DE112022004572T5

DE112022004572T5 - Motor

Info

Publication number: DE112022004572T5
Application number: DE112022004572.8T
Authority: DE
Inventors: Yu Takamura; Yu HIROTANI; Zaini Ariff; Kotaro Sakakibara; Kentaro Hashimoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-04-19
Filing date: 2022-04-19
Publication date: 2024-07-11
Also published as: CN118160193A; WO2023203646A1; JP7191279B1; JPWO2023203646A1; KR20240096775A

Abstract

Ein Motor (50) umfasst ein Feld und einen Läufer. Der Läufer umfasst ein Kernrückenteil (11), mehrere Zähne (12) und mehrere Spulen (13). Die mehreren Zähne (12) umfassen einen ersten Zahn und einen zweiten Zahn, wobei der erste Zahn ein Zahn (12) ist, an welchem nur eine Spule (13) einer einzigen Phase angebracht ist, wobei der zweite Zahn ein Zahn (12) ist, an welchem Spulen (13) mehrerer Phasen angebracht sind. Jede der mehreren Spulen (13) ist so angeordnet, dass sie sich nicht über einen Slot hinaus erstreckt. C Abschnitte sind in der Laufrichtung angeordnet, wobei der Abschnitt N/C Zähne (12) umfasst, wobei N die Anzahl der Zähne (12) des Läufers ist, C ein größter gemeinsamer Teiler von N, was die Anzahl der Zähne (12) ist, und der Anzahl von Magnetpolen des Feldes ist, wobei die Magnetpole in einem Bereich bereitgestellt sind, der den N Zähnen (12) zugewandt ist. Zwei zweite Zähne sind in der Laufrichtung in dem Abschnitt zusammenhängend angeordnet oder die Anzahl der zweiten Zähne in dem Abschnitt ist eins.

Description

Bereich
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Motor mit Zähnen und Spulen, die an den Zähnen angebracht sind.
Hintergrund
Es ist ein herkömmlicher Motor bekannt, welcher ein Rastmoment reduzieren kann durch Einstellen von N/C = P/C ±1 und Einstellen von N/C auf eine ganze Zahl, die von einem Vielfachen von 3 verschieden ist, wobei P die Anzahl von Magnetpolen des Rotors ist, N die Anzahl von Zähnen des Stators ist und C der größte gemeinsame Teiler von P und N ist. Hinsichtlich eines solchen Motors offenbart Patentliteratur 1, dass eine Drehmomentwelligkeit reduziert werden kann, indem die Anzahl von Wicklungen an einem Zahn, an welchem eine Spule von nur einer Phase von drei Phasen angebracht ist, so konfiguriert wird, dass sie von der Summe der Anzahlen von Wicklungen von jeweiligen Phasen an jedem Zahn, an welchem Spulen von mehreren Phasen der drei Phasen angebracht sind, verschieden ist. Der in Patentliteratur 1 beschriebene Motor umfasst einen ersten Zahn, an welchem nur eine Spule einer einzigen Phase angebracht ist, und zweite Zähne, an denen jeweils Spulen mehrerer Phasen angebracht sind.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: WO 2019/008848 A
Kurzbeschreibung
Technisches Problem
Gemäß der Technologie von Patentliteratur 1 umfasst der Stator zwei oder mehr zweite Zähne und ein erster Zahn ist zwischen einem der zweiten Zähne und einem anderen der zweiten Zähne angeordnet. Eine höhere Anzahl der zweiten Zähne, d. h. eine höhere Anzahl der Spulen, verursacht, dass erzeugte Magnetflüsse verteiltere Phasen haben, wodurch ein geringerer Verteilte-Wicklung-Koeffizient resultiert. Anordnen eines ersten Zahns zwischen einem der zweiten Zähne und einem anderen der zweiten Zähne erhöht die Phasendifferenz zwischen den durch Spulen erzeugten Magnetflüssen, was zu einem geringeren Verteilte-Wicklung-Koeffizienten führt. Ein geringerer Verteilte-Wicklung-Koeffizient verursacht, dass die Spulen mehr Wärme erzeugen. Dies stellt ein Problem dahingehend dar, dass die Technologie von Patentliteratur 1 verursacht, dass die Spulen eine große Menge an Wärme erzeugen.
Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht des Vorangegangenen gemacht, und es ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, einen Motor bereitzustellen, welcher eine Wärmeerzeugung von Spulen reduzieren kann.
Lösung des Problems
Um das Problem zu lösen und das oben beschriebene Ziel zu erreichen, umfasst ein Motor gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Feld; und einen Läufer, welcher dem Feld zugewandt und relativ zu dem Feld beweglich angeordnet ist. Der Läufer umfasst ein Kernrückenteil, mehrere Zähne und mehrere Spulen, wobei sich die mehreren Zähne jeweils von dem Rückenteil zu dem Feld hin erstrecken und in einer Laufrichtung des Läufers bezüglich des Feldes angeordnet sind, wobei die mehreren Spulen an den mehreren Zähnen angebracht sind. Die mehreren Zähne umfassen einen ersten Zahn und einen zweiten Zahn, wobei der erste Zahn ein Zahn ist, an welchem nur eine Spule einer einzigen Phase der Spulen angebracht ist, wobei der zweite Zahn ein Zahn ist, an welchem Spulen von mehreren Phasen der Spulen angebracht sind. Die mehreren Spulen sind jeweils so angeordnet, dass sie sich nicht über einen durch nebeneinander liegende Zähne gebildeten Slot hinaus erstrecken. C Abschnitte sind in der Laufrichtung angeordnet, wobei der Abschnitt N/C Zähne umfasst, wobei N die Anzahl der Zähne des Läufers ist, wobei C ein größter gemeinsamer Teiler von N, was die Anzahl der Zähne ist, und der Anzahl von Magnetpolen des Feldes ist, wobei die Magnetpole in einem Bereich liegen, der den N Zähnen zugewandt ist. Zwei zweite Zähne der mehreren Zähne sind zusammenhängend in der Laufrichtung in dem Abschnitt angeordnet oder die Anzahl der zweiten Zähne in dem Abschnitt ist 1.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Ein Motor gemäß der vorliegenden Offenbarung stellt einen Vorteil dahingehend bereit, dass er eine Wärmeerzeugung von Spulen reduzieren kann.
Kurze Beschreibung von Zeichnungen

1 ist ein schematisches Diagramm, welches eine schematische Konfiguration eines Motorsystems zeigt, welches einen Motor gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht des Motors gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der Anzahlen von Wicklungen der jeweiligen Spulen, die an den Zähnen angebracht sind, in der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine Querschnittsansicht eines Motors gemäß einem Vergleichsbeispiel gegenüber der ersten Ausführungsform.
5 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der Anzahlen von Wicklungen der jeweiligen Spulen, die an den Zähnen angebracht sind, in dem Vergleichsbeispiel gegenüber der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist ein Vektordiagramm, welches induzierte Spannungen in den jeweiligen Spulen des Motors gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Vektordiagramm, welches induzierte Spannungen in den jeweiligen Spulen des Motors gemäß dem Vergleichsbeispiel gegenüber der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Zunahme des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten in dem Motor gemäß der ersten Ausführungsform.
9 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Abnahme der Gegeninduktivität, welche durch den Motor gemäß der ersten Ausführungsform bereitgestellt wird.
10 ist eine Querschnittsansicht eines Motors gemäß einer zweiten Ausführungsform.
11 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der Anzahlen von Wicklungen der jeweiligen Spulen, die an den Zähnen angebracht sind, in der zweiten Ausführungsform zeigt.
12 ist eine Querschnittsansicht eines Motors gemäß einem Vergleichsbeispiel gegenüber der zweiten Ausführungsform.
13 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der Anzahlen von Wicklungen der jeweiligen Spulen, welche an den Zähnen angebracht sind, in dem Vergleichsbeispiel gegenüber der zweiten Ausführungsform zeigt.
14 ist ein Vektordiagramm, welches induzierte Spannungen in den jeweiligen Spulen des Motors gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
15 ist ein Vektordiagramm, welches induzierte Spannungen in den jeweiligen Spulen des Motors gemäß dem Vergleichsbeispiel gegenüber der zweiten Ausführungsform zeigt.
16 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Zunahme des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten in dem Motor gemäß der zweiten Ausführungsform.
17 ist eine Querschnittsansicht eines Motors gemäß einer dritten Ausführungsform.
18 ist eine Querschnittsansicht eines Motors gemäß einer vierten Ausführungsform.
19 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der Anzahlen von Wicklungen der jeweiligen Spulen, die an den Zähnen angebracht sind, in der vierten Ausführungsform zeigt.
20 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Zunahme des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten in dem Motor gemäß der vierten Ausführungsform.
21 ist eine Querschnittsansicht eines Motors gemäß einer fünften Ausführungsform.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ein Motor gemäß Ausführungsformen wird unten im Detail mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform.
1 ist ein schematisches Diagramm, welches eine schematische Konfiguration eines Motorsystems 100 zeigt, welches einen Motor 50 gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst. Das Motorsystem 100 umfasst den Motor 50, eine Führung 60, welche eine sich gerade erstreckende Halterung ist, und einen Gleiter 70, welcher entlang der Führung 60 beweglich ist.
Der Motor 50 umfasst ein bewegliches Element 1 und einen Stator 2. Das bewegliche Element 1 ist dem Stator 2 zugewandt angeordnet. Der Stator 2 ist ein Feld. Das bewegliche Element 1 ist ein Läufer zum Erzeugen eines Schubs durch Wechselwirkung mit dem Feld. Das bewegliche Element 1 ist dem Stator 2 mit einer dazwischen bereitgestellten Lücke zugewandt. Das bewegliche Element 1 ist an dem Gleiter 70 befestigt. Das bewegliche Element 1 bewegt sich mit dem Gleiter 70 entlang der Führung 60 durch einen Schub, welcher durch Wechselwirkung zwischen dem beweglichen Element 1 und dem Stator 2 erzeugt wird. Das bewegliche Element 1 ist in einer geraden Richtung bezüglich des Stators 2 beweglich. Das heißt, dass das bewegliche Element 1 relativ zu dem Stator 2 beweglich ist. Der Motor 50 ist ein Linearbewegungsmotor zum Bewegen des beweglichen Elements 1 in einer geraden Richtung. Der Doppelpfeil, der in 1 gezeigt ist, gibt die Bewegungsrichtung des beweglichen Elements 1 an, d. h. die Laufrichtung des beweglichen Elements 1.
