DE2931650A1

DE2931650A1 - Nutenloser, buerstenloser motor

Info

Publication number: DE2931650A1
Application number: DE19792931650
Authority: DE
Inventors: Ibaraki Hitachi; Takeo Maeda; Kunio Miyashita; Shigeki Morinaga; Tadashi Takahashi; Seizi Yamashita
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-08-14
Filing date: 1979-08-03
Publication date: 1980-02-21
Also published as: JPS5526030A; US4336475A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft einen nutenlosen, bürstenlosen Motor, insbesondere einen Antriebsmotor, der direkt mit der rotierenden Trommel eines Video-Bandaufnahmegerätes (Vl¹R) verbunden ist.

Bisher umfaßt ein nutenloser, bürstenloser Motor einen Flachrotor aus einem Permanentmagneten, der fest mit einer rotierenden Welle verbunden ist und einem Stator, der einen Änkerrotor parallel zum Flachrotor aufweist.

Wenn auf dem Kern Nuten bzw. Schlitze geformt werden, tritt eine Verzahnung bsw. Versetzung auf, da sich der Magnetismus an den Nuten während der Rotation verändert. Der nutenlose Kern kann das Auftreten der vorgenannten Erscheinung unterbinden und kleinere Gleichlaufschwcuikungen des Motors herbeiführen.

Nutenlose Motoren sind aus der US-PS 3,599,325 und der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung 53-55007 bekannt. Bei diesen Motoren werden Permanentmagneten verwendet, auf denen acht Pole in Richtung der Oberfläche magnetisiert sind. Entsprechend diesem Aufbau werden Statoren verwendet, die durch Ausbildung von Ankerwicklungen mit drei Phasen auf flachen magnetischen Körpern hergestellt sind. Entsprechend diesem AufI <u ist die Verdrahtung wege« der Bildung von Ankerwicklungen mit drei Phasen in einer Ebene kompliziert und_ die Verdrahtung der herauszuführenden Leitungen ist ebenfalls nicht einfach. Dies führt dazu, daß das Herstellungsverfahren eines Ankers aufwendig ist.

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überdies entbehren diese Aufbauten einer Rotationsstabilität, da der Versorgungsstrom nacheinander auf die drei Phasen der in einer Ebene geformten Ankerwicklungen geschaltet wird.

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, einen Motor KU schaffen, bei dem der Aufbau der Ankerwicklungen einfacher und die Rotationsstabilität erhöht ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Motor au schaffen, bei dem ein Permanentmagnet mit einfächern Aufbau verwendbar ist.

Eiii weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Motor au schaffen, bei dem über die gesamte Oberfläche des Permanent-Rotors und des Stators der Ankerwicklung konstant eine Rotationnkraft erzeugt wird, so daß die Rotations-Stabilität erhöht ist.

Ein kennzeichnendes Merkmal der Erfindung besteht in dem■nachfolgend erläuterten Aufbau der Ankerwicklung» Dabei ist ein Wicklungsteil durch eine konzentrische Wicklung geformt, der nächste Wicklungsteil ist ebenfalls durch eine konzentrische Wicklung inFolge zum letzteren Wicklungsteil geformt, eine Wicklung ist durch eine Vielzahl von wie vorstehend erwähnt geformten Wicklungsteilen gebildet, N Wicklungen (wobei N geradzahlig ist) sind jeweils in unterschiedlichen Phasenlagen aufeinandergelegt, nun werden Isoiationselemenhe, zum Beispiel Klebeschichten, zwischen dio Wicklungen eingefügt und danach werden diese Wicklungen und die Isolationseleitiente fest miteinander verbunden.

Es ist bevorzugt, eine Wärmeverklebungsbehandiung unter Druck zur Bildung der festen Verbindung der Teile miteinander zu verwenden.

