JP2004505589A - 電子転流式電気機械、とりわけモータ - Google Patents

Abstract

電子転流式電気機械、とりわけモータであって、ステータ（３０）と、絶縁巻線ワイヤ（３８）により形成されるステータ巻線（３７）とを有し、前記ステータ（３０）は溝（３３）によって分割されるメインノッチ（３４）を有し、前記ステータ巻線は、ｋ個の巻線相（４１〜４４）を有し、該巻線相はそれぞれ、ｍ個の直列接続されたコイル（４０）のそれぞれｌ個の並列分岐路（４５）と、各巻線相（４１〜４４）の各々のｌ個の並列分岐（４５）を接続するコンタクトフック（３９）を有し、前記コイル（４０）は、溝（３３）に嵌め込まれており、メインノッチ（３４）の周囲に巻回されており、前記コンタクトフック（３９）は各巻線相（４１〜４４）の相端子（Ｂ１，Ｂ２，Ａ２，Ａ１）とスター点（ＳＢ，ＳＡ）を形成し、前記ｋ、ｌ、ｍは１以上の整数である形式の電子転流式電気機械において、巻線支持体周囲の巻線ワイヤを最適化するために、巻線相（４１〜４４）の１つに所属する１個の分岐路（４５）の一部が、他方の巻線相（４４〜４１）のスター点（ＳＢ，ＳＡ）にコンタクトされている。

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、電子転流式電気機械、とりわけ請求項１の上位概念記載のモータに関する。
【０００２】
この形式（ＤＥ１９７２５５２５Ａ１）の公知の電子転流式モータ（ブラシレスモータとも称される）では、単相に構成されたステータ巻線の各巻線相のコイルがそれらのコイルと共に各第２のノッチの周囲に巻回されている。ここで順次連続するコイルの巻き方はそれぞれ変化する。全体で８つのノッチが巻き付けられている。ｋ＞２の多相巻線ではノッチの数ｎはｎ＝ｋ・ｖであり、ここでｖは偶数の倍数である。従ってステータ巻線が４つの相を有する４相巻線では、倍数ｖ＝２のときは８ノッチである。
【０００３】
公知のモータのステータ巻線の巻回スキームが図１に、４つの並列分岐（ｌ＝４）と、１分岐当たりに２つの直列接続されたコイル（ｍ＝２）を有する４相構成（ｋ＝４）で示されている。４つの巻線相２１，２２，２３，２４ではそれぞれが巻線相のすべてのコイル２０を把持しており、それぞれ２つのストランド２１，２２と２３，２４とが同じノッチ上で同じ溝に巻回されている。ストランド端子に対するコンタクトフックはＢ１，Ｂ２，Ａ２，Ａ１が付されており、スター点に対する接点にはＳＢおよびＳＡが付されている。スター点のうちそれぞれ２つが、巻線相２１と２２ないしは２３と２４に所属するスター点にまとめられている。すべてのコンタクトフックは、ステータの同じ側でリング状のステータの内側縁部に配置されている。コンタクトフックからコイル、そしてコイルからコイルに至る巻線ワイヤ部分も同様に同じ側のステータの下方縁部で周方向に沿って案内されている。図１では長方形がノッチに巻回された個々のコイル２０を示す。長方形の横に示された数字１〜１６は、一方ではノッチと他方では補助ノッチとの間で周方向に順次連続する溝の序数を表す。「フック」により相端子Ｂ１，Ｂ２，Ａ２，Ａ１並びにスター点ＳＢ，ＳＡに対するコンタクトフックが示されており、スター点は、巻線相２１〜２４のそれぞれ４つの並列分岐をそれぞれ２つの直列コイル２０にそれぞれ相互に電気的および機械的に接続する。巻線ワイヤ部分でコイル２０間に示された矢印は巻線ワイヤの巻き方向を示す。ノッチの巻き付けは溝順序から分かる。従い溝１と２の間にあるノッチはいったん溝１から溝２へ複数回巻き付けられる。このことは「溝／溝１−２」により表されている。
【０００４】
図１の巻線スキームで示されたステータ巻線を製作するための巻き付けワイヤ案内は、巻き付けワイヤを所属のスター点ＳＡまたはＳＢのフックに掛けるときに、しばしば長い区間を介してステータのスター点に案内しなければならず、そのためこの領域における導体の数が高くなる点で理想的ではない。
【０００５】
発明の利点
