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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der Japanischen Patentanmeldung Nr.
2022 -
063064 , eingereicht am 5. April 2022.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Dreiphasen-Induktionsmotor, bei dem Spulen von drei Phasen um mehrere Schlitze gewickelt sind, die auf einem Innenumfang eines Statoreisenkerns gebildet sind.
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Hintergrund
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Bei Werkzeugmaschinen, die Pressformen oder Harzgießformen maschinell bearbeiten, wird während der Nachbearbeitung der Form unter Verwendung einer Fräsmaschine mit kugelförmigen Ende, die eine Werkzeuggröße kleiner oder gleich etwa einigen mm aufweist, eine Bearbeitung von gekrümmten Oberflächen durchgeführt. Wegen der kleinen Größe ist eine hohe Drehzahl von einigen zehntausend min-1 erforderlich, um eine angemessene Umfangsgeschwindigkeit zu erhalten oder um die Bearbeitungszeit zu verkürzen. Um eine derartige Drehung mit hoher Drehzahl zu realisieren, wird eine eingebaute Motorstruktur eingesetzt, bei der ein Rotor eines Motors direkt auf einer Spindel eingerichtet ist.
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Weil außerdem eine Freiformoberfläche der Form mit dem klein bemessenen Werkzeug bearbeitet wird, wird der Vorgang zu einem ununterbrochenen Vorgang über einen langen Zeitraum und somit ist eine geringe Menge einer Wärmeerzeugung des Motors erforderlich. Insbesondere werden bei der Hochgeschwindigkeitsdrehung die Wärmeerzeugung aufgrund des Eisenverlustes des Stators und die Wärmeerzeugung des Lagers der Spindel unvermeidbar groß und somit ist für eine Wicklung des Motors eine geringe Menge der Wärmeerzeugung erforderlich. Aufgrund der Eigenschaften der eingebauten Motorstruktur bewirkt eine hohe Wärmeerzeugung eine große thermische Verlagerung der Spindel und folglich eine Verschlechterung der Bearbeitungsgenauigkeit.
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Andererseits ist es notwendig, Löcher zum Befestigen der Form auf einer Pressbearbeitungsvorrichtung oder einer Spritzgießvorrichtung maschinell zu bearbeiten. Um die Pressbearbeitung oder das Spritzgießen mit hoher Genauigkeit durchzuführen, werden in vielen Fällen die Befestigungslöcher auf derselben Maschine wie bei der oben beschriebenen Nachbearbeitung bearbeitet. Im Allgemeinen wird in vielen Fällen die maschinelle Lochbearbeitung durch eine Bohrbearbeitung von etwa einigen zehn mm durchgeführt und ein großes Drehmoment bei einer niedrigen Drehzahl ist erforderlich, was eine zur oben beschriebenen Nachbearbeitung entgegengesetzte Konfiguration ist. 2 ist ein Diagramm, das eine Drehzahl und ein Drehmoment der Spindel zeigt, die zur Formbearbeitung erforderlich sind. Das heißt, ein großes Drehmoment ist in einem Bereich mit niedriger Drehzahl erforderlich und ein Hochdrehzahlbereich mit einer hohen Drehzahl ist zur Nachbearbeitung erforderlich.
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Im verwandten Gebiet wird im Allgemeinen als eine Technik zum Erweitern des Drehzahlbereichs, der die niedrige Drehzahl und die hohe Drehzahl enthält, ein Y-Δ-Umschalten verwendet, wobei die Wicklungen des Dreiphasen-Induktionsmotors zwischen einer Sternverbindung und einer Deltaverbindung umgeschaltet werden. Jedoch weist das Y-Δ-Umschalten theoretisch ein Drehzahlverhältnis der Deltaverbindung zur Sternverbindung des 1,73-Fachen (V3-Fachen) auf und es kann kein ausreichender Drehzahlbereich sichergestellt werden.
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Als eine weitere Technik zum Erweitern des Drehzahlbereichs ist das Umschalten der Polanzahl bekannt. Im Allgemeinen wird die Anzahl der Pole in vielen Fällen zwischen zwei Polen und vier Polen oder zwischen vier Polen und acht Polen umgeschaltet, jedoch ist das Drehzahlverhältnis bei diesen Konfigurationen das Zweifache, was nach wie vor nicht ausreichend ist.
