DE102020103598A1

DE102020103598A1 - Rotierende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102020103598A1
Application number: DE102020103598.5A
Authority: DE
Inventors: Masafumi Sakuma; Masako Shibamori
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2020-02-12
Publication date: 2020-08-13
Also published as: JP2020129942A; US20200259382A1; CN111555504A; JP7302186B2; US11296566B2

Abstract

Eine rotierende elektrische Maschine (M) weist auf: einen Stator (3) mit Nuten (32), in denen Spulen (11) untergebracht sind, die aus leitenden Drähten geformt sind; und einen Rotor (2), der dem Stator zugewandt ist und Magnetpole (22) aufweist. Die rotierende elektrische Maschine weist eine Bruchlochkonfiguration oder eine Ganzlochkonfiguration auf. Die Spulen konfigurieren eine Mischphasenbandgruppe (50), in der erste, zweite und dritte Grundphasenbandgruppen (51, 52, 53) in dieser Reihenfolge in einer radialen Richtung (Y) der Nuten gestapelt sind. In der Mischphasenbandgruppe ist ein Betrag einer magnetomotorischen Kraft jeder Phase pro Pol gleichförmig, und, wenn die Anzahl der Schichten der ersten, zweiten und dritten Grundphasenbandgruppen in der radialen Richtung jeweils durch m1, m2 und m3 bezeichnet sind, eine Beziehung von 0 < 2 × m2/(m1 + m3) erfüllt ist.

Description

Technisches Gebiet
Diese Offenbarung betrifft eine rotierende elektrische Maschine, die einen Stator mit einer Vielzahl von Nuten, in denen Spulen untergebracht sind, die aus leitenden Drähten geformt sind, und einen Rotor aufweist, der dem Stator zugewandt ist, und eine Vielzahl von Magnetpolen aufweist.
Beschreibung des Stands der Technik
Die JP 2013-150437A (Referenz 1) offenbart eine rotierende elektrische Maschine mit einer Ganzlochkonfiguration, bei der ein einfacher Bruch (Anzahl von Nuten pro Pol pro Phase), der durch Dividieren der Anzahl der Nuten eines Stators durch die Anzahl der Phasen und die Anzahl der Magnetpole eines Rotors erhalten wird, eine natürliche Zahl ist. In der rotierenden elektrischen Maschine ist eine Vielzahl von Schichten in einer Nut von außerhalb in einer radialen Richtung nach innen vorgesehen, und in Nutenleitern mit derselben Phase sind zweite und dritte Schichten in Bezug auf eine erste Schicht um eine Nut verschoben, und ist eine vierte Schicht in Bezug auf die zweiten und dritten Schichten um eine Nut verschoben, so dass ein Satz von Nutenleitergruppen geformt wird (siehe 12). Eine Vielzahl von Nutenleitern der Nutenleitergruppen sind in einer vorbestimmten Anzahl Ns von Nuten, die benachbart zueinander in einer Umlaufrichtung sind, untergebracht, und wenn die Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase durch NSPP angegeben ist, und die Anzahl der Schichten durch 2 × NL angegeben ist, ist Ns auf NSPP + NL eingestellt. Mit dieser Konfiguration ist die in Referenz 1 offenbarte Erfindung darauf gerichtet, Geräusche in der rotierenden elektrischen Maschine zu reduzieren.
Die JP 2016-140202A (Referenz 2) offenbart eine rotierende elektrische Maschine, die Bruchlochnuten aufweist, bei denen die Anzahl von Nuten pro Pol pro Phase ein Bruch ist. Wicklungen sind derart angeordnet, dass sie sich in drei Schichten in Bezug auf eine Nut überlappen, und in einer Wicklung einer ersten Schicht sind jeweilige Wicklungen von drei Phasen wie einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase derart angeordnet, dass sie rotationssymmetrisch zueinander bei ± 120 Grad im Hinblick auf den mechanischen Winkel angeordnet sind. Eine Wicklung einer zweiten Schicht ist derart angeordnet, dass sie in Bezug auf die Anordnung der Wicklung der ersten Schicht um L Nuten verschoben ist. Eine Wicklung einer dritten Schicht ist derart angeordnet, dass sie in Bezug auf die Anordnung der Wicklung der ersten Schicht um L Nuten in der entgegengesetzten Richtung zu der Richtung verschoben ist, in der die Wicklung der zweiten Schicht verschoben ist. Mit dieser Konfiguration ist die in Referenz 2 offenbarte Erfindung darauf gerichtet, eine Drehmomentwelligkeit eines Drei-Phasen-Wechselstrom-Elektromotors zu reduzieren.
„Practical Electric Machinery“, geschrieben von Shoji MORIYASU (Morikita Publishing Co., Ltd., herausgegeben am 25. Juli 2000 (erste Ausgabe, Erstdruck), Seite 72) (Referenz 3) offenbart eine Technik, bei der, wenn es erforderlich ist, eine Nutenoberschwingungsspannung zu entfernen, in einem Fall, in dem eine Bruchlochkonfiguration angewendet ist, bei der die Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase ein Bruch ist, eine Nut derart geformt wird, dass sie um 1/c eines Nutenschritts geneigt ist (wobei c ein Nenner eines einfachen Bruchs der Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase ist).
Jedoch kann die in Referenz 1 offenbarte Erfindung nicht auf eine rotierende elektrische Maschine mit einer Bruchlochkonfiguration angewendet werden, bei der die Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase nicht eine natürliche Zahl ist. Insbesondere ist in der rotierenden elektrischen Maschine mit der Bruchlochkonfiguration die vorbestimmte Anzahl Ns keine natürliche Zahl, und somit kann eine Anordnung einer Vielzahl von Nutenleitern nicht definiert werden. Da die Anzahl der Schichten als 2 × NL definiert ist, wird eine gerade Anzahl von Schichten angenommen, und somit kann die Erfindung nicht auf eine rotierende elektrische Maschine angewendet werden, die eine Ganzlochkonfiguration aufweist, bei der eine ungerade Anzahl von Schichten geformt sind.
Die in Referenz 2 offenbarte Erfindung ist eine Erfindung, die darauf gerichtet ist, eine Drehmomentwelligkeit zu reduzieren, wobei eine Wirkung des Reduzierens von Geräuschen und Vibrationen eines Drei-Phasen-Wechselstrom-Elektromotors beschränkt ist. Anders ausgedrückt können Geräusche und Vibrationen, die durch eine Drehmomentwelligkeit verursacht werden, reduziert werden, jedoch können Geräusche und Vibrationen, die durch andere Faktoren verursacht werden, nicht reduziert werden. Insbesondere ändert sich in dem in Referenz 2 offenbarten Drei-Phasen-Wechselstrom-Elektromotor der Betrag der magnetomotorischen Kraft, die durch die Wicklungen mit derselben Phase und derselben Stromrichtung erzeugt wird, die in zwei zueinander in der Umlaufrichtung benachbarten Nuten untergebracht ist, mit einem Verhältnis von 4 : 3 : 3 : 4 in der Umlaufrichtung, und dies wird wiederholt. Somit ist, selbst obwohl die Wicklungen in den drei Schichten um vorbestimmte Nuten in der Umlaufrichtung verschoben sind, die magnetomotorische Kraft, die aufgrund der Wicklungsleitung erzeugt wird, nicht pro Pol gleichförmig. Als Ergebnis wird leicht eine Erregungskraft in einer räumlichen Verformungsmode in einer niedrigeren Ordnung als die Anzahl der Magnetpole des Rotors erzeugt. Eine Eigenfrequenz des Stators in der räumlichen Verformungsmode niedriger Ordnung wird reduziert, und somit wird eine Resonanzfrequenz des Stators in der rotierenden elektrischen Maschine reduziert. Wenn die Resonanzfrequenz reduziert ist, erhöht sich ein Drehfrequenzbereich der rotierenden elektrischen Maschine, in dem eine Erregungskraft bei einer Frequenz erzeugt wird, die mit der Resonanzfrequenz übereinstimmt, und somit breitet sich der Drehbereich aus, in dem Geräusche und Vibrationen problematisch sind. Da ein Betriebsbereich einer rotierenden elektrischen Maschine zur Verwendung in einem Elektroauto und einem Hybridauto die gesamten Regionen von Drehmoment und Drehfrequenz abdeckt, verursacht die Verwendung einer derartigen rotierenden elektrischen Maschine eine Erhöhung der Betriebsfrequenz, bei der Geräusche und Vibrationen sich erhöhen.
Wie es in Referenz 3 offenbart ist, kann in der rotierenden elektrischen Maschine mit der Bruchlochkonfiguration eine Drehmomentwelligkeit (einschließlich eines Rastdrehmoments) durch eine Schrägung reduziert werden, die 1/c einer Nutenunterteilung entspricht, jedoch ist es schwierig, Geräusche und Vibrationen der rotierenden elektrischen Maschine zu reduzieren. Insbesondere kollabiert in der rotierenden elektrischen Maschine mit der Bruchlochkonfiguration in einer elektromagnetischen Anziehungskraftverteilung, die zwischen einem Stator und einem Rotor erzeugt wird, ein Äquivalent jedes Pols, und somit wird eine Erregungskraft in einer räumlichen Verformungsmode in einer Ordnung erzeugt, die durch Dividieren der Anzahl der Magnetpole des Rotors durch c erhalten wird. Anders ausgedrückt wird in der rotierenden elektrischen Maschine mit der Bruchlochkonfiguration eine Erregungskraft in einer räumlichen Verformungsmode mit niedriger Ordnung leichter erzeugt als in einer rotierenden elektrischen Maschine mit einer Ganzlochkonfiguration (c = 1), wenn die Anzahl der Magnetpole eines Rotors dieselben sind. Als Ergebnis erhöhen sich Geräusche und Vibrationen in einer Drehfrequenzregion, bei der eine Eigenfrequenz eines Stators, die einer räumlichen Verformungsmode niedriger Ordnung entspricht, mit einer Frequenz einer Erregungskraft in der räumlichen Verformungsmode niedriger Ordnung übereinstimmt.
Somit ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine rotierende elektrische Maschine anzugeben, die in der Lage ist, deren Leistungsvermögen mühelos zu erhöhen, selbst wenn die Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase ein Bruch oder eine Ganzzahl ist.
Diese Aufgabe wird durch eine rotierende elektrische Maschine gelöst, wie sie in Patentanspruch 1 angegeben ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Zusammenfassung
Ein Merkmal der rotierenden elektrischen Maschine gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung liegt darin, dass die rotierende elektrische Maschine einen Stator, der eine Vielzahl von Nuten aufweist, in denen Spulen untergebracht sind, die aus leitenden Drähten geformt sind; und einen Rotor aufweist, der dem Stator zugewandt ist und eine Vielzahl von Magnetpolen aufweist, wobei die rotierende elektrische Maschine eine Bruchlochkonfiguration aufweist, bei der die Anzahl von Nuten pro Pol pro Phase, die durch Dividieren der Anzahl der Nuten des Stators durch die Anzahl der Phasen und der Anzahl der Magnetpole des Rotors erhalten wird, einen Nenner von 2 in einem einfachen Bruchausdruck oder einer Ganzlochkonfiguration aufweist, bei der die Anzahl von Nuten pro Pol pro Phase eine natürliche Zahl ist, wobei, wenn ein Satz von Spulenseiten der Spulen, die in einer oder einer Vielzahl von benachbarten Nuten mit der gleichen Phase und der gleichen Stromrichtung für jede der Magnetpole des Rotors untergebracht sind, als ein Grundphasenband bezeichnet wird, die Spulen eine Mischphasenbandgruppe konfigurieren, in der eine erste Grundphasenbandgruppe, die durch Anordnen jedes Grundphasenbands pro Pol erhalten wird, eine zweite Grundphasenbandgruppe, die durch Verschieben der ersten Grundphasenbandgruppe um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten in einer Drehrichtung des Rotors erhalten wird, und eine dritte Grundphasenbandgruppe, die durch Verschieben der zweiten Grundphasenbandgruppe in der Drehrichtung um die vorbestimmte Anzahl von Nuten erhalten wird, in dieser Reihenfolge in einer radialen Richtung der Nuten gestapelt sind, und in der, in der Mischphasenbandgruppe ein Betrag einer magnetomotorischen Kraft jeder Phase pro Pol gleichförmig ist, und, wenn die Anzahl von Schichten der ersten Grundphasenbandgruppe in der radialen Richtung durch m1 bezeichnet ist, die Anzahl von Schichten der zweiten Grundphasenbandgruppe in der radialen Richtung durch m2 bezeichnet ist, und die Anzahl von Schichten der dritten Grundphasenbandgruppe in der radialen Richtung durch m3 bezeichnet ist, eine Beziehung von 0 < 2 × m2/(m1 + m3) erfüllt ist. Im vorliegenden Fall kann die vorbestimmte Anzahl von Nuten eine Ganzzahl sein, die am nächsten zu der Zahl der Nuten pro Pol ist, die durch Multiplizieren der Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase mit der Anzahl der Phasen in einem Fall der Bruchlochkonfiguration erhalten wird, und kann 1 in einem Fall einer Ganzlochkonfiguration sein.
Entsprechend dieser Konfiguration wird, da der Betrag der magnetomotorischen Kraft jeder Phase pro Magnetpol des Rotors gleichförmig ist, und die Gleichförmigkeit einer magnetomotorischen Kraftverteilung verbessert wird, eine Erregungskraft in einer räumlichen Verformungsmode in einer niedrigeren Ordnung als die Anzahl der Magnetpole des Rotors kaum erzeugt. Daher ist es möglich, Geräusche und Vibrationen zu reduzieren, die durch eine räumliche Verformungsmode niedriger Ordnung des Stators verursacht werden.
Der Erfinder der vorliegenden Offenbarung (der nachstehend als „vorliegender Erfinder“ bezeichnet ist) hat wiederholt eine Mischphasenbandgruppe untersucht, die in der Lage ist, Geräusche und Vibrationen zu reduzieren, die durch eine räumliche Verformungsmode niedriger Ordnung des Stators verursacht werden. Als Ergebnis hat der vorliegende Erfinder, wie in der vorliegenden Konfiguration, herausgefunden, dass wenn die Anzahl der Schichten der ersten Grundphasenbandgruppe in der radialen Richtung durch m1 bezeichnet ist, die Anzahl der Schichten der zweiten Grundphasenbandgruppe in der radialen Richtung durch m2 bezeichnet ist und die Anzahl der Schichten der dritten Grundphasenbandgruppe in der radialen Richtung durch m3 bezeichnet ist, wenn eine Beziehung von 0 < 2 × m2/(m1 + m3) erfüllt ist, eine Drehmomentwelligkeit reduziert werden kann, während im Wesentlichen ein gewünschtes Drehmoment sowohl in der Bruchlochkonfiguration als auch der Ganzlochkonfiguration beibehalten werden kann, und Geräusche und Vibrationen in der Bruchlochkonfiguration reduziert werden können. Anders ausgedrückt kann, wenn m2 in Bezug auf m1 oder m3 bereitgestellt wird, das Motorleistungsvermögen verbessert werden, und somit ist es möglich, Optionen für eine Konfiguration in Bezug auf die Anzahl der Windungen in der rotierenden elektrischen Maschine einschließlich der drei Typen von Grundphasenbandgruppen zu erhöhen. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist es möglich, das Leistungsvermögen leicht zu verbessern, indem lediglich die Anzahl der Schichten wie m1, m2 und m3 in der radialen Richtung selbst in der Bruchlochkonfiguration und der Ganzlochkonfiguration definiert wird.
Ein weiteres Merkmal besteht darin, dass eine Beziehung von 1 ≤ 2 × m2/(m1 + m3) ≤ 4 erfüllt ist.
Bei dieser Konfiguration ist es in einem Fall, in dem die Beziehung 1 ≤ 2 × m2/(m1 + m3) ≤ 4 erfüllt ist, möglich, Geräusche und Vibrationen oder eine Drehmomentwelligkeit weiter zu reduzieren, die durch eine räumliche Verformungsmode niedriger Ordnung des Stators verursacht werden.
Ein weiteres Merkmal besteht darin, dass eine Beziehung von m1 = m3 erfüllt ist.
Bei dieser Konfiguration wird in einem Fall, in dem die Beziehung von m1 = m3 erfüllt ist, eine Anordnung erhalten, bei der die Anzahl von gemischten Spulenseiten mit derselben Phase eine konzentrische Wicklungsspulenkonfiguration erfüllt. Als Ergebnis können die Spulen mechanisch gewickelt werden, und somit wird ein Spulenherstellungsverfahren deutlich leicht.
Ein weiteres Merkmal liegt darin, dass der Stator und/oder der Rotor einen Referenzteil, der als eine Referenz einer Schrägung verwendet wird, und einen Schrägungsteil aufweist, der in einer orthogonalen Richtung, die orthogonal zu der Drehrichtung ist, und der radialen Richtung in einem Zustand angeordnet ist, indem er relativ zu dem Referenzteil in der Drehrichtung verschoben ist, und in dem Schrägungsteil ein maximaler Wert einer Schrägungsgröße des Schrägungsteils in Bezug auf den Referenzteil derart eingestellt ist, dass ein maximaler Wert einer relativen Schrägungsgröße zwischen dem Stator und dem Rotor ein 1-Nuten-Schritt eines Statorkerns im Hinblick auf eine kontinuierliche Schrägung ist.
In der vorliegenden Konfiguration ist der maximale Wert einer Schrägungsgröße des Schrägungsteils in Bezug auf den Referenzteil derart eingestellt, dass der maximale Wert einer relativen Schrägungsgröße zwischen dem Stator und dem Rotor eine 1-Nuten-Unterteilung des Statorkerns im Hinblick auf eine kontinuierliche Schrägung ist. Als Ergebnis ist es möglich, eine elektromagnetische Anziehungskraftverteilung in der Drehrichtung, die zwischen dem Stator und dem Rotor erzeugt wird, über die gesamte orthogonale Richtung zu mitteln, und somit Geräusche und Vibrationen zu reduzieren, die durch eine räumliche Verformungsmode niedriger Ordnung verursacht werden. Insbesondere ist es mit der vorliegenden Schrägungskonfiguration möglich, Geräusche und Vibrationen in einer Niedrigdrehfrequenzregion aufgrund einer Erregungskraft in einer hohen Drehordnung des Stators zu reduzieren. Es ist möglich, Geräusche und Vibrationen in einer mittleren Ordnung zwischen einer hohen Ordnung und einer niedrigen Ordnung durch Verwendung sowohl der Konfiguration einer Mischphasenbandgruppe als auch der vorliegenden Schrägungskonfiguration zu reduzieren. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist es möglich, Geräusche und Vibrationen in allen Drehordnungen durch die kombinierte Verwendung der Konfiguration einer Mischphasenbandgruppe und der vorliegenden Schrägungskonfiguration sowohl in der Bruchlochkonfiguration als auch der Ganzlochkonfiguration zu reduzieren.
Figurenliste
Die vorstehenden und weitere Merkmale und Charakteristiken dieser Offenbarung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Berücksichtigung der beiliegenden Zeichnungen deutlich. Es zeigen:

1 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer rotierenden elektrischen Maschine;
2 eine schematische Darstellung, die ein Konfigurationsbeispiel einer Einheitsspule veranschaulicht;
3 eine Konzeptdarstellung, die eine konzentrische Wicklung veranschaulicht;
4 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel einer Phasenanordnung von acht Polen und sechzig Nuten veranschaulicht;
5 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Phasenanordnung von acht Polen und sechzig Nuten gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
6 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Phasenanordnung von acht Polen und sechzig Nuten gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
7 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Phasenanordnung von acht Polen und sechzig Nuten in einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht;
8 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Phasenanordnung von acht Polen und sechzig Nuten gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
9 eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für eine Phasenanordnung von acht Polen und zweiundsiebzig Nuten gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
10 eine schematische Listendarstellung, die eine U-Phasen-Anordnung einer rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 1,5 ist;
11 eine schematische Listendarstellung, die eine U-Phasen-Anordnung einer rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 2,5 ist;
12 eine schematische Listendarstellung, die eine U-Phasen-Anordnung einer rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 3,5 ist;
13 eine schematische Listendarstellung, die eine U-Phasen-Anordnung einer rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 4,5 ist;
14 eine schematische Listendarstellung, die eine U-Phasen-Anordnung einer rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 1 ist;
15 eine schematische Listendarstellung, die eine U-Phasen-Anordnung einer rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 2 ist;
16 eine schematische Listendarstellung, die eine U-Phasen-Anordnung einer rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 3 ist;
17 eine schematische Listendarstellung, die eine U-Phasen-Anordnung einer rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 4 ist;
18 eine Darstellung, die ein Simulationsergebnis einer Magnetanziehungskraft-Amplitudenverhältniszahl zwischen einem Rotor und einem Stator in einer rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 2,5 ist (m1 = m3);
19 eine Darstellung, die Simulationsergebnisse von Drehmoment und einer Drehmomentwelligkeit in der rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 2,5 ist (m1 = m3);
20 eine Darstellung, die Simulationsergebnisse einer Magnetanziehungskraft-Amplitudenverhältniszahl zwischen dem Rotor und dem Stator, Drehmoment und einer Drehmomentwelligkeit in der rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 2,5 ist (m1 = m3);
21 eine Darstellung, die Simulationsergebnisse einer Magnetanziehungskraft-Amplitudenverhältniszahl zwischen einem Rotor und einem Stator, Drehmoment und einer Drehmomentwelligkeit in einer rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 1,5, 2,5 und 3,5 ist (m1 = m3);
22 eine Darstellung, die ein Simulationsergebnis einer Magnetanziehungskraft-Amplitudenverhältniszahl zwischen einem Rotor und einem Stator in einer rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 2,5 ist (m1 ≠ m3);
23 eine Darstellung, die Simulationsergebnisse von Drehmoment und einer Drehmomentwelligkeit in der rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 2,5 ist (m1 ≠ m3);
24 eine Darstellung, die Simulationsergebnisse einer Magnetanziehungskraft-Amplitudenverhältniszahl zwischen dem Rotor und dem Stator, Drehmoment und einer Drehmomentwelligkeit in der rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 2,5 ist (m1 ≠ m3);
25 eine Darstellung, die Simulationsergebnisse von Drehmoment und einer Drehmomentwelligkeit in einer rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 2 ist (m1 = m3);
26 eine Darstellung, die Simulationsergebnisse von Drehmoment und einer Drehmomentwelligkeit in einer rotierenden elektrischen Maschine veranschaulicht, bei der Nspp 2 ist (m1 ≠ m3);
27 eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Verhältnis 2 × m2/(m1 + m3) und der Anzahl der in Reihe geschalteten Wicklungen Nt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
28 eine Darstellung, die eine elektromagnetische Anziehungskraftverteilung in einem Vergleichsbeispiel veranschaulicht;
29 eine Darstellung, die eine elektromagnetische Anziehungskraftverteilung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
30 eine schematische Darstellung zur Beschreibung aufeinanderfolgender Schrägungen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel;
31 eine schematische Darstellung zur Beschreibung einer V-Schrägung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel 1; und
32 eine schematische Darstellung zur Beschreibung einer Stufenschrägung in einem weiteren Ausführungsbeispiel 2.