Der Stator 2 umfasst einen Statoreisenkern mit einem Anbringungsplatz 22 und mehrere Permanentmagnete 21, welche an einer Oberfläche des Anbringungsplatzes 22 bereitgestellt sind. Eine Darstellung des Statoreisenkerns ist weggelassen. Die Permanentmagnete 21 sind auf dem Anbringungsplatz 22 angebracht, welcher an einer Oberfläche des Statoreisenkerns bereitgestellt ist. Die mehreren Permanentmagnete 21 sind in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 angeordnet.
2 ist eine Querschnittsansicht des Motors 50 gemäß der ersten Ausführungsform. Der in 2 gezeigte Querschnitt ist ein Querschnitt, welcher die Laufrichtung des beweglichen Elements 1 und die Richtung umfasst, in welcher das bewegliche Element 1 dem Stator 2 zugewandt ist. Der in 2 gezeigte Querschnitt des Stators 2 ist ein Querschnitt eines dem beweglichen Element 1 zugewandten Abschnitts des Stators 2.
Das bewegliche Element 1 umfasst einen Bewegliches-Element-Eisenkern und mehrere Spulen 13, welche an dem Bewegliches-Element-Eisenkern angebracht sind. Der Bewegliches-Element-Eisenkern umfasst ein Kernrückenteil 11, welches sich in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 erstreckt, und mehrere Zähne 12, welche sich von dem Kernrückenteil 11 zu dem Stator 2 hin erstrecken. In der ersten Ausführungsform umfasst das bewegliche Element 1 fünf Zähne 12. Die fünf Zähne 12 sind in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 angeordnet. Die Zähne 12 haben jeweils einen gerade geformten vorderen Endabschnitt auf der Seite, die dem Feld näher ist. Die Spulen 13 sind jeweils in einem Slot bereitgestellt, welcher ein in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 neben dem Zahn 12 liegender Abschnitt ist. Die nebeneinander liegenden Zähne 12 bilden dazwischen einen Slot. Die Spulen 13 sind jeweils so gebildet, dass ein Leiterkabel konzentriert um einen der Zähne 12 gewickelt ist. Das bedeutet, dass jede der mehreren Spulen 13 in dem beweglichen Element 1 so angeordnet ist, dass sie sich nicht über einen Slot hinaus erstreckt.
In der ersten Ausführungsform sind vier der mehreren Permanentmagnete 21, die in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 angeordnet sind, den fünf Zähnen 12 zugewandt. Das bedeutet, dass die Anzahl der Magnetpole, die in einem den fünf Zähnen 12 in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 zugewandten Bereich bereitgestellt sind, vier ist.
An das bewegliche Element 1 wird eine Spannung von einer dreiphasigen Wechselstrom (AC)-Energieversorgung angelegt. Eine Darstellung der dreiphasigen AC-Energiequelle ist weggelassen. N bezeichnet die Anzahl der Zähne 12 des beweglichen Elements 1 und C bezeichnet den größten gemeinsamen Teiler von N, was die Anzahl der Zähne 12 ist, und der Anzahl von Magnetpolen, die in einem Bereich bereitgestellt sind, der den N Zähnen 12 zugewandt ist. Der Ausdruck „Anzahl von Magnetpolen“ bezeichnet hierin nachfolgend die Anzahl von Magnetpolen, die in einem Bereich bereitgestellt sind, welcher den N Zähnen 12 zugewandt ist. In der ersten Ausführungsform wird angenommen, dass die Anzahl der Magnetpole 4 ist, N = 5 und C = 1. In der ersten Ausführungsform ist N/C 5 und ist daher eine ganze Zahl, die von einem Vielfachen von 3 verschieden ist. N ist eine ganze Zahl, die von einem Vielfachen von 3 verschieden ist. Bei Erfüllung solcher Bedingungen ist der Motor 50 dahingehend vorteilhaft, dass er das Rastmoment reduzieren kann.
In der ersten Ausführungsform ist jedem der Zähne 12 des beweglichen Elements 1 eine Zahnnummer zu Darstellungszwecken zugewiesen. Den Zähnen 12 sind Zahnnummern t1, t2, t3, t4 und t5 von links nach rechts in 2 zugewiesen.
Spulen 13 von drei Phasen sind an den fünf Zähnen 12 angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t1 ist daran eine Spule 13 mit Phase -U angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t2 ist daran eine Spule 13 mit Phase -V angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t3 sind daran eine Spule 13 mit Phase +V und eine Spule 13 mit Phase -W angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t4 ist daran eine Spule 13 mit Phase +W angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t5 ist daran eine Spule 13 mit Phase +U angebracht. Die Vorzeichen „+“ und „-“ geben die Wicklungsrichtung der jeweiligen der Spulen 13 an. Es ist zu beachten, dass die in 2 gezeigten Symbole U-, V-, V+, W-, W+ und U+ eine Phase -U, eine Phase -V, eine Phase +V, eine Phase -W, eine Phase +W bzw. eine Phase +U repräsentieren.
Die Zähne 12 mit den Nummern t1, t2, t4 und t5 sind jeweils ein Zahn, an welchem nur eine Spule 13 einer einzigen Phase angebracht ist. Der Zahn 12 mit Nummer t3 ist ein Zahn 12, an welchem Spulen 13 von zwei Phasen angebracht sind. Daher umfassen die mehreren Zähne 12 des beweglichen Elements 1 erste Zähne, welche jeweils ein Zahn 12 sind, an welchem nur eine Spule 13 einer einzigen Phase angebracht ist, und einen zweiten Zahn, welcher ein Zahn 12 ist, an welchem Spulen 13 mehrerer Phasen angebracht sind. Die Zähne 12 mit den Nummern t1, t2, t4 und t5 sind die ersten Zähne. Der Zahn 12 mit Nummer t3 ist der zweite Zahn. Der Zahn 12 mit Nummer t1 und der Zahn 12 mit Nummer t5, welche jeweils ein Zahn 12 sind, welcher an einem Ende in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 positioniert ist, sind erste Zähne.
In dem Motor 50 sind C Abschnitte 10 in der Laufrichtung angeordnet, wobei jeder der Abschnitte 10 N/C Zähne 12 umfasst. In der ersten Ausführungsform ist ein einziger Abschnitt 10, der fünf Zähne 12 umfasst, in der Laufrichtung angeordnet. Zudem umfasst in der ersten Ausführungsform der Abschnitt 10 einen einzigen zweiten Zahn.
3 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der Anzahlen von Wicklungen der jeweiligen Spulen 13, die an den Zähnen 12 angebracht sind, in der ersten Ausführungsform zeigt. 3 zeigt die Anzahl von Wicklungen der Spule 13 jeder Phase an jedem der Zähne 12 und die Gesamtanzahl von Wicklungen an jedem der Zähne 12. Die in 3 gezeigten Anzahlen von Wicklungen sind jeweils die Anzahl von Wicklungen, welche auf die Anzahl von Wicklungen aller Zähne 12 normalisiert sind. Die in 3 gezeigten Gesamtanzahlen von Wicklungen sind jeweils die Gesamtanzahl von Wicklungen, welche auf die Anzahl von Wicklungen aller Zähne 12 normalisiert sind. Das bedeutet, dass die Anzahl(en) von Wicklungen und die Gesamtanzahl von Wicklungen an jedem der Zähne 12 jeweils durch ein Verhältnis bezogen auf die Anzahl von Wicklungen in dem gesamten beweglichen Element 1 repräsentiert sind. 3 zeigt zudem das Verhältnis der Anzahl von Reihenleitern jeder Phase bezüglich der Anzahl von Reihenleitern in dem gesamten beweglichen Element 1.
Wie in 3 gezeigt ist, beträgt die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t3 0,12. Der Zahn 12 mit Nummer t2 und der Zahn 12 mit Nummer t4 sind jeweils ein erster Zahn, der neben dem zweiten Zahn liegt. Die Gesamtanzahl von Wicklungen an jedem der Zähne 12 mit Nummer t2 und dem Zahn 12 mit Nummer t4, welche 0,27 ist, ist größer als die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t3, welche 0,12 ist. Daher ist in dem Abschnitt 10 der ersten Ausführungsform die Gesamtanzahl von Wicklungen der Spule 13 an jedem der ersten Zähne, die neben dem zweiten Zahn liegen, größer als die Gesamtanzahl von Wicklungen der Spulen 13 an dem zweiten Zahn.
Zudem sind der Zahn 12 mit Nummer t1 und der Zahn 12 mit Nummer t5 jeweils ein erster Zahn, welcher neben dem zweiten Zahn mit einem einzigen ersten Zahn dazwischenliegend liegt. Die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t1 und dem Zahn 12 mit Nummer t5, welche 0,17 ist, ist kleiner als die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t2 und dem Zahn 12 mit Nummer t4, welche 0,27 ist. Daher ist in dem Abschnitt 10 der ersten Ausführungsform die Gesamtanzahl von Wicklungen der Spule 13 an jedem der ersten Zähne, welche neben dem zweiten Zahn mit einem einzigen ersten Zahn dazwischenliegend liegen, kleiner als die Gesamtanzahl von Wicklungen der Spule 13 an jedem der ersten Zähne, die neben dem zweiten Zahn liegen.
Eine Konfiguration eines Motors gemäß einem Vergleichsbeispiel gegenüber der ersten Ausführungsform wird nun beschrieben. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Motors 51 gemäß einem Vergleichsbeispiel gegenüber der ersten Ausführungsform. 5 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der Anzahlen von Wicklungen der jeweiligen Spulen 13, die an den Zähnen 12 angebracht sind, in dem Vergleichsbeispiel gegenüber der ersten Ausführungsform zeigt. Wie der in 2 gezeigte Motor 50 umfasst das bewegliche Element 1 fünf Zähne 12. An dem Zahn 12 mit Nummer t1 ist daran eine Spule 13 mit Phase +U angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t2 sind daran eine Spule 13 mit Phase +V und eine Spule 13 mit Phase -U angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t3 ist daran eine Spule 13 mit Phase -V angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t4 sind daran eine Spule 13 mit Phase +V und eine Spule 13 mit Phase -W angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t5 ist daran eine Spule 13 mit Phase +W angebracht.