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JP S55-22857 U offenbart eine Technik zum Realisieren eines Drehzahlverhältnisses des 3-fachen durch Umschalten zwischen zwei Polen und sechs Polen. Bei dieser Technik sind sechs Wicklungsspulen, die auf eine verteilte Weise angeordnet sind, für jede Phase vorgesehen. Wenn der Motor in einer zweipoligen Konfiguration verwendet wird, werden die Richtungen der Ströme für die sechs Spulen auf dieselbe Richtung eingestellt, und wenn der Motor in einer sechspoligen Konfiguration verwendet wird, werden vier Spulenströme von den sechs Spulenströmen auf die zu den restlichen Spulenströmen entgegengesetzte Richtung eingestellt.
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JP S55-37877 A offenbart eine Technik zum Realisieren eines Drehzahlverhältnisses des 3-fachen durch Umschalten zwischen zwei Polen und sechs Polen. Ähnlich wie bei
JP S55-22857 U weist diese Technik sechs Wicklungsspulen für jede Phase auf, unterscheidet sich jedoch darin, dass jeder Pol der sechs Pole aus sechs Spulen gebildet ist, die auf eine unterteilte Weise angeordnet sind. Wenn der Motor in einer sechspoligen Konfiguration verwendet wird, werden die Richtungen der Ströme benachbarter Spulen zueinander entgegengesetzt eingestellt, und wenn der Motor in einer zweipoligen Konfiguration verwendet wird, werden die Richtungen der Spulenströme von drei benachbarten Spulen von den sechs Spulen auf dieselbe Richtung eingestellt.
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JP S57-43547 A offenbart eine Technik zu Realisieren eines Drehzahlverhältnisses des 4-fachen durch Umschalten zwischen zwei Polen und acht Polen. Bei dieser Technik sind ähnlich wie bei
JP S55-22857 U sechs Wicklungsspulen, die auf eine verteilte Weise angeordnet sind, für jede Phase vorgesehen. Wenn der Motor in einer zweipoligen Konfiguration verwendet wird, werden die Richtungen der Ströme der sechs Spulen auf dieselbe Richtung eingestellt, und wenn der Motor in einer achtpoligen Konfiguration verwendet wird, werden vier Spulenströme von den sechs Spulenströmen derart eingestellt, dass sie zu den restlichen Spulenströmen entgegengesetzt sind. Die sechs Spulen sind in zwei Gruppen von drei Spulen an zwei Orten von den Orten, die den Innenumfang des Stators des Motors in vier gleiche Abschnitte teilen, angeordnet und an den restlichen zwei Orten von den vier Orten ist keine Wicklungsspule angeordnet, derart, dass acht Pole mit sechs Spulen gebildet werden.
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Weil bei der Technik von
JP S55-22857 U die Spulen, die die sechs Pole bilden, voneinander getrennt angeordnet sind, wird in einem großen Abschnitt des Motors keine magnetomotorische Kraft erzeugt, wenn die Motor in der sechspoligen Konfiguration verwendet wird, und näherungsweise 50 % des Statoreisenkerns werden nicht wirksam verwendet. Deswegen gibt es ein Problem, derart, dass das große Drehmoment, das für den Bereich mit niedriger Drehzahl erforderlich ist, nicht ausreichend ausgegeben werden kann.
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Bei der Technikvon
JP S55-37877 A werden selbst dann, wenn der Motor in der zweipoligen Konfiguration verwendet wird, Ströme an alle sechs Spulen angelegt. Somit wird in vier Spulen von den sechs Spulen selbst dann, wenn der Strom fließt, kein magnetischer Fluss erzeugt und die vier Spulen erzeugen somit verschwenderisch Wärme. Deswegen gibt es ein Problem, derart, dass im Bereich mit hoher Drehzahl, in dem die zweipolige Konfiguration erforderlich ist, der Temperaturanstieg des Motors groß wird.