Ausführliche Beschreibung
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß dem hier offenbarten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein elektrischer Drei-Phasen-Wechselstrom-Synchronmotor (der nachstehend als Motor M bezeichnet ist) als ein Beispiel für eine rotierende elektrische Maschine beschrieben. Jedoch können verschiedene Modifikationen innerhalb des Umfangs ohne Abweichung von dem Konzept des Ausführungsbeispiels ohne Begrenzung auf das nachfolgende Ausführungsbeispiel auftreten.
Grundsätzliche Konfiguration
Wie es in 1 veranschaulicht ist, weist der Motor M einen Stator 3, der eine Vielzahl von Nuten 32 aufweist, in denen Spulenseiten 11a einer Vielzahl von Einheitsspulen 11 (ein Beispiel für eine Spule), die aus leitenden Drähten (die nachstehend als Wicklungen bezeichnet sind) geformt sind, untergebracht sind, und einen Rotor 2 auf, der dem Stator 3 zugewandt ist und eine Vielzahl von Permanentmagneten 22 (als Beispiel für einen Magnetpol) aufweist. In der nachfolgenden Beschreibung ist eine Drehrichtung oder eine umgekehrte Drehrichtung des Rotors 2 als Umlaufrichtung X bezeichnet, ist eine radiale Richtung des Rotors 2 als eine radiale Richtung Y bezeichnet, und ist eine Richtung parallel zu der Drehachse des Rotors 2 eine axiale Richtung Z (orthogonale Richtung). In der Umlaufrichtung X ist eine Richtung, in der der Rotor 2 sich dreht, als eine Drehrichtung X1 bezeichnet, und ist eine Richtung, die umgekehrt dazu ist, als eine umgekehrte Drehrichtung X2 bezeichnet. In der radialen Richtung Y ist eine Richtung von dem Stator 3 zu dem Rotor 2 hin (eine Richtung zu einer geöffneten Seite der Nut 32 hin) als eine innere radiale Richtung Y1 bezeichnet, und ist eine Richtung von dem Rotor 2 zu dem Stator 3 hin als eine äußere radiale Richtung Y2 bezeichnet (eine Richtung zu einer Bodenseite der Nut 32 hin).
Der Stator 3 weist einen röhrenförmigen Statorkern 31 auf, und der Statorkern 31 ist durch Schichten einer Vielzahl von magnetischen Stahlblechen geformt. Der Statorkern 31 weist einen Jochabschnitt 31a, der ringförmig an der Seite der äußeren radialen Richtung Y2 geformt ist, eine Vielzahl von Zahnabschnitten 31b, die in die innere radiale Richtung Y1 von dem Jochabschnitt 31a vorspringen, und Flanschabschnitte 31c auf, die in der Umlaufrichtung X an den vorspringenden Enden der Vielzahl der Zahnabschnitte 31b angeordnet sind. Die Nut 32, in der die Spulenseiten 11a der aus Wicklungen geformten Einheitsspulen 11 untergebracht sind, ist zwischen den benachbarten Zahnabschnitten 31b geformt, wobei eine Vielzahl der Nuten 32 in derselben Anzahl wie die Anzahl der Vielzahl der Zahnabschnitte 31b vorgesehen sind.
Der Rotor 2 weist einen röhrenförmigen Rotorkern 21, der durch Schichten einer Vielzahl magnetischer Stahlbleche geformt ist, und eine Vielzahl von Permanentmagneten 22 auf, die in dem Rotorkern 21 eingebettet sind. Der Rotorkern 21 wird an einem (nicht veranschaulichten) Wellenelement gestützt, und der Rotor 2 ist konfiguriert, in die Drehrichtung X1 in Bezug auf den Stator 3 relativ drehbar zu sein. Der Permanentmagnet 22 ist aus einem Seltene-Erden-Magneten oder dergleichen geformt, bei dem N-Pole und S-Pole abwechselnd in der Umlaufrichtung X angeordnet sind. Äußere Umlaufoberflächen der Vielzahl der Permanentmagnete 22 können von dem Rotorkern 21 freiliegen.
Der Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist 1 oder größer als einen Wert (der nachstehend als eine Anzahl von Nuten pro Pol pro Phase oder Nspp bezeichnet ist) auf, der durch Dividieren der Anzahl der Nuten 32 des Stators 3 durch die Anzahl der Phasen (drei Phasen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) und der Anzahl der Magnetpole des Rotors 2 erhalten wird, und weist eine Bruchlochkonfiguration, bei der ein Nenner 2 ist, wenn die Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase durch einen einfachen Bruch ausgedrückt ist, oder eine Ganzlochkonfiguration auf, bei der die Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase eine natürliche Zahl ist. Nachstehend ist beispielsweise, wenn die Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase durch einen einfachen gemischten Bruch ausgedrückt wird, a + b/c (wobei a ein ganzzahliger Teil ist und b/c (wobei b < c und b und c Ganzzahlen sind) ein einfacher Bruchteil ist), und wird c im Fall einer Ganzlochkonfiguration als 1 angenommen. Beispielsweise ist in dem Motor M, der acht Pole und sechzig Nuten aufweist, die Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase 5/2 (a = 2, b = 1 und c = 2), und ist in dem Motor M, der acht Pole und achtundvierzig Nuten aufweist, die Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase 2 (a = 2, b = 0 und c = 1).
Wicklungen, die an der Vielzahl der Nuten 32 gewickelt sind, sind aus leitenden Drähten geformt, in denen beispielsweise Kupferdrähte mit Isolierschichten beschichtet sind. Für die Wicklung kann ein runder Draht mit einem kreisförmigen Querschnitt oder verschiedene leitende Drähte mit polygonen Querschnitten verwendet werden. Als ein Wicklungsverfahren für die Wicklung an der Nut 32 wird allgemein eine Zwei-Schicht-Wicklung, eine konzentrische Wicklung oder eine Wellenwicklung verwendet.
2 veranschaulicht die Einheitsspule 11 mit einer Zwei-Schicht-Wicklung oder einer konzentrischen Wicklung als ein Wicklungsverfahren für die Wicklung an den Nuten 32. Die Einheitsspule 11 ist typischerweise aus einer Wicklung geformt, die mehrfach gewickelt ist, jedoch wird diese zur Vereinfachung durch ein einzelnes Liniensegment angegeben. Die Einheitsspule 11 weist ein Paar von Spulenseiten 11a und 11a, die sich entlang der axialen Richtung Z erstrecken, und ein Paar von Spulenenden 11b und 11b entlang der Umlaufrichtung X auf. Das Paar der Spulenseiten 11a und 11a sind Teile, die in der Nut 32 untergebracht sind, und das Paar der Spulenenden 11b und 11b sind an beiden Endoberflächen der Zahnabschnitte 31b in der axialen Richtung Z angeordnet und sind elektrisch mit dem Paar der Spulenseiten 11a und 11a verbunden.
Wie es in 1 veranschaulicht ist, ist jede der Spulen mit den jeweiligen Phasen (der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase) durch Schichten einer Vielzahl von Einheitsspulen 11 in der Nut 32 entlang der radialen Richtung Y geformt. In einem Fall einer Bruchlochkonfiguration weist eine Bruchlochnut eine Vielzahl von Sätzen von Zwei-Schicht-Einheiten, die aus Spulenseiten 11a der Zwei-Schicht-Einheitsspulen 11 geformt sind, auf, in denen zwei Einheitsspulen 11 geschichtet sind (beispielsweise in 4 vier Sätze wie eine erste Schicht und eine zweite Schicht, eine dritte Schicht und eine vierte Schicht, eine fünfte Schicht und eine sechste Schicht, sowie eine siebte Schicht und eine achte Schicht). In einem Fall einer Ganzlochkonfiguration weist eine Ganzzahlnut eine Vielzahl von Schichten von Spulenseiten 11a der Einheitsspulen 11 auf, in denen eine einzelne Einheitsspule 11 geschichtet ist (beispielsweise in 9 vier Schichten wie eine erste Schicht, eine zweite Schicht, eine dritte Schicht und eine vierte Schicht). In Bezug auf eine Spule mit jeder Phase gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von Einheitsspulen 11 in der radialen Richtung Y geschichtet und in der Nut 32 untergebracht. Die Spulen mit den drei Phasen sind elektrisch miteinander durch eine Sternschaltung verbunden. Die Spulen mit den drei Phasen können elektrisch miteinander durch eine Dreieckschaltung verbunden sein, und sind nicht besonders beschränkt.
In einem Fall einer Zwei-Schicht-Wicklung in der Bruchlochkonfiguration ist eine Spulenweite eine Ganzzahl, die am nächsten zu der Anzahl der Nuten pro Pol ist, die durch Dividieren der Anzahl der Nuten 32 des Stators 3 durch die Anzahl der Magnetpole des Rotors 2 erhalten wird. Beispielsweise ist in einem Fall, dass der Motor M acht Pole und sechzig Nuten aufweist (die Anzahl pro Nuten pro Pol 7,5 ist), die Spulenweite sieben Nuten (Wicklung mit verkürzter Weite) oder acht Nuten (Wicklung mit verlängerter Weite).
3 veranschaulicht eine konzentrische Wicklung als ein Beispiel für ein Wicklungsverfahren für eine Wicklung an der Nut 32. Eine Vielzahl von Polpaarspulen 10, die jeweils den Magnetpolen des Rotors 2 zugewandt sind, weisen eine erste Polspule 10A und eine zweite Polspule 10B auf, wobei die erste Polspule 10A und die zweite Polspule 10B elektrisch in Reihe miteinander verbunden sind. In 3 gibt ein weißer Kreis ein Wicklungsstartende an, und gibt ein schwarzer Kreis eine Wicklungsbeendigung an.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die erste Polspule 10A eine Vielzahl von (zwei) Einheitsspulen wie eine erste Einheitsspule 11A und eine zweite Einheitsspule 11B auf, die unterschiedliche Spulenweiten zwischen dem Paar der Spulenseiten 11a und 11a aufweisen. Beispielsweise ist in einem Fall von acht Polen und sechzig Nuten (Nspp = 2,5, m1 = 1, m2 = 2 und m3 = 1) eine Spulenweite zwischen dem Paar der Spulenseiten 11a und 11a der ersten Einheitsspule 11A auf sieben Nuten eingestellt, und ist eine Spulenweite zwischen dem Paar der Spulenseiten 11a und 11a der zweiten Einheitsspule 11B auf fünf Nuten eingestellt (siehe 5 und 6). Dabei bezeichnet m1 die Anzahl der Zwei-Schicht-Einheiten (einen Satz), die die erste Schicht und die zweite Schicht als einen Satz in der radialen Richtung Y aufweisen, bezeichnet m2 die Anzahl der Zwei-Schicht-Einheiten (zwei Sätze), die die dritte Schicht und die vierte Schicht sowie die fünfte Schicht und die sechste Schicht als zwei Sätze in der radialen Richtung Y aufweisen, und bezeichnet m3 die Anzahl der Zwei-Schicht-Einheiten (einen Satz), die die siebte Schicht und die achte Schicht als einen Satz in der radialen Richtung Y aufweisen. Die erste Einheitsspule 11A und die zweite Einheitsspule 11B sind konzentrisch gewickelt und sind elektrisch in Reihe miteinander über einen Zwischen-Einheits-Spulenverbindungsabschnitt 82 verbunden, um die erste Polspule 10A zu formen.
Die zweite Polspule 10B weist eine Vielzahl von (zwei) Einheitsspulen wie eine dritte Einheitsspule 11C und eine vierte Einheitsspule 11D mit unterschiedlichen Spulenweiten zwischen dem Paar der Spulenseiten 11a und 11a auf. In einem Fall von acht Polen und sechzig Nuten (Nspp = 2,5) ist eine Spulenweite zwischen dem Paar der Spulenseiten 11a und 11a der dritten Einheitsspule 11C auf sechs Nuten eingestellt, und ist eine Spulenweite zwischen dem Paar der Spulenseiten 11a und 11a der vierten Einheitsspule 11D auf vier Nuten eingestellt (siehe 5 und 6). Die dritte Einheitsspule 11C und die vierte Einheitsspule 11D sind konzentrisch gewickelt und sind elektrisch in Reihe miteinander über einen Zwischen-Einheits-Spulenverbindungsabschnitt 82 verbunden, um die zweite Polspule 10B zu formen.
Die erste Polspule 10A und die zweite Polspule 10B entsprechen jeweils einem Paar von Magnetpolen (zwei Polen), die benachbart zueinander sind, unter einer Vielzahl von Magnetpolen (acht Pole in einem Fall von acht Polen und sechzig Nuten). Die erste Polspule 10A und die zweite Polspule 10B sind elektrisch in Reihe miteinander über einen Zwischen-Spulenverbindungsabschnitt 83 verbunden. Die erste Einheitsspule 11A, die zweite Einheitsspule 11B, die dritte Einheitsspule 11C und die vierte Einheitsspule 11D weisen unterschiedliche Spulenweiten zwischen dem Paar der Spulenseiten 11a und 11a auf, und sind alle auf sieben Nuten (Wicklung mit verkürztem Schritt) oder weniger einer Zwei-Schicht-Wicklungs-Spulenweite eingestellt. Daher kann in einer konzentrischen Wicklung eine Leiterlänge kürzer als in einer Zwei-Schicht-Wicklung gemacht werden, und somit kann eine in dem Stator 3 verwendete Leitermenge reduziert werden.
Geräusche und Vibrationen eines Motors M aufgrund einer Phasenanordnung des Stators 3
5 und 6 sowie 8 und 9 veranschaulichen Beispiele für Magnetpol-Gegenüberliegungs-Zustände zwischen einer Phasenanordnung von Wicklungen, die an der Vielzahl der Nuten 32 gewickelt sind, und einem Paar von Magnetpolen (einem N-Pol und einem S-Pol) des Rotors 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. In den Figuren sind der Jochabschnitt 31a, der Zahnabschnitt 31b und die Wicklungen nicht veranschaulicht, und geben die Reihennummern an dem oberen Ende in den Figuren Nutennummern der jeweiligen Nuten 32 an. Die Spule mit der U-Phase, die Spule mit der V-Phase und die Spule mit der W-Phase sind in dieser Reihenfolge um eine Phase von 120° im Hinblick auf den elektrischen Winkel verschoben. Hier weisen die jeweiligen Phasen (die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase) dieselbe Phasenanordnung mit Ausnahme der Phasenverschiebung auf, und somit wird die Spule mit der U-Phase repräsentativ beschrieben. In den Figuren bezeichnen die Ausdrücke „U“ und „U“ die Spulenseiten 11a, in denen die Stromrichtungen umgekehrt zueinander sind, und bezeichnen dieselben Ausdrücke („U“ oder „U“) die Spulenseiten 11a, in denen die Stromrichtungen dieselben zueinander sind. Die Spulenseiten 11a sind aufeinanderfolgend als eine erste, eine zweite Schicht, ... , von der Spulenseite 11a, die sich in der äußersten radialen Richtung Y2 befindet, zu der Spulenseite 11a in der inneren radialen Richtung Y1 bezeichnet.
Ein Satz der Spulenseiten 11a mit derselben Phase und derselben Stromrichtung pro Magnetpol des Rotors 2, die in einer oder mehreren der Nuten 32, die benachbart zueinander sind, untergebracht sind, ist als ein Grundphasenband 5 definiert. Im vorliegenden Fall bedeutet der „Satz der Spulenseiten 11a mit derselben Phase und derselben Stromrichtung, die in einer oder mehreren der Nuten 32 untergebracht sind, die benachbart zueinander sind“ einen Satz der Spulenseiten 11a mit derselben Phase und derselben Stromrichtung pro Magnetpol, die in einer einzelnen Nut 32 oder mehreren Nuten 32 untergebracht sind, die aufeinanderfolgend in der Umlaufrichtung X benachbart zueinander sind.
In einer Bruchlochkonfiguration von acht Polen und sechzig Nuten (Nspp = 5/2, a = 2, b = 1 und c = 2) weist, wie es in 4 bis 8 veranschaulicht ist, das Grundphasenband 5 ein erstes Polgrundphasenband 5A und ein zweites Polgrundphasenband 5B auf, die jeweils einem Paar von Magnetpolen (zwei Polen), die benachbart zueinander sind, unter einer Vielzahl von Magnetpolen (acht Polen in einem Fall von acht Polen und sechzig Nuten) zugewandt sind. Das erste Polgrundphasenband 5A und das zweite Polgrundphasenband 5B weisen unterschiedliche Phasenanordnungen auf und sind die Grundphasenbänder 5, die gegenseitige Phasendifferenzen aufweisen.
Als ein Vergleichsbeispiel sind in einer Bruchlochkonfiguration von acht Polen und sechzig Nuten (Nspp = 5/2, a = 2, b = 1 und c = 2) in einem Fall des Grundtypmotors M, der lediglich aus der ersten Schicht und der zweiten Schicht geformt ist, wie es in 7 veranschaulicht ist, eine Vielzahl von (fünf) Spulenseiten 11a des Grundphasenbands 5 in den Nuten Nr. 1 bis Nr. 3 angeordnet, wobei eine in der Nut Nr. 1 ist, zwei in der Nut Nr. 2 sind und zwei in der Nut Nr. 3 sind. Somit ist die Mitte C11 der Vielzahl der Spulenseiten 11a des Grundphasenbands 5 2,2, wie es in der nachfolgenden Gleichung (1) gezeigt ist: $C11 = (1 \times 1 + 2 \times 2 + 3 \times 2) / (1 + 2 + 2) = 2,2$
Gleichermaßen ist die Mitte C12 der Vielzahl der (fünf) Spulenseiten 11a des Grundphasenbands 5, die in den Nuten Nr. 9 bis Nr. 11 angeordnet sind, 9,8, wie es in der nachfolgenden Gleichung (2) gezeigt ist, und ist die Mitte C13 einer Vielzahl von (fünf) Spulenseiten 11a des Grundphasenbands 5, die in den Nuten Nr. 16 bis Nr. 18 angeordnet sind, 17,2, wie es durch die nachfolgende Gleichung (3) gezeigt ist. $C12 = (9 \times 2 + 10 \times 2 + 11 \times 1) / (2 + 2 + 1) = 9,8$
$C13 = (16 \times 1 + 17 \times 2 + 18 \times 2) / (1 + 2 + 2) = 17,2$
Anhand des Berechnungsergebnisses ist ein Abstand zwischen den Mitten in den Spulenseiten 11a des Grundphasenbands 5 der U-Phase in dem Vergleichsbeispiel C12 - C11 = 7,6 und C13 - C12 = 7,4, und werden 7,6 und 7,4 abwechselnd wiederholt. Anders ausgedrückt ist ein Abstand zwischen den Mitten in den Spulenseiten 11a der Grundphasenbänder 5 derselben Phase, die in der Umlaufrichtung X benachbart zueinander sind, nicht gleichförmig pro Pol. Somit weisen ein Paar von Magnetpolen, die in der Umlaufrichtung X zueinander benachbart sind, unterschiedliche Anziehungskraftverteilungen auf, weshalb eine Anziehungskraftverteilung, die an eine Vielzahl von Zahnabschnitten 31b angelegt wird, nicht für jeden Magnetpol gleichwertig ist, und ist gleichwertig bei jedem Paar von Magnetpolen (alle zwei Magnetpole), das heißt bei jedem zweiten Pol. Die zwei Arten von Anziehungskraftverteilungen weisen Erregungskraftkomponenten einer niedrigeren Ordnung (die räumliche Verformungsmode der vierten Ordnung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) als eine Ordnung (die räumliche Verformungsmode der achten Ordnung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel), die von der Anzahl der Magnetpole (acht Polen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) des Rotors 2 abhängt, in Bezug auf den Stator 3 auf. Als Ergebnis wird eine Erregungskraft in einer räumlichen Verformungsmode in einer niedrigeren Ordnung als die Anzahl der Magnetpole des Rotors 2 leicht erzeugt, weshalb Geräusche und Vibrationen sich in einer Drehfrequenzregion erhöhen, in der eine Eigenfrequenz des Stators 3 entsprechend der räumlichen Verformungsmode niedriger Ordnung mit einer Frequenz der Erregungskraft in der räumlichen Verformungsmode niedriger Ordnung übereinstimmt.