Der Abschnitt 10 des Motors 51 umfasst zwei zweite Zähne. In dem Abschnitt 10 des Motors 51 ist der Zahn 12 mit Nummer t3, der ein erster Zahn ist, zwischen dem Zahn 12 mit Nummer t2, der ein zweiter Zahn ist, und dem Zahn 12 mit Nummer t4, der ein zweiter Zahn ist, angeordnet. Die Anzahl der Spulen 13 in dem Abschnitt 10 des Motors 51 ist um eins größer als die Anzahl von Spulen 13 in dem Abschnitt 10 des in 2 gezeigten Motors 50. Zudem gibt es in dem Abschnitt 10 des Motors 51 keinen ersten Zahn, welcher neben dem zweiten Zahn mit einem einzigen ersten Zahn dazwischenliegend liegt.
6 ist ein Vektordiagramm, welches induzierte Spannungen in den jeweiligen Spulen 13 des Motors 50 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. 7 ist ein Vektordiagramm, welches induzierte Spannungen in den jeweiligen Spulen 13 des Motors 51 gemäß dem Vergleichsbeispiel gegenüber der ersten Ausführungsform zeigt. In 6 und 7 repräsentieren Vektoren, welche durch Pfeile mit durchgezogenen Linien dargestellt sind, jeweils die Amplitude und die Phase einer induzierten Spannung der zugeordneten Spule 13, die um den zugeordneten Zahn 12 herum angeordnet ist. In den Vektordiagrammen der 6 und 7 ist angenommen, dass eine Länge, welche das Zweifache des Intervalls der Permanentmagnete 21 ist, ein Phasenwinkel von 360 Grad ist. Ein Vektor, welcher die Amplitude und die Phase einer induzierten Spannung an jeder der Spulen 13 repräsentiert, wird hierin nachfolgend als ein Induzierte-Spannung-Vektor bezeichnet. Der Vektor „t1_U-“, welcher in 6 gezeigt ist, ist der Induzierte-Spannung-Vektor der Spule 13 mit Phase -U, welche an dem Zahn 12 mit Nummer t1 angebracht ist. 6 und 7 zeigen den Induzierte-Spannung-Vektor jeder Spule 13 unter Verwendung einer gleichen Notation wie bei „t1_U-“. Vektoren, welche durch Pfeile mit gestrichelten Linien dargestellt sind, sind Induzierte-Spannung-Vektoren jeweiliger Phasen und sind jeweils ein Ergebnisvektor, welcher erhalten wird durch Kombinieren der Induzierte-Spannung-Vektoren der jeweiligen zugeordneten Spulen 13 der zugeordneten Phase.
Die Phasendifferenz zwischen den nebeneinander liegenden Zähnen 12 ist gegeben als {360×(P/2)/N} Grad, wobei P die Anzahl von Magnetpolen ist und N die Anzahl der Zähne 12 ist. Zum Beispiel haben in dem Motor 50 der Zahn 12 mit Nummer t1 und der Zahn 12 mit Nummer t2 eine Phasendifferenz von 360°×(4/2)/5 = 144°. Die Zähne 12 des Motors 50 sind so angeordnet, dass die nebeneinander liegenden Zähne 12 eine Phasendifferenz von 144 Grad haben. Es ist zu beachten, dass die Phase einer induzierten Spannung bei einer Wicklungsrichtung von „-“ der Phase einer induzierten Spannung bei einer Wicklungsrichtung von „+“ um 180 Grad vorangeht.
Kombinieren der Induzierte-Spannung-Vektoren der jeweiligen zugeordneten Spulen 13 für jede Phase ergibt den Induzierte-Spannung-Vektor für jede Phase. Der Verteilte-Wicklung-Koeffizient k_d jeder Phase, angegeben durch k_d,Phase, ist durch Gleichung (1) unten definiert.
Formel 1: $k_{d, p h a s e} = \sum_{i = 1}^{N_{C}} N_{p h a s e, i} c o s (θ_{p h a s e, i} - θ_{p h a s e}) / \sum_{i = 1}^{N_{C}} N_{p h a s e, i}$
Der Wert N_C repräsentiert die Gesamtanzahl von Spulen 13 jeder Phase. Der Wert N_Phase,i (i = 1, ..., N_C) repräsentiert die Anzahl von Wicklungen einer jeweiligen der Spulen 13. Der Wert θ_Phase,i repräsentiert die Phase des Induzierte-Spannung-Vektors einer jeweiligen der Spulen 13. Der Wert θ_Phase repräsentiert die Phase des resultierenden Vektors jeder Phase. Der Wert θ_Phase ist definiert durch Gleichung (2) unten.
Formel 2: $θ_{p h a s e} = {tan}^{- 1} (\sum_{i = 1}^{N_{C}} N_{p h a s e, i} sin θ_{p h a s e, i} / \sum_{i = 1}^{N_{C}} N_{p h a s e, i} c o s θ_{p h a s e, i})$
Beispielsweise ist der resultierende Vektor für die Phase U des Motors 50 ein resultierender Vektor, welche erhalten wird durch Kombinieren der Vektoren „t1_U-“ und „t5_U+“. Unter der Annahme, dass die Phase von „t1_U+“ 0 Grad ist, ist die Phase von „t1_U-“, angegeben durch θ_U,1, 180 Grad. Die Phase von „t5_U+“, angegeben durch θ_U,2, wird zu 144°×(5-1) = 576° berechnet. Eine Umwandlung eines solchen θ_U,2 in einen Winkel im Bereich von 0 Grad bis 360 Grad ergibt θ_U,2 von 216 Grad. Unter Berücksichtigung, dass die Anzahl von Wicklungen der Spule 13 von „t1_U-“ und die Anzahl von Wicklungen der Spule 13 von „t5_U+“ zueinander gleich sind, wird die Phase des resultierenden Vektors für die Phase U, angegeben durch θ_U, berechnet als (θ_U,1+θ_U,2)/2=(180°+216°)/2=198°.
Der Verteilte-Wicklung-Koeffizient k_d der Phase U, angegeben durch k_d,U, wird berechnet, wie durch Gleichung (3) unten ausgedrückt ist, durch Zuweisen von Werten zu den Parametern von Gleichung (1), wobei N_U,1 die Anzahl von Wicklungen der Spule 13 von „t1_U-“ ist, welche ein Spule 13 ist, die die Phase U bildet, und N_U,2 ist die Anzahl von Wicklungen der Spule 13 von „t5_U+“, welche eine Spule 13 ist, die die Phase U bildet. $k_{d,U} = {N_{U,1} \times cos (180 ° - 198 °) + N_{U,2} \times cos (216 ° - 198 °)} / (N_{U,1} + N_{U,2})$
Der Verteilte-Wicklung-Koeffizient k_d der Phase V, angegeben durch k_d,V, und der Verteilte-Wicklung-Koeffizient k_d der Phase W, angegeben durch k_d,W, können jeweils erhalten werden durch eine Berechnung, die der von k_d,U gleich ist. Ein Wert k_d,UVW wird durch Gleichung (4) unten berechnet, wobei k_d,UVW den Gesamtwert der Verteilte-Wicklung-Koeffizienten k_d aller Phasen, d. h. Phase U, Phase V und Phase W, angibt. $k_{d,UVW} = (k_{d,U} + k_{d,V} + k_{d,W}) / 3$
8 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Zunahme des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten in dem Motor 50 gemäß der ersten Ausführungsform. 8 zeigt einen Balkengraphen, welcher den Wert eines Verteilte-Wicklung-Koeffizienten des Motors 51 gemäß dem Vergleichsbeispiel repräsentiert, und einen Balkengraphen, welcher den Wert eines Verteilte-Wicklung-Koeffizienten des Motors 50 gemäß der ersten Ausführungsform repräsentiert, zeigt. Die Werte des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten sind Werte, die auf den Wert des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten des Motors 51 normalisiert sind. Das bedeutet, dass ein Wert eines Verteilte-Wicklung-Koeffizienten durch ein Verhältnis bezogen auf den Wert des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten des Motors 51 repräsentiert ist.
Bei der in 6 gezeigten ersten Ausführungsform umfasst der Motor 50 zwei Spulen 13 mit Phase U, zwei Spulen 13 mit Phase V und zwei Spulen 13 mit Phase W. Bei dem in 7 gezeigten Vergleichsbeispiel umfasst der Motor 51 zwei Spulen 13 mit Phase U, drei Spulen 13 mit Phase V und zwei Spulen 13 mit Phase W. Der Motor 50 der ersten Ausführungsform umfasst um eins weniger Spulen 13 als der Motor 51 des Vergleichsbeispiels, was bedeutet, dass der Motor 50 eine Amplitude, die der Amplitude in dem Vergleichsbeispiel gleich ist, mit einer Anzahl von Wicklungen, die kleiner als die Anzahl von Wicklungen in dem Vergleichsbeispiel ist, erreichen kann. Daher kann der Motor 50 der ersten Ausführungsform den Verteilte-Wicklung-Koeffizienten relativ zu dem Verteilte-Wicklung-Koeffizienten in dem Vergleichsbeispiel erhöhen.
Der Motor 50 verwendet die Spulenanordnung, die in 2 gezeigt ist, und die Anzahlen von Wicklungen, die in 3 gezeigt sind. Hierdurch ist der Motor 50 dahingehend vorteilhaft, dass er einen Verteilte-Wicklung-Koeffizienten bereitstellen kann, der größer als der Verteilte-Wicklung-Koeffizient in dem Vergleichsbeispiel ist, welches die in 4 gezeigte Spulenanordnung und die in 5 gezeigten Anzahlen von Wicklungen verwendet.
Der Motor 50 verwendet nicht eine Konfiguration, bei welcher ein erster Zahn zwischen einem zweiten Zahn und einem zweiten Zahn angeordnet ist. Die Fähigkeit des Motors 50, einen Verteilte-Wicklung-Koeffizienten bereitzustellen, der höher als der Verteilte-Wicklung-Koeffizient in dem Vergleichsbeispiel ist, ermöglicht eine Reduktion der Wärmeerzeugung der Spulen 13 in dem beweglichen Element 1.