請求項１の構成を有する本発明の電子転流式またはブラシレス電気機械、とりわけモータは、製造技術が簡単で、ステータ巻線の最適の構造が可能である。各巻線相の個々の分岐を他方の巻線相のスター点に本発明によりコンタクトすることによって、コイルからコイルに案内されるワイヤ区間が格段に良好にステータの周囲に分散され、周回するワイヤの数は最小となる。コイルを接続するワイヤ部分はその長さに関して最適化されており、従って近似的に抵抗が同じであるので相の対称性が改善され、これによりモータの場合は良好な電流供給が可能となる。
【０００６】
さらなる請求項に記載された手段によって請求項１位記載の電気機械、とりわけモータの有利な改善が可能である。
【０００７】
本発明の有利な実施例によれば、ステータ巻線は、巻線相当たりに４つの並列分岐（ｌ＝４）を有する４相（ｋ＝４）に構成され、そのコイルが同じノッチに巻き付けられているステータ巻線のそれぞれの巻線相は共通のスター点でコンタクトする。ここで相当たりそれぞれ２つの分岐はこの相に所属する共通のスター点に、また相当たりそれぞれ２つの分岐は他方のスター点に道美化ｑれ、他方のスター点にそれぞれコンタクトされる。これらのスター点は任意の個所で相互に接続される。
【０００８】
図面
本発明を図面に示された実施例に基づき詳細に説明する。
【０００９】
図１は、冒頭に説明した電子転流式モータに対する公知のステータ巻線の巻線スキームを示す。
【００１０】
図２は、電子転流式モータに対する本発明のステータ巻線の巻線スキームを示す。
【００１１】
図３は、図２に示されたステータ巻線の一部を有する電子転流式モータの端面側の概略図である。
【００１２】
実施例の説明
図３に概略的に示された電子転流式モータは一般的なブラシレス電気機械に対する実施例であり、ステータ３０を有する。このステータ３０はロータ３１により同心に包囲されている。ロータ３１はその内側周囲に交互にＮ極とＳ極を有する。これらの極は永久磁石セグメント３２により形成され、永久磁石セグメントはコンカーブのプロフィールを以てステータ３０に向いている。ステータ３０は溝３０によって分割されており、Ｔ字状のメインノッチ３４とＴ字状の補助ノッチ３５に分けられている。ステータコンセプトに応じて補助ノッチ３５を省略することもできる。メインノッチ３４と補助ノッチ３５はコンベックスのポール面を以てロータ３１に向いている。ここでロータ３１とステータ３０のポール面の間にはギャップ３６が形成されている。メインノッチ３４のギャップ側の表面は永久磁石とほぼ同じ角度領域にわたって伸張しており、また細い補助ノッチのギャップ側の表面はほぼその半分だけである。
【００１３】
メインノッチ３４はステータ巻線３７を支持し、ステータ巻線はメインノッチ３４に絶縁ワイヤ３８を巻き付けることによって製造される。ここで巻き付けワイヤ３８はそれぞれメインノッチ３４に当接する２つの溝３３を使用し、一方の溝３３に導入され、他方の溝３３から導出される。溝３３は序数は図３に１〜１６により示されている。ステータ巻線３７はｋ巻線相に構成されており、巻線相はそれぞれｌ個の並列の分岐路を有し、分岐路は溝３３に嵌め込まれ、ノッチ３４に巻回されたそれぞれｍ個の直列のコイルを有する（ｋ、ｌ、ｍはそれぞれ１以上の整数）。ｋ個の巻線相の各々のｌ個の並列分岐路はコンタクトフック３９を介して相互に接続されており、コンタクトフックは操短しおよび各巻線相のスター点を形成する。
【００１４】
図２の巻線スキームが示すように、前記実施例でステータ巻線３７は４相に構成されている。従って４つの巻線相４１〜４４により構成され、ここで各相は４つの並列分岐を有し、並列分岐はそれぞれ２つの直列に接続されたコイル４０からなる。巻線相４１の４つの分岐路４５は、相端子Ｂ１を形成するコンタクトフック３９の上で、また巻線相４２の分岐路４５は相端子Ｂ２を形成するコンタクトフック３９の上でコンタクトしている。２つの巻線相４１，４２には共通のスター点ＳＢが配属されており、このスター点も同様にコンタクトフック３９上にある。巻線相４３の分岐路４５は相端子Ａ２を形成するコンタクトフック３９の上で、巻線相４４の４つの分岐路４５は相端子Ａ１を形成するコンタクトフック３９の上でコンタクトしている。２つの巻線相４３，４４に対してスター点ＳＡが設けられており、このスター点も同様にコンタクトフック３９により形成される。巻線相４３の分岐路４５は相端子Ａ２を形成するコンタクトフック３９上で、巻線相４４の４つの分岐路４５は相端子Ａ１を形成するコンタクトフック３９上でコンタクトしている。２つの巻線相４３，４４に対してスター点ＳＡが設けられており、このスター点も同様にコンタクトフック３９により形成されている。
