JP4488479B2 - 電子転流式電気機械、とりわけモータ - Google Patents
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Description
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導かれ、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の序数は図3に1〜16により示されている。ステータ巻線37はk個の巻線相により構成されており、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よりも大きい整数)。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相端子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字状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(αではなく)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)
- 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よりも大きい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l個の分岐路(45)の一部が、別の巻線相(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。 - 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。 - 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字状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。 - 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。 - 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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