In dem Vergleichsbeispiel ist die Anzahl der Spulenseiten 11a, die das Grundphasenband 5 der U-Phase formen, gleichförmig (fünf) pro Pol, weshalb der Betrag der magnetomotorischen Kraft, die erzeugt wird, wenn die Wicklung des Stators 3 Strom führt, pro Pol gleichförmig ist. Jedoch weist, wie es vorstehend beschrieben worden ist, der 1/2-Sequenz-Motor M (wobei c = 2 ist) zwei Arten von magnetomotorischen Kraftverteilungen auf. Daher werden gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, selbst obwohl der Betrag der magnetomotorischen Kraft gleichförmig ist, Geräusche und Vibrationen des Motors M aufgrund der Phasenanordnung der Wicklungen des Stators 3 reduziert, indem ein Zustand (ein Zustand, der nicht rotationssymmetrisch ist) verbessert wird, in dem eine magnetomotorische Kraftverteilung nicht gleichförmig ist.
Daher ist, wie es in 5 und 6 sowie 8 und 9 veranschaulicht ist, gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Mischphasenbandgruppe 50 vorgesehen, bei der eine erste Grundphasenbandgruppe 51 als eine Anhäufung, bei der jedes aus einer Vielzahl von Grundphasenbändern 5 pro Pol angeordnet ist, eine zweite Grundphasenbandgruppe 52, die durch Verschieben der ersten Grundphasenbandgruppe 51 um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten in der Drehrichtung X1 des Rotors 2 erhalten wird, und eine dritte Grundphasenbandgruppe 53, die erhalten wird, indem die zweite Grundphasenbandgruppe 52 in der Drehrichtung X1 um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten verschoben wird, in dieser Reihenfolge von der äußeren radialen Richtung Y2 der Nuten 32 in die innere radiale Richtung Y1 gestapelt sind. Die vorbestimmte Anzahl von Nuten ist eine Ganzzahl (3 x Nspp ± 1/c), die am Nächsten zu einem Wert (der Anzahl der Nuten pro Pol) ist, der durch Multiplizieren der Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase mit drei (Multiplizieren mit der Anzahl der Phasen) in einem Fall einer Bruchlochkonfiguration erhalten wird, und ist eins entsprechend ± 1/c (wobei c 1 oder - 1 ist) in einem Fall einer Ganzlochkonfiguration. Nachstehend ist in der Mischphasenbandgruppe 50 eine Mischung der Grundphasenbänder 5 pro Pol als ein Mischphasenband 50A bezeichnet. Die Anzahl der Spulenseiten 11a, wenn eine Vielzahl von Spulenseiten 11a, die das Mischphasenband 50A formen, elektrisch in Reihe miteinander geschaltet sind, wird als die Anzahl der in Reihe geschalteten Wicklungen Nt bezeichnet (= M × (a × c + b), wobei M = m1 + m2 + m3 ist). Dabei bezeichnet m1 die Anzahl der Schichten der ersten Grundphasenbandgruppe 51 in der radialen Richtung Y, bezeichnet m2 die Anzahl der Schichten der zweiten Grundphasenbandgruppe 52 in der radialen Richtung Y und bezeichnet m3 die Anzahl der Schichten der dritten Grundphasenbandgruppe 53 in der radialen Richtung Y.
5 bis 8 veranschaulichen den Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration von acht Polen und sechzig Nuten (Nspp = 5/2, a = 2, b = 1 und c = 2). 9 veranschaulicht den Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration von acht Polen und zweiundsiebzig Nuten (Nspp = 3, a = 3, b = 0 und c = 1). In dem Motor M mit der Bruchlochkonfiguration von acht Polen und sechzig Nuten ist, da eine vorbestimmte Anzahl von Nuten gleich 3 × Nspp ± 1/c = 7 oder 8 ist, in einem Beispiel (das nachstehend als das „vorliegende Beispiel“ bezeichnet ist) des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das in 5 veranschaulicht ist, die vorbestimmte Anzahl von Nuten sieben, und in dem vorliegenden Beispiel, das in 6 veranschaulicht ist, ist die vorbestimmte Anzahl von Nuten acht. In der Bruchlochkonfiguration ist, wie es in 4 veranschaulicht ist, wenn die zweite Grundphasenbandgruppe 52 durch Verschieben der ersten Grundphasenbandgruppe 51 um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten (sieben Nuten) in der Drehrichtung X1 geformt wird, eine Stromrichtung pro Pol umgekehrt, und somit ist, wie es in 5 veranschaulicht ist, eine Stromrichtung in der zweiten Grundphasenbandgruppe 52 invertiert (das Gleiche gilt für 6). In dem Motor M mit der Ganzlochkonfiguration von acht Polen und zweiundsiebzig Nuten ist eine vorbestimmte Anzahl von Nuten ± 1 und ist somit in dem in 9 veranschaulichten vorliegenden Beispiel eine vorbestimmte Anzahl von Nuten eins.
In dem in 5 veranschaulichten vorliegenden Beispiel sind von einer Vielzahl von (Anzahl der in Reihe geschalteten Wicklungen Nt = 20) Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A, die in den Nuten Nr. 0 bis Nr. 3 angeordnet sind, eine in der Nut Nr. 0, sieben in der Nut Nr. 1, acht in der Nut Nr. 2 und vier in der Nut Nr. 3. Somit ist die Mitte C11 der Vielzahl der Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A 1,75, wie es in der nachfolgenden Gleichung (4) gezeigt ist. $C11 = (0 \times 1 + 1 \times 7 + 2 \times 8 + 3 \times 4) / (1 + 7 + 8 + 4) = 1,75$
Gleichermaßen ist die Mitte C12 einer Vielzahl von (Nt = 20) Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A, die in den Nuten Nr. 8 bis Nr. 11 angeordnet sind, 9,25, wie es in der nachfolgenden Gleichung (5) gezeigt ist, und ist die Mitte C13 einer Vielzahl von (Nt = 20) Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A, die in den Nuten Nr. 15 bis Nr. 18 angeordnet sind, 16,75, wie es in der nachfolgenden Gleichung (6) gezeigt ist. $C12 = (8 \times 4 + 9 \times 8 + 10 \times 7 + 11 \times 1) / (4 + 8 + 7 + 1) = 9,25$
$C13 = (15 \times 1 + 16 \times 7 + 17 \times 8 + 18 \times 4) / (1 + 7 + 8 + 4) = 16,75$
In dem in 6 veranschaulichten vorliegenden Beispiel sind von einer Vielzahl von (Anzahl der in Reihe geschalteten Wicklungen Nt = 20) Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A, die in den Nuten Nr. 1 bis Nr. 4 angeordnet sind, eine in der Nut Nr. 1, sieben in der Nut Nr. 2, acht in der Nut Nr. 3 und vier in der Nut Nr. 4. Somit ist die Mitte C11 der Vielzahl der Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A 2,75, wie es in der nachfolgenden Gleichung (7) gezeigt ist. $C11 = (1 \times 1 + 2 \times 7 + 3 \times 8 + 4 \times 4) / (1 + 7 + 8 + 4) = 2,75$
Gleichermaßen ist die Mitte C12 einer Vielzahl von (Nt = 20) Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A, die in den Nuten Nr. 9 bis Nr. 12 angeordnet sind, 10,25, wie es in der nachfolgenden Gleichung (8) gezeigt ist, und ist die Mitte C13 einer Vielzahl von (Nt = 20) Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A, die in den Nuten Nr. 16 bis Nr. 19 angeordnet sind, 17,75, wie es in der nachfolgenden Gleichung (9) gezeigt ist. $C12 = (9 \times 4 + 10 \times 8 + 11 \times 7 + 12 \times 1) / (4 + 8 + 7 + 1) = 10,25$
$C13 = (16 \times 1 + 17 \times 7 + 18 \times 8 + 19 \times 4) / (1 + 7 + 8 + 4) = 17,75$
Die Anzahl der Spulenseiten 11a, die die Mischphasenbandgruppe 50 der U-Phase formen, ist Nt = 20 in allen Mischphasenbändern 50A, und ist gleichförmig pro Pol. Somit ist der Betrag der magnetomotorischen Kraft, die erzeugt wird, wenn die Wicklungen des Stators 3 Strom führen, gleichförmig pro Pol. In den in 5 und 6 veranschaulichten Beispielen ist ein Abstand zwischen den Mitten der Spulenseiten 11a der benachbarten Mischphasenbänder 50A der gleichen Phase (U-Phase) in der Umlaufrichtung X C12 - C11 = 7,5 und C13 - C12 = 7,5, und ist somit gleichförmig pro Pol. Daher wird die magnetomotorische Kraftverteilung gleichwertiger pro Pol, und somit kann der Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart betrachtet werden, dass er näher an einem Zustand ist, in dem er eine einzelne Art einer magnetomotorischen Kraftverteilung aufweist.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Rotationssymmetrie einer magnetomotorischen Kraftverteilung verbessert. Als Ergebnis ermöglicht der Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Reduktion einer Erregungskraft in einer niedrigen Ordnung (räumliche Verformungsmode der vierten Ordnung) im Vergleich zu einer Ordnung (räumliche Verformungsmode der achten Ordnung) in Abhängigkeit von der Anzahl der Magnetpole (acht Pole) des Rotors 2. Somit erhöht sich eine Drehfrequenz, die mit einer Eigenfrequenz des Statorkerns 31 übereinstimmt, und kann somit derart eingestellt werden, dass sie außerhalb eines verwendeten Drehfrequenzbereichs liegt. Anders ausgedrückt kann der Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Resonanzmöglichkeit des Rotors 2 vermeiden und somit Geräusche und Vibrationen des Motors M innerhalb des verwendeten Drehfrequenzbereichs reduzieren.
Wenn die Anzahl der Schichten der ersten Grundphasenbandgruppe 51 in der radialen Richtung Y mit m1 bezeichnet ist, die Anzahl der Schichten der zweiten Grundphasenbandgruppe 52 in der radialen Richtung Y mit m2 bezeichnet ist, und die Anzahl der Schichten der dritten Grundphasenbandgruppe 53 in der radialen Richtung Y mit m3 bezeichnet ist, ist in den in 5 und 6 veranschaulichten vorliegenden Beispielen m1 2, ist m2 4 und ist m3 2, so dass m1 = m3 gilt. Demgegenüber kann, wie bei dem in 8 veranschaulichten vorliegenden Beispiel, selbst wenn m1 gleich 4, m2 4 ist, und m3 2 ist, so dass m1 ≠ m3 gilt, eine magnetomotorische Kraftverteilung gleichförmiger als bei dem in 7 veranschaulichten Vergleichsbeispiel gemacht werden.
Beispielsweise ist, wie es in 8 veranschaulicht ist, in dem Motor M mit acht Polen und sechzig Nuten (Nspp = 5/2, a = 2, b = 1 und c = 2) in einem Fall von m1 = 4, m2 = 4, m3 = 2 und Nt = 25, C11 1,84, ist C12 9,36 und ist C13 16,84. Als Ergebnis werden C12 - C11 = 7,52 und C13 - C12 = 7,48 erhalten, weshalb eine magnetomotorische Kraftverteilung in dem in 8 veranschaulichten vorliegenden Beispiel gleichförmiger ist als in dem Vergleichsbeispiel (C12 - C11 = 7,6 und C13 - C12 = 7,4), das in 7 veranschaulicht ist. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist der Motor M, der die Bruchlochkonfiguration von c = 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aufweist, die drei Arten der Grundphasenbandgruppen 51, 52 und 53 auf, die jeweils um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten verschoben sind, und ermöglicht somit eine Verbesserung der Rotationssymmetrie einer magnetomotorischen Kraftverteilung sowie eine Reduktion von Geräuschen und Vibrationen des Motors M aufgrund der Erregungskraft in einer niedrigen Ordnung (räumliche Verformungsmode der vierten Ordnung).
Wie in dem in 9 veranschaulichten vorliegenden Beispiel ist in dem Motor M mit der Ganzlochkonfiguration die Anzahl der Grundphasenbänder 5 in der ersten Schicht drei pro Pol, und somit sind magnetomotorische Kraft und eine magnetomotorische Kraftverteilung gleichförmig, jedoch wird verifiziert werden, dass die magnetomotorische Kraft und die magnetomotorische Kraftverteilung gleichförmig sind, selbst wenn drei Arten von Grundphasenbandgruppen 51, 52 und 53, die jeweils um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten verschoben sind, wie gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bereitgestellt werden. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist in dem Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Mischphasenbandgruppe 50 bereitgestellt, in der die erste Grundphasenbandgruppe 51 als eine Anhäufung, in der eine Vielzahl von Grundphasenbändern 5 pro Pol angeordnet ist, die zweite Grundphasenbandgruppe 52, die durch Verschieben der ersten Grundphasenbandgruppe 51 um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten (eine Nut) in der Drehrichtung X1 des Rotors 2 erhalten wird, und die dritte Grundphasenbandgruppe 53, die durch Verschieben der zweiten Grundphasenbandgruppe 52 in die Drehrichtung X1 um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten (eine Nut) erhalten wird, in dieser Reihenfolge von der äußeren radialen Richtung Y2 der Nuten 32 in die innere radiale Richtung Y1 gestapelt sind.
In dem vorliegenden Beispiel mit acht Polen und zweiundsiebzig Nuten, das in 9 veranschaulicht ist, sind von einer Vielzahl von (Anzahl der in Reihe geschalteten Wicklungen Nt = 12) Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A, die in den Nuten Nr. 0 bis Nr. 4 angeordnet sind, eine in der Nut Nr. 0, drei in der Nut Nr. 1, vier in der Nut Nr. 2, drei in der Nut Nr. 3 und eine in der Nut Nr. 4. Somit ist die Mitte C11 der Vielzahl der Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A 2, wie es in der nachfolgenden Gleichung (10) gezeigt ist. $C11 = (0 \times 1 + 1 \times 3 + 2 \times 4 + 3 \times 3 + 4 \times 1) / (1 + 3 + 4 + 3 + 1) = 2$
Gleichermaßen ist die Mitte C12 einer Vielzahl von (Nt = 12) Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A, die in den Nuten Nr. 9 bis Nr. 13 angeordnet sind, 11, wie es in der nachfolgenden Gleichung (11) gezeigt ist, und ist die Mitte C13 einer Vielzahl von (Nt = 12) Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A, die in den Nuten Nr. 18 bis Nr. 22 angeordnet sind, 21, wie es in der nachfolgenden Gleichung (12) gezeigt ist. $C12 = (9 \times 1 + 10 \times 3 + 11 \times 4 + 12 \times 3 + 13 \times 1) / (1 + 3 + 4 + 3 + 1) = 11$
$C13 = (18 \times 1 + 19 \times 3 + 20 \times 4 + 21 \times 3 + 22 \times 1) / (1 + 3 + 4 + 3 + 1) = 20$
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist in dem Motor M mit der Ganzlochkonfiguration die Anzahl der Vielzahl der Spulenseiten 11a, die die Mischphasenbandgruppe 50 der U-Phase bilden, Nt = 12 in allen Mischphasenbändern 50A und ist gleichförmig pro Pol. Somit ist der Betrag der magnetomotorischen Kraft, die erzeugt wird, wenn die Wicklungen des Stators 3 Strom führen, pro Pol gleichförmig. In dem in 9 veranschaulichten Beispiel ist ein Abstand zwischen den Mitten der Spulenseiten 11a der Mischphasenbänder 50A derselben Phase (U-Phase) in der Umlaufrichtung X C12 - C11 = 9 und C13 - C12 = 9, und ist somit pro Pol gleichförmig, und stimmt mit der Anzahl der Nuten pro Pol, das heißt einer Feldpolteilung von 72/8 = 9, überein. Daher ist eine magnetomotorische Kraftverteilung gleichwertig pro Pol und somit kann der Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart betrachtet werden, dass er eine einzelne Art der magnetomotorischen Kraftverteilung aufweist.
Wenn die Anzahl der Schichten der ersten Grundphasenbandgruppe 51 in der radialen Richtung Y mit m1 bezeichnet wird, die Anzahl der Schichten der zweiten Grundphasenbandgruppe 52 in der radialen Richtung Y mit m2 bezeichnet wird und die Anzahl der Schichten der dritten Grundphasenbandgruppe 53 in der radialen Richtung Y mit m3 bezeichnet wird, ist in dem in 9 veranschaulichten vorliegenden Beispiel m1 1, m2 2 und ist m3 1, so dass m1 = m3 gilt. Demgegenüber ist, obwohl es nicht veranschaulicht ist, in dem Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration, selbst wenn m1 2 ist, m2 2 ist und m3 1 ist, so dass m1 ≠ m3 gilt, eine magnetomotorische Kraftverteilung gleichförmig.
Beispielsweise ist in dem Motor M mit acht Polen und zweiundsiebzig Nuten in einem Fall von m1 = 2, m2 = 2 und m3 = 1 C11 1,8, ist C12 10,8 und ist C13 19,8. Als Ergebnis werden C12 - C11 = 9 und C13 - C12 = 9 erhalten, und somit ist eine magnetomotorische Kraftverteilung pro Pol gleichwertig, so dass der Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart betrachtet werden kann, dass er eine einzelne Art der magnetomotorischen Kraftverteilung aufweist. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ermöglicht der Motor M mit der Ganzlochkonfiguration gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Beibehalten einer Rotationssymmetrie der magnetomotorischen Kraftverteilung, und eine Reduktion von Geräuschen und Vibrationen des Motors M selbst in einem Fall, dass drei Grundphasenbandgruppen 51, 52 und 53 enthalten sind, die jeweils um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten verschoben sind.
In den in 10 bis 17 veranschaulichten vorliegenden Beispielen sind Variationen von m2 bei m1 = m3 beschrieben. 10 veranschaulicht den Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration von acht Polen und sechsunddreißig Nuten (Nspp = 3/2, a = 1, b = 1 und c = 2). 11 veranschaulicht den Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration von acht Polen und sechzig Nuten (Nspp = 5/2, a = 2, b = 1 und c = 2); 12 veranschaulicht den Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration von acht Polen und vierundachtzig Nuten (Nspp = 7/2, a = 3, b = 1 und c = 2); und 13 veranschaulicht den Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration von acht Polen und einhundertacht Nuten (Nspp = 9/2, a = 4, b = 1 und c = 2). 14 veranschaulicht den Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration von acht Polen und vierundzwanzig Nuten (Nspp = 1, a = 1, b = 0 und c = 1); 15 veranschaulicht den Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration von acht Polen und achtundvierzig Nuten (Nspp = 2, a = 1, b = 0 und c = 1); 16 veranschaulicht den Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration von acht Polen und zweiundsiebzig Nuten (Nspp = 3, a = 1, b = 0 und c = 1); und 17 veranschaulicht den Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration von acht Polen und sechsundneunzig Nuten (Nspp = 4, a = 1, b = 0 und c = 1). In allen vorliegenden Beispielen ist m1 oder m3 1, können jedoch dieselben vorteilhaften Wirkungen ebenfalls erzielt werden, wenn m1, m2 und m3 Vielfache sind, weshalb eine ausführliche Beschreibung entfällt.
Zunächst ist der Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration von c = 2 beschrieben. In dem Motor M einer Bruchlochkonfiguration von acht Polen und sechsunddreißig Nuten ist eine vorbestimmte Anzahl von Nuten 3 × Nspp ± 1/c = 4 oder 5, und ist in dem in 10 veranschaulichten vorliegenden Beispiel die vorbestimmte Anzahl von Nuten vier. (m1, m2, m3, Nt) = (2, 2, 2, 9), (2, 4, 2, 12), (2, 6, 2, 15) und (2, 8, 2, 18) wird in dieser Reihenfolge von einer oberen Stufe zu einer unteren Stufe in 10 hin erhalten. In diesem Fall sind die Mitten C11, C12 und C13 einer Vielzahl von Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A, die in den Nuten Nr. 0 bis Nr. 2, den Nuten Nr. 5 bis Nr. 7 und den Nuten Nr. 9 bis Nr. 11 angeordnet sind, (C11, C12, C13) = (11/9, 52/9, 92/9), (15/12, 69/12, 123/12), (19/15, 86/15, 154/15) und (23/18, 103/18, 185/18) aufeinanderfolgend von der oberen Stufe zu der unteren Stufe in 10 hin. Abstände zwischen den Mitten der Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A derselben Phase (U-Phase), die in der Umlaufrichtung X zueinander benachbart sind, sind (C12 - C11, C13 - C12) = (41/9, 40/9), (54/12, 54/12), (67/15, 68/15) und (80/18, 82/18) in dieser Reihenfolge von der oberen Stufe zu der unteren Stufe in 10 hin. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann eine Rotationssymmetrie einer magnetomotorischen Kraftverteilung verbessert werden, und können somit Geräusche und Vibrationen des Motors M im Vergleich zu dem Grundtypmotor M (den Mitten (5/3, 19/3, 32/3)) reduziert werden, der lediglich aus der ersten Schicht und der zweiten Schicht geformt ist, und den Zwischenmittenabständen (14/3, 13/3).
In dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration von acht Polen und sechzig Nuten ist eine vorbestimmte Anzahl von Nuten 3 × Nspp ± 1/c = 7 oder 8, und ist in dem in 11 veranschaulichten vorliegenden Beispiel die vorbestimmte Anzahl von Nuten sieben. (m1, m2, m3, Nt) = (2, 2, 2, 15), (2, 4, 2, 20), (2, 6, 2, 25) und (2, 8, 2, 30) wird in dieser Reihenfolge von einer oberen Stufe zu einer unteren Stufe in 11 hin erhalten. In diesem Fall sind die Mitten C11, C12 und C13 einer Vielzahl von Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A, die in den Nuten Nr. 0 bis Nr. 3, den Nuten Nr. 8 bis Nr. 11 und den Nuten Nr. 15 bis Nr. 18 angeordnet sind (C11, C12, C13) = (26/15, 139/15, 251/15), (35/20, 185/20, 335/20), (44/25, 231/25, 419/25) und (53/30, 277/30, 503/30) aufeinanderfolgend von der oberen Stufe zu der unteren Stufe in 11 hin. Abstände zwischen den Mitten der Spulenseiten 11a der Mischphasenbänder 50A derselben Phase (U-Phase), die in der Umlaufrichtung X zueinander benachbart sind, sind (C12 - C11, C13 - C12) = (113/15, 112/15), (150/20, 150/20), (187/25, 188/25) und (224/30, 226/30) in dieser Reihenfolge von der oberen Stufe zu der unteren Stufe in 11 hin. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann eine Rotationssymmetrie einer magnetomotorischen Kraftverteilung verbessert werden, und können somit Geräusche und Vibrationen des Motors M im Vergleich zu dem Grundtypmotor M (den Mitten (11/5, 49/5, 86/5)) reduziert werden, der lediglich aus der ersten Schicht und der zweiten Schicht geformt ist, und den Zwischenmittenabständen (38/5, 37/5).
In dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration von acht Polen und vierundachtzig Nuten, da eine vorbestimmte Anzahl von Nuten 3 × Nspp ± 1/c = 10 oder 11 ist, ist in dem in 12 veranschaulichten vorliegenden Beispiel eine vorbestimmte Anzahl von Nuten zehn. (m1, m2, m3, Nt) = (2, 2, 2, 21), (2, 4, 2, 28), (2, 6, 2, 35) und (2, 8, 2, 42) wird in dieser Reihenfolge von einer oberen Stufe zu einer unteren Stufe in 12 hin erhalten. In diesem Fall sind die Mitten C11, C12 und C13 einer Vielzahl von Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A, die in den Nuten Nr. 0 bis Nr. 4, den Nuten Nr. 11 bis Nr. 15 und den Nuten Nr. 21 bis Nr. 25 angeordnet sind (C11, C12, C13) = (47/21, 268/21, 488/21), (63/28, 357/28, 651/28), (79/35, 446/35, 814/35) und (95/42, 535/42, 977/42) aufeinanderfolgend von der oberen Stufe zu der unteren Stufe in 12 hin. Abstände zwischen den Mitten der Spulenseiten 11a der Mischphasenbänder 50A derselben Phase (U-Phase), die in der Umlaufrichtung X zueinander benachbart sind, sind (C12 - C11, C13 - C12) = (221/21, 220/21), (294/28, 294/28), (367/35, 368/35) und (440/42, 442/42) in dieser Reihenfolge von der oberen Stufe zu der unteren Stufe in 12 hin. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann eine Rotationssymmetrie einer magnetomotorischen Kraftverteilung verbessert werden, und können somit Geräusche und Vibrationen des Motors M im Vergleich zu dem Grundtypmotor M (den Mitten (19/7, 93/7, 166/7)) reduziert werden, der lediglich aus der ersten Schicht und der zweiten Schicht geformt ist, und den Zwischenmittenabständen (74/7, 73/7).
In dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration von acht Polen und 108 Nuten, da eine vorbestimmte Anzahl von Nuten 3 × Nspp ± 1/c = 13 oder 14 ist, ist in dem in 13 veranschaulichten vorliegenden Beispiel eine vorbestimmte Anzahl von Nuten dreizehn. (m1, m2, m3, Nt) = (2, 2, 2, 27), (2, 4, 2, 36), (2, 6, 2, 45) und (2, 8, 2, 54) wird in dieser Reihenfolge von einer oberen Stufe zu einer unteren Stufe in 13 hin erhalten. In diesem Fall sind die Mitten C11, C12 und C13 einer Vielzahl von Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A, die in den Nuten Nr. 0 bis Nr. 5, den Nuten Nr. 15 bis Nr. 20 und den Nuten Nr. 29 bis Nr. 34 angeordnet sind (C11, C12, C13) = (74/27, 439/27, 803/27), (99/36, 585/36, 1071/36), (124/45, 731/45, 1339/45) und (149/54, 877/54, 1607/54) aufeinanderfolgend von der oberen Stufe zu der unteren Stufe in 13 hin. Abstände zwischen den Mitten der Spulenseiten 11a der Mischphasenbänder 50A derselben Phase (U-Phase), die in der Umlaufrichtung X zueinander benachbart sind, sind (C12 - C11, C13 - C12) = (365/27, 364/27), (486/36, 486/36), (607/45, 608/45) und (728/54, 730/54) in dieser Reihenfolge von der oberen Stufe zu der unteren Stufe in 13 hin. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann eine Rotationssymmetrie einer magnetomotorischen Kraftverteilung verbessert werden, und können somit Geräusche und Vibrationen des Motors M im Vergleich zu dem Grundtypmotor M (den Mitten (29/9, 151/9, 272/9)) reduziert werden, der lediglich aus der ersten Schicht und der zweiten Schicht geformt ist, und den Zwischenmittenabständen (122/9, 121/9).
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, sind in dem Motor M mit der Bruchlochkonfiguration von c = 2 das erste Polgrundphasenband 5A und das zweite Polgrundphasenband 5B, die jeweils einem Paar von Magnetpolen (zwei Polen), die benachbart zueinander sind, unter einer Vielzahl von Magnetpolen (acht Polen in einem Fall von acht Polen und sechzig Nuten) zugewandt sind, die Grundphasenbänder 5, die gegenseitige Phasendifferenzen aufweisen, und jedes davon weist drei Arten von Grundphasenbandgruppen 51, 52 und 53 auf, die jeweils um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten verschoben sind. Somit werden eine magnetomotorische Kraft und eine magnetomotorische Kraftverteilung weiter gleichförmig.
Nachstehend ist der Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration beschrieben. In dem Motor M mit der Ganzlochkonfiguration weisen die Spulenseiten 11a der Mischphasenbänder 50A, die benachbart zueinander sind, dieselbe Konfiguration auf, und somit sind Abstände zwischen den Mitten der Spulenseiten 11a der Mischphasenbänder 50A der gleichen Phase (U-Phase), die benachbart zueinander sind, drei Nuten, sechs Nuten, neun Nuten und zwölf Nuten in einer Reihenfolge von 14 bis 17. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird, da die drei Arten von Grundphasenbandgruppen 51, 52 und 53, die jeweils um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten verschoben sind, vorgesehen sind, eine Phasenbandverteilung glatter, während eine Rotationssymmetrie der magnetomotorischen Kraftverteilung beibehalten wird, und somit wird eine Drehmomentwelligkeit des Motors M reduziert, so dass Geräusche und Vibrationen, die dadurch verursacht werden, reduziert werden können.
Phasenanordnung des Stators 3, die für eine konzentrische Wicklung geeignet ist Wenn m1, das die Anzahl der Schichten der ersten Grundphasenbandgruppe 51 in der radialen Richtung Y angibt, dasselbe wie m3 ist, das die Anzahl der Schichten der dritten Grundphasenbandgruppe 53 in der radialen Richtung Y angibt (m1 = m3), können die erste Einheitsspule 11A und die zweite Einheitsspule 11B der ersten Polspule 10A oder die dritte Einheitsspule 11C und die vierte Einheitsspule 11D der zweiten Polspule 10B, die eine konzentrische Wicklungskonfiguration aufweisen, wie es in 3 veranschaulicht ist, eine kontinuierliche Wicklungskonfiguration aufweisen. In dem in 5 veranschaulichten vorliegenden Beispiel ist die Anzahl der Spulenseiten 11a der Mischphasenbänder 50A, die in jeder der Nuten Nr. 2 und Nr. 9 vorhanden sind, acht, und kann eine integrierte Spule durch kontinuierliches Wickeln einer Anhäufung der Einheitsspulen 11 erhalten werden, die als äußere Spulen der konzentrischen Wicklung dienen. Gleichermaßen ist die Anzahl der Spulenseiten 11a der Mischphasenbänder 50A, die in jeder der Nuten Nr. 3 und Nr. 8 vorhanden sind, vier, und kann eine integrierte Spule durch kontinuierliches Wickeln einer Anhäufung der Einheitsspulen 11 erhalten werden, die als innere Spulen der konzentrischen Wicklungen dienen. Wenn die Spulenseiten 11a der Mischphasenbänder 50A der U-Phase, die in den Nuten Nr. 2 und Nr. 9 und den Nuten Nr. 3 und Nr. 8 vorhanden sind, in die Nut 32 als integrierte Spulen eingesetzt werden, und dann eine integrierte Spule mit der V-Phase oder der W-Phase darin eingesetzt wird, ist es möglich, ein Führen einer Wicklung, die in jede Nut 32 eingesetzt wird, zu vereinfachen und zu verkleinern, und somit die Bearbeitbarkeit bei der Arbeit des Montierens der Wicklung zu verbessern.
Demgegenüber kann, wie in dem in 8 veranschaulichten vorliegenden Beispiel, in dem Motor M (Nspp = 5/2, a = 2, b = 1 und c = 2) mit acht Polen und sechzig Nuten, wenn m1 4 ist, m2 4 ist, m3 2 ist und Nt 25 ist (m1 ≠ m3), wie es durch eine Zwei-Punkt-Strichlinie angegeben ist, eine Anhäufung der Einheitsspulen 11 der konzentrischen Wicklung nicht kontinuierlich gewickelt werden. Beispielsweise ist es notwendig, Anhäufungen der Einheitsspulen 11 der konzentrischen Wicklung entsprechend der ersten Schicht und der zweiten Schicht in den Nuten Nr. 3 und Nr. 9 bereitzustellen, und andere Anhäufungen der Einheitsspulen 11 der konzentrischen Wicklung entsprechend den dritten bis zehnten Schichten in den Nuten Nr. 3 und Nr. 8 bereitzustellen, und somit sind zwei Arten von Anhäufungen der Einheitsspulen 11 in der Nut Nr. 3 notwendig.
Anders ausgedrückt können in einem Fall von m1 = m3, wie es in 10 bis 17 veranschaulicht ist, die Spulenseiten 11a des Mischphasenbands 50A als eine integrierte Spule behandelt werden, die als eine innere Spule oder eine äußere Spule der konzentrischen Wicklung zu verwenden ist.
In der konzentrischen Wicklung ist ein Verhältnis jeder Phase (beispielsweise der U-Phase) in jeder Nut 32 als eine konzentrische Wicklungskonfiguration in 10 bis 17 zusammengefasst. Der Erfinder hat herausgefunden, dass ein Verhältnis jeder Phase durch Verwendung eines Windungsverhältnisses n = M/m1 (wobei M = m1 + m2 + m3) der Einheitsspulen 11, die die konzentrische Wicklung formen, berechnet werden kann. In der veranschaulichten konzentrischen Wicklungskonfiguration wird eine Wicklungskonfiguration der Polpaarspulen 10 als die erste Polspule 10A & die zweite Polspule 10B ausgedrückt, und geben Abschnitte, die über„-“ verbunden sind, innere Spulen in der Reihenfolge von einer äußeren Spule in jeder der Polspulen 10A und 10B an.
Zunächst ist der Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration beschrieben. In dem Fall, dass der Motor M Nspp = 1,5 aufweist, wie es in 10 veranschaulicht ist, ist 1/2 & ((2n - 1)/(2n) - (1/2n) gegeben. Beispielsweise ist in einem Fall von m1 = 2, m2 = 2 und m3 = 3 n 3 und kann somit 1/2 & 5/6 - 1/6 erhalten werden. Anders ausgedrückt belegen die ersten Polspulen 10A mit der U-Phase, die an den Nuten Nr. 2 und Nr. 5 gewickelt sind, drei Schichten unter den sechs Schichten, belegen äußere Spulen der zweiten Polspulen 10B mit der U-Phase, die an den Nuten Nr. 6 und Nr. 10 gewickelt sind, fünf Schichten unter den sechs Schichten, und belegen innere Spulen der zweiten Polspulen 10B mit der U-Phase, die an den Nuten Nr. 7 und Nr. 9 gewickelt sind, eine Schicht unter den sechs Schichten.
In einem Fall des Motors M mit Nspp = 2,5, der in 11 veranschaulicht ist, erhöht sich ein Ganzzahlteil a des einfachen gemischten Bruchs um 1 im Vergleich zu dem Fall von 10, und somit wird eine einzelne konzentrische Spule zu einer Polspule, die eine kleinere Anzahl von Schichten der Polspulen 10A und 10B belegt, hier zu der ersten Polspule 10A, im Gegensatz zu 10 hinzugefügt, und somit kann 1 - 1/2 & ((2n - 1)/2n) - (1/2n) gegeben sein. In einem Fall des Motors M mit Nspp = 3,5, der in 12 veranschaulicht ist, erhöht sich ein Ganzzahlteil a des einfachen gemischten Bruchs um 1 im Vergleich zu dem Fall von 11, und somit wird eine einzelne konzentrische Spule zu einer Polspule, die eine kleinere Anzahl von Schichten der Polspulen 10A und 10B belegt, hier zu der zweiten Polspule 10B, im Gegensatz zu 11, hinzugefügt, und somit kann 1 - 1/2 &1- ((2n - 1)/2n) - (1/2n) gegeben sein. In einem Fall des Motors M mit Nspp = 4,5, der in 13 veranschaulicht ist, erhöht sich ein Ganzzahlteil a des einfachen gemischten Bruchs um 1 im Vergleich zu dem Fall von 12, und somit wird eine einzelne konzentrische Spule zu einer Polspule, die eine kleinere Anzahl von Schichten der Polspulen 10A und 10B belegt, hier zu der ersten Polspule 10A, im Gegensatz zu 12, hinzugefügt, und somit kann 1 -1 - 1/2 & ((2n - 1)/2n) - (1/2n) gegeben sein. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann in einem Fall des Motors M mit der Bruchlochkonfiguration die konzentrische Wicklungskonfiguration durch Verwendung der gemeinsamen Regel repräsentiert sein.
Nachstehend ist der Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration beschrieben. In einem Fall, in dem der Motor M Nspp = 1 aufweist, wie es in 14 veranschaulicht ist, ist 1/n & ((n - 2)/n) - (1/n) gegeben. Beispielsweise ist in einem Fall von m1 =1, m2 = 1 und m3 = 1 n 3 und kann somit 1/3 & 1/3 - 1/3 erhalten werden. In einem Fall, in dem der Motor M Nspp = 2 aufweist, wie es in 15 veranschaulicht ist, ist ((n - 1)/n) - (1/n) & ((n - 1)/n) - (1/n) gegeben. Beispielsweise ist in einem Fall von m1 =1, m2 = 1 und m3 = 1 n 3 und kann somit 2/3 - 1/3 & 2/3 - 1/3 erhalten werden.
In einem Fall, in dem der Motor M Nspp = 3 aufweist, wie es in 16 veranschaulicht ist, erhöht sich ein ganzzahliger Teil a des einfachen gemischten Bruchs um 1 im Vergleich zu dem Fall von 15, und somit wird eine einzelne konzentrische Spule zu einer Polspule hinzugefügt, die eine kleinere Anzahl von Schichten der Polspulen 10A und 10B im Gegensatz zu 15 belegt, jedoch sind die Polspulenkonfigurationen in 15 jeweils dieselben zueinander, und somit wird das gleiche Ergebnis erhalten, ungeachtet davon, welche einzelne konzentrische Spule hinzugefügt wird. Daher wird hier eine einzelne konzentrische Spule zu der zweiten Polspule 10B hinzugefügt, und kann somit ((n - 1)/n) - (1/n) & 1 - ((n - 1)/n) - (1/n) gegeben sein. In einem Fall, in dem der Motor M Nspp = 4 aufweist, wie es in 17 veranschaulicht ist, erhöht sich ein ganzzahliger Teil a des einfachen gemischten Bruchs um 1 im Vergleich zu dem Fall von 16, und somit wird eine einzelne konzentrische Spule zu einer Polspule hinzugefügt, die eine kleinere Anzahl von Schichten der Polspulen 10A und 10B im Gegensatz zu 16 belegt, hier zu der ersten Polspule 10A, und kann somit 1 - ((n - 1)/n) - (1/n) & 1 - ((n - 1)/n) - (1/n) gegeben sein. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann in einem Fall des Motors M, der die Ganzlochkonfiguration aufweist, in Bezug auf Nspp = 2 oder größer die konzentrische Wicklungskonfiguration durch Verwendung der gemeinsamen Regel repräsentiert werden.
Verhältnis zwischen m1, m2 und m3
Geräusche und Vibrationen, die durch eine Bruchlochkonfiguration verursacht werden, hängen von einer Fluktuationsamplitude der magnetischen Anziehungskraft zwischen dem Rotor 2 und dem Stator 3 ab, und somit kann eine Hauptdrehordnung von Geräuschen und Vibrationen beispielsweise wie nachfolgend beschrieben beschafft werden. Durch eine Magnetfeldanalyse wird eine Magnetflussdichte eines Spalts zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 2 erhalten, und wird eine zeitlich-räumliche Verteilung einer elektromagnetischen Anziehungskraft, die zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 2 erzeugt wird, beschafft. Die zeitlich-räumliche Verteilung wird einer Fourier-Expansion unterzogen, und somit werden eine räumliche Komponente (räumliche Verformungsmode-Ordnung) und eine zeitliche Komponente (eine Zeitordnung oder eine Drehrichtung) der Anziehungskraft beschafft. Eine Drehordnung von Geräuschen und Vibrationen ist eine Ordnung, die durch Multiplizieren der räumlichen Verformungsmodenordnung mit der Zeitordnung erhalten wird. Hier ist die Zeitordnung als die Anzahl von Malen definiert, wie oft eine räumliche Verformung in der räumlichen Verformungsmodenordnung sich um einen mechanischen Winkel von 360° des Rotors 2 (eine Drehung des Rotors 2 in dem zylindrischen Motor M) pro Einheitszeit (1 Sekunde) dreht.
Insbesondere weist der Motor M (Nspp = 3/2, a = 1, b = 1 und c = 2) mit acht Polen und sechsunddreißig Nuten Drehordnungen von Geräuschen und Vibrationen wie eine 8te Ordnung, eine 16te Ordnung, eine 32ste Ordnung und eine 40ste Ordnung auf, weist der Motor M (Nspp =5/2, a = 2, b = 1 und c = 2) mit acht Polen und sechzig Nuten Drehordnungen von Geräuschen und Vibrationen wie eine 8te Ordnung, eine 16te Ordnung, eine 32ste Ordnung, eine 40ste Ordnung, eine 56ste Ordnung und eine 64ste Ordnung auf, und weist der Motor M (Nspp = 7/2, a = 3, b = 1 und c = 2 mit acht Polen und vierundachtzig Nuten Drehordnungen von Geräuschen und Vibrationen wie eine 8te Ordnung, eine 16te Ordnung, eine 32ste Ordnung, eine 40ste Ordnung, eine 56ste Ordnung, eine 64ste Ordnung, eine 80ste Ordnung und eine 88ste Ordnung auf. Unter den Ordnungen sind die 8ten und 16ten Drehordnungen niedrige Drehordnungen, und sind die anderen Drehordnungen mittlere oder hohe Drehordnungen.