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Weil bei der Technikvon
JP S57-43547 A die sechs Spulen voneinander getrennt angeordnet sind, wird die magnetomotorische Kraft in einem großen Abschnitt des Motors nicht erzeugt, wenn der Motor in der achtpoligen Konfiguration verwendet wird, und näherungsweise 50 % des Statoreisenkerns werden nicht wirksam verwendet. Deswegen gibt es ein Problem, derart, dass das große Drehmoment, das für den Bereich mit niedriger Drehzahl erforderlich ist, nicht ausreichend ausgegeben werden kann.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Dreiphasen-Induktionsmotor geschaffen, bei dem Spulen von drei Phasen um mehrere Schlitze gewickelt sind, die auf einem Innenumfang eines Statoreisenkerns gebildet sind, wobei jede der Spulen der drei Phasen ein oder mehrere Einheitspaare enthält, die jeweils aus einer ersten Spuleneinheit und einer zweiten Spuleneinheit gebildet sind, die erste Spuleneinheit und die zweite Spuleneinheit während eines (2 × n)-poligen Betriebs in einer 180-Grad-Symmetrie des elektrischen Winkels angeordnet sind, jede Spuleneinheit eine erste Spule und eine zweite Spule aufweist, die erste Spule durch m-maliges Wickeln einer Wicklung während des (2 × n)-poligen Betriebs in einem Bereich des elektrischen Winkels von 180 Grad gebildet ist, die zweite Spule durch (2 × m)-maliges Wickeln der Wicklung in einem Bereich eines mittleren Drittels, wenn die erste Spule in einer Umfangsrichtung in drei gleiche Teile unterteilt ist, auf eine derartige Weise gebildet ist, dass ein Strom in einer Richtung fließt, die zu einer Richtung eines Stroms, der in der ersten Spule fließt, entgegengesetzt ist, wobei der Dreiphasen-Induktionsmotor durch Anlegen von elektrischer Energie sowohl an die erste Spule als auch an die zweite Spule mit (6 × n) Polen arbeitet und der Dreiphasen-Induktionsmotor durch Anlegen von elektrischer Energie lediglich an die erste Spule mit (2 × n) Polen arbeitet und das m und das n jeweils eine natürliche Zahl sind.
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In dieser Struktur können die erste Spule der ersten Spuleneinheit und die erste Spule der zweiten Spuleneinheit in Reihe geschaltet sein, die zweite Spule der ersten Spuleneinheit und die zweite Spule der zweiten Spuleneinheit können in Reihe geschaltet sein und zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule kann es keine Verbindung geben.
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Der Statoreisenkern kann 36 Schlitze aufweisen, die erste Spule einer U-Phase kann eine Spule, die von einem 1-ten Schlitz bis zu einem 18-ten Schlitz gewickelt ist, und eine Spule, die von einem 36-ten Schlitz bis zu einem 19-ten Schlitz gewickelt ist, enthalten, die erste Spule einer V-Phase kann eine Spule, die von einem 22-ten Schlitz bis zu einem 6-ten Schlitz gewickelt ist, und eine Spule, die von einem 24-ten Schlitz über den 36-ten Schlitz bis zu einem 4-ten Schlitz gewickelt ist, enthalten, die erste Spule einer W-Phase kann eine Spule, die von einem 15-ten Schlitz bis zu einem 31-ten Schlitz gewickelt ist, und eine Spule, die von einem 13-ten Schlitz über den 1-ten Schlitz bis zu einem 33-ten Schlitz gewickelt ist, enthalten, die zweite Spule der U-Phase kann eine Spule, die von einem 12-ten Schlitz bis zu einem 7-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die von einem 14-ten Schlitz bis zu einem 5-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die von einem 23-ten Schlitz bis zu einem 32-ten Schlitz gewickelt ist und eine Spule, die von einem 25-ten Schlitz bis zu einem 30-ten Schlitz gewickelt ist, enthalten, die zweite Spule der V-Phase kann eine Spule, die von einem 10-ten Schlitz bis zu einem 17-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die von einem 11-ten Schlitz bis zu einem 16-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die von einem 35-ten Schlitz bis zu einem 28-ten Schlitz gewickelt ist und eine Spule, die von einem 34-ten Schlitz bis zu einem 29-ten Schlitz gewickelt ist, enthalten und die zweite Spule der W-Phase kann eine Spule, die von einem 2-ten Schlitz bis zu einem 9-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die von einem 3-ten Schlitz bis zu einem 8-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die von einem 27-ten Schlitz bis zu einem 20-ten Schlitz gewickelt ist und eine Spule, die von einem 26-ten Schlitz bis zu einem 21-ten Schlitz gewickelt ist, enthalten.