【００１５】
巻線スキームは図２の上部に、コイル４０，相端子Ｂ１，Ｂ２，Ａ２，Ａ１、スター点ＳＢ，ＳＡ、および巻線ワイヤ案内を有するブロック回路図として示されている。巻線ワイヤに示された矢印は巻線ワイヤの走行方向を表す。各メインノッチ３４（図３）の周囲には巻線ワイヤがｚ回巻回されており、それぞれコイル４０を形成する。図２の下部には、巻線スキームは再度、数字順序で示されている。「フック」と「溝／溝」との間に示された矢印は溝の数字方向（溝の序数１から１６）で巻回される巻線ワイヤの方向を表す。ここで右を指す矢印は数字方向でのワイヤ巻線の走行方向であり、左を指す矢印は数字方向とは逆のワイヤ巻線の走行方向を表す。
【００１６】
巻線スキームは自明である。取っ掛かりとして巻線経過の一部だけを説明する。巻線ワイヤは数字方向とは逆にフックＢ１から溝６へ走行し、そこで複数回（ｚ回）メインノッチに溝６と５との間で巻回され、溝５から数字方向で溝１に案内される。そこで溝２を介してメインノッチに複数回巻回される。溝２からワイヤは数字方向でフックＳＢに案内され、そこから数字方向で溝６へ案内され、メインノッチを溝６と溝５の間で巻回し、溝５から取り出され、数字方向で溝１へ案内され、そこで溝２を介してやはり複数回メインノッチに巻回される。溝２から出て来たワイヤ巻線はフックＢ２に案内される。
【００１７】
巻線スキームのこの部分が図３に概略的に示されており、ステータ巻線３７のステータ３０に対する空間的配属関係が明りょうである。図３から分かるように、溝５／１と溝２／６との間のワイヤ部分は（ＳＢを介して）ステータ３０の下方縁部でステータ３０の同じ端面側に案内されている。この端面側にはコンタクトフック３９も配置されている。図３には示されていないが、ワイヤ部分はプラスチックからなるリング状の巻線支持体に収容されている。この巻線支持体はステータ３０の内側中空空間に嵌め込まれ、そこでステータ３０の内側リング外套に例えば力結合されて保持されている。
【００１８】
図２の巻線スキームをさらに追うと、フックＢ２から発した巻線ワイヤは数字方向で溝１３に案内され、そこで溝１４を介してメインノッチに複数回巻回され、溝１４から数字方向に溝１０へ案内され、そこで溝９を介して複数回メインノッチに巻き掛けられる。溝９からは巻線ワイヤはこれまでは異なり（図１参照）、スター点ＳＢではなく、数字方向とは逆に他方のスター点ＳＡに案内され、そこから数字方向とは逆に溝１３へ案内される。溝１３から取り出されたワイヤは溝１４を介して、メインノッチに複数回巻回され、溝１４から数字方向とは逆に溝１０に案内され、そこで再び溝９を介してメインノッチに巻き付けられ、数字方向でフックＢ１に案内される。さらなる巻線経過はこの巻線スキームに基づき容易に理解できるであろう。巻線ワイヤの走行方向に対する２つ弓形の矢印は、巻線ワイヤが一度完全に巻線支持体の周囲を周回し、交差個所を回避しなければならないことを意味する。巻線ワイヤはαループによりフック３９に吊り下げられる。これに当てはまらない場合は、それぞれのフックに（ａなし）で示されている。
【００１９】
ステータ３０を完全に巻き付けた後、各メインノッチ３４には全部で４つのコイル４０が存在する。これらのコイルはそれぞれ２つの巻線相４１，４２の一方に所属する。巻線相４１と４２から、コイル４０を以て溝１４／１３および１０／９を覆う（図２中央の）２つの分岐路４５が（他方がスター点ＳＢに案内されるのとは異なり）スター点ＳＡに案内される。そして巻線相４３と４４から、コイル４０を以て溝７／８および１２／１１を覆う（図２中央）２つの分岐路４５は（他方がスター点ＳＡに案内されるとは異なり）スター点ＳＢに案内される。これらのコイル４０は次にこのスター点ＳＡないしＳＢにコンタクトされる。スター点を異なる巻線相４１〜４４にこのように分散することによって、所属の分岐路４５は巻線支持体でのワイヤ案内が最適化され、ほぼ同じ大きさのワイヤ部分が実現され、巻線支持体を周回するワイヤの数が最小になる。スター点ＳＡ，ＳＢは任意の個所で相互に接続される。