18 veranschaulicht ein Ergebnis einer Magnetanziehungskraft-Amplitudenverhältniszahl in jeder räumlichen Verformungsmode und Zeitordnung, das durch eine zeitliche und räumliche Fourier-Analyse an der elektromagnetischen Anziehungskraft erhalten wird, die zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 2 in dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration von acht Polen und sechzig Nuten erzeugt wird. Dabei veranschaulicht 18 eine Verhältniszahl, wenn eine Amplitude einer magnetischen Anziehungskraft in der radialen Richtung Y bei (m1, m2, m3, Nt) = (2, 0, 0, 5) (der Wicklungskonfiguration von 7) in der 8ten Drehordnung auf 1 eingestellt ist. Gemäß 18 kann in Bezug auf (m1, m2, m3, Nt) = (2, 0, 0, 5) (m1, m2, m3, Nt) = (2, 0, 2, 10) Vibrationen und Geräusche in den 16ten und 8ten Drehordnungen reduzieren, hat jedoch nicht die Wirkung auf andere Drehordnungen. Demgegenüber kann in Bezug auf (m1, m2, m3, Nt) = (2, 0, 0, 5) (m1, m2, m3, Nt) = (2, 0, 2, 10) Vibrationen in den 16ten und 8ten Drehordnungen nicht reduzieren. Anders ausgedrückt kann gesehen werden, dass, wenn die erste Grundphasenbandgruppe 51 mit der zweiten Grundphasenbandgruppe 52 gemischt wird, die durch Verschieben der ersten Grundphasenbandgruppe 51 um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten (sieben Nuten gemäß dem vorliegenden Beispiel) in die Drehrichtung X1 erhalten wird, es eine Wirkung des Reduzierens von Geräuschen und Vibrationen in der entsprechenden Drehordnung gibt, und dass, wenn die erste Grundphasenbandgruppe 51 mit der dritten Grundphasenbandgruppe 53, die durch Verschieben der ersten Grundphasenbandgruppe 51 um das doppelte der vorbestimmten Anzahl der Nuten (vierzehn Nuten gemäß dem vorliegenden Beispiel) in die Drehrichtung X1 erhalten wird, es keine Wirkung des Reduzierens von Geräuschen und Vibrationen in der entsprechenden Drehordnung gibt. Daher kann (m1, m2, m3, Nt) = (0, 2, 2, 10) ebenfalls die Wirkung des Reduzierens von Geräuschen und Vibrationen in der entsprechenden Drehordnung erzielen. Anhand der vorstehenden Beschreibung hat der Erfinder geschätzt, dass ein Verhältnis zwischen einer Konfiguration (einem Satz effektiver Phasendifferenzen) in Bezug auf eine Verschiebung um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten und einer Konfiguration (unabhängigen Grundkonfiguration), die nicht auf eine Verschiebung um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten bezogen ist, eine Reduktionsgröße von Geräuschen und Vibrationen mit sich bringt.
Daher hat der Erfinder eine theoretische Magnetanziehungskraft-Amplitudenverhältniszahl (die nachstehend als „theoretische Verhältniszahl“ bezeichnet ist) in der 8ten Drehordnung auf der Grundlage eines relationalen Ausdrucks (eines Verhältnisses der Anzahl von Schichten einer unabhängigen Grundkonfiguration, die nicht eine effektive Phasendifferenz formt, zu einer Gesamtanzahl von Schichten) von (M - 2 × Pm)/M definiert (wobei M = m1 + m2 + m3 und Pm das kleinere von (m1 + m3) und m2 ist). Eine theoretische Verhältniszahl in der 16ten Drehordnung ist ein Wert, der durch Multiplizieren der theoretischen Verhältniszahl in der 8ten Drehordnung mit 0,52 erhalten wird (unter Verwendung von Analyseergebnisamplitudenverhältniszahlen für die 8ten und 16ten Drehordnungen bei (m1, m2, m3, Nt) = (2, 0, 0, 5). Dabei ist der Grund dafür, warum Pm verdoppelt wird, dass ein Wert, bei dem die Anzahl von Schichten m2 der zweiten Grundphasenbandgruppe 52 dieselbe wie eine Summe der Anzahl der Schichten m1 der ersten Grundphasenbandgruppe 51 und der Anzahl der Schichten m3 der dritten Grundphasenbandgruppe 52 ist, die Phasendifferenzen entsprechend einer vorbestimmten Anzahl von Nuten in Bezug auf die zweite Grundphasenbandgruppe 52 aufweisen, sich auf eine Verschiebung um die vorbestimmte Anzahl von Nuten bezieht, und ein Wert, der durch Verdoppeln des kleineren von (m1 + m3) und m2 erhalten wird, eine Gesamtanzahl von Schichten in Bezug auf eine Verschiebung um die vorbestimmte Anzahl von Nuten ist.
18 und 22 veranschaulichen ein Magnetanziehungskraft-Amplitudenverhältniszahl-Ergebnis in jeder Drehordnung in dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration von acht Polen und sechzig Nuten. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist eine Verhältniszahl veranschaulicht, wenn eine magnetische Anziehungskraftamplitude bei (m1, m2, m3, Nt) = (2, 0, 0, 5) (der Wicklungskonfiguration von 7) in der radialen Richtung Y auf 1 in der 8ten Drehordnung eingestellt ist, und wenn Referenzwerte von (m1, m2, m3, Nt) = (2, 0, 0, 5) und (2, 2, 0, 10) ausgeschlossen sind, veranschaulicht 18 den Motor M mit einer Beziehung von m1 = m3, und veranschaulicht 22 den Motor M mit einer Beziehung von m1 ≠ m3.
Theoretische Verhältniszahlen in der 8ten Drehordnung, die in 18 veranschaulicht ist, sind (m1, m2, m3, Nt) = (2, 0, 0, 5) = 1, (2, 2, 0, 10) = 0, (2, 0, 2, 10) = 1, (4, 2, 4, 25) = 0,6, (2, 2, 2, 15) = 0,33, (4, 6, 4, 35) = 0,14, (2, 4, 2, 20) = 0, (4, 10, 4, 45) = 0,11, (2, 6, 2, 25) = 0,2, und (2, 8, 2, 30) = 0,33, und theoretische Verhältniszahlen in der 16ten Drehordnung sind Werte, die durch Multiplizieren der jeweiligen Werte mit 0,52 erhalten werden (unter Verwendung von Analyseergebnisamplitudenverhältniszahlen für die 8ten und 16ten Drehordnungen bei (m1, m2, m3, Nt) = (2, 0, 0, 5)). Theoretische Verhältniszahlen in der 8ten Drehordnung, die in 22 veranschaulicht ist, sind (2, 0, 0, 5) = 1, (2, 2, 0, 10) = 0, (4, 0, 2, 15) = 1, (4, 2, 2, 20) = 0,5, (8, 6, 4, 45) = 0,33, (4, 4, 2, 25) = 0,2, (8, 10, 4, 55) = 0,09, (4, 6, 2, 30) = 0, (4, 10, 2, 40) = 0,25, und (4, 12, 2, 45) = 0,33, und theoretische Verhältniszahlen in der 16ten Drehordnung sind Werte, die durch Multiplizieren der jeweiligen Werte mit 0,52 erhalten werden (unter Verwendung von Analyseergebnisamplitudenverhältniszahlen für die 8ten und 16ten Drehordnungen bei (m1, m2, m3, Nt) = (2, 0, 0, 5)).
Wie es in den 8ten und 16ten Drehordnungen in 18 gezeigt ist, ist es ersichtlich, dass die theoretische Verhältniszahl im Wesentlichen mit dem Analyseergebnis übereinstimmt. Anders ausgedrückt ist es gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn die drei Arten von Grundphasenbandgruppen 51, 52, 53, die jeweils um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten verschoben sind, vorgesehen sind (m1, m2 und m3 sind alle 1 oder größer), möglich, Geräusche und Vibrationen in einer niedrigen Drehordnung (8ten Ordnung und 16ten Ordnung) zu reduzieren. 19 veranschaulicht Ergebnisse des Analysierens einer Drehmomentverhältniszahl und einer Drehmomentwelligkeitsverhältniszahl durch eine Magnetfeldanalyse. Wie es in 19 veranschaulicht ist, ist es, wenn drei Arten von Grundphasenbandgruppen 51, 52 und 53, die jeweils um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten verschoben sind, gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, ersichtlich, dass eine Drehmomentreduktion klein ist (2% oder weniger), und eine Drehmomentwelligkeit um 25% oder mehr im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel ((m1, m2, m3, Nt) = (2, 0, 0, 5)) reduziert werden kann. Gleichermaßen ist es, wie es in den Analyseergebnissen in 22 und 23 gezeigt ist, ersichtlich, dass, selbst in einem Fall von m1 ≠ m3 Geräusche und Vibrationen in einer niedrigen Drehordnung (8ten und 16ten Ordnungen) reduziert werden können, und eine Drehmomentwelligkeit ohne wesentliches Reduzieren des Drehmoments im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel reduziert werden kann. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, können Optionen für m1, m2 und m3 erhöht werden, und somit können Optionen für die Anzahl der Phasenreihenwindungen in dem Motor M erhöht werden.
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf 25 und 26 der Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration von Nspp = 2 beschrieben. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, sind in dem Motor M, der die Ganzlochkonfiguration aufweist, da alle Spulenseiten 11a der gemischten Phasenbänder 50A, die benachbart zueinander sind, dieselbe Konfiguration aufweisen, Abstände zwischen den Mitten der Spulenseiten 11a der gemischten Phasenbänder 50A derselben Phase (U-Phase), die benachbart zueinander sind, dieselben zueinander, und wird eine Rotationssymmetrie einer magnetomotorischen Kraftverteilung beibehalten. Daher ist der Einfluss auf Geräusche und Vibrationen des Motors M aufgrund der Symmetrie klein. Daher wird in Bezug auf den Motor M mit der Ganzlochkonfiguration der Einfluss einer Drehmomentwelligkeit aufgrund einer Wicklung untersucht.
25 veranschaulicht Ergebnisse eines Analysierens von Drehmoment und einer Drehmomentwelligkeit durch eine Magnetfeldanalyse in dem Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration von acht Polen und achtundvierzig Nuten. Dabei veranschaulicht 25 eine Verhältniszahl, wenn ein Drehmoment und eine Drehmomentwelligkeit bei (m1, m2, m3, Nt) = (1, 0, 0, 2) auf 1 eingestellt sind. Gemäß 25 kann in Bezug auf (m1, m2, m3, Nt) = (1, 0, 0, 2), (m1, m2, m3, Nt) = (1, 1, 0, 4) eine Drehmomentwelligkeit reduzieren. Demgegenüber kann, in Bezug auf (m1, m2, m3, Nt) = (1, 0, 0, 2), (m1, m2, m3, Nt) = (1, 0, 1, 4) eine Drehmomentwelligkeit nicht reduzieren. Anders ausgedrückt kann gesehen werden, dass, wenn die erste Grundphasenbandgruppe 51 mit der zweiten Grundphasenbandgruppe 52 gemischt wird, die durch Verschieben der ersten Grundphasenbandgruppe 51 um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten (eine Nut in dem vorliegenden Beispiel) in die Drehrichtung X1 erhalten wird, es eine Wirkung des Reduzierens einer Drehmomentwelligkeit gibt, und, wenn die erste Grundphasenbandgruppe 51 mit der dritten Grundphasenbandgruppe 53 gemischt wird, die durch Verschieben der ersten Grundphasenbandgruppe 51 um das Doppelte der vorbestimmten Anzahl der Nuten (zwei Nuten in dem vorliegenden Beispiel) in die Drehrichtung X1 erhalten wird, es eine geringe Wirkung des Reduzierens einer Drehmomentwelligkeit gibt. Daher kann (m1, m2, m3, Nt) = (0, 1, 1, 4) ebenfalls die Wirkung des Reduzierens einer Drehmomentwelligkeit erreichen. Anhand der vorliegenden Beschreibung hat der Erfinder geschätzt, dass ein Verhältnis zwischen einer Konfiguration (einem Satz effektiver Phasendifferenzen) in Bezug auf die Verschiebung um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten und einer Konfiguration (unabhängigen Grundkonfiguration), die nicht auf eine Verschiebung um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten bezogen ist, eine Reduktionsgröße einer Drehmomentwelligkeit mit sich bringt.
Daher hat der Erfinder eine theoretisches Drehmomentwelligkeitsverhältniszahl (die nachstehend als „theoretische Verhältniszahl“ bezeichnet ist) auf der Grundlage eines relationalen Ausdrucks (eines Verhältnisses der Anzahl von Schichten einer unabhängigen Grundkonfiguration, die eine effektive Phasendifferenz nicht formt, zu einer Gesamtzahl von Schichten) von (M - 2 × Pm)/M definiert, wobei M = m1 + m2 + m3 gilt und Pm das kleinere von (m1 + m3) und m2 ist. Dabei ist der Grund, warum Pm verdoppelt ist, dass ein Wert, bei dem die Anzahl von Schichten m2 der zweiten Grundphasenbandgruppe 52 dieselbe wie eine Summe der Anzahl von Schichten m1 der ersten Grundphasenbandgruppe 51 und der Anzahl der Schichten m3 der dritten Grundphasenbandgruppe 53 mit Phasendifferenzen, die einer vorbestimmten Anzahl von Nuten in Bezug auf die zweite Grundphasenbandgruppe 52 entsprechen, auf eine Verschiebung um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten bezogen ist, und ein Wert, der durch Verdoppeln des kleineren von (m1 + m3) und m2 erhalten wird, eine Gesamtanzahl von Schichten ist, die auf eine Verschiebung um die vorbestimmte Anzahl von Nuten bezogen ist.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist ein Verhältnis veranschaulicht, wenn eine Drehmomentwelligkeit bei (m1, m2, m3, Nt) = (1, 0, 0, 2) auf 1 eingestellt ist, und wenn Referenzwerte von (m1, m2, m3, Nt) = (1, 0, 0, 2) und (1, 1, 0, 2) ausgeschlossen sind, veranschaulicht 25 den Motor M mit einer Beziehung von m1 = m3 und veranschaulicht 26 den Motor M mit einer Beziehung von m1 ≠ m3.
Theoretische Verhältniszahlen einer Drehmomentwelligkeit, die in 25 veranschaulicht sind, sind (m1, m2, m3, Nt) = (1, 0, 0, 2) = 1, (1, 1, 0, 4) = 0, (1, 0, 1, 4) = 1, (2, 1, 1, 10) = 0,6, (1, 1, 1, 6) = 0,33, (1, 2, 1, 8) = 0, (1, 4, 1, 12) = 0,33, (1, 5, 1, 14) = 0,43, und (1, 7, 1, 18) = 0,56. Theoretische Verhältniszahlen einer Drehmomentwelligkeit, die in 26 veranschaulicht sind, sind (1, 0, 0, 2) = 1, (1, 1, 0, 4) = 0, (2, 0, 1, 6) = 1, (2, 1, 1, 8) = 0,5, (2, 2, 1, 10) = 0,2, (2, 3, 1, 12) = 0, (2, 4, 1, 14) = 0,14, (2, 6, 1, 18) = 0,33, und (2, 7, 1, 20) = 0,40.
Wie es in der Drehmomentwelligkeit gemäß 25 gezeigt ist, kann gesehen werden, dass die theoretische Verhältniszahl ähnlich zu der Tendenz des Analyseergebnisses ist. Anders ausgedrückt kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn die drei Arten der Grundphasenbandgruppen 51, 52 und 53, die jeweils um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten verschoben sind, vorgesehen sind (wobei m1, m2 und m3 alle 1 oder größer sind), gesehen werden, dass eine Drehmomentwelligkeit um 30% oder mehr reduziert wird, und dass eine Drehmomentreduktion relativ klein (10% oder weniger) im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel ist ((m1, m2, m3, Nt) = (1, 0, 0, 2)). Gleichermaßen kann, wie es in dem Analyseergebnis von 26 gezeigt ist, gesehen werden, dass selbst in einem Fall von m1 ≠ m3 eine Drehmomentwelligkeit reduziert werden kann, und dass im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel Drehmoment fast nicht reduziert wird. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann gesehen werden, dass die Definition für m1, m2 und m3 in Bezug auf Geräusche und Vibrationen in dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration als die Definition für m1, m2 und m3 in Bezug auf die Drehmomentwelligkeit in dem Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration unverändert angewendet werden kann.
Der Erfinder hat eine einfachere Definition für m1, m2 und m3 untersucht, die eine Reduktion von Geräuschen und Vibrationen in dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration sowie einer Drehmomentwelligkeit in dem Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration bewirkt. Daher hat der Erfinder angenommen, dass, wenn sich auf ein Verhältnis (2 × m2/(m1 + m3); ein Verhältnis der Anzahl der Schichten mit einer effektiven Phasendifferenz) der Anzahl der Schichten m2 der zweiten Grundphasenbandgruppe 52 zu der Summe der Anzahl der Schichten m1 der ersten Grundphasenbandgruppe 51 und der Anzahl der Schichten m3 der dritten Grundphasenbandgruppe 52 fokussiert wird, ein numerischer Wertebereich, der eine Reduktion von Geräuschen und Vibrationen in dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration sowie eine Reduktion einer Drehmomentwelligkeit in dem Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration bewirkt, in einer vereinheitlichten Weise definiert werden kann. Wenn diese Annahme korrekt ist, können Variationen von m1, m2 und m3 zum Erhalt einer nützlichen Leistungsvermögensverbesserung ungeachtet des ganzzahligen Teils von Nspp oder einer Beziehung zwischen m1 und m3 eingestellt werden.
Diese Annahme ist weiter beschrieben. Als eine Größe, die sich auf eine Verhältnisänderung von (m1, m2, m3) bezieht, gibt es das Windungsverhältnis n = M/m1 (wobei M = m1 + m2 + m3) der Einheitsspulen 11, die die konzentrische Wicklung formen. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, hängt in der konzentrischen Wicklungskonfiguration ein Windungsverhältnis innerer und äußerer Spulen von n in einer Polspule der Polpaarspulen 10 in dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration und in beiden der Polspulen der Polpaarspulen 10 in dem Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration ab. Daher resultiert eine Charakteristikänderung des Motors M aufgrund einer Verhältnisänderung von (m1, m2, m3) aus einer Wicklungskonfigurationsänderung, und ein spezifischer Inhalt der Wicklungskonfigurationsänderung kann als eine Änderung eines Windungsverhältnisses innerer und äußerer Spulen analysiert werden, wenn durch die konzentrische Wicklungskonfiguration ausgedrückt. Gemäß der vorstehenden Beschreibung kann das Windungsverhältnis n der Einheitsspulen 11, die die konzentrische Wicklung formen, als eine Größe behandelt werden, die bei Geräuschen und Vibrationen in dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration oder einer Drehmomentwelligkeit in dem Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration involviert ist. Jedoch weicht in Bezug auf n = M/m1 ein geeigneter Bereich von n in Abhängigkeit von der Nutenkonfiguration (einer Bruchlochkonfiguration oder einer Ganzlochkonfiguration), des ganzzahligen Teils a von Nspp oder einer Beziehung von m1 und m3 ab, weshalb die Definition komplex wird. Demgegenüber wird 2 × m2/(m1 + m3) auf der Grundlage der Annahme zu n × m1/(m1 + m3) - 2, was eine Größe ist, die sich auf n bezieht, und ist eine allgemeinere Verhältnisgröße, die in einer vereinheitlichten Weise ungeachtet einer Nutenkonfiguration (einer Bruchlochkonfiguration oder einer Ganzlochkonfiguration), des ganzzahligen Teils a von Nspp oder einer Beziehung zwischen m1 und m3 behandelt werden kann. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse hat der Erfinder herausgefunden, dass Variationen von nützlichen (m1, m2, m3) leicht entsprechend einer Beziehung zwischen m1, m2, und m3 eingestellt werden können, die 2 × m2/(m1 + m3) > 0 erfüllt, was effektiv für die Charakteristikverbesserung des Motors M ist.
20, 21 und 24 veranschaulichten Analyseergebnisse, in denen eine Querachse das Verhältnis 2 × m2/(m1 + m3) ausdrückt und eine Längsachse Geräusche und Vibrationen in einer niedrigen Drehordnung, Drehmoment und eine Drehmomentwelligkeit in dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration ausdrückt. 25 und 26 veranschaulichten Analyseergebnisse, in denen eine Querachse das Verhältnis 2 × m2/(m1 + m3) ausdrückt und eine Längsachse Drehmoment und eine Drehmomentwelligkeit in dem Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration ausdrückt.
Wie es in 20 und 21 (m1 = m3) und 24 (m1 ≠ m3) veranschaulicht ist, kann gesehen werden, dass es einen Bereich von 2 × m2/(m1 + m3) gibt, der geeignet ist, um Geräusche und Vibrationen in jeder niedrigen Drehordnung in dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration zu reduzieren. In Bezug auf das Drehmoment gelangt, wenn 2 × m2/(m1 + m3) sich erhöht, das heißt, ein Verhältnis der Anzahl der Schichten m2 der zweiten Grundphasenbandgruppe 52, die eine Grundphasenbandkonfiguration einer einzelnen Phase formt, sich erhöht, das Drehmoment allmählich näher an einen Zustand von (m1, m2, m3) = (0, 1, 0), und somit kann leicht verstanden werden, dass das Drehmoment sich auf eine Drehmomentverhältniszahl von 1 erhöht. Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist ein Bereich, der eine Reduktion einer Magnetanziehungskraft-Amplitudenverhältniszahl in einer niedrigen Drehordnung und eine Reduktion einer Drehmomentwelligkeit bewirkt, während ein gewünschtes Drehmoment gewährleistet wird, 1 ≤ 2 × m2/(m1 + m3) ≤4. Insbesondere kann, wie es in 20 und 21 veranschaulicht ist, eine Drehmomentreduktion innerhalb von etwa 1% gemacht werden, kann eine Magnetanziehungskraft-Amplitudenverhältniszahl in einer niedrigen Drehordnung auf 1/3 oder weniger reduziert werden, und kann eine Drehmomentwelligkeit um etwa 20% oder mehr verbessert werden.