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Die fest mit den Isolationselementen verbundenen Wicklungen sind überdies auf einer Jocheisen-Platte angebracht. Die Anschlüsse der jeweiligen Wicklungen sind zur Herciusführung parallel zueinander in gleicher Richtung ange-5 ordnet, und die herausgeführten Anschlüsse sind mit einer Anschlußplatte verbunden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der nutenlose, bürstenlose Motor die folgenden Teile auf: eine Welle, einen fest zusammen mit der Weile rotierenden Permanentmagnet-Rotor, eine gegenüberstehend dem Permanentmagnet-Rotor angeordnete Stator-Ankerwicklung, v/obei die Ankerwicklung die folgenden Teile umfaßt: einen konzentrisch gewickelten Wicklungsteil, einen konzentrisch gewickelten in Folge zu dem Wicklungsteil geformten angrenzenden Wicklungsheil, eine durch Anordnung einer Vielzahl von Wicklungsteilen in einer Ebene ausgeführte Wicklung, mit unterschiedlichen Phasenlagen zueinander aufeinandergelegte N Wicklungen (wobei N geradzahlig ist), zwischen den Wicklungen angeordnete Schichten, und ein die fest miteinander verbundenen Wicklungen und Schichten halterndes Element.

Die Erfindung, betrifft also einen nutenlosen, bürstenlosen Motor, der einen zusammen mit einer Welle drehbaren Permanentmagnet-Rotor aufweist, sowie eiiv-j gegenüberstehend zu dem Rotor angeordnete stationäre Ankerspule.

Die Ankerspule umfaßt einen konzentrisch gewickelten -Wicklungsteil, einen ebenfalls konzentrisch gewickelten in Folge zu dem Wicklungsteil geformten angrenzenden Wicklungsteil, eine aus einer Vielzahl von Wicklungsteilen in einer Ebene gebildete Wicklung, in verschiedenen Phasenlagen zueinander aufeinandergelegte N Wicklungen (wobei N geradzahlig ist), zwischen die N Wicklungen eingefügte Schichten und ein die fest miteinander verbundenen Wicklungen und Schichten halterndes Stützelement.

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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unber Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht eines nutenlosen und bürstenlosen Motors, der in einer Trommel aufgenommen ist;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht von Teilen eines erfindungsgemäßen Motors; und

Fig. 3 eine Ansicht von Wicklungsteilen.

Die Fig. 1 zeigt einen nutenlosen, bürstenlosen Motor, der in einer Trommel aufgenommen ist. Der erfindungsgemäße Motor ist in einem Hohlraum 13 angeordnet, der durch eine rotierende Trommel 11 und eine stationäre Trommel 12 geformt ist. Eine Welle 15 ist den Hohlraum 13 durchsetzend angeordnet und ein Permanentmagnet-Stator 17 ist an der Welle 15 befestigt. Der Permanentmagnet-Stator 17 umfaßt einen Permanentmagneten 19 in einer flachen Platte? wobei ein den Permanentmagneten 19 tragendes Glied 20 und eine Nabe zwischen der Welle 15 und dem Permanentmagneten 19 angeordnet und am Permanentmagneten 19 befestigt sind. Gegenüberstehend dem Permanentmagnet-Stator 17 ist eine Ankerwicklung 21 angeordnet.

Wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist, ist ein Leiter 23, wie ein Lackdraht,beispielsweise ein selbstschtnelzender und haftender Leiter, konzentrisch in einer Ebene gewickelt, so daß der eine Wicklungsteil 24 geformt ist. Jeder Wicklungsteil umfaßt einen äußeren kreisbogenförmigen Abschnitt, zwei Seitenabschnitte in einem spitzen Winkel und einen inneren Abschnitt, der zwischen den Seitenabschnitten angeordnet ist. Nach Herstellung eines Wicklungsteils wird konzentrisch auf den

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ersteren Wicklungsteil 24 ein angrenzender Wicklungsteil 24A gewickelt. Auf diese Weise werden acht Wicklungsteile kontinuierlich geformt und damit eine Wicklung vollendet. Der Permanentmagnet wird daher mit acht Polen magnetisch erregt und eine Ankerwicklung mit acht Polen in einer Phase hervorgerufen. Zwei Anschlüsse 27,28 werden aus einer Wicklung herausgeführt. Zur Erzielung eines Dreiphasen-Motors sind drei Wicklungen 25,25A und 25B mit einer Phcisenversetzung von jeweils 120 zueinander angeordnet. Auf der Wicklung 25 und zwischen den Wicklungen 25,25A,25B werden Verbundfolien- bzw. -Prepreg-Schichten 26,26A,26B angeordnet, die aus verstärktem Kunststoff bestehein, der vor der Formung das volle Komplement an Kunstharz .enthält bzw. mit diesem kombiniert ist.