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Dreiphasen-Induktionsmotor geschaffen, bei dem Spulen von drei Phasen um mehrere Schlitze gewickelt sind, die auf einem Innenumfang eines Statoreisenkerns gebildet sind, wobei jede der Spulen der drei Phasen ein oder mehrere Einheitspaare enthält, die jeweils aus einer ersten Spuleneinheit und einer zweiten Spuleneinheit gebildet sind, die erste Spuleneinheit und die zweite Spuleneinheit während eines (2 × n)-poligen Betriebs in einer 180-Grad-Symmetrie des elektrischen Winkels angeordnet sind, jede Spuleneinheit eine erste Spule und eine zweite Spule aufweist, die erste Spule durch m-maliges Wickeln einer Wicklung während des (2 × n)-Betriebs in einem Bereich des elektrischen Winkels von 180 Grad gebildet ist, die zweite Spule durch (2 × m)-maliges Wickeln der Wicklung in einem Bereich eines mittleren Drittels, wenn die erste Spule in einer Umfangsrichtung in drei gleiche Teile unterteilt ist, auf eine derartige Weise gebildet ist, dass ein Strom in einer Richtung fließt, die zu einer Richtung eines Stroms, der in der ersten Spule fließt, entgegengesetzt ist, wobei der Dreiphasen-Induktionsmotor durch Anlegen von elektrischer Energie sowohl an die erste Spule als auch an die zweite Spule aller Spuleneinheiten mit (6 × n) Polen arbeitet und der Dreiphasen-Induktionsmotor durch Anlegen der elektrischen Energie lediglich an die erste Spule der ersten Spuleneinheit mit (2 × n) Polen arbeitet und das m und das n jeweils eine natürliche Zahl sind.
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In dieser Struktur kann es zwischen der ersten Spule der ersten Spuleneinheit und der zweiten Spule oder zwischen der ersten Spule der ersten Spuleneinheit und der ersten Spule der zweiten Spuleneinheit keine Verbindung geben und die zweite Spule der ersten Spuleneinheit, die zweite Spule der zweiten Spuleneinheit und die erste Spule der zweiten Spuleneinheit können miteinander verbunden sein.
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Der Statoreisenkern kann 36 Schlitze aufweisen, die erste Spule einer U-Phase kann eine Spule, die von einem 1-ten Schlitz bis zu einem 19-ten Schlitz gewickelt ist, und eine Spule, die von einem 36-ten Schlitz bis zu einem 18-ten Schlitz gewickelt ist, enthalten, die erste Spule einer V-Phase kann eine Spule, die von einem 6-ten Schlitz bis zu einem 22-ten Schlitz gewickelt ist, und eine Spule, die von einem 4-ten Schlitz über den 1-ten Schlitz bis zu einem 22-ten Schlitz gewickelt ist, enthalten, die erste Spule einer W-Phase kann eine Spule, die von einem 13-ten Schlitz bis zu einem 31-ten Schlitz gewickelt ist, und eine Spule, die von einem 15-ten Schlitz bis zu einem 33-ten Schlitz gewickelt ist, enthalten, die zweite Spule der U-Phase kann eine Spule, die von einem 12-ten Schlitz bis zu einem 7-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die von einem 14-ten Schlitz bis zu einem 5-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die von einem 23-ten Schlitz bis zu einem 32-ten Schlitz gewickelt ist und eine Spule, die von einem 25-ten Schlitz bis zu einem 30-ten Schlitz gewickelt ist, enthalten, die zweite Spule der V-Phase kann eine Spule, die von einem 17-ten Schlitz bis zu einem 10-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die von einem 16-ten Schlitz bis zu einem 11-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die von einem 28-ten Schlitz bis zu einem 35-ten Schlitz gewickelt ist und eine Spule, die von einem 29-ten Schlitz bis zu einem 34-ten Schlitz gewickelt ist, enthalten und die zweite Spule der W-Phase kann eine Spule, die von einem 27-ten Schlitz bis zu einem 20-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die von einem 26-ten Schlitz bis zu einem 21-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die von einem 2-ten Schlitz bis zu einem 9-ten Schlitz gewickelt ist und eine Spule, die von einem 3-ten Schlitz bis zu einem 8-ten Schlitz gewickelt ist, enthalten.