Wie es in den 25 und 26 veranschaulicht ist, ist der Bereich von 1 ≤ 2 × m2/(m1 + m3) ≤4 ebenfalls ein Bereich, der eine Reduktion einer Drehmomentwelligkeit bewirkt, während ein gewünschtes Drehmoment in dem Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration gewährleistet wird. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist es in dem Bereich von 1 ≤ 2 × m2/(m1 + m3) ≤4 möglich, eine Drehmomentwelligkeit zu reduzieren, während im Wesentlichen ein gewünschtes Drehmoment sowohl in der Bruchlochkonfiguration als auch der Ganzlochkonfiguration beibehalten wird. In der Bruchlochkonfiguration können Geräusche und Vibrationen ebenfalls reduziert werden. 27 veranschaulicht eine Beziehung zwischen dem Verhältnis 2 × m2/(m1 + m3) und der Anzahl der in Reihe geschalteten Wicklungen Nt, das eine Verbesserung des Leistungsvermögens des Motors M bewirkt, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Wie es in 27 veranschaulicht ist, ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, da der Bereich des Verhältnisses 2 × m2/(m1 + m3) definiert ist und somit Optionen für m1, m2 und m3 erhöht werden können, möglich, Optionen für die Anzahl von Phasenreihenwindungen in dem Motor M zu erhöhen, bei dem die Leistungsvermögensverbesserung (eine Reduktion einer Drehmomentwelligkeit und eine Reduktion von Geräuschen und Vibrationen) verwirklicht wird. Folglich können die Anzahl der Phasenreihenwindungen, die von anderen Erfordernissen (Ausgangscharakteristiken) einer Anlegespannung, eines zugeführten Stroms, einer Motorgröße und dergleichen) angefordert werden, und die Anzahl der Phasenreihenwindungen, die eine Verwirklichung der Verbesserung des Leistungsvermögens bewirken, miteinander in Übereinstimmung gebracht werden oder auf ähnliche Werte eingestellt werden, und somit ist es möglich, die Verbesserung des Leistungsvermögens zu verwirklichen, während die anderen Erfordernisse erfüllt werden. Demgegenüber sind, solange es die vorliegenden Erkenntnisse nicht gibt, Optionen für die Anzahl der Phasenreihenwindungen zur Verwirklichung der Verbesserung des Leistungsvermögens reduziert, und somit wird eine Differenz von der Anzahl der Phasenreihenwindungen, die von anderen Erfordernissen angefordert werden, groß, so dass die Anzahl der Fälle, in denen lediglich entweder die anderen Erfordernisse oder die Verbesserung des Leistungsvermögens erfüllt wird, sich erhöht. In diesem Fall tritt beispielsweise, wenn die Anzahl der Phasenreihenwindungen, die eine Verwirklichung der Verbesserung des Leistungsvermögens bewirken, ausgewählt wird und die anderen Erfordernisse nicht erfüllt werden, und als Gegenmaßnahmen dafür das Problem auf, dass die Größe des Motors M zu erhöhen ist. Wenn es eine Beschränkung auf die Größe des Motors M gibt, kann die Verbesserung des Leistungsvermögens nicht verwirklicht werden.
Schrägungskonfiguration
28 veranschaulicht ein Beispiel für einen Magnetpolgegenüberliegungszustand zwischen einer Vielzahl von Zahnabschnitten 31b und einem Paar von Magnetpolen (einem N-Pol und einem S-Pol) des Rotors 2 in dem Motor M mit acht Polen und sechzig Nuten in einem Vergleichsbeispiel, bei dem keine Schrägung vorgesehen ist. In 28 ist der ringförmige Statorkern 31 derart veranschaulicht, dass er linear entwickelt ist, und ist der Statorkern 31 derart veranschaulicht, dass er von der axialen Richtung Z aus betrachtet wird. In 28 sind der Jochabschnitt 31a und die Wicklung nicht veranschaulicht, und ist zu jedem Zahnabschnitt 31b eine Identifikationsnummer (die nachstehend als Statormagnetpolnummer T_Nr. bezeichnet ist) eines Statormagnetpols hinzugefügt, der an dem Statorkern 31 geformt ist. Zur Erleichterung der Beschreibung wird eine mittlere Position der Nut 32 zwischen der Statormagnetpolnummer T_Nr. von 60 und der Statormagnetpolnummer T_Nr. von 1 als eine Positionsreferenz (bei der eine Positionskoordinate PP 0 ist) des Paars der Magnetpole des Rotors 2 verwendet.
Wie es in 28 veranschaulicht ist, ist ein Ende 22a (dessen Positionskoordinate PP 0 ist) von beiden Enden 22a und 22b des N-Pols in der Umlaufrichtung X der mittleren Position der Nut 32 zugewandt. Im Gegensatz dazu ist das andere Ende 22b (dessen Positionskoordinate PP 7,5 ist) des N-Pols einer mittleren Position des Zahnabschnitts 31b zugewandt. Somit ist eine Magnetpolmittenposition (deren Positionskoordinate PP 3,75 ist) derart angeordnet, dass sie in Bezug auf die mittlere Position (den Zahnabschnitt 31b mit der Statormagnetpolnummer T_Nr. von 4) des Zahnabschnitts 31b in der Drehrichtung X1 verschoben ist.
In diesem Fall sind elektromagnetische Anziehungskraftverteilungen (die nachstehend einfach als „Antriebskraftverteilungen“ bezeichnet sind), die an die Vielzahl der Zahnabschnitte 31b in der radialen Richtung Y angelegt werden, Verteilungen, die durch Balkengraphen in 28 repräsentiert sind. 28 veranschaulicht Beispiele für elektromagnetische Anziehungskraftverteilungen, die an die Vielzahl der Zahnabschnitte 31b in der radialen Richtung Y in einem Motor des Vergleichsbeispiels angelegt werden. Eine Längsachse drückt den Betrag PSU der Anziehungskraft aus, und eine Querachse drückt die Umlaufrichtung X aus. Der Motor des Vergleichsbeispiels unterscheidet sich von dem Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dahingehend, dass der Rotor 2 keinen kontinuierlichen Schrägungsteil 42 aufweist, der später beschrieben ist.
Die an die Vielzahl der Zahnabschnitte 31b angelegten Anziehungskraftverteilungen können durch eine Magnetfeldanalyse beschafft werden. Eine durchgezogene Linie L11 gibt eine Annäherungsgerade an, die durch Annähern der Anziehungskraftverteilungen, die durch die Balkengraphen repräsentiert sind, mit einer Geraden erhalten wird. Wie es in 28 veranschaulicht ist, ist ein Spitzenwert der Anziehungskraftverteilungen des Statormagnetpols in der Drehrichtung X1 in Bezug auf die mittlere Position des Rotor-N-Pols verschoben. Ein Magnetpolgegenüberliegungszustand, bei dem die Anziehungskraftverteilungen erzeugt werden, ist als ein Magnetpolgegenüberliegungszustand M10 bezeichnet.
Ein Ende 22c (dessen Positionskoordinate PP 7,5 ist) von beiden Enden 22c und 22d des S-Pols in der Umlaufrichtung X ist der mittleren Position des Zahnabschnitts 31b zugewandt. Im Gegensatz dazu ist das andere Ende 22d (dessen Positionskoordinate PP 15 ist) des S-Pols der mittleren Position der Nut 32 zugewandt. Somit ist die mittlere Magnetpolposition (deren Positionskoordinate PP 11,25 ist) derart angeordnet, dass sie in Bezug auf die mittlere Position (den Zahnabschnitt 31b mit der Statormagnetpolnummer T_Nr. von 12) des Zahnabschnitts 31b in der umgekehrten Drehrichtung X2 verschoben ist.
In diesem Fall sind Anziehungskraftverteilungen, die an die Vielzahl der Zahnabschnitte 31b angelegt werden, Verteilungen, die durch Balkengraphen in 28 repräsentiert sind. Eine durchgezogene Linie L12 gibt eine Annäherungsgerade an, die durch Annähern der Anziehungskraftverteilungen, die durch die Balkengraphen repräsentiert sind, für die jeweiligen Statormagnetpole mit einer Geraden erhalten werden. Wie es in 28 veranschaulicht ist, ist ein Spitzenwert der Anziehungskraftverteilungen des Statormagnetpols in der Drehrichtung X1 in Bezug auf die mittlere Position des Rotor-S-Pols verschoben.
Ein Magnetpolgegenüberliegungszustand, bei dem die Anziehungskraftverteilungen erzeugt werden, ist als ein Magnetpolgegenüberliegungszustand M11 bezeichnet.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist der 1/2-Sequenz-Motor M (wobei c = 2) zwei Arten von Zuständen wie den Magnetpolgegenüberliegungszustand M10 und den Magnetpolgegenüberliegungszustand M11 auf, und weist somit zwei Arten von Anziehungskraftverteilungen auf. Daher weist ein Paar von Rotormagnetpolen, die benachbart zueinander in der Umlaufrichtung X sind, unterschiedliche Anziehungskraftverteilungen auf. Als Ergebnis sind Anziehungskraftverteilungen, die an die Vielzahl der Zahnabschnitte 31b angelegt werden, nicht gleichwertig pro Magnetpol, und sind gleichwertig zu jedem zweiten Paar der Magnetpole (alle zwei Magnetpole), das heißt bei jedem übernächsten Pol.
Diese zwei Arten von Anziehungskraftverteilungen (zwei Arten von Magnetpolgegenüberliegungszuständen M10 und M11) sind in Bezug auf eine Spiegelebene 33 im Wesentlichen symmetrisch zueinander. Die Spiegelebene 33 gibt eine virtuelle Referenzebene an, die in der radialen Richtung Y und der axialen Richtung Z geformt ist. Wenn die durchgezogene Linie L11 in Bezug auf die Spiegelebene 33 zurückgefaltet wird, stimmt die durchgezogene Linie L11 im Wesentlichen mit der durchgezogenen Linie L12 überein. Eine gestrichelte Linie L13 in 28 gibt an, dass die durchgezogene Linie L11 parallel um einen Magnetpol des Rotors 2 in der Umlaufrichtung X bewegt wird. Regionen, die durch gestrichelte Linien in 28 umgeben sind, geben eine Differenz in einem Magnetpolgegenüberliegungszustand zwischen den Zahnabschnitten 31b und dem Paar der Magnetpole an.
Die zwei Arten der Anziehungskraftverteilungen (zwei Arten der Magnetpolgegenüberliegungszustände M10 und M11) weisen Erregungskraftkomponenten in einer niedrigeren Ordnung (der räumlichen Verformungsmode der vierten Ordnung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) als eine Ordnung (der räumlichen Verformungsmode achter Ordnung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) in Abhängigkeit von der Anzahl der Pole (acht Polen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) des Rotors 2 auf.
29 veranschaulicht Beispiele für Magnetpolgegenüberliegungszustände zwischen einer Vielzahl von Zahnabschnitten 31b und einem Paar der Magnetpole des Rotors 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Zur Erleichterung der Beschreibung unterscheidet sich 29 teilweise von 28 im Darstellungsverfahren. Es gibt den Unterschied, dass in 29 das Darstellungsverfahren mit einem Spalt zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 2 als eine Grenze geändert ist. In 29 ist der Stator 3 derart veranschaulicht, dass er von der axialen Richtung Z auf einer oberen Stufe der Grenze betrachtet wird, und der Rotor 2 ist derart veranschaulicht, dass er von der radialen Richtung Y auf einer niedrigeren Stufe der Grenze betrachtet wird. Dies ist zur Erleichterung veranschaulicht, um klar eine Positionsbeziehung zwischen einer aufeinanderfolgenden Schrägung, die an dem Rotor 2 vorgesehen ist, und der Umlaufrichtung X des Stators 3 zu veranschaulichen.
Wie es in 29 veranschaulicht ist, weist der Rotor 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen ersten Referenzteil 41 (ein Beispiel für einen Referenzteil) und den durchgehenden Schrägungsteil 42 (ein Beispiel für einen Schrägungsteil) auf. Der erste Referenzteil 41 ist ein Referenzteil und gibt einen Teil an, der als eine Referenz einer Schrägung verwendet wird. Der durchgehende Schrägungsteil 42 ist ein Schrägungsteil und gibt einen Teil an, der allmählich in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 in der Umlaufrichtung X verschoben wird und in der axialen Richtung Z angeordnet ist. Der durchgehende Schrägungsteil 42 ist allmählich in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 in der Drehrichtung X1 der Umlaufrichtung X verschoben, und ist in der axialen Richtung Z angeordnet.
In 29 sind der erste Referenzteil 41 und der durchgehende Schrägungsteil 42 veranschaulicht, indem das Paar der Magnetpole des Rotors 2 als Beispiel genommen ist, sind jedoch an dem Rotorkern 21 in derselben Weise geformt. Anders ausgedrückt sind eine Vielzahl von elektromagnetischen Stahlblechen (durchgehender Schrägungsteil 42), die den Rotorkern 21 formen, allmählich in Bezug auf ein elektromagnetisches Stahlblech (dem ersten Referenzteil 41) verschoben, die den Rotorkern 21 in der Drehrichtung X1 der Umlaufrichtung X formen, und sind in der axialen Richtung Z angeordnet (gestapelt).
Wenn der kontinuierliche Schrägungsteil 42 gleichmäßig in zwei Teile in der Umlaufrichtung X in einer Ebene senkrecht zu der axialen Richtung Z geteilt wird, werden die jeweiligen Teile als ein erster kontinuierlicher Schrägungsteil 42a und ein zweiter kontinuierlicher Schrägungsteil 42b in dieser Reihenfolge von dem Teil auf der Seite des ersten Referenzteils 41 bezeichnet. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist in 29 zur Erleichterung der Beschreibung der kontinuierliche Schrägungsteil 42 derart veranschaulicht, dass er in den ersten kontinuierlichen Schrägungsteil 42a und den zweiten kontinuierlichen Schrägungsteil 42b unterteilt ist, jedoch ist der kontinuierliche Schrägungsteil 42 einstückig geformt. In 29 ist der erste Referenzteil 41 eine Endoberfläche auf einer Endseite des Paars der Magnetpole in der axialen Richtung Z. Von beiden Endoberflächen des zweiten kontinuierlichen Schrägungsteils 42b in der axialen Richtung Z ist eine Endoberfläche auf einer Seite, die sich von der Grenzoberfläche zwischen dem ersten kontinuierlichen Schrägungsteil 42a und dem zweiten kontinuierlichen Schrägungsteil 42b unterscheidet, eine Endoberfläche auf der anderen Endseite des Paars der Magnetpole in der axialen Richtung Z.
In dem kontinuierlichen Schrägungsteil 42 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der maximale Wert einer Schrägungsgröße in Bezug auf das erste Referenzteil 41 derart eingestellt, dass der maximale Wert einer relativen Schrägungsgröße zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 2 ein 1-Nuten-Schritt des Statorkerns 31 im Hinblick auf die kontinuierliche Schrägung ist. Anders ausgedrückt weist der Rotor 2 den ersten Referenzteil 41 und den kontinuierlichen Schrägungsteil 42 auf, wobei der Stator 3 diese Teile nicht aufweist. Somit ist eine Schrägungsgröße in dem Stator 3 0, und ist der kontinuierliche Schrägungsteil 42 des Rotors 2 derart eingestellt, dass der maximale Wert einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 einem Ein-Nuten-Schritt entspricht.
Insbesondere sind, wie es in 29 veranschaulicht ist, das Paar der Magnetpole an der Grenzoberfläche zwischen dem ersten kontinuierlichen Schrägungsteil 42a und dem zweiten kontinuierlichen Schrägungsteil 42b derart angeordnet, dass sie in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 um einen 1/2-Nuten-Schritt in der Drehrichtung X1 der Umlaufrichtung X verschoben sind. Die Endoberfläche auf der anderen Endseite des Paars der Magnetpole in der axialen Richtung Z ist derart angeordnet, dass sie relativ zu dem ersten Referenzteil 41 um einen 1-Nuten-Schritt in der Drehrichtung X1 der Umlaufrichtung X verschoben ist. Der Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Motor M mit einer Konfiguration von acht Polen und sechzig Nuten, und der 1-Nuten-Schritt entspricht einem elektrischen Winkel von 24° (360°/15 Nuten).
Von beiden Enden 22a und 22b des N-Pols des ersten Referenzteils 41 in der Umlaufrichtung X ist ein Ende 22a (dessen Positionskoordinate PP 0 ist) der mittleren Position der Nut 32 zugewandt. Das andere Ende 22b (dessen Positionskoordinate PP 7,5 ist) des N-Pols des ersten Referenzteils 41 ist der mittleren Position des Zahnabschnitts 31b zugewandt. In diesem Fall ist die mittlere Position (deren Positionskoordinate PP 3,75 ist) des N-Pols des ersten Referenzteils 41 derart angeordnet, dass sie relativ zu der mittleren Position des Zahnabschnitts 31b (des Zahnabschnitts 31b mit der Statormagnetpolnummer T_Nr. von 4) in der Drehrichtung X1 verschoben ist.
Von beiden Enden 22a und 22b des N-Pols in der Umlaufrichtung X an der Grenzoberfläche zwischen dem ersten kontinuierlichen Schrägungsteil 42a und dem zweiten kontinuierlichen Schrägungsteil 42b ist ein Ende 22a (dessen Positionskoordinate PP 0,5 ist) der mittleren Position des Zahnabschnitts 31b zugewandt. Das andere Ende 22b (dessen Positionskoordinate PP 8 ist) des N-Pols ist der mittleren Position der Nut 32 zugewandt. In diesem Fall ist die mittlere Position (deren Positionskoordinate PP 4,25 ist) des N-Pols derart angeordnet, dass sie relativ zu der mittleren Position des Zahnabschnitts 31b (des Zahnabschnitts 31b mit der Statormagnetpolnummer T_Nr. von 5) in der umgekehrten Drehrichtung X2 der Umlaufrichtung X verschoben ist.
Teile, die voneinander um einen 1/c-Nuten-Schritt (einem 1/2-Nuten-Schritt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) in der Umlaufrichtung X getrennt sind, was durch Verwendung des Nenners c der Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase Nspp repräsentiert ist, sind als Trennungsteile bezeichnet. Anders ausgedrückt sind der Teil, der durch die Positionskoordinate PP = 3,75 angegeben ist, und der Teil, der durch die Positionskoordinate PP = 4,25 angegeben ist, Trennungsteile. Die beschriebenen Inhalte in Bezug auf die Trennungsteile, die durch die Positionskoordinate PP = 3,75 und die Positionskoordinate PP = 4,25 angegeben sind, sind dieselben für die anderen Trennungsteile in der axialen Richtung Z.
30 zeigt eine schematische Darstellung zur Beschreibung eines Magnetpolgegenüberliegungszustands einer Region, die in 29 durch eine gestrichelte Linie umgeben ist. Kreisförmige Markierungen in 30 geben Trennungsteile an, die durch eine Position PC1 (Positionskoordinate PP = 3,75) und eine Position PC2 (Positionskoordinate PP = 4,25) angegeben sind. Quadratische Markierungen geben Trennungsteile an, die durch eine Position PD1 (Positionskoordinate PP = 4) und eine Position PD2 (Positionskoordinate PP = 4,5) angegeben sind. Dreieckige Markierungen geben Trennungsteile an, die durch eine Position PE1 (Positionskoordinate PP = 4,25) und eine Position PE2 (Positionskoordinate PP = 4,75) angegeben sind. Wie es in 30 veranschaulicht ist, befinden sich die Trennungsteile auf einer gestrichelten Linie, die die mittlere Position des N-Pols angeben. Die beschriebenen Inhalte in Bezug auf die Trennungsteile, die durch die Position PC1 (Positionskoordinate PP = 3,75) und die Position PC2 (Positionskoordinate PP = 4,25) angegeben sind, können ebenfalls auf alle Trennungsteile angewendet werden.
Die beschriebenen Inhalte können ebenfalls auf andere Trennungsteile als die veranschaulichten Trennungsteile angewendet werden. Anders ausgedrückt gilt dieselbe Beziehung (eine Beziehung zwischen Trennungsteilen, die voneinander in der Umlaufrichtung X um einen 1/2-Nuten-Schritt getrennt sind) wie die vorstehend beschriebene Beziehung über den gesamten Rotor 2 in der axialen Richtung Z. Der in 30 veranschaulichte Magnetpolgegenüberliegungszustand wird in der 1-Nuten-Schritt-Einheit in der Umlaufrichtung X aufgrund einer Bewegung (die mittlere Position des Magnetpols des Rotors 2 wird um ein ganzzahliges Vielfaches des 1-Nuten-Schritts bewegt) des Rotors 2 wiederholt.