Das Einstellen der Gesamtanzahl von Wicklungen an jedem der Zähne 12 wie oben beschrieben ermöglicht, dass der Motor 50 Unterschiede in der induzierten Spannung und in der Induktivität zwischen Phasen reduziert. Der Motor 50 kann daher dahingehend vorteilhaft sein, dass er den Unterschied in der Anschlussspannung des Motors 50 reduzieren kann. Zudem kann der Motor 50 einen Unterschied in der Gesamtanzahl von Wicklungen zwischen Phasen reduzieren und kann daher einen Unterschied in dem Widerstandswert reduzieren. Der Motor 50 kann daher dahingehend vorteilhaft sein, dass er eine lokale Wärmeerzeugung der Spulen 13 reduzieren kann.
9 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Abnahme der Gegeninduktivität, welche durch den Motor 50 gemäß der ersten Ausführungsform bereitgestellt wird. 9 zeigt einen Balkengraphen, welcher den Wert der Gegeninduktivität des Motors 51 gemäß dem Vergleichsbeispiel repräsentiert, und einen Balkengraphen, welcher den Wert der Gegeninduktivität des Motors 50 gemäß der ersten Ausführungsform repräsentiert. Die Werte der Gegeninduktivität sind Werte, welche auf den Wert der Gegeninduktivität des Motors 51 normalisiert sind. Das heißt, ein Wert der Gegeninduktivität wird durch ein Verhältnis bezogen auf den Wert der Gegeninduktivität des Motors 51 repräsentiert. Der Motor 50 verwendet die in 2 gezeigte Spulenanordnung und die in 3 gezeigten Anzahlen von Wicklungen. Hierdurch ist der Motor 50 dahingehend vorteilhaft, dass er eine Gegeninduktivität bereitstellen kann, die geringer als die Gegeninduktivität in dem Vergleichsbeispiel ist, welches die in 4 gezeigte Spulenanordnung und die in 5 gezeigten Anzahlen von Wicklungen verwendet.
Es ist zu beachten, dass der Motor 50 nicht auf einen beschränkt ist, welcher die Anzahl(en) von Wicklungen der Spule(n) 13, die an einem jeweiligen der Zähne 12 angebracht sind, hat, die wie in 3 gezeigt eingestellt sind. Es ist ausreichend, dass die Anzahl von Wicklungen an dem Zahn 12, an welchem die Spulen 13 zweier Phasen angebracht sind, nicht viel größer als die Anzahl von Wicklungen an einem anderen Zahn 12 ist, und die Kombination der Anzahlen von Wicklungen an den Zähnen 12 kann von der in 3 gezeigten Kombination verschieden sein. Selbst wenn die Kombination der Anzahlen der Wicklungen an den Zähnen 12 von der in 3 gezeigten Kombination verschieden ist, kann der Motor 50 auch auf gleiche Weise vorteilhaft sein, wie wenn die Anzahlen der Wicklungen der jeweiligen Spulen 13 wie in 3 gezeigt eingestellt sind.
Es gibt keine Einschränkung hinsichtlich der Reihenfolge der Anordnung der Spulen 13 an dem Zahn 12, an welchem Spulen 13 mehrerer Phasen angebracht sind. Die Reihenfolge der Anordnung der Spule 13 mit Phase +V und der Spule 13 mit Phase -W an dem Zahn 12 mit Nummer t3, die in 2 gezeigt ist, kann umgekehrt zu der in 2 gezeigten Reihenfolge sein. Es ist auch ausreichend, dass die Anordnung der Spulen 13 über die mehreren Zähne 12 dieselbe ist, wie die in 2 gezeigte hinsichtlich der Reihenfolge der Phasen in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1. Jede Phase kann an einem Ende in der Laufrichtung positioniert sein, solange die in 2 gezeigte Reihenfolge befolgt wird.
In der ersten Ausführungsform ist das bewegliche Element 1 so konfiguriert, dass N = 5 und C = 1 erfüllt ist. Das heißt, dass das bewegliche Element 1 so konfiguriert ist, dass es einen einzigen Abschnitt 10 mit fünf Zähnen 12 umfasst, wobei ein solcher Abschnitt 10 in der Laufrichtung angeordnet ist. Der Motor 50 kann mehrere Abschnitte 10 umfassen, die in der Laufrichtung angeordnet sind. Das heißt, dass das bewegliche Element 1 so konfiguriert sein kann, dass es mehrere Abschnitte 10 umfasst. In diesem Fall ist C eine natürliche Zahl größer 1. Selbst wenn C eine natürliche Zahl größer 1 ist, kann der Motor 50 auch auf gleiche Weise vorteilhaft sein, wie in dem Fall, in dem C gleich 1 ist, oben beschrieben ist.
In der ersten Ausführungsform ist das bewegliche Element 1 so konfiguriert, dass es einen einzigen Abschnitt 10 oder mehrere Abschnitte 10, die in der Laufrichtung angeordnet sind, umfasst. Zusätzlich kann ein Hilfszahn, welcher ein Zahn 12 ohne Spule 13 darauf ist, an jedem von beiden Enden in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 bereitgestellt sein. Selbst wenn ein Hilfszahn an jedem von beiden Enden in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 bereitgestellt ist, kann der Motor 50 auch auf die gleiche Weise wie in dem Fall vorteilhaft sein, in dem kein Hilfszahn bereitgestellt ist.
Jeder der mehreren Zähne 12 ist nicht auf einen Zahn beschränkt, welcher einen gerade geformten vorderen Endabschnitt auf der Seite hat, die dem Feld näher ist. Der vordere Endabschnitt jedes Zahns 12 auf der Seite, die dem Feld näher ist, kann einen Vorsprung oder eine Vertiefung haben, welche so gebildet ist, dass sie in die Laufrichtung zeigt. Selbst wenn ein Vorsprung oder eine Vertiefung an jedem der Zähne 12 gebildet ist, kann der Motor 50 auch auf ähnliche Weise wie in dem Fall vorteilhaft sein, in dem die Zähne 12 gerade geformt sind.
Die erste Ausführungsform wurde im Kontext einer Konfiguration beschrieben, bei welcher die mehreren Permanentmagnete 21 auf dem Anbringungsplatz 22 auf einer Oberfläche des Statoreisenkerns angebracht sind. Der Motor 50 kann jedoch auch auf eine Weise konfiguriert sein, bei welcher die mehreren Permanentmagnete 21 in dem Statoreisenkern eingebettet sind. Selbst wenn die mehreren Permanentmagnete 21 in dem Statoreisenkern eingebettet sind, kann der Motor 50 auch auf gleiche Weise wie in dem Fall vorteilhaft sein, in dem die mehreren Permanentmagnete 21 an einer Oberfläche des Statoreisenkerns bereitgestellt sind.
Gemäß der ersten Ausführungsform umfasst der Motor 50 C Abschnitte 10, welche in der Laufrichtung angeordnet sind, jeweils N/C Zähne 12 umfassen und jeder der Abschnitte 10 einen einzigen zweiten Zahn umfasst. Die Fähigkeit des Motors 50, einen höheren Verteilte-Wicklung-Koeffizienten bereitzustellen, ermöglicht eine Reduktion der Wärmeerzeugung der Spulen 13 in dem beweglichen Element 1. Daher stellt der Motor 50 einen Vorteil dahingehend bereit, dass er eine Wärmeerzeugung der Spulen 13 reduzieren kann.
Zweite Ausführungsform.
10 ist eine Querschnittsansicht eines Motors 52 gemäß einer zweiten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform sind die Zähne 12 und die Spulen 13 in dem beweglichen Element 1 gegenüber denen in dem Fall der ersten Ausführungsform anders angeordnet. In der zweiten Ausführungsform sind Komponenten, die den Komponenten der oben beschriebenen ersten Ausführungsform gleich sind, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und es wird hauptsächlich der Teil der Konfiguration beschrieben, der von der ersten Ausführungsform verschieden ist. Gleich dem Fall von 2 ist der Querschnitt des in 10 gezeigten Stators 2 ein Querschnitt eines dem beweglichen Element 1 zugewandten Abschnitts des Stators 2.
In der zweiten Ausführungsform ist die Anzahl von Magnetpolen 3, N = 4 und C = 1. In der zweiten Ausführungsform ist N/C vier und ist daher eine ganze Zahl, die von einem Vielfachen von 3 verschieden ist. N ist eine ganze Zahl, die von einem Vielfachen von 3 verschieden ist. Bei Erfüllung solcher Bedingungen ist der Motor 52 dahingehend vorteilhaft, dass er ein Rastmoment reduzieren kann.
In der zweiten Ausführungsform ist jedem der Zähne 12 des beweglichen Elements 1 eine Zahnnummer zu Darstellungszwecken zugeordnet. Den Zähnen 12 sind Zahnnummern t1, t2, t3 und t4 von links nach rechts in 10 zugeordnet.
Spulen 13 von drei Phasen sind an den vier Zähnen 12 angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t1 ist daran eine Spule 13 mit Phase +U angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t2 sind daran eine Spule 13 mit Phase +V und ein Spule 13 mit Phase -U angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t3 sind daran ein Spule 13 mit Phase -V und eine Spule 13 mit Phase +W angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t4 ist daran eine Spule 13 mit Phase -W angebracht.
Die Zähne 12 mit Nummern t1 und t4 sind jeweils ein Zahn 12, an welchem nur eine Spule 13 einer einzigen Phase angebracht ist. Die Zähne 12 mit Nummern t2 und t3 sind jeweils ein Zahn 12, an welchem Spulen 13 zweier Phasen angebracht sind. Daher umfassen die mehreren Zähne 12 des beweglichen Elements 1 erste Zähne, welche jeweils ein Zahn 12 sind, an welchem nur eine Spule 13 einer einzigen Phase angebracht ist, und zweite Zähne, welche jeweils ein Zahn 12 sind, an welchem Spulen 13 mehrerer Phasen angebracht sind. Die Zähne 12 mit Nummern t1 und t4 sind die ersten Zähne. Die Zähne 12 mit Nummern t2 und t3 sind die zweiten Zähne. Der Zahn 12 mit Nummer t1 und der Zahn 12 mit Nummer t4, welche jeweils ein Zahn 12 sind, der an einem Ende in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 positioniert ist, sind erste Zähne.