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Gemäß dem Dreiphasen-Induktionsmotor der vorliegenden Offenbarung ist dann, wenn der Dreiphasen-Induktionsmotor mit (6 × n)-Polen arbeitet, ein Abschnitt, in dem in einem Umkreis des Stators keine magnetomotorische Kraft erzeugt wird, klein und der Nutzungswirkungsgras des Eisenkerns ist hoch. Somit kann das Drehmoment pro Einheitsvolumen des Motors erhöht werden und es kann ein großes Drehmoment erzeugt werden. Wenn andererseits der Dreiphasen-Induktionsmotor mit (2 × n) Polen arbeitet, ist kein redundanter Strom zum Erzeugen eines Magnetfelds notwendig, woraus sich eine geringe Wärmeerzeugung ergibt. Somit kann ein Anstieg der Temperatur des Motors selbst bei einer Drehung mit hoher Drehzahl unterbunden werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Eine Ausführungsform/Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird/werden auf der Grundlage der folgenden Figuren beschrieben, wobei:
- 1A ein Diagramm ist, das eine Richtung eines Stroms und eine Richtung eines magnetischen Flusses, wenn ein Dreiphasen-Induktionsmotor mit 2 Polen betrieben wird, zeigt;
- 1B ein Diagramm ist, das eine Richtung eines Stroms und eine Richtung eines magnetischen Flusses, wenn ein Dreiphasen-Induktionsmotor mit 6 Polen betrieben wird, zeigt;
- 2 ein Diagramm ist, das eine Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie einer Spindel für eine Werkzeugmaschine zeigt;
- 3 ein Diagramm ist, das Wicklungen für drei Phasen auf einem Querschnitt eines Dreiphasen-Induktionsmotors zeigt;
- 4 ein Wicklungsdiagramm eines Dreiphasen-Induktionsmotors ist;
- 5 ein Diagramm ist, das eine Verteilung der magnetomotorischen Kraft auf einem Innenumfang eines Stators während eines zweipoligen Betriebs, wenn das Wicklungsdiagramm aus 4 eingesetzt wird, zeigt;
- 6 ein Diagramm ist, das eine Verteilung der magnetomotorischen Kraft auf einem Innenumfang eines Stators während eines sechspoligen Betriebs, wenn das Wicklungsdiagramm aus 4 eingesetzt wird, zeigt;
- 7 ein Wicklungsdiagramm eines Dreiphasen-Induktionsmotors gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist;
- 8 ein Diagramm ist, das eine Verteilung der magnetomotorischen Kraft auf einem Innenumfang eines Stators während eines zweipoligen Betriebs, wenn das Wicklungsdiagramm aus 7 eingesetzt wird, zeigt;
- 9A ein Diagramm ist, das eine Richtung eines Stroms und eine Richtung eines magnetischen Flusses, wenn ein Dreiphasen-Induktionsmotor gemäß der anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit 4 Polen betrieben wird, zeigt; und
- 9B ein Diagramm ist, das eine Richtung des Stroms und eine Richtung eines magnetischen Flusses, wenn ein Dreiphasen-Induktionsmotor gemäß der anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit 12 Polen betrieben wird, zeigt.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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1A und 1B zeigen eine Querschnittsstruktur eines Dreiphasen-Induktionsmotors 10, eine Wicklung einer Phase des Dreiphasen-Induktionsmotors 10 und ein Arbeitsprinzip des Dreiphasen-Induktionsmotors 10. Auf einem Stator 12 (einem Statoreisenkern) sind 36 Schlitze 16 gebildet und eine Wicklungsspule ist in jedem Schlitz 16 aufgenommen. In 1A und 1B ist lediglich die Wicklung für eine Phase gezeigt. Eine Phasenspule weist eine erste Spuleneinheit 20f und eine zweite Spuleneinheit 20s auf. Die erste Spuleneinheit 20f und die zweite Spuleneinheit 20s sind derart angeordnet, dass während eines zweipoligen Betriebs eine 180-Grad-Symmetrie des elektrischen Winkels vorliegt. Jede der Spuleneinheiten 20f und 20s enthält eine erste Spule 22 und eine zweite Spule 24. Die erste Spule 22 ist während des zweipoligen Betriebs in einem Symmetriebereich des elektrischen Winkels von näherungsweise 180 Grad gewickelt. Die Anzahl der Wicklungen der zweiten Spule 24 ist in einem Bereich von näherungsweise einem mittleren Drittel, wenn die erste Spule 22 in einer Umfangsrichtung in drei gleiche Teile unterteilt ist, das Doppelte der Anzahl der Wicklungen der ersten Spule 22, derart, dass ein Strom in einer Richtung fließt, die zum Strom, der in der ersten Spule 22 fließt, entgegengesetzt ist. Ein Rotor 14 wird nicht beschrieben, weist jedoch eine übliche Struktur mit einer Induktionswicklung des Kurzschlusskäfigtyps auf.