Zwischen Trennungsteilen (in dem in 30 veranschaulichten Beispiel zwischen den kreisförmigen Teilen, zwischen den quadratischen Teilen und zwischen den dreieckigen Teilen) sind Erregungskraftkomponenten einer niedrigeren Ordnung (die räumliche Verformungsmode der vierten Ordnung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) räumlich um eine halbe Wellenform in der axialen Richtung Z verschoben, um aufeinander überlagert zu werden, im Vergleich zu einer Ordnung (der räumlichen Verformungsmode der achten Ordnung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel), die von der Anzahl der Magnetpole (acht Polen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) des Rotors 2 abhängt, wobei die Gleichförmigkeit pro Rotorpol verbessert wird und die Anziehungskraftverteilung dieselbe wie die Anzahl der Rotormagnetpole ist, und somit zu einem gewissen Ausmaß zu einer höheren Ordnung gemacht wird (die räumliche Verformungsmode der achten Ordnung) wie der Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration. Daher kann eine Drehfrequenz, die mit einer Eigenfrequenz des Statorkerns 31 übereinstimmt, derart erhöht werden, dass sie außerhalb beispielsweise eines Verwendungsdrehfrequenzbereichs eingestellt wird. Anders ausgedrückt kann der Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Resonanzmöglichkeit des Stators 3 vermeiden und kann somit Geräusche und Vibrationen des Motors M innerhalb des Verwendungsdrehfrequenzbereichs reduzieren.
Wenn der maximale Wert einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 nicht auf einen 1-Nuten-Schritt eingestellt ist, wird eine Region, in der die vorstehend beschriebene Beziehung (die Beziehung zwischen Trennungsteilen, die voneinander um einen 1/2-Nuten-Schritt in der Umlaufrichtung X getrennt sind) nicht erfüllt ist, erzeugt. Als Ergebnis verbleibt eine Erregungskraftkomponente in einer niedrigen Ordnung (der räumlichen Verformungsmode vierte Ordnung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) in der Region, und somit ist es schwierig, die Anziehungskraftverteilungen über den gesamten Rotor 2 in der axialen Richtung Z zu mischen, zu mitteln und gleichförmig zu machen.
29 veranschaulicht Beispiele für elektromagnetische Anziehungskraftverteilungen, die an die Vielzahl der Zahnabschnitte 31b in der radialen Richtung Y angelegt werden, die durch eine Magnetfeldanalyse beschafft werden. Eine Längsachse drückt den Betrag PSU einer Anziehungskraft aus, und eine Querachse drückt die Umlaufrichtung X aus. Eine durchgezogene Linie L21 gibt eine Annäherungsgerade an, die durch Annähern der Anziehungskraftverteilungen, die durch die Balkengraphen repräsentiert sind, mit einer Geraden erhalten wird. 29 veranschaulicht, dass eine Anziehungskraftverteilung nahe an eine Anziehungskraftverteilung (eine Anziehungskraftverteilung in einer Ganzlochkonfiguration) kommt, in der ein Spitzenwert einer Anziehungskraft gleichwertig pro Pol ist, indem die vorstehend beschriebenen Anziehungskraftverteilungen gemischt, gemittelt und gleichförmig gemacht werden. Ein Anziehungskraftschritt LP0 gibt ein Intervall zwischen Spitzenwerten der Anziehungskraft in der Umlaufrichtung X an. Der Anziehungskraftschritt LP0 ist ein 7,5-Nuten-Schritt, um gleichförmig pro Pol zu sein, und stimmt mit einer Rotormagnetpolteilung (7,5-Nuten-Schritt) überein.
Der kontinuierliche Schrägungsteil 42 ist vorzugsweise derart eingestellt, dass ein Erhöhungsverhältnis oder ein Verringerungsverhältnis einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 konstant von einer Endseite bis zu der anderen Endseite in der axialen Richtung Z ist. Wenn der kontinuierliche Schrägungsteil 42 relativ zu dem ersten Referenzteil 41 in der Drehrichtung X1 verschoben ist, wird angenommen, dass eine Schrägungsgröße des kontinuierlichen Schrägungsteils 42 sich erhöht. Im Gegensatz dazu wird, wenn der kontinuierliche Schrägungsteil 42 relativ zu dem ersten Referenzteil 41 in der umgekehrten Drehrichtung X2 verschoben wird, angenommen, dass eine Schrägungsgröße des kontinuierlichen Schrägungsteils 42 sich verringert.
Wie es in 30 veranschaulicht ist, ist bei dem Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der kontinuierliche Schrägungsteil 42 derart geformt, dass ein Erhöhungsverhältnis einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 derart eingestellt ist, dass es konstant von einer Endseite zu der anderen Endseite in der axialen Richtung Z ist. Beispielsweise ist eine Schrägungserhöhungsgröße in Bezug auf die Position PC1 (Positionskoordinate PP = 3,75) ein 1/2-Nuten-Schritt zwischen der Position PC1 (Positionskoordinate PP = 3,75) und der Position PC2 (Positionskoordinate PP = 4,25). Eine Schrägungserhöhungsgröße in Bezug auf die Position PC2 (Positionskoordinate PP = 4,25) ist ein 1/2-Nuten-Schritt zwischen der Position PC2 (der Positionskoordinate PP = 4,25) und der Position PC3 (Positionskoordinate PP = 4,75). Wie es vorstehend beschrieben worden ist, erhöht sich die Schrägungsgröße gleichförmig mit einem konstanten Verhältnis von der Position PC1 (Positionskoordinate PP = 3,75) zu der Position PC3 (Positionskoordinate PP = 4,75).
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann, da der kontinuierliche Schrägungsteil 42 derart geformt ist, dass ein Erhöhungsverhältnis einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 derart eingestellt ist, dass es konstant von einer Endseite zu der anderen Endseite in der axialen Richtung Z ist, ein Streumagnetfluss in der axialen Richtung Z im Vergleich zu einem Fall reduziert werden, in dem eine Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 sich diskontinuierlich ändert. Als Ergebnis ist es möglich, eine Rotorstruktur oder einen Herstellungsprozess zu vereinfachen. Die beschriebenen Inhalte können ebenfalls bei einem Fall angewendet werden, bei dem ein Verringerungsverhältnis einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 derart eingestellt ist, dass es konstant ist. In diesem Fall wird der kontinuierliche Schrägungsteil 42 allmählich relativ zu dem ersten Referenzteil 41 in der umgekehrten Drehrichtung X2 der Umlaufrichtung X verschoben, und ist in der axialen Richtung Z angeordnet.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird der kontinuierliche Schrägungsteil 42 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel allmählich relativ zu dem ersten Referenzteil 41 in der Umlaufrichtung X verschoben, und ist in der axialen Richtung Z angeordnet. Der kontinuierliche Schrägungsteil 42 ist derart geformt, dass der maximale Wert einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 auf einen 1-Nuten-Schritt eingestellt ist. Somit breitet sich irgendein Positionsteil des Rotors 2 in der Umlaufrichtung X mit einer Breite des 1-Nuten-Schritts in der Umlaufrichtung X aus und ist dem Stator 3 zugewandt, und somit ändert sich allmählich die magnetische Fluktuation in der Öffnung der Nut 32 des Stators 3, so dass eine Drehmomentwelligkeit reduziert wird.
In dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration werden unterschiedliche Magnetpolgegenüberliegungszustände in der Umlaufrichtung X wiederholt, und somit tendiert eine Drehmomentwelligkeit ursprünglich dazu, sich im Vergleich zu einer rotierenden elektrischen Maschine, die eine Ganzlochkonfiguration aufweist, zu verringern. Bei dem Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Rotor 2 einen kontinuierlichen Schrägungsteil 42 auf, und somit wird eine Drehmomentwelligkeit, die durch einen Magnetpolgegenüberliegungszustand zwischen dem Statormagnetpol und dem Rotormagnetpol verursacht wird, weiter reduziert. Bei dem Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Rotor 2 den kontinuierlichen Schrägungsteil 42 auf, und somit wird eine steile Änderung eines Magnetflusses unterdrückt, so dass es möglich ist, einen Eisenverlust zu reduzieren, einen Magnetwirbelstromverlust zu reduzieren und einen Kupferwirbelstromverlust zu reduzieren.
Wie es in Referenz 3 offenbart ist, kann zum Reduzieren von Oberschwingungskomponenten eine kontinuierliche Schrägung (wobei der maximale Wert einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 auf einen 1/c-Nuten-Schritt eingestellt ist) entsprechend einem 1/c-Nuten-Schritt (wobei c ein Nenner der Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase ist) des Stators 3 oder eine Schrittschrägung (wobei eine Abweichungsgröße in der Umlaufrichtung ein 1/(2 × c)-Nuten-Schritt ist) als eine einfache Version entsprechend dazu geformt werden. Dieselbe Wirkung kann ebenfalls durch eine kontinuierliche Schrägung entsprechend einem nq/c-Nuten-Schritt (wobei nq eine natürliche Zahl ist) des Stators 3 erzielt werden. Jedoch erhöht sich eine Drehmomentreduktion des Motors M mit Erhöhung der natürlichen Zahl nq. Die Herstellung tendiert dazu, kompliziert zu werden. Somit wird typischerweise 1 als die natürliche Zahl nq ausgewählt. Jedoch kann dies nicht eine magnetische zyklische Verschlechterung zwischen dem Rotor 2 und dem Stator 3 verbessern, und somit können Geräusche und Vibrationen in einer räumlichen Verformungsmode in einer niedrigeren Ordnung als die Anzahl der Rotormagnetpole nicht reduziert werden. Demgegenüber ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration in dem kontinuierlichen Schrägungsteil 42 der maximale Wert (gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein 1-Nuten-Schritt, das heißt nq = c = 2) einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 derart eingestellt, dass der maximale Wert einer relativen Schrägungsgröße zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 2 ein 1-Nuten-Schritt des Statorkerns 31 im Hinblick auf eine kontinuierliche Schrägung ist. Anders ausgedrückt ist 2 als die natürliche Zahl nq ausgewählt. Folglich wird eine Reduktion von Geräuschen und Vibrationen für den Motor M zum ersten Mal verwirklicht, und können Oberschwingungskomponenten, die in einer Drehmomentwelligkeit oder einer Ausgangswellenform enthalten sind, reduziert werden.
Als ein Verfahren zum Reduzieren von Geräuschen, Vibrationen und einer Drehmomentwelligkeit des Motors M kann es ein Verfahren geben, bei dem ein Ausschnitt an jedem Zahnvorderende des Statorkerns 31 oder einer Oberfläche (äußeren Oberfläche) des Rotorkerns 21, die jedem Zahnvorderende zugewandt ist, vorgesehen wird. Jedoch wird in diesem Verfahren ein Spalt wesentlich vergrößert, und somit erhöht sich eine Drehmomentreduktion im Vergleich zu der Schrägung. Der Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine Drehmomentreduktion unterdrücken und kann ebenfalls Geräusche, Vibrationen und eine Drehmomentwelligkeit des Motors M unterdrücken.
Obwohl es nicht dargestellt ist, kann, als ein Modifikationsbeispiel, der Stator 3 den ersten Referenzteil 41 und den kontinuierlichen Schrägungsteil 42 aufweisen. Insbesondere sind eine Vielzahl elektromagnetischer Stahlbleche (kontinuierlicher Schrägungsteil 42), die den Statorkern 31 bilden, in Bezug auf ein elektromagnetisches Stahlblech (erstes Referenzteil 41), das den Statorkern 31 formt, allmählich in der umgekehrten Drehrichtung X2 der Umlaufrichtung X verschoben, und sind in der axialen Richtung Z angeordnet (gestapelt).
Obwohl es nicht dargestellt ist, können, als ein anderes Modifikationsbeispiel, sowohl der Stator 3 als auch der Rotor 2 den ersten Referenzteil 41 und den kontinuierlichen Schrägungsteil 42 aufweisen. Insbesondere weist der Stator 3 den ersten Referenzteil 41 und den kontinuierlichen Schrägungsteil 42 auf, der relativ zu dem ersten Referenzteil 41 in der Drehrichtung X1 verschoben ist, und ist der kontinuierliche Schrägungsteil 42 derart geformt, dass der maximale Wert einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 auf einen 1/2-Nuten-Schritt eingestellt ist. Der Rotor 2 weist den ersten Referenzteil 41 und den kontinuierlichen Schrägungsteil 42 auf, der relativ zu dem ersten Referenzteil 41 in der umgekehrten Drehrichtung X2 verschoben ist, und der kontinuierliche Schrägungsteil 42 ist derart geformt, dass der maximale Wert einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 auf einen 1/2-Nuten-Schritt eingestellt ist. Folglich ist der maximale Wert einer relativen Schrägungsgröße zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 2 ein 1-Nuten-Schritt des Statorkerns 31 im Hinblick auf die kontinuierliche Schrägung.
Der Motor M gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel kann eine Schrägungsgröße des Stators 3 und des Rotors 2 im Vergleich zu einer Schrägungsgröße reduzieren, wenn eine Schrägung lediglich an dem Stator 3 oder dem Rotor 2 geformt wird. Als Ergebnis ist es möglich, einen Streumagnetfluss zu reduzieren und somit eine Drehmomentreduktion zu unterdrücken.
Bei dem Motor M gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel sind der maximale Wert einer Schrägungsgröße in dem kontinuierlichen Schrägungsteil 42 des Stators 3 und der maximale Wert einer Schrägungsgröße in dem kontinuierlichen Schrägungsteil 42 des Rotors 2 auf denselben Wert (1/2-Nuten-Schritt) eingestellt. Folglich ist in dem Motor M gemäß dem vorliegenden Modifikationsbeispiel eine Schrägungsgröße gleichförmig sowohl von dem Stator 3 als auch dem Rotor 2 gemeinsam genutzt und auf beide verteilt, und somit kann die Komplexität der Herstellung des Stators 3 und des Rotors 2 in Zusammenhang mit der Schrägung aufgeteilt werden, so dass die Bearbeitbarkeit bei dem Herstellungsprozess verbessert werden kann.
Weiteres Ausführungsbeispiel 1
Ein weiteres Ausführungsbeispiel 1 unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dahingehend, dass der erste Referenzteil 41 einen ersten Referenzteil 41a (ein Beispiel für einen Referenzteil) an einer Endseite in der axialen Richtung Z und einen ersten Referenzteil 41b (ein Beispiel für einen Referenzteil) auf der anderen Endseite in der axialen Richtung Z aufweist, und dass der kontinuierliche Schrägungsteil 42 einen kontinuierlichen Schrägungsteil 45a (ein Beispiel für einen Schrägungsteil) an einer Endseite und einen kontinuierlichen Schrägungsteil 45b (ein Beispiel für einen Schrägungsteil) auf der anderen Endseite aufweist.
31 veranschaulicht ein Beispiel für einen Schrägungszustand des Stators 3, wenn von der radialen Richtung Y aus betrachtet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Schrägungsgröße in dem Rotor 2 0. Somit ist eine Schrägungsposition des Stators 3 entlang der axialen Richtung Z geformt. Eine Gerade 51 gibt eine Schrägungsposition des Stators 3 an einer Referenzposition P_ref an, und eine Endseite in der axialen Richtung Z und die andere Endseite in der axialen Richtung Z sind in der Umlaufrichtung X ausgerichtet.
Es erfolgt eine Beschreibung eines Beispiels einer Schrägung in dem Rotor 2 unter Bezugnahme auf 31. In diesem Fall ist die Schrägungsgröße in dem Stator 3 Null. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Rotor 2 ebenfalls den ersten Referenzteil 41 und den kontinuierlichen Schrägungsteil 42 auf. Jedoch weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Referenzteil 41 den ersten Referenzteil 41a an einer Endseite und den ersten Referenzteil 41b auf der anderen Endseite auf.
Der kontinuierliche Schrägungsteil 42 weist den kontinuierlichen Schrägungsteil 45a auf einer Endseite und den kontinuierlichen Schrägungsteil 45b auf der anderen Endseite auf. Der kontinuierliche Schrägungsteil 45a auf einer Endseite gibt einen Teil an, von dem eine Hälfte auf einer Endseite in der axialen Richtung Z allmählich relativ zu dem ersten Referenzteil 41a auf einer Endseite in der Drehrichtung X1 verschoben ist und der bis zu einem mittleren Abschnitt 46 in der axialen Richtung Z angeordnet ist. Der kontinuierliche Schrägungsteil 45b auf der anderen Seite gibt einen Teil an, von dem eine Hälfte auf der anderen Endseite in der axialen Richtung Z allmählich relativ zu dem mittleren Abschnitt 46 in der umgekehrten Drehrichtung X2 der Umlaufrichtung X verschoben ist, und der bis zu dem ersten Referenzteil 41b auf der anderen Endseite in der umgekehrten Drehrichtung X2 angeordnet ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stimmen die Referenzposition P_ref des Stators 3 und die Referenzposition P_ref des Rotors 2 (eine Referenzposition des ersten Referenzteils 41a auf einer Endseite und eine Referenzposition des ersten Referenzteils 41b auf der anderen Endseite) miteinander überein.
Der kontinuierliche Schrägungsteil 45a auf einer Endseite ist derart geformt, dass der maximale Wert einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41a auf einer Endseite auf einen 1-Nuten-Schritt eingestellt ist. Eine Gerade 55a gibt eine Schrägungsposition des Rotors 2 an, und die Referenzposition P_ref von einer Endseite in der axialen Richtung Z ist mit der Position gekoppelt, die von der Referenzposition P_ref des mittleren Abschnitts 46 in der axialen Richtung Z um einen 1-Nuten-Schritt getrennt ist. Gleichermaßen ist der kontinuierliche Schrägungsteil 45b auf der anderen Endseite derart geformt, dass der maximale Wert einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41b auf der anderen Endseite auf einen 1-Nuten-Schritt eingestellt ist. Eine Gerade 55b gibt eine Schrägungsposition des Rotors 2 an, und die Position, die von der Referenzposition P_ref des mittleren Abschnitts 46 in der axialen Richtung Z um einen 1-Nuten-Schritt getrennt ist, ist mit der Referenzposition P_ref der anderen Seite in der axialen Richtung Z gekoppelt. Folglich ist eine relative Schrägungsgröße zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 2 an den mittleren Abschnitt 46 des Stators 3 und des Rotors 2 in der axialen Richtung Z maximal, und der maximale Wert der relativen Schrägungsgröße zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 2 ist ein 1-Nuten-Schritt des Statorkerns 31 im Hinblick auf die kontinuierliche Schrägung.
Bei dem Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Rotor 2 den ersten Referenzteil 41 und den kontinuierlichen Schrägungsteil 42 auf. Der erste Referenzteil 41 weist den ersten Referenzteil 41a auf einer Endseite und den ersten Referenzteil 41b auf der anderen Endseite auf. Der kontinuierliche Schrägungsteil 42 weist den kontinuierlichen Schrägungsteil 45a auf einer Endseite und den kontinuierlichen Schrägungsteil 45b auf der anderen Endseite auf. Der erste Referenzteil 41 und der mittlere Abschnitt 46 in der axialen Richtung Z sind derart eingestellt, dass der maximale Wert einer relativen Schrägungsgröße zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 2 ein 1-Nuten-Schritt des Statorkerns 31 im Hinblick auf die kontinuierliche Schrägung ist. Daher kann der Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dieselbe vorteilhafte Wirkung wie die vorteilhafte Wirkung gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erzielen.
Vorzugsweise ist der kontinuierliche Schrägungsteil 45a an einer Endseite derart geformt, dass ein Erhöhungsverhältnis einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41a auf einer Endseite derart eingestellt ist, dass es von einer Endseite in der axialen Richtung Z zu dem mittleren Abschnitt 46 konstant ist, und ist der kontinuierliche Schrägungsteil 45b auf der anderen Endseite derart geformt, dass ein Verringerungsverhältnis einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41b auf der anderen Endseite derart eingestellt ist, dass es konstant von dem mittleren Abschnitt 46 in der axialen Richtung Z zu der anderen Endseite ist. Ein absoluter Wert eines Erhöhungsverhältnisses einer Schrägungsgröße und ein absoluter Wert eines Verringerungsverhältnisses einer Schrägungsgröße sind vorzugsweise auf denselben Wert eingestellt. Folglich kann ein Streumagnetfluss im Vergleich zu einem Fall, bei dem eine Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 (den ersten Referenzteil 41a auf der einen Endseite und den ersten Referenzteil 41b auf der anderen Endseite) sich diskontinuierlich ändert, verringert werden. Es ist möglich, einen Herstellungsprozess zu vereinfachen.