【００２０】
本発明はこの実施例に記載の４相巻線に制限されるものではない。３相構成も同様に可能である。この場合は、３相巻線相の１つまたは複数の分岐路が他方の巻線相に所属するスター点にコンタクトされ、巻線ワイヤ案内が最適化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、冒頭に説明した電子転流式モータに対する公知のステータ巻線の巻線スキームを示す。
【図２】
図２は、電子転流式モータに対する本発明のステータ巻線の巻線スキームを示す。
【図３】
図３は、図２に示されたステータ巻線の一部を有する電子転流式モータの端面側の概略図である。

Claims (5)

1. 電子転流式電気機械、とりわけモータであって、ステータ（３０）と、絶縁巻線ワイヤ（３８）により形成されるステータ巻線（３７）とを有し、
   前記ステータ（３０）は溝（３３）によって分割されるメインノッチ（３４）を有し、
   前記ステータ巻線は、ｋ個の巻線相（４１〜４４）を有し、
   該巻線相はそれぞれ、ｍ個の直列接続されたコイル（４０）のそれぞれｌ個の並列分岐路（４５）と、各巻線相（４１〜４４）の各々のｌ個の並列分岐（４５）を接続するコンタクトフック（３９）を有し、
   前記コイル（４０）は、溝（３３）に嵌め込まれており、メインノッチ（３４）の周囲に巻回されており、
   前記コンタクトフック（３９）は各巻線相（４１〜４４）の相端子（Ｂ１，Ｂ２，Ａ２，Ａ１）とスター点（ＳＢ，ＳＡ）を形成し、
   前記ｋ、ｌ、ｍは１以上の整数である形式の電子転流式電気機械において、
   巻線相（４１〜４４）の１つに所属する１個の分岐路（４５）の一部が、他方の巻線相（４４〜４１）のスター点（ＳＢ，ＳＡ）にコンタクトされている、
   ことを特徴とする電気機械。
2. 巻線相（４１〜４４）の相端子（Ｂ１，Ｂ２，Ａ２，Ａ１）とスター点（ＳＢ，ＳＡ）を形成するコンタクトフック（３９）は、ステータ（３０）の同じ側でリング状ステータ（３０）の内側縁部に配置されており、
   個々のコイル（４０）を接続するワイヤ部分はリング状ステータ（３０）の内側縁部に沿って案内されている、請求項１記載の電気機械。
3. 巻線ワイヤ（３８）は、後続のコイル（４０）の位置に依存してステータ（３０）内で、αループによりコンタクトフック（３９）に吊り下げられているか、またはコンタクトフック（３９）に当接して前を案内されており、
   コンタクトフック（３９）に接するすべての巻線ワイヤ部分はコンタクトフック（３０）と電気的および機械的に接続されている、請求項１または２記載の電気機械。
4. ステータ巻線（３７）が４相構成されている場合には、そのコイル（４０）が同じメインノッチ（３４）に巻回されているステータ巻線（３７）の２つの巻線相（４１，４２ないし４３，４４）はそれぞれ共通のスター点（ＳＢ，ＳＡ）にコンタクトしており、
   巻線相（４１〜４４）当たりに４つの並列分岐路（４５）がある場合には、巻線相（４１〜４４）当たりに２つの分岐路が巻線相（４１〜４４）に所属する共通のスター点（ＳＢ，ＳＡ）に、巻線相（４１〜４４）当たりに２つの分岐路が他方のスター点（ＳＡ，ＳＢ）に導かれ、スター点（ＳＡ，ＳＢ）にそれぞれコンタクトされている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気機械。
5. スター点（ＳＡ，ＳＢ）は外部で相互に接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電気機械。

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