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1A zeigt einen Betrieb während des zweipoligen Betriebs, bei dem die elektrische Energie lediglich an die erste Spule 22 angelegt wird und als ein Ergebnis ein magnetischer Fluss mit zwei Polen erzeugt wird, wie durch einen Pfeil mit dicker Linie gezeigt ist. 1B zeigt einen Betrieb während eines sechspoligen Betriebs, bei dem die elektrische Energie sowohl an die erste Spule 22 als auch an die zweite Spule 24 angelegt wird und ein magnetischer Fluss mit sechs Polen erzeugt wird, wie durch einen Pfeil mit dicker Linie gezeigt ist.
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3 zeigt die Anordnungen der Dreiphasenwicklungen. 4 zeigt eine Verbindung der Dreiphasenwicklungen und die Einsetzpositionen in die Schlitze. U1 zeigt einen Verbindungsanschluss der ersten Spule einer U-Phase, V1 zeigt einen Verbindungsanschluss der ersten Spule einer V-Phase und W1 zeigt einen Verbindungsanschuss der ersten Spule einer W-Phase. In der veranschaulichten Beispielkonfiguration wird für die erste Spule 22 jeder Phase eine Sternverbindung eingesetzt und das andere Ende der Spule ist mit jeweiligen Sternpunkten verbunden. Obwohl in der veranschaulichten Beispielstruktur die Sternverbindung eingesetzt wird, kann alternativ eine Deltaverbindung eingesetzt werden, indem das andere Ende der Spule zur Außenseite verlängert wird und ein Verbindungsanschluss vorgesehen wird. U2 und U3 zeigen Verbindungsanschlüsse der zweiten Spule der U-Phase, V2 und V3 zeigen Verbindungsanschlüsse der zweiten Spule der V-Phase und W2 und W3 zeigen Verbindungsanschlüsse der zweiten Spule der W-Phase.
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In der Beispielkonfiguration aus 4 enthält die erste Spule 22 der U-Phase eine Spule, die vom 1-ten Schlitz bis zum 18-ten Schlitz gewickelt ist, und eine Spule, die vom 36-ten Schlitz bis zum 19-ten Schlitz gewickelt ist. Diese zwei Spulen sind in Reihe geschaltet. Die zweite Spule 24 der U-Phase enthält eine Spule, die vom 12-ten Schlitz bis zum 7-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die vom 14-ten bis zum 5-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die vom 23-ten Schlitz bis zum 32-ten Schlitz gewickelt ist und eine Spule, die vom 25-ten Schlitz bis zum 30-ten Schlitz gewickelt ist. Diese vier sind in Reihe geschaltet.
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Die erste Spule 22 der V-Phase enthält eine Spule, die vom 22-ten Schlitz bis zum 6t-ten Schlitz gewickelt ist, und eine Spule, die vom 24-ten Schlitz über den 36-ten Schlitz bis zum 4-ten Schlitz gewickelt ist. Diese zwei Spulen sind in Reihe geschaltet. Die zweite Spule 24 der V-Phase enthält eine Spule, die vom 10-ten Schlitz bis zum 17-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die vom 11-ten Schlitz bis zum 16-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die vom 35-ten Schlitz bis zum 28-ten Schlitz gewickelt ist, und eine Spule, die vom 34-ten Schlitz bis zum 29-ten Schlitz gewickelt ist. Diese vier Spulen sind in Reihe geschaltet.
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Die erste Spule 22 der W-Phase enthält eine Spule, die vom 15-ten Schlitz bis zum 31-ten Schlitz gewickelt ist, und eine Spule, die vom 13-ten Schlitz über den 1-ten Schlitz bis zum 33-ten Schlitz gewickelt ist. Diese zwei Spulen sind in Reihe geschaltet. Die zweite Spule 24 der W-Phase enthält eine Spule, die vom 2-ten Schlitz bis zum 9-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die vom 3-ten Schlitz bis zum 8-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die vom 27-ten Schlitz bis zum 20-ten Schlitz gewickelt ist, und eine Spule, die vom 26-ten Schlitz bis zum 21-ten Schlitz gewickelt ist. Diese vier Spulen sind in Reihe geschaltet.