In dem Motor 52 sind C Abschnitte 10 in der Laufrichtung angeordnet, in welcher jeder der Abschnitte 10 N/C Zähne 12 umfasst. In der zweiten Ausführungsform ist ein einziger Abschnitt 10 mit vier Zähnen 12 in der Laufrichtung angeordnet. Außerdem umfasst in der zweiten Ausführungsform der Abschnitt 10 zwei zweite Zähne. In dem Abschnitt 10 sind die zwei zweiten Zähne zusammenhängend in der Laufrichtung angeordnet. Das heißt, dass zwischen einem zweiten Zahn und einem zweiten Zahn kein erster Zahn angeordnet ist.
11 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der Anzahlen von Wicklungen der jeweiligen Spulen 13, die an den Zähnen 12 angebracht sind, in der zweiten Ausführungsform zeigt. 11 zeigt die Anzahl von Wicklungen der Spule 13 jeder Phase an jedem der Zähne 12 und die Gesamtanzahl von Wicklungen an jedem der Zähne 12. Die in 11 gezeigten Anzahlen von Wicklungen sind jeweils die Anzahl von Wicklungen, welche auf die Anzahl von Wicklungen aller Zähne 12 normalisiert ist. Die in 11 gezeigten Gesamtanzahlen von Wicklungen sind jeweils die Gesamtanzahl von Wicklungen, welche auf die Anzahl von Wicklungen aller Zähne 12 normalisiert ist. Das bedeutet, dass die Anzahl(en) von Wicklungen und die Gesamtanzahl von Wicklungen an jedem der Zähne 12 jeweils durch ein Verhältnis bezüglich der Anzahl von Wicklungen in dem gesamten beweglichen Element 1 repräsentiert ist. 11 zeigt auch das Verhältnis der Anzahl von Reihenleitern jeder Phase bezüglich der Anzahl von Reihenleitern in dem gesamten beweglichen Element 1.
In dem in 11 gezeigten Beispiel summieren sich die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t1, welche 0,27 ist, und die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t4, welche 0,27 ist, auf 0,54. Die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t2, welche 0,23 ist, und die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t3, welche 0,23 ist, summiert sich auf 0,46. In der zweiten Ausführungsform ist daher die Gesamtanzahl von Wicklungen der Spulen 13 an allen ersten Zähnen in dem Abschnitt 10 größer als die Gesamtanzahl von Wicklungen der Spulen 13 an allen zweiten Zähnen in dem Abschnitt 10.
Eine Konfiguration eines Motors gemäß einem Vergleichsbeispiel gegenüber der zweiten Ausführungsform wird nun beschrieben. 12 ist eine Querschnittsansicht eines Motors 53 gemäß einem Vergleichsbeispiel gegenüber der zweiten Ausführungsform. 13 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel der Anzahlen von Wicklungen der jeweiligen Spulen 13, die an den Zähnen 12 angebracht sind, in dem Vergleichsbeispiel gegenüber der zweiten Ausführungsform zeigt. Gleich dem in 10 gezeigten Motor 52 umfasst das bewegliche Element 1 vier Zähne 12. An dem Zahn 12 mit Nummer t1 ist daran eine Spule 13 mit Phase +U angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t2 sind daran ein Spule 13 mit Phase +V und eine Spule 13 mit Phase -U angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t3 ist daran eine Spule 13 mit Phase +W angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t4 sind daran eine Spule 13 mit Phase +V und eine Spule 13 mit Phase -W angebracht.
In dem Motor 53 sind die Zähne 12 mit Nummern t1 und t3 jeweils ein erster Zahn, an welchem nur eine Spule 13 einer einzigen Phase angebracht ist. Spulen 13 zweier Phasen sind an jedem der Zähne 12 mit Nummern t2 und t4 angebracht. Die Zähne 12 mit Nummern t2 und t4 sind jeweils ein zweiter Zahn, an welchem mehrere Spulen 13 angebracht sind. In dem Motor 53 ist ein einziger erster Zahn zwischen einem zweiten Zahn und einem zweiten Zahn angeordnet.
In dem in 13 gezeigten Vergleichsbeispiel summiert sich die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t1, welche 0,27 ist, und die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t3, welche 0,06 ist, auf 0,33. Die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t2, welche 0,34 ist, und die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t4, welche 0,40 ist, summiert sich auf 0,74. Im Gegensatz zu dem Fall der in 13 gezeigten zweiten Ausführungsform gibt das Vergleichsbeispiel an, dass die Gesamtanzahl von Wicklungen der Spulen 13 an allen ersten Zähnen in dem Abschnitt 10 kleiner als die Gesamtanzahl von Wicklungen der Spulen 13 an allen zweiten Zähnen in dem Abschnitt 10 ist.
14 ist ein Vektordiagramm, welches induzierte Spannungen in den jeweiligen Spulen 13 des Motors 52 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 15 ist ein Vektordiagramm, welches induzierte Spannungen in den jeweiligen Spulen 13 des Motors 53 gemäß dem Vergleichsbeispiel gegenüber der zweiten Ausführungsform zeigt. In 14 und 15 sind Vektoren, die durch Pfeile mit durchgezogenen Linien dargestellt sind, Induzierte-Spannung-Vektoren. Die Vektordiagramme der 14 und 15 nehmen an, dass eine Länge, welche das Zweifache des Intervalls der Permanentmagnete 21 ist, ein Phasenwinkel von 360 Grad ist. Vektoren, welche durch Pfeile mit gestrichelten Linien dargestellt sind, sind Induzierte-Spannung-Vektoren jeweiliger Phasen und sind jeweils ein resultierender Vektor, welcher erhalten wird durch Kombinieren der Induzierte-Spannung-Vektoren der jeweiligen zugeordneten Spulen 13 der jeweiligen Phase.
Die Phasendifferenz zwischen zwei der nebeneinander liegenden Zähne 12 ist gegeben als {360×(P/2)/N} Grad, wobei P die Anzahl von Magnetpolen ist und N die Anzahl der Zähne 12 ist. Zum Beispiel haben in dem Motor 52 der Zahn 12 mit Nummer t1 und der Zahn 12 mit Nummer t2 eine Phasendifferenz von 360°×(3/2)/4=135°. Die Zähne 12 des Motors 52 sind so angeordnet, dass die nebeneinander liegenden Zähne 12 eine Phasendifferenz von 135 Grad haben. In der zweiten Ausführungsform wird der Wert von k_d,UVW ebenfalls erhalten durch eine Berechnung auf eine ähnliche Weise wie in der ersten Ausführungsform, wobei k_d,UVW der Gesamtwert der Verteilte-Wicklung-Koeffizienten k_d aller Phasen, d. h. Phase U, Phase V und Phase B, ist.
Ein Vergleich zwischen 14 und 15 gibt an, dass der Motor 52 gemäß der zweiten Ausführungsform dadurch charakterisiert ist, dass die Phasendifferenz zwischen dem Vektor „t3_V-“ und dem resultierenden Vektor der Phase V in 14 kleiner als die Phasendifferenz zwischen dem Vektor „t4_V+“ und dem resultierenden Vektor der Phase V in 15 ist.
16 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Zunahme des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten in dem Motor 52 gemäß der zweiten Ausführungsform. 16 zeigt einen Balkengraphen, welcher den Wert des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten des Motors 53 gemäß dem Vergleichsbeispiel repräsentiert, und einen Bargraphen, welcher den Wert des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten des Motors 52 gemäß der zweiten Ausführungsform repräsentiert. Die Werte des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten sind Werte, welche auf den Wert des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten des Motors 53 normalisiert sind. Das heißt, dass ein Wert des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten repräsentiert wird durch ein Verhältnis bezüglich des Wertes des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten des Motors 53.
Der Motor 52 verwendet die in 10 gezeigte Spulenanordnung und die in 11 gezeigten Anzahlen von Wicklungen. Hierdurch ist der Motor 52 dahingehend vorteilhaft, dass er einen Verteilte-Wicklung-Koeffizienten bereitstellen kann, der höher als der Verteilte-Wicklung-Koeffizient des Vergleichsbeispiels ist, welches die in 12 gezeigte Spulenanordnung und die in 13 gezeigten Anzahlen von Wicklungen verwendet.
Der Motor 52 verwendet nicht eine Konfiguration, bei welcher ein erster Zahn zwischen einem zweiten Zahn und einem zweiten Zahn angeordnet ist. Die Fähigkeit des Motors 52, einen Verteilte-Wicklung-Koeffizienten bereitzustellen, der höher als der Verteilte-Wicklung-Koeffizient des Vergleichsbeispiels ist, ermöglicht eine Reduktion der Wärmeerzeugung der Spulen 13 in dem beweglichen Element 1.
Das Einstellen der Gesamtanzahl von Wicklungen an jedem der Zähne 12 wie oben beschrieben ermöglicht, dass der Motor 52 Unterschiede in der induzierten Spannung und in der Induktivität zwischen Phasen reduziert. Der Motor 52 kann daher dahingehend vorteilhaft sein, dass er die Differenz der Anschlussspannung des Motors 52 reduzieren kann. Zudem kann der Motor 52 einen Unterschied der Gesamtzahl von Wicklungen zwischen Phasen reduzieren und kann daher einen Unterschied in dem Widerstandswert reduzieren. Der Motor 52 kann daher dahingehend vorteilhaft sein, dass er eine lokale Wärmeerzeugung der Spulen 13 reduzieren kann.
In der zweiten Ausführungsform ist das bewegliche Element 1 so konfiguriert, dass es Bedingungen N=4 und C=1 erfüllt. Das bedeutet, dass das bewegliche Element 1 so konfiguriert ist, dass es einen einzigen Abschnitt 10 mit vier Zähnen 12 umfasst, wobei ein solcher Abschnitt 10 in der Laufrichtung angeordnet ist. Der Motor 52 kann mehrere Abschnitte 10 umfassen, welche in der Laufrichtung angeordnet sind. Das bedeutet, dass das bewegliche Element 1 so konfiguriert sein kann, dass es mehrere Abschnitt 10 umfasst. Selbst wenn C eine natürliche Zahl größer 1 ist, kann der Motor 52 auch auf gleiche Weise vorteilhaft sein, wie in dem Fall, in dem C gleich 1 ist, oben beschrieben ist.