Eine Jocheisen-Platte 29 mit einer kreisförmigen Scheibe und einem Stützteil 30 ist an der anderen Seite der Wicklung 25B angeordnet. Die Wicklungen 25,25A,25B, die Verbundfolien-Schichten 26,26A,26B und die Jocheisen-Platte 29 werden zu einem Stapel aufeinandergelegt und in diesem Zustand wird unter Druck Wärme zugeführt. Durch diese Wärmebehandlung v/erden die Teile fest miteinander verbunden und an der Jocheisenplatte festgelegt. Auf diese Weise ist jede Wicklung elektrisch isoliert und gleichzeitig in ihrer Phasenlage genau festgelegt.

Da der Stator der Ankerwicklung durch eine Wärmeklebebehandlung unter Druck hergestellt wird, ist seine Oberfläche flacher und die Länge der Wicklung in Längsrichtung kürzer. Bei dem Ausführungsbeispiel ist es nicht nur möglich, eine Prepreg-Schicht zu verwenden sondern auch eine Klebeschicht.

Auf dem Stützteil 30 der Jocheisen-Platte 29 ist eine Anschlußplatte 31 angebracht. Die Anschlüsse 27,28,27A,27B, 28A und 28B sind auf der Anschlußplatte 31 an vorbestimmten Positionen angeschlossen.

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Wie in der Fig» 1 gezeigt ist, ist an einer anderen Seitenoberfläche der Jocheisen-Platte 29 mittels eines Stützgliedes 35 ein stationärer Drehumformer bzw. Dynamotor 37 befestigt. Eine Anschlußplatte 39 ist an der Oberfläche der Jocheisen-Platte 29 angebracht und Anschlüsse von dem stationären Drehumformer 37 sind an der Änschlußplatte 39 angeschlossen. Ein Teil der Anschlußplatten 31,39 ist durch eine im oberen Teil der stationären Trommel 12 geformte Kerbe 41 herausgeführt»

- Auf diese Weise sind die Ankerwicklung, der stationäre Drehumformer 37 und die Anschlußplatten31,39 fest miteinander verbunden und auf einem Stutζteil 42 der stationären Trommel 12 angebracht. Ein Positions-Detektorelemenf 43, beispielsweise ein Hall-Element, ist feststehend zur Überwachurig der Position des Permanentmagnet-Rotors 17 an einer inneren Oberfläche der stationären Trommel 12 im Hohlraum 13 angebracht.

" Die rotierende Trommel 11 ist an der Welle 15 mittels eines Stützteils 51 befestigt. Zwei Video-Köpfe 52A,52B und ein Drehumformer 53 an seiner rotierenden Seite sind an der rotierenden Trommel 11 angebracht. Das Bezugszeichen 55 bezeichnet ein Video-Band.

Zwei Lager 57,58 sind zwischen der Welle 15 und der stationären Trommel 12 angeordnet und ein Lagerträger 59 ist zur Abstützung des Lagers 58 vorgesehen.

Der Motor zum Antrieb der rotierenden Trommel 11 ist ein nntenloser, bürstenloser Flachmotor, der in der stationären Trommel 12 angeordnet ist. Wie vorstehend erläutert, verwendet der Motor die Jocheisen-Platte 29 als einen Teil des magnetischen Kreises und ist mit der an der Jocheisen-Platte 29 angebrachten flachen Ankerwicklung 21 versehen, wobei der Permanentmagnet-Rotor 17 an der

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Welle 15 befestigt ist.

Jede Wicklung-umfaßt eine Vielzahl von Wicklungsteilen, wobei N Wicklungen jeweils in unterschiedlichen Phasenlagen aufeinandergelegt sind. Bei drei Phasen bedeutet N die Zahl 3.

Zwischen den Wicklungen sind klebende Schichten bzw. Platten angeordnet und die Wicklungen und die klebenden Schichten werden mittels einer Wärmeklebungsbehandlung unter Druck fest miteinander verbunden. Auf diese Weise wird eine Flachanker-Wicklung mit N Phasen erzeugt.

Obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein in einer Trommel eines Video-Bandaufnahmegerätes aufgenommener Motor erläutert wurde, ist der Motor nicht nur für Video-Bandaufnahmegeräte geeignet, sondern kann auch in anderen Geräten eingesetzt werden.