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5 zeigt eine Verteilung einer magnetomotorischen Kraft, wenn der Dreiphasen-Induktionsmotor 10, der das Wicklungsdiagramm aus 4 einsetzt, mit zwei Polen betrieben wird, wobei der elektrische Winkel auf der horizontalen Achse und die magnetomotorische Kraft auf der vertikalen Achse gezeigt sind. 6 zeigt eine Verteilung der magnetomotorischen Kraft, wenn der Dreiphasen-Induktionsmotor 10, der das Wicklungsdiagramm aus 4 einsetzt, mit sechs Polen betrieben wird.
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7 ist ein Diagramm, das eine weitere Beispielkonfiguration des Dreiphasen-Induktionsmotors 10 zeigt. Bei der Verbindung der Wicklungen, die in 4 gezeigt sind, weist eine Phasendifferenz der drei Phasen der magnetomotorischen Kraft einen Fehler in Bezug auf einen elektrischen Winkel von 120 Grad auf, wenn der Dreiphasen-Induktionsmotor 10 in der zweipoligen Konfiguration verwendet wird. Unter Berücksichtigung davon ist bei dem Dreiphasen-Induktionsmotor 10, der in 7 gezeigt ist, die erste Spule 22 der ersten Spuleneinheit 20f nicht mit der ersten Spule 22 der zweiten Spuleneinheit 20s verbunden und ist derart eingestellt, dass sie unabhängig ist. Genauer weist die erste Spule 22 der ersten Spuleneinheit 20f einer U-Phase eine Spule auf, die vom 1-ten Schlitz bis zum 19-ten Schlitz gewickelt ist. Diese Spule ist mit keiner der andern Spulen, die zu derselben Phase gehören, verbunden. Die erste Spule 22 der zweiten Spuleneinheit 20s der U-Phase enthält eine Spule, die vom 36-ten Schlitz bis zum 18-ten Schlitz gewickelt ist. Diese Spule ist mit der zweiten Spule 24 der U-Phase in Reihe geschaltet. Die zweite Spule 24 der U-Phase enthält eine Spule, die vom 12-ten Schlitz bis zum 7-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die von 14-ten Schlitz bis zum 5-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die vom 23-ten Schlitz bis zum 32-ten Schlitz gewickelt ist, und eine Spule, die vom 25-ten Schlitz bis zum 30-ten Schlitz gewickelt ist. Diese vier Spulen sind in Reihe geschaltet.
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Die erste Spule 22 der ersten Spuleneinheit 20f einer V-Phase weist eine Spule auf, die vom 6-ten Schlitz bis zum 24-ten Schlitz gewickelt ist. Diese Spule ist mit keiner der anderen Spulen, die zu derselben Phase gehören, verbunden. Die erste Spule 22 der zweiten Spuleneinheit 20s der V-Phase enthält eine Spule, die vom 4-ten Schlitz über den 1-ten Schlitz bis zum 22-ten Schlitz gewickelt ist. Diese Spule ist mit der zweiten Spule 24 der V-Phase in Reihe geschaltet. Die zweite Spule 24 der V-Phase enthält eine Spule, die vom 17-ten Schlitz bis zum 10-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die vom 16-ten Schlitz bis zum 11-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die vom 28-ten Schlitz bis zum 35-ten Schlitz gewickelt ist, und eine Spule, die vom 29-ten Schlitz bis zum 34-ten Schlitz gewickelt ist. Diese vier Spulen sind in Reihe geschaltet.
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Die erste Spule 22 der ersten Spuleneinheit 20f einer W-Phase enthält eine Spule, die vom 13-ten Schlitz bis zum 31-ten Schlitz gewickelt ist. Diese Spule ist mit keiner der anderen Spulen, die zu derselben Phase gehören, verbunden. Die erste Spule 22 der zweiten Spuleneinheit 20s der W-Phase enthält eine Spule, die vom 15-ten Schlitz bis zum 33-ten Schlitz gewickelt ist. Diese Spule ist mit der zweiten Spule 24 der W-Phase in Reihe geschaltet. Die zweite Spule 24 der W-Phase enthält eine Spule, die vom 27-ten Schlitz bis zum 20-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die vom 26-ten Schlitz bis zum 21-ten Schlitz gewickelt ist, eine Spule, die vom 2-ten Schlitz bis zum 9-ten Schlitz gewickelt ist, und eine Spule, die vom 3-ten Schlitz bis zum 8-ten Schlitz gewickelt ist. Diese vier Spulen sind in Reihe geschaltet.