In der zweiten Ausführungsform ist das bewegliche Element 1 so konfiguriert, dass es einen einzigen Abschnitt 10 oder mehrere Abschnitte 10, die in der Laufrichtung angeordnet sind, umfasst. Zusätzlich kann ein Hilfszahn an jedem von beiden Enden in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 bereitgestellt sein. Selbst wenn ein Hilfszahn an jedem der beiden Enden in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 bereitgestellt ist, kann der Motor 52 auf die gleiche Weise wie in dem Fall vorteilhaft sein, in dem kein Hilfszahn bereitgestellt ist. Gleich dem Fall der ersten Ausführungsform kann zudem der vordere Endabschnitt jedes der Zähne 12 auf der Seite, die dem Feld näher ist, einen Vorsprung oder eine Vertiefung haben, welche so gebildet ist, dass sie in die Laufrichtung gerichtet ist. Gleich dem Fall der ersten Ausführungsform kann der Motor 52 auch so konfiguriert sein, dass die mehreren Permanentmagnete 21 in dem Statoreisenkern eingebettet sind.
Gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst der Motor 52 C Abschnitt 10, welche in der Laufrichtung angeordnet sind, jeweils N/C Zähne 12 umfassen und jeder der Abschnitte 10 zwei zweite Zähne umfasst, die in der Laufrichtung zusammenhängend angeordnet sind. Die Fähigkeit des Motors 52, einen höheren Verteilte-Wicklung-Koeffizienten bereitzustellen, ermöglicht eine Reduktion einer Wärmeerzeugung der Spulen 13 in dem beweglichen Element 1. Daher stellt der Motor 52 einen Vorteil dahingehend bereit, dass er eine Wärmeerzeugung der Spulen 13 reduzieren kann.
Dritte Ausführungsform.
17 ist eine Querschnittsansicht eines Motors 54 gemäß einer dritten Ausführungsform. In der dritten Ausführungsform sind die Zähne 12 und die Spulen 13 in dem beweglichen Element 1 anders angeordnet als jene in dem Fall der ersten oder zweiten Ausführungsform. In der dritten Ausführungsform werden Komponenten, die den Komponenten der oben beschriebenen ersten oder zweiten Ausführungsform gleich sind, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und es wird hauptsächlich der Teil der Konfiguration beschrieben, der von der ersten oder zweiten Ausführungsform verschieden ist. Gleich dem Fall von 2 ist der Querschnitt des in 17 gezeigten Stators 2 ein Querschnitt eines dem beweglichen Element 1 zugewandten Abschnitts des Stators 2.
In der dritten Ausführungsform ist die Anzahl von Magnetpolen vier, N=5 und C=1. In der dritten Ausführungsform ist N/C 5 und ist daher eine ganze Zahl, die von einem Vielfachen von 3 verschieden ist. N ist eine ganze Zahl, die von einem Vielfachen von 3 verschieden ist. Bei Erfüllung solcher Bedingungen ist der Motor 54 dahingehend vorteilhaft, dass er ein Rastmoment reduzieren kann.
In der dritten Ausführungsform ist jedem der Zähne 12 des beweglichen Elements 1 eine Zahnnummer zu Darstellungszwecken zugewiesen. Den Zähnen 12 sind Zahnnummern t2, t3, t4, t5 und t1 von links nach rechts in 17 zugewiesen.
Spulen 13 von drei Phasen sind an den fünf Zähnen 12 angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t2 ist daran eine Spule 13 mit Phase -V angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t3 sind daran eine Spule 13 mit Phase +V und eine Spule 13 mit Phase -W angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t4 ist daran eine Spule 13 mit Phase +W angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t5 ist daran eine Spule 13 mit Phase +U angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t1 ist daran eine Spule 13 mit Phase -U angebracht.
Die Zähne 12 mit Nummern t2, t4, t5 und t1 sind jeweils ein Zahn 12, an welchem nur eine Spule 13 mit einer einzigen Phase angebracht ist. Der Zahn 12 mit Nummer t3 ist ein Zahn 12, an welchem Spulen 13 zweier Phasen angebracht sind. Daher umfassen die mehreren Zähne 12 des beweglichen Elements 1 erste Zähne, welche jeweils ein Zahn 12 sind, an welchem nur eine Spule 13 einer einzigen Phase angebracht ist, und einen zweiten Zahn, welcher ein Zahn 12 ist, an welchem Spulen 13 mehrerer Phasen angebracht sind. Die Zähne 12 mit Nummern t2, t4, t5 und t1 sind die ersten Zähne. Der Zahn 12 mit Nummer t3 ist der zweite Zahn. Der Zahn 12 mit Nummer t2 und der Zahn 12 mit Nummer t1, welche jeweils ein Zahn 12 sind, welcher an einem Ende in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 positioniert ist, sind erste Zähne.
In dem Motor 54 sind C Abschnitte 10 in der Laufrichtung angeordnet, wobei jeder der Abschnitte 10 N/C Zähne 12 umfasst. In der dritten Ausführungsform ist ein einziger Abschnitt 10 mit fünf Zähnen 12 in der Laufrichtung angeordnet. Zudem umfasst in der dritten Ausführungsform der Abschnitt 10 einen einzigen zweiten Zahn.
Ein Isolator ist an dem zweiten Zahn für eine Phase-zu-Phase-Isolierung angebracht. Der zweite Zahn hat eine Wicklungsfläche, die um die durch den Isolator eingenommene Fläche kleiner als die der ersten Zähne ist. Zudem ist an jedem der Zähne 12, welche an den Enden in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 positioniert sind, ein Schutzelement zum Schützen der entsprechenden Spule 13 angebracht. Die Zähne 12, welche an den Enden positioniert sind, haben jeweils eine Wicklungsfläche, welche um die durch das Schutzelement eingenommene Fläche kleiner als die der Zähne 12 ist, die an Positionen positioniert sind, die von den Enden verschieden sind.
Wenn ein zweiter Zahn an einem Ende in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 angeordnet wäre, würden ein Isolator und ein Schutzelement an diesem zweiten Zahn angebracht sein, wodurch die Wicklungsfläche dieses zweiten Zahns signifikant reduziert wäre. Dies würde erfordern, dass aus einem Leiterkabel kleinen Durchmessers gebildete Spulen 13 an diesem zweiten Zahn angebracht sind, um eine ausreichende Anzahl von Wicklungen zu gewährleisten, wodurch ein kleinerer Kabeldurchmesser eine höhere Menge an Wärmeerzeugung der entsprechenden Spulen 13 erzeugen würde.
In dem Motor 54 verhindert die Verwendung eines ersten Zahns für jeden der Zähne 12, die an den Enden in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 positioniert sind, eine lokale Abnahme der Wicklungsfläche an jedem der Zähne 12, die an den Enden in der Laufrichtung der mehreren Zähne 12 positioniert sind. Eine Spule 13, welche aus einem Leiterkabel großen Durchmessers gebildet ist, kann an jedem der ersten Zähne angeordnet sein, welche an den Enden in der Laufrichtung positioniert sind, wodurch eine Reduktion der Wärmeerzeugung der entsprechenden Spulen 13 erreicht wird. Der Motor 54 stellt daher durch Verwendung eines ersten Zahns für jeden der Zähne 12, die an den Enden in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 positioniert sind, einen Vorteil dahingehend bereit, dass er eine Wärmeerzeugung der Spulen 13 reduzieren kann.
In der ersten und zweiten Ausführungsform können die Motoren 50 und 52 durch Verwendung eines ersten Zahns für jeden der Zähne 12, die an den Enden in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 positioniert sind, auch dahingehend vorteilhaft sein, dass sie eine Wärmeerzeugung der Spulen 13 reduzieren können.
In der dritten Ausführungsform ist das bewegliche Element 1 so konfiguriert, dass es einen einzigen Abschnitt 10 mit fünf Zähnen 12 umfasst, wobei ein solcher Abschnitt 10 in der Laufrichtung angeordnet ist. Der Motor 54 kann mehrere Abschnitte 10 umfassen, die in der Laufrichtung angeordnet sind. Das bedeutet, dass das bewegliche Element 1 so konfiguriert sein kann, dass es mehrere Abschnitte 10 umfasst. In diesem Fall ist C eine natürliche Zahl größer 1. Selbst wenn C eine natürliche Zahl größer 1 ist, kann der Motor 54 auch auf gleiche Weise vorteilhaft sein, wie in dem Fall, in dem C gleich 1 ist, oben beschrieben ist.
In der dritten Ausführungsform ist das bewegliche Element 1 so konfiguriert, dass es einen einzigen Abschnitt 10 oder mehrere Abschnitte 10, die in der Laufrichtung angeordnet sind, umfasst. Zudem kann ein Hilfszahn an jedem von beiden Enden in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 bereitgestellt sein. Selbst wenn ein Hilfszahn an jedem von beiden Enden in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 bereitgestellt ist, kann der Motor 54 auch auf die gleiche Weise wie in dem Fall vorteilhaft sein, in dem kein Hilfszahn bereitgestellt ist. Gleich der ersten oder zweiten Ausführungsform kann zudem der vordere Endabschnitt jedes der Zähne 12 auf der Seite, die dem Feld näher ist, einen Vorsprung oder eine Vertiefung haben, welche so gebildet ist, dass sie in die Laufrichtung gerichtet ist. Gleich der ersten oder zweiten Ausführungsform kann der Motor 54 auch so konfiguriert sein, dass die mehreren Permanentmagnete 21 in dem Statoreisenkern eingebettet sind.
Vierte Ausführungsform.
18 ist eine Querschnittsansicht eines Motors 55 gemäß einer vierten Ausführungsform. In der vierten Ausführungsform sind die Zähne 12 und die Spulen 13 in dem beweglichen Element 1 anders angeordnet als jene der ersten bis dritten Ausführungsform. In der vierten Ausführungsform werden Komponenten, die den Komponenten der oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsform gleich sind, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und es wird hauptsächlich der Teil der Konfiguration beschrieben, der von der ersten bis dritten Ausführungsform verschieden ist. Gleich dem Fall von 2 ist der Querschnitt des in 18 gezeigten Stators 2 ein Querschnitt eines dem beweglichen Element 1 zugewandten Abschnitts des Stators 2.