Da der kontinuierliche Schrägungsteil 42 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den kontinuierlichen Schrägungsteil 45a auf einer Endseite und den kontinuierlichen Schrägungsteil 45b auf der anderen Endseite aufweist, wird eine Spiegelsymmetrie in Bezug auf den mittleren Abschnitt 46 in der axialen Richtung Z gewährleistet, und somit kann eine Torsionsresonanz reduziert werden. Wenn der Permanentmagnet 22 ein gesinterter Magnet ist, kann sich die Bearbeitbarkeit beim Anbringen des Permanentmagneten 22 an einem Magnetunterbringungsabschnitt des Rotorkerns 21 verschlechtern. In diesem Fall kann der Permanentmagnet 22 gleichmäßig in zwei Magnete in der Umlaufrichtung X auf einer Ebene senkrecht zu der axialen Richtung Z aufgeteilt werden. Einer der aufgeteilten Permanentmagnete 22 wird von einer Endseite in der axialen Richtung Z angebracht, und der andere der aufgeteilten Permanentmagnete 22 wird von der anderen Endseite in der axialen Richtung Z angebracht, so dass die Verschlechterung in der Bearbeitbarkeit reduziert werden kann.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Abstand zwischen den Trennungsteilen (den Teilen, die voneinander um einen 1/2-Nuten-Schritt in der Umlaufrichtung X getrennt sind) in der axialen Richtung Z gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel auf etwa die Hälfte reduziert. Daher wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine höhere Ordnung einer Anziehungskraftverteilung in einem kürzeren Abstand verwirklicht, und ist somit das vorliegende Ausführungsbeispiel nützlicher. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist ebenfalls nützlich, wenn axiale Längen (Abmessungen in der axialen Richtung Z) des Stators 3 und des Rotors 2 erhöht werden. Die Konfiguration gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann wiederholt in der axialen Richtung Z verwendet werden. In dem kontinuierlichen Schrägungsteil 42 muss die Anzahl der Teile, die allmählich in der Drehrichtung X1 verschoben sind, nicht dieselbe wie die Anzahl der Teile sein, die allmählich in der umgekehrten Drehrichtung X2 der Umlaufrichtung X verschoben sind. Diese können wie geeignet entsprechend einer Größe, einer Anforderungsspezifikation oder dergleichen des Motors M ausgewählt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel 2
Ein weiteres Ausführungsbeispiel 2 unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dahingehend, dass der Stator 3 den ersten Referenzteil 41 (ein Beispiel für einen Referenzteil) und den kontinuierlichen Schrägungsteil 42 aufweist, und der Rotor 2 einen zweiten Referenzteil 43 (ein Beispiel für einen Referenzteil) und einen Stufenschrägungsteil 44 (ein Beispiel für einen Schrägungsteil) aufweist.
32 veranschaulicht Zustände von Schrägungen des Stators 3 und des Rotors 2. Dabei ist der Rotor 2 von einer Innenrotorbauart, der sich an einer inneren Umlaufseite des Stators 3 befindet, und ist ein Zustand einer Schrägung des Stators 3 veranschaulicht, wenn von dem inneren Umfang des Stators 3 aus betrachtet, und ist ein Zustand einer Schrägung des Rotors 2 veranschaulicht, wenn von dem äußeren Umfang des Rotors 2 aus betrachtet. Daher ist die Verschiebungsrichtung X1 oder X2 der Schrägung des Stators 3 umgekehrt zu einer Verschiebungsrichtung der Schrägung des Rotors 2. Zum Ausdrücken dieser Inhalte ist die Beziehung mit dem Stator 3 durch eine gestrichelte Linie in 32 angegeben, und ist die Beziehung mit dem Rotor 2 durch eine durchgezogene Linie angegeben. Die gestrichelte Linie gibt ein Beispiel für einen Zustand der Schrägung des Stators 3 an. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Stator 3 den ersten Referenzteil 41 und den kontinuierlichen Schrägungsteil 42 auf. Somit ist eine Schrägungsposition des Stators 3 entsprechend einer Schrägungsgröße von einer Endseite zu der anderen Endseite in der axialen Richtung Z versetzt. Der kontinuierliche Schrägungsteil 42 ist allmählich relativ zu dem ersten Referenzteil 41 in der umgekehrten Drehrichtung X2 der Umlaufrichtung X verschoben, und ist in der axialen Richtung Z angeordnet. Der maximale Wert einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 ist auf einen 1/2-Nuten-Schritt eingestellt.
Die durchgezogene Linie in 32 gibt ein Beispiel für einen Zustand der Schrägung des Rotors 2 an. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Rotor 2 den zweiten Referenzteil 43 und den Stufenschrägungsteil 44 auf. Der zweite Referenzteil 43 ist ein Referenzteil, und gibt einen Teil an, der als eine Referenz der Schrägung verwendet wird. Der Stufenschrägungsteil 44 ist ein Schrägungsteil und gibt einen Teil an, der stufenförmig relativ zu dem zweiten Referenzteil 43 in der Umlaufrichtung X verschoben ist, und ist in der axialen Richtung Z angeordnet. Der Stufenschrägungsteil 44 ist stufenweise (um eine Stufe) relativ zu dem zweiten Referenzteil 43 in der Drehrichtung X1 der Umlaufrichtung X verschoben, und ist in der axialen Richtung Z angeordnet. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist der Referenzteil den ersten Referenzteil 41 und den zweiten Referenzteil 43 auf, und der Schrägungsteil weist den kontinuierlichen Schrägungsteil 42 und den Stufenschrägungsteil 44 auf. Die Referenzposition P_ref (eine Referenzposition des ersten Referenzteils 41) des Stators 3 stimmt mit der Referenzposition P_ref (einer Referenzposition des zweiten Referenzteils 43) des Rotors 2 überein.
Eine Schrägungsgröße des Stufenschrägungsteils 44 in Bezug auf den zweiten Referenzteil 43 ist auf eine Hälfte des maximalen Werts einer Schrägungsgröße des kontinuierlichen Schrägungsteils 42 in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 eingestellt. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der maximale Wert einer Schrägungsgröße des kontinuierlichen Schrägungsteils 42 des Stators 3 in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 auf einen 1/2-Nuten-Schritt eingestellt. Somit ist eine Schrägungsgröße des Stufenschrägungsteils 44 des Rotors 2 in Bezug auf den zweiten Referenzteil 43 ein 1/4-Nuten-Schritt. Folglich ist eine relative Schrägungsgröße zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 2 maximal auf den anderen Endseiten des Stators 3 und des Rotors 2 in der axialen Richtung Z, und ist der maximale Wert der relativen Schrägungsgröße zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 2 ein 1-Nuten-Schritt des Statorkerns 31 im Hinblick auf die kontinuierliche Schrägung.
32 veranschaulicht ein Verfahren zum Umwandeln von Schrägungsgrößen des kontinuierlichen Schrägungsteils 42 und des Stufenschrägungsteils 44. Der kontinuierliche Schrägungsteil 42 des Stators 3 ist allmählich relativ zu dem ersten Referenzteil 41 in der umgekehrten Drehrichtung X2 der Umlaufrichtung X verschoben und ist in der axialen Richtung Z angeordnet. Der maximale Wert einer Schrägungsgröße in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 in diesem Fall ist auf einen 1/2-Nuten-Schritt eingestellt. Wie es in 32 veranschaulicht ist, entspricht eine mittlere Position 54a der kontinuierlichen Schrägung in dem ersten kontinuierlichen Schrägungsteil 42a (entsprechend dem zweiten Referenzteil 43 der Stufenschrägung) einer Position, die um einen 1/8-Nuten-Schritt von der Referenzposition P_ref in die Drehrichtung X1 der Umlaufrichtung X bewegt wird. Eine mittlere Position 54b der kontinuierlichen Schrägung in dem zweiten kontinuierlichen Schrägungsteil 42b (entsprechend dem Stufenschrägungsteil 44 der Stufenschrägung) entspricht einer Position, die um einen 3/8-Nuten-Schritt von der Referenzposition P_ref in der Drehrichtung X1 der Umlaufrichtung X bewegt ist.
Eine Differenz (ein 1/4-Nuten-Schritt) zwischen der mittleren Position 54a des ersten kontinuierlichen Schrägungsteils 42a und der mittleren Position 54b des zweiten kontinuierlichen Schrägungsteils 42b ist eine Schrägungsgröße des Stufenschrägungsteils 44 in Bezug auf den zweiten Referenzteil 43. Wenn die mittlere Position 54a des ersten kontinuierlichen Schrägungsteils 42a in der umgekehrten Drehrichtung X2 der Umlaufrichtung X um einen 1/8-Nuten-Schritt bewegt wird, stimmt die mittlere Position 54a mit der Referenzposition P_ref überein. Wenn die mittlere Position 54b des zweiten kontinuierlichen Schrägungsteils 42b in die umgekehrte Drehrichtung X2 der Umlaufrichtung X um einen 1/8-Nuten-Schritt bewegt wird, stimmt die mittlere Position 54b mit der mittleren Position des kontinuierlichen Schrägungsteils 42 überein.
Bei dem Motor M gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Stator 3 den ersten Referenzteil 41 und den kontinuierlichen Schrägungsteil 42 auf, und weist der Rotor 2 den zweiten Referenzteil 43 und den Stufenschrägungsteil 44 auf. Eine Schrägungsgröße des Stufenschrägungsteils 44 in Bezug auf den zweiten Referenzteil 43 ist auf eine Hälfte (gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen 1/4-Nuten-Schritt) des maximalen Werts einer Schrägungsgröße des kontinuierlichen Schrägungsteils 42 in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 eingestellt. Folglich kann eine Komplexität der Herstellung des Stators 3 und des Rotors 2 aufgrund der Schrägung reduziert werden, und ist es somit möglich, die Bearbeitbarkeit in einem Herstellungsprozess zu verbessern. Insbesondere kann unter Berücksichtigung der Bearbeitbarkeit, wenn Wicklungen an die Vielzahl der Nuten 32 des Statorkerns 31 angebaut werden, der Stator 3 den kontinuierlichen Schrägungsteil 42 im Vergleich zu dem Stufenschrägungsteil 44 aufweisen. Demgegenüber kann, wenn der Permanentmagnet 22 ein gesinterter Magnet ist, unter Berücksichtigung der Bearbeitbarkeit bei Anbringen des Permanentmagneten 22 an einen Magnetunterbringungsabschnitt des Rotorkerns 21 der Rotor 2 den Stufenschrägungsteil 44 im Vergleich zu dem kontinuierlichen Schrägungsteil 42 aufweisen. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Bearbeitbarkeit in einem Herstellungsprozess von sowohl dem Stator 3 als auch dem Rotor 2 zu verbessern.
Der kontinuierliche Schrägungsteil 42 des Stators 3 kann allmählich relativ zu dem ersten Referenzteil 41 in die Drehrichtung X1 der Umlaufrichtung X verschoben sein, und kann in der axialen Richtung Z angeordnet sein. In diesem Fall ist vorzugsweise der Stufenschrägungsteil 44 des Rotors 2 relativ zu dem zweiten Referenzteil 43 stufenweise (um eine Stufe) in der umgekehrten Drehrichtung X2 der Umlaufrichtung X verschoben, und ist in der axialen Richtung Z angeordnet. Anders ausgedrückt ist vorzugsweise, wenn der kontinuierliche Schrägungsteil 42 des Stators 3 relativ zu dem ersten Referenzteil 41 in der Drehrichtung X1 der Umlaufrichtung X verschoben ist, der Stufenschrägungsteil 44 des Rotors 2 relativ zu dem zweiten Referenzteil 43 in der umgekehrten Drehrichtung X2 der Umlaufrichtung X verschoben. Folglich ist es möglich, dieselbe vorteilhafte Wirkung wie die vorteilhafte Wirkung zu erzielen, die in dem zweiten Modifikationsbeispiel beschrieben worden ist.
Der Stufenschrägungsteil 44 kann relativ zu dem zweiten Referenzteil 43 stufenweise (um eine Vielzahl von Stufen) in der Umlaufrichtung X verschoben sein, und kann in der axialen Richtung Z angeordnet sein. Ebenso kann in diesem Fall in derselben Weise wie bei dem Fall einer Stufe, der in 32 veranschaulicht ist, jede mittlere Position einer kontinuierlichen Schrägung mit jeder mittleren Position einer Stufenschrägung derart in Übereinstimmung gebracht werden, dass eine Schrägungsgröße jeder Stufe des Stufenschrägungsteils 44 in Bezug auf den zweiten Referenzteil 43 umgewandelt ist.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, sind drei Arten von Grundphasenbandgruppen 51, 52 und 53, die jeweils um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten verschoben sind, vorgesehen, und ist ein Verhältnis zwischen m1, m2 und m3 optimiert. Daher ist es in dem Motor M mit einer Bruchlochkonfiguration möglich, Geräusche und Vibrationen zu reduzieren, die durch eine Erregungskraft in einer niedrigen Drehordnung aufgrund einer Wicklungsverteilung verursacht werden, und ist es in dem Motor M mit einer Ganzlochkonfiguration möglich, eine Drehmomentwelligkeit aufgrund einer Wicklungsverteilung zu reduzieren. Da der maximale Wert einer Schrägungsgröße des kontinuierlichen Schrägungsteils 42 in Bezug auf den ersten Referenzteil 41 derart eingestellt ist, dass der maximale Wert einer relativen Schrägungsgröße zwischen dem Stator 3 und dem Rotor 2 ein 1-Nuten-Schritt des Statorkerns 31 im Hinblick auf eine kontinuierliche Schrägung ist, ist es möglich, Geräusche und Vibrationen des Motors M zu reduzieren, die durch eine Erregungskraft in einer hohen Drehordnung aufgrund einer magnetischen zyklischen Verschlechterung in Umlaufrichtung verursacht werden, in der ein Gegenüberliegungszustand zwischen dem Statorkern 31 und dem Rotorkern 21 reflektiert ist. Es ist ebenfalls möglich, eine Drehmomentwelligkeit und eine Oberschwingungskomponente, die in einer Ausgangswellenform enthalten ist, zusammen mit einer Reduktion von Geräuschen und Vibrationen des Motors M zu reduzieren. Anders ausgedrückt wird eine Wicklungskonfiguration oder ein Gegenüberliegungszustand zwischen dem Statorkern 31 und dem Rotorkern 21 optimiert, und somit ist es möglich, Geräusche und Vibrationen sowie eine Drehmomentwelligkeit in allen Drehordnungen zu reduzieren.
Jedoch können in Abhängigkeit von einem magnetischen Sättigungszustand, einer Form oder einer Größe des Statorkerns 31 oder des Rotorkerns 21 Wirkungen aufgrund der Schrägung oder die Optimierung der Wicklungskonfiguration gemischt werden, oder kann der Reduktionsbeitrag differieren. Jedoch kann die kombinierte Verwendung der Schrägung und der Optimierung der Wicklungskonfiguration immer noch Geräusche und Vibrationen in der gesamten Drehregion des Motors M im Vergleich zu einem Fall reduzieren, in dem jede davon unabhängig implementiert ist. Demgegenüber kann, da die kombinierte Verwendung der Schrägung und der Optimierung der Wicklungskonfiguration eine Drehmomentreduktion im Vergleich zu einem Fall erhöht, in dem jede davon unabhängig implementiert ist, lediglich eine effektive Gegenmaßnahme durchgeführt werden, wenn die Schrägung oder die Optimierung der Wicklungskonfiguration beispielsweise Geräusche und Vibrationen, die in einem Betriebsbereich des Motors M erzeugt werden, bewältigen kann, und können lediglich die Geräusche und Vibrationen reduziert werden.
Der Motor M gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist nicht auf einen dreiphasigen synchronen Wechselstromelektromotor begrenzt, und kann irgendein elektrischer Wechselstrommotor, ein elektrischer Induktionsmotor oder ein synchroner elektrischer Motor mit irgendeiner Anzahl von Phasen sein.
Die hier offenbarten Ausführungsbeispiele sind einer rotierenden elektrischen Maschine nützlich, die einen Stator mit einer Vielzahl von Nuten, in denen Spulen, die aus leitenden Drähten geformt sind, untergebracht sind, und einen Rotor aufweist, der dem Stator zugewandt ist und eine Vielzahl von Magnetpolen aufweist.
Vorstehend wurden die Prinzipien, bevorzugte Ausführungsbeispiele und die Umsetzung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt. Weiterhin sind die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele als veranschaulichend und nicht als beschränkend zu betrachten. Variationen und Änderungen können ohne Abweichen von der erfinderischen Idee gemacht werden und Äquivalente angewendet werden. Dementsprechend sollen derartige Variationen, Änderungen und Äquivalente innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung fallen, sie sie in den Patentansprüchen definiert ist.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist eine rotierende elektrische Maschine (M) auf: einen Stator (3) mit Nuten (32), in denen Spulen (11) untergebracht sind, die aus leitenden Drähten geformt sind; und einen Rotor (2), der dem Stator zugewandt ist und Magnetpole (22) aufweist. Die rotierende elektrische Maschine weist eine Bruchlochkonfiguration oder eine Ganzlochkonfiguration auf. Die Spulen konfigurieren eine Mischphasenbandgruppe (50), in der erste, zweite und dritte Grundphasenbandgruppen (51, 52, 53) in dieser Reihenfolge in einer radialen Richtung (Y) der Nuten gestapelt sind. In der Mischphasenbandgruppe ist ein Betrag einer magnetomotorischen Kraft jeder Phase pro Pol gleichförmig, und, wenn die Anzahl der Schichten der ersten, zweiten und dritten Grundphasenbandgruppen in der radialen Richtung durch m1, m2 und m3 jeweils bezeichnet sind, eine Beziehung von 0 < 2 × m2/(m1 + m3) erfüllt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013150437 A [0002]
JP 2016140202 A [0003]

Claims

Rotierende elektrische Maschine (M) mit: einem Stator (3), der eine Vielzahl von Nuten (32) aufweist, in denen Spulen (11) untergebracht sind, die aus leitenden Drähten geformt sind; und einem Rotor (2), der dem Stator zugewandt ist und eine Vielzahl von Magnetpolen (22) aufweist, wobei die rotierende elektrische Maschine eine Bruchlochkonfiguration aufweist, bei der eine Anzahl von Nuten pro Pol pro Phase (Nspp), die durch Dividieren der Anzahl der Nuten des Stators durch die Anzahl der Phasen und der Anzahl der Magnetpole des Rotors erhalten wird, einen Nenner (c) von 2 in einem einfachen Bruchausdruck aufweist, oder eine Ganzlochkonfiguration aufweist, bei der die Anzahl von Nuten pro Pol pro Phase eine natürliche Zahl ist, wenn ein Satz von Spulenseiten der Spulen, die in einer oder einer Vielzahl von benachbarten Nuten mit der gleichen Phase und der gleichen Stromrichtung für jeden der Magnetpole des Rotors untergebracht sind, als ein Grundphasenband bezeichnet wird, die Spulen eine Mischphasenbandgruppe (50) konfigurieren, in der eine erste Grundphasenbandgruppe (51), die durch Anordnen jedes Grundphasenbands pro Pol erhalten wird, eine zweite Grundphasenbandgruppe (52), die durch Verschieben der ersten Grundphasenbandgruppe um eine vorbestimmte Anzahl von Nuten in einer Drehrichtung (X) des Rotors erhalten wird, und eine dritte Grundphasenbandgruppe (53), die durch Verschieben der zweiten Grundphasenbandgruppe in einer Drehrichtung um die vorbestimmte Anzahl von Nuten erhalten wird, in dieser Reihenfolge in einer radialen Richtung (Y) der Nuten gestapelt sind, und in der Mischphasenbandgruppe ein Betrag einer magnetomotorischen Kraft jeder Phase pro Pol gleichförmig ist, und, wenn die Anzahl von Schichten der ersten Grundphasenbandgruppe in der radialen Richtung durch m1 bezeichnet ist, die Anzahl von Schichten der zweiten Grundphasenbandgruppe in der radialen Richtung durch m2 bezeichnet ist, und die Anzahl von Schichten der dritten Grundphasenbandgruppe in der radialen Richtung durch m3 bezeichnet ist, eine Beziehung von 0 < 2 × m2/(m1 + m3) erfüllt ist.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei eine Beziehung von 1 ≤ 2 × m2/(m1 + m3) ≤ 4 erfüllt ist.
Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 2, wobei eine Beziehung von m1 = m3 erfüllt ist.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vorbestimmte Anzahl von Nuten eine Ganzzahl ist, die am nächsten zu der Zahl der Nuten pro Pol ist, die durch Multiplizieren der Anzahl der Nuten pro Pol pro Phase mit der Anzahl der Phasen in einem Fall der Bruchlochkonfiguration erhalten wird, und 1 in einem Fall einer Ganzlochkonfiguration ist.
Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Stator und/oder der Rotor einen Referenzteil (41, 41a, 41b, 43), der als eine Referenz einer Schrägung verwendet wird, und einen Schrägungsteil (42, 42a, 42b, 44, 45a, 45b) aufweist, der in einer orthogonalen Richtung, die orthogonal zu der Drehrichtung ist, und der radialen Richtung in einem Zustand angeordnet ist, indem er relativ zu dem Referenzteil in der Drehrichtung verschoben ist, und in dem Schrägungsteil ein maximaler Wert einer Schrägungsgröße des Schrägungsteils in Bezug auf den Referenzteil derart eingestellt ist, dass ein maximaler Wert einer relativen Schrägungsgröße zwischen dem Stator und dem Rotor ein 1-Nuten-Schritt eines Statorkerns im Hinblick auf eine kontinuierliche Schrägung ist.