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PATENTANWALTS.
SCHIFF ν. FUNER SVREHL. SCH ÜBEL-HOPF EBBiNGH AUS RINCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3. MÜNCHEN SO POSTADRESSE: POSTFACH SS Ol 6O, D-80OO MÜNCHEN 95

HITACHI, LTD. 3. August 1979

DEA-5970

Nutenloser, bürstenloser Motor

PATENTANSPRÜCHE

tJutenloser, -bürstenloser Motor, g e k e η η *■ i c h η e t durch eine Welle (15), einen fest zusammen mit der Welle (15) rotierenden Permanentmagnet-Rotor (17), eine gegenüberstehend dem Permanentmagnet-Rotor (17) angeordnete Stator-Ankerwicklung (21), wobei die Ankerwicklung (21) die folgenden Elemente umfaßt: einen konzentrisch gewickelten Wicklungsteil (24) , eine konzentrisch gewickelten infolge des Wicklungsteils (24) geformten bevrutchbarten Wicklungsteil (24A), eine durch Anordnung einer Vielzahl von Wicklungsteilen (24, 24A) in einer Ebene geformte Wicklung (25) , in verschiedener Phasenlage zueinander aufeinander gelegte N Xüitr lungen (25, 25<\, 25B), jeweils zwischen den Wicklungen (25, 25A, 25E;) angeordnete Schichten (26, 26A, 26B) und ein die feßt miteinander verbundenen Wicklungen (25, 25A, 25B) und Schichten (26, 26A, 26B) halterndes Stützelement (35).
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wicklungsteil (24, 24A) einen kreisbogenförmigen äußeren Teil, zwei in einem spieen Winkel angeordnete Seitenteile und einen zwischen den

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Seitenteilen angeordneten inneren Teil aufweist.
3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Stützglied eine einen Teil des magnetischen Kreises bildende Jocheisen-Platte (29) ist.
4. Motor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Jocheisen-Platte (29) eine kreisförmige Scheibe und einen Stützteil (30) aufweist, auf welchem eine Anschlußplatte (31) zur Verbindung von Anschlüssen (27, 27A, 27B, 28, 28A, 28B) aus jeder Wicklung (25, 25A, 25B) angebracht ist.
5► Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wicklungen (25, 25A, 25B) und die Schichten (26, 2GA, 26B) mittels einer Wärmeverklebungs-Behandlung unter Druck fest miteinander verbunden sind.
6...- Motor nach Anspruch 1, dadurch -. g e k e η η ze .1 cn net , daß der Permanentmagnet-Rotor (17) einen flachen Magneten (19) aufweist.
7. TCutenlos-er, bürstenloser Motor, gekennzeichnet durch eine Welle (15), einen fest zusammen mit der Welle (15) rotierenden Permanentmagnet-Rotor (17), und eine gegenüberstehend dem Permanent-Magnet-Rotor (17) angeordnete Stator-Ankerwicklung (21), wobei die Ankerwicklung (21) die folgenden Elemente umfaßt: einen konzentrisch gewickelten Wicklungsteil (24), einen konzentrisch gewickelten inlölge des Wicklungsteils (24) geformten benachbarten Wicklungsteil (24A), eine durch Anordnung einer Vielzahl von Wicklungsteilen (24, 24A) in einer Ebene geformte Wicklung (25), in unterschiedlichen Phasenlagen aufein-

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ander gelegte N Wicklungen (25, 25Ά, 25B), wobei N geradzahlig ist, zwischen die Wicklungen (25, 25A, 25B) eingesetzte Isolationsglieder (26, 26A, 26B)
zur elektrischen Isolierung und festen Verbindung
der Wicklungen (25, 25A, 25B) miteinander, und ein Stützglied (35) zur Halterung der fest mit den Isolationselementen (26, 26A, 26B) verbundene Wicklungen (25, 25Λ, 25B).
8. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (25, 25A, 25B) mittels einer Wärmeverklebungs-Behandlung unter Druck fest miteinander "verbunden sind.
9. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Isolatiomseleiiiente

(26,- 26A, 26B) Verbundfollen bzw. Prei^reg-Schichten sind.
10. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Wicklung (25) acht Wicklungsteile (24, 24A) und acht Pole umfaßt.
11. Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß drei Wicklungen (25, 25A, 25B) atafeinandergelegt sind.

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