In der vierten Ausführungsform ist die Anzahl von Magnetpolen 3, N=4 und C=1. In der vierten Ausführungsform ist N/C 4 und ist daher eine ganze Zahl, die von einem Vielfachen von 3 verschieden ist. N ist eine ganze Zahl, die von einem Vielfachen von 3 verschieden ist. Bei Erfüllung solcher Bedingungen ist der Motor 54 dahingehend vorteilhaft, dass er ein Rastmoment reduzieren kann.
In der vierten Ausführungsform ist jedem der Zähne 12 des beweglichen Elements 1 eine Zahnnummer zu Darstellungszwecken zugewiesen. Den Zähnen 12 sind Zahnnummern t1, t2, t3 und t4 von links nach rechts in 18 zugewiesen.
Spulen 13 von drei Phasen sind an den vier Zähnen 12 angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t1 ist daran eine Spule 13 mit Phase +U angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t2 ist daran eine Spule 13 mit Phase +V angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t3 sind daran eine Spule 13 mit Phase +W und eine Spule 13 Phase -V angebracht. An dem Zahn 12 mit Nummer t4 ist daran eine Spule 13 mit Phase -W angebracht.
Die Zähne 12 mit Nummern t1, t2 und t4 sind jeweils ein Zahn, an welchem nur eine Spule 13 einer einzigen Phase angebracht ist. Der Zahn 12 mit Nummer t3 ist ein Zahn 12, an welchem Spulen 13 zweier Phasen angebracht sind. Daher umfassen die mehreren Ziele 12 des beweglichen Elements 1 erste Zähne, welche jeweils ein Zahn 12 sind, an welchem nur eine Spule 13 einer einzigen Phase angebracht ist, und einen zweiten Zahn, welcher ein Zahn 12 ist, an welchem Spulen 13 mehrerer Phasen angebracht sind. Die Zähne 12 mit Nummern t1, t2 und t4 sind die ersten Zähne. Der Zahn 12 mit Nummer t3 ist der zweite Zahn. Der Zahn 12 mit Nummer t1 und der Zahn 12 mit Nummer t4, welche jeweils ein Zahn 12 sind, welcher an einem Ende in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 positioniert ist, sind erste Zähne. Der Motor 55 kann eine Wärmeerzeugung der Spulen 13 durch Verwendung eines ersten Zahns für jeden der Zähne 12, die an einem Ende in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 positioniert sind, reduzieren.
In dem Motor 55 sind C Abschnitte 10 in der Laufrichtung angeordnet, wobei jeder der Abschnitte 10 N/C Zähne 12 umfasst. In der vierten Ausführungsform ist ein einziger Abschnitt 10 mit vier Zähnen 12 in der Laufrichtung angeordnet. Zudem umfasst in der vierten Ausführungsform der Abschnitt 10 einen einzigen zweiten Zahn.
19 ist ein Diagramm, welches ein Beispiel von Anzahlen von Wicklungen der jeweiligen Spulen 13, die an den Zähnen 12 angebracht sind, in der vierten Ausführungsform zeigt. 19 zeigt die Anzahlen von Wicklungen der Spule 13 der jeweiligen Phase an jedem der Zähne 12 und die Gesamtanzahl von Wicklungen an jedem der Zähne 12. Die in 19 gezeigten Anzahlen von Wicklungen sind jeweils die Anzahl von Wicklungen, welche auf die Anzahl von Wicklungen aller Zähne 12 normalisiert sind. Die in 19 gezeigten Gesamtanzahlen von Wicklungen sind jeweils die Gesamtanzahl von Wicklungen, welche auf die Anzahl von Wicklungen aller Zähne 12 normalisiert sind. Das heißt, dass die Anzahl(en) der Wicklungen und die Gesamtanzahl von Wicklungen an jedem der Zähne 12 jeweils durch ein Verhältnis bezüglich der Anzahl von Wicklungen in dem gesamten beweglichen Element 1 repräsentiert sind. 19 zeigt auch das Verhältnis der Anzahl von Reihenleitern jeder Phase bezüglich der Anzahl von Reihenleitern in dem gesamten beweglichen Element 1.
Wie in 19 gezeigt ist, ist die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t3 0,23. Der Zahn 12 mit Nummer t2 und der Zahn 12 mit Nummer t4 sind jeweils ein erster Zahn, der neben dem zweiten Zahn liegt. Der Zahn 12 mit Nummer t1 ist ein erster Zahn, welcher neben dem zweiten Zahn mit einem einzigen ersten Zahn dazwischenliegend liegt. Die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t1, welche 0,32 ist, ist größer als die Gesamtanzahl von Wicklungen an dem Zahn 12 mit Nummer t2 und dem Zahn 12 mit Nummer t4, welche 0,23 ist. In dem Abschnitt 10 der vierten Ausführungsform ist daher die Gesamtanzahl von Wicklungen der Spulen 13 an dem ersten Zahn, der neben dem zweiten Zahn mit einem einzigen ersten Zahn dazwischenliegend liegt, größer als die Gesamtanzahl von Wicklungen der Spulen 13 an jedem der ersten Zähne, die neben dem zweiten Zahn liegen.
20 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Zunahme des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten in dem Motor 55 gemäß der vierten Ausführungsform. Vorliegend wird angenommen, dass der Motor in dem Vergleichsbeispiel gegenüber der vierten Ausführungsform so konfiguriert ist wie der Motor 53, der in 12 gezeigt ist. 20 zeigt einen Balkengraphen, welcher den Wert des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten des Motors 53 gemäß dem Vergleichsbeispiel repräsentiert, und einen Balkengraphen, welcher den Wert des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten des Motors 55 gemäß der vierten Ausführungsform repräsentiert. Die Werte des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten sind Werte, welche auf den Wert des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten des Motors 53 normalisiert sind. Das heißt, dass ein Wert des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten durch ein Verhältnis bezogen auf den Wert des Verteilte-Wicklung-Koeffizienten des Motors 53 repräsentiert ist.
Der Motor 55 verwendet die in 18 gezeigte Spulenanordnung und die in 19 gezeigten Anzahlen von Wicklungen. Hierdurch ist der Motor 55 dahingehend vorteilhaft, dass er einen Verteilte-Wicklung-Koeffizienten bereitstellen kann, der höher als der Verteilte-Wicklung-Koeffizient in dem Vergleichsbeispiel ist, welches die in 12 gezeigte Spulenanordnung und die in 13 gezeigten Anzahlen von Wicklungen verwendet.
Der Motor 55 verwendet nicht eine Konfiguration, bei welcher ein erster Zahn zwischen einem zweiten Zahn und einem zweiten Zahn angeordnet ist. Die Fähigkeit des Motors 55, einen Verteilte-Wicklung-Koeffizienten bereitzustellen, der höher als der Verteilte-Wicklung-Koeffizient in dem Vergleichsbeispiel ist, ermöglicht eine Reduktion einer Wärmeerzeugung der Spulen 13 in dem beweglichen Element 1.
Das Einstellen der Gesamtanzahl von Wicklungen an jedem der Zähne 12 wie oben beschrieben ermöglicht, dass der Motor 55 einen Unterschied in der induzierten Spannung zwischen Phasen reduziert und einen Unterschied in der Induktivität zwischen Phasen reduziert. Zudem kann der Motor 55 den Verteilte-Wicklung-Koeffizienten erhöhen. Aufgrund der Fähigkeit, den Stromwert zum Erhalten desselben Schubs zu reduzieren, kann der Motor 55 eine Wärmeerzeugung der Spulen 13 reduzieren. Daher stellt der Motor 55 einen Vorteil dahingehend bereit, dass er eine Wärmeerzeugung der Spulen 13 reduzieren kann.
In der vierten Ausführungsform ist das bewegliche Element 1 so konfiguriert, dass es einen einzigen Abschnitt 10 mit vier Zähnen 12 umfasst, wobei ein solcher Abschnitt 10 in der Laufrichtung angeordnet ist. Der Motor 55 kann mehrere Abschnitte 10 umfassen, die in der Laufrichtung angeordnet sind. Das bedeutet, dass das bewegliche Element 1 so konfiguriert sein kann, dass es mehrere Abschnitte 10 umfasst. In diesem Fall ist C eine natürliche Zahl größer 1. Selbst wenn C eine natürliche Zahl größer 1 ist, kann der Motor 55 auch auf gleiche Weise vorteilhaft sein, wie in dem Fall, in dem C gleich 1 ist, oben beschrieben ist.
In der vierten Ausführungsform ist das bewegliche Element 1 so konfiguriert, dass es einen einzigen Abschnitt 10 oder mehrere Abschnitte 10, die in der Laufrichtung angeordnet sind, umfasst. Zudem kann ein Hilfszahn an jedem von beiden Enden in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 bereitgestellt sein. Selbst wenn ein Hilfszahn an jedem von beiden Enden in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 bereitgestellt ist, kann der Motor 55 auch auf die gleiche Weise wie in dem Fall vorteilhaft sein, in dem kein Hilfszahn bereitgestellt ist. Auf gleiche Weise wie in der ersten bis dritten Ausführungsform kann zudem ein vorderer Endabschnitt jedes der Zähne 12 auf der Seite, die dem Feld näher ist, einen Vorsprung oder eine Vertiefung haben, die so gebildet ist, dass sie in die Laufrichtung gerichtet ist. Auf gleiche Weise wie in der ersten bis dritten Ausführungsform kann der Motor 55 auch so konfiguriert sein, dass die mehreren Permanentmagnete 21 in dem Statoreisenkern eingebettet sind.
Fünfte Ausführungsform.