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Wenn der Dreiphasen-Induktionsmotor mit zwei Polen verwendet wird, wird die elektrische Energie lediglich an die erste Spule 22 der ersten Spuleneinheit 20f angelegt. Die erste Spule 22 der zweiten Spuleneinheit 20s ist mit der zweiten Spule 24 in Reihe geschaltet und die elektrische Energie wird an die erste Spule 22 der zweiten Spuleneinheit 20s angelegt, wenn der Dreiphasen-Induktionsmotor mit sechs Polen verwendet wird. Weil in diesem Fall eine Anzahl der Wicklungen bei Verwendung in der zweipoligen Konfiguration halbiert ist, gibt es ein Problem, derart, dass in der zweipoligen Konfiguration kein ausreichendes Drehmoment ausgegeben werden kann. Weil jedoch für die zweipolige Konfiguration die Stabilität der Steuerung bei der hohen Drehzahl verlangt wird, überwiegen die Vorteile, dass die Phasendifferenz der drei Phasen genau ist.
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8 zeigt eine Verteilung der magnetomotorischen Kraft, wenn der Dreiphasen-Induktionsmotor 10, der das Wicklungsdiagramm aus 7 einsetzt, mit zwei Polen betrieben wird. Wie aus dem Vergleich zwischen 5 und 8 klar wird, kann gemäß dem Wicklungsdiagramm aus 7 die Phasendifferenz der drei Phasen der Verteilung der magnetomotorischen Kraft näher an 120 Grad eingestellt werden.
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9A und 9B sind Diagramme, die eine Querschnittsstruktur für einen Halbumkreis und eine Wicklungsanordnung einer Phase des Dreiphasen-Induktionsmotors 10 der anderen Ausführungsform zeigen. Der Dreiphasen-Induktionsmotor 10, der in 9A und 9B gezeigt ist, kann zwischen einer vierpoligen Konfiguration und einer zwölfpoligen Konfiguration umgeschaltet werden. In diesem Fall sind 72 Schlitze im Stator 12 gebildet und die Anordnung der Wicklungen vom 1-ten Schlitz bis zum 36-ten Schlitz ist gleich jener des Dreiphasen-Induktionsmotors 10, die in 1A und 1B gezeigt ist, der zwischen der zweipoligen Konfiguration und der sechspoligen Konfiguration umschaltet. Der 37-te bis 72-te Schlitz (nicht gezeigt) weisen eine Struktur und eine Anordnung auf, die zum 1-ten bis 36-ten Schlitz symmetrisch ist. Die Wicklungsanordnungen, die in 9A und 9B gezeigt sind, zeigen die Wicklung für die U-Phase. Für die V-Phase und die W-Phase (nicht gezeigt) sind die Wicklungsanordnungen für 36 Schlitze für die V-Phase und die W-Phase, die in 3 gezeigt worden sind, auf zwei Umkreise und 72 Schlitze erweitert. Das heißt, bei dem Dreiphasen-Induktionsmotor 10, der in 9A und 9B gezeigt ist, enthält eine Phasenspule zwei Einheitspaare, die jeweils aus der ersten Spuleneinheit 20f und der zweiten Spuleneinheit 20s gebildet sind.
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Die oben gegebene Beschreibung ist lediglich ein Beispiel und alternativ kann jede Phasenspule drei oder mehr Einheitspaare enthalten, die jeweils aus der ersten Spuleneinheit 20f und der zweiten Spuleneinheit 20s gebildet sind. Außerdem ist im Obigen der Anzahl der Wicklungen in einer Spuleneinheit keine bestimmte Einschränkung auferlegt, solange die Anzahl der Wicklungen der zweiten Spule 24 das Zweifache der Anzahl der Wicklungen der ersten Spule 22 ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2022 [0001]
- JP 063064 [0001]
- JP 55022857 U [0008, 0009, 0011]
- JP 55037877 A [0009, 0012]
- JP 57043547 A [0010, 0013]
- JP 55022857 [0010]