21 ist eine Querschnittsansicht eines Motors 56 gemäß einer fünften Ausführungsform. In der fünften Ausführungsform sind die Spulen 13 an dem Zahn 12 mit Nummer t3, welcher der zweite Zahn ist, anders angeordnet als die entsprechenden Spulen 13 des in 2 gezeigten Motors 50. Der Motor 56 ist auf gleiche Weise wie der Motor 50 konfiguriert, mit dem Unterschied, dass die Spulen 13 an dem Zahn 12 mit Nummer t3 anders angeordnet sind als die entsprechenden Spulen 13 des Motors 50. In der fünften Ausführungsform sind Komponenten, die den Komponenten der oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsform gleich sind, durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und es wird hauptsächlich der Teil der Konfiguration beschrieben, der sich von der ersten bis vierten Ausführungsform unterscheidet. Gleich dem Fall von 2 ist der Querschnitt des in 21 gezeigten Stators 2 ein Querschnitt eines dem beweglichen Element 1 zugewandten Abschnitts des Stators 2.
Die Zähne 12 erstrecken sich jeweils von dem Kernrückenteil 11 zu dem Stator 2 hin. Die Richtung von dem Kernrückenteil 11 zu dem Stator 2 wird hierin als Längsrichtung der Zähne 12 bezeichnet. An dem in 2 gezeigten Zahn 12 mit Nummer t3 liegen die Spule 13 mit Phase +V und die Spule 13 mit Phase -W nebeneinander in der Längsrichtung der Zähne 12. Im Gegensatz dazu ist an dem in 21 gezeigten Zahn 12 mit Nummer t3 die Spule 13 mit Phase +V an der Innenseite, d. h. an der Seite, die dem Zahn 12 näher ist, gewickelt. Die Spule 13 mit Phase -W ist außerhalb der Spule 13 mit Phase +V gewickelt. Das bedeutet, dass an dem Zahn 12 mit Nummer t3 die Spule 13 mit Phase +V zuerst angebracht wird und die Spule 13 mit Phase -W anschließend darüber angebracht wird. Es ist zu beachten, dass an dem Zahn 12 mit Nummer t3 die Spule 13 mit Phase -W zuerst angebracht werden kann und dann die Spule 13 mit Phase +V darüber angebracht werden kann.
Die Anordnung der Spulen 13 des zweiten Zahns, wie sie in der fünften Ausführungsform beschrieben ist, ermöglicht, dass die Positionen eines Wicklungsanfangs dieser Spulen 13 und die Positionen eines Wicklungsendes dieser Spulen 13 auf Positionen, die mit dem Kernrückenteil 11 in Kontakt sind, ausgerichtet sind. Das bedeutet, dass die Positionen eines Wicklungsanfangs der Spulen 13 und die Positionen eines Wicklungsendes der Spulen 13 konsistent auf der Seite, die dem Kernrückenteil 11 näher ist, für alle Spulen 13 in dem beweglichen Element 1 platziert werden können. Dies ermöglicht, dass der Abstand von der Position eines Wicklungsendes jeder der Spulen 13 zu dem neutralen Punkt oder der Abstand von der Position eines Wicklungsanfangs jeder der Spulen 13 zu dem Anschluss minimal ist, und hierdurch wird ermöglicht, den Widerstand der Spulen 13 zu reduzieren. Der Motor 56 kann hierdurch dahingehend vorteilhaft sein, dass er eine Wärmeerzeugung in den Spulen 13 reduzieren kann.
Die Anordnung der Spulen 13 auf dem zweiten Zahn, wie sie in der fünften Ausführungsform beschrieben ist, ermöglicht, dass die Magnetflüsse, welche durch die Spulen 13 strömen, gleich bleiben. Der Motor 56 kann daher dahingehend vorteilhaft sein, dass er einen Unterschied in der Induktivität zwischen Phasen reduzieren kann und einen Unterschied in der Anschlussspannung des Motors 56 reduzieren kann.
In der fünften Ausführungsform ist das bewegliche Element 1 so konfiguriert, dass es einen einzigen Abschnitt 10 mit fünf Zähnen 12 umfasst, wobei ein solcher Abschnitt 10 in der Laufrichtung angeordnet ist. Der Motor 56 kann mehrere Abschnitte 10 umfassen, welche in der Laufrichtung angeordnet sind. Das bedeutet, dass das bewegliche Element 1 so konfiguriert sein kann, dass es mehrere Abschnitte 10 umfasst. In diesem Fall ist C eine natürliche Zahl größer 1. Selbst wenn C eine natürliche Zahl größer 1 ist, kann der Motor 56 auch auf gleiche Weise vorteilhaft sein, wie in dem Fall, in dem C gleich 1 ist, oben beschrieben ist.
In der fünften Ausführungsform ist das bewegliche Element 1 so konfiguriert, dass es einen einzigen Abschnitt 10 oder mehrere Abschnitte 10, die in der Laufrichtung angeordnet sind, umfasst. Zudem kann ein Hilfszahn an jedem von beiden Enden in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 bereitgestellt sein. Selbst wenn ein Hilfszahn an jedem von beiden Enden in der Laufrichtung des beweglichen Elements 1 bereitgestellt ist, kann der Motor 56 auch auf die gleiche Weise wie in dem Fall vorteilhaft sein, in dem kein Hilfszahn bereitgestellt ist. Wie bei der ersten bis vierten Ausführungsform kann zudem der vordere Endabschnitt jedes der Zähne 12 auf der Seite, die dem Feld näher ist, einen Vorsprung oder eine Vertiefung haben, die so geformt ist, dass sie in die Laufrichtung gerichtet ist. Wie bei der ersten bis vierten Ausführungsform kann der Motor 56 auch so konfiguriert sein, dass die mehreren Permanentmagnete 21 in dem Statoreisenkern eingebettet sind.
Die Konfiguration jedes der Motoren 50, 52, 54, 55 und 56 gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform kann in einer rotierenden elektrischen Maschine angewendet werden. Eine rotierende elektrische Maschine ist ein Motor, welcher einen Stator und einen Rotor umfasst und den Rotor rotiert. Ein Vorteil, der den Vorteilen der Motoren 50, 52, 54, 55 und 56 gleich ist, kann auch dann bereitgestellt werden, wenn die Konfiguration eines der Motoren 50, 52, 54, 55 und 56 in einer rotierenden elektrischen Maschine verwendet wird.
Die in den voranstehenden Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen sind lediglich Beispiele von Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die Konfiguration jeder der Ausführungsformen kann mit einer anderen bekannten Technologie kombiniert werden. Konfigurationen unterschiedlicher Ausführungsformen können miteinander wie erforderlich kombiniert werden. Ein Teil der Konfiguration jeder der Ausführungsformen kann weggelassen und/oder modifiziert werden, ohne den Geist der vorliegenden Offenbarung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: bewegliches Element;
2: Stator;
10: Abschnitt;
11: Kernrückenteil;
12: Zahn;
13: Spule;
21: Permanentmagnet;
22: Anbringungsplatz;
50, 51, 52, 53, 54, 55, 56: Motor;
60: Führung;
70: Gleiter;
100: Motorsystem.

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

WO 2019008848 A [0003]

Claims

Motor, umfassend: ein Feld; und einen Läufer, welcher dem Feld zugewandt und relativ zu dem Feld beweglich angeordnet ist, wobei der Läufer ein Kernrückteil, mehrere Zähne und mehrere Spulen umfasst, wobei sich die mehreren Zähne jeweils von dem Kernrückteil zu dem Feld hin erstrecken und in einer Laufrichtung des Läufers bezüglich des Feldes angeordnet sind, wobei die mehreren Spulen an den mehreren Zähnen angebracht sind, wobei die mehreren Zähne einen ersten Zahn und einen zweiten Zahn umfassen, wobei der erste Zahn ein Zahn ist, an welchem nur eine Spule von einer einzigen Phase der Spulen angebracht ist, wobei der zweite Zahn ein Zahn ist, an welchem Spulen von mehreren Phasen der Spulen angebracht sind, wobei die mehreren Spulen jeweils so angeordnet sind, dass sie sich nicht über einen durch nebeneinander liegende Zähne gebildeten Slot hinaus erstrecken, wobei C Abschnitte in der Laufrichtung angeordnet sind, wobei der Abschnitt, welcher N/C Zähne umfasst, wobei N die Anzahl der Zähne des Läufers ist, wobei C ein größter gemeinsamer Teiler von N, was die Anzahl der Zähne ist, und der Anzahl von Magnetpolen des Feldes ist, wobei die Magnetpole in einem Bereich liegen, der den N Zähnen zugewandt ist, und wobei zwei zweite Zähne der mehreren Zähne zusammenhängend in der Laufrichtung in dem Abschnitt angeordnet sind oder die Anzahl der zweiten Zähne in dem Abschnitt eins ist.
Motor gemäß Anspruch 1, wobei ein an einem Ende in der Laufrichtung des Läufers positionierter Zahn der mehreren Zähne der erste Zahn ist.
Motor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei N/C gleich vier ist, und die Anzahl der zweiten Zähne in dem Abschnitt eins ist, und wobei die Gesamtzahl von Wicklungen einer Spule der Spulen auf dem ersten Zahn, der neben dem zweiten Zahn mit einem einzigen ersten Zahn der mehreren Zähne zwischen dem ersten Zahn und dem zweiten Zahn liegend liegt, größer als die Gesamtzahl von Wicklungen einer Spule der Spulen an dem ersten Zahn, der neben dem zweiten Zahn liegt, ist.
Motor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei N/C gleich vier ist, und die Anzahl der zweiten Zähne in dem Abschnitt zwei ist, und wobei die Gesamtzahl von Wicklungen von Spulen der Spulen an allen ersten Zähnen in dem Abschnitt größer als die Gesamtzahl von Wicklungen von Spulen der Spulen an allen zweiten Zähnen in dem Abschnitt ist.
Motor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei N/C gleich fünf ist, und die Anzahl der zweiten Zähne in dem Abschnitt eins ist, und wobei die Gesamtzahl von Wicklungen einer Spule der Spulen an dem ersten Zahn, welcher neben dem zweiten Zahn liegt, größer als die Gesamtzahl von Wicklungen von Spulen der Spulen an dem zweiten Zahn ist, und die Gesamtzahl von Wicklungen einer Spule der Spulen an dem ersten Zahn, der neben dem zweiten Zahn mit einem einzigen ersten Zahn der mehreren Zähne zwischen dem ersten Zahn und dem zweiten Zahn liegend liegt, kleiner als die Gesamtanzahl von Wicklungen einer Spule der Spulen an dem ersten Zahn, der neben dem zweiten Zahn liegt, ist.