JP5210324B2 - 多相電気機械 - Google Patents
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Description
有利にはヨーク高さとステータ外寸との比は0.015より小さい。ヨーク高さとは、溝が半径方向で内側にある場合、コア体の外径と溝基面との間の半径方向の高さである。これにより本発明の改善形態ではさらに、巻線を装填した後に丸い形状に湾曲するよう設けられた偏平の固定子パケットに対して最適の撓み特性が得られる。
有利には、相数と乗算すると溝数になる極数のロータが設けられている。例えば5相のステータが12極のロータに対して設計される場合、溝数は60である。
有利には巻線は、重ね巻きまたは波状巻線として構成されている。
・巻線を、2つの固定子積層シート端部を有する平坦な固定子積層シートに層ごとに装填するステップ、
・固定子積層シートを装填された巻線とともに湾曲させるステップ、
・2つの固定子積層シート端部を材料結合し、ステータのシリンダ状コア体を形成するステップ。
・巻線を、少なくとも1つの連続する巻線ワイヤから、実質的に平坦なリング状の巻線ユニットの形状に予作製するステップ、
・リング状の巻線ユニットを、巻線区間を備える星形の巻線ユニットに予作製し、前記巻線区間間にそれぞれ1つのワイヤヘッド接続を形成するステップ、
・ワイヤヘッド内で半径方向に直接隣接する巻線を、所定数のスロットピッチだけ相互にずらしてシリンダ状のコア体の溝に連続して取り付けるステップ、
星形巻線ユニットは直線の巻線区間を有し、これらの巻線区間はこの製造段階では半径方向に延在し、後で軸方向に溝に装填される。直線の巻線区間の間には、それぞれ周方向に延在する巻線部分があり、これらの巻線部分は後でワイヤヘッド接続部を形成する。所定数のスロットピッチはいわゆる溝ずれに相当する。
Claims (36)
- ステータ(3)を備える多相電気機械(1)であって、
前記ステータは、
・周方向にスロットピッチを備えるコア体(4)と、
・相を形成する複数の巻線(45,46,47,48,49)を備える巻線構成体(5)とを有し、
磁極ピッチにわたって伸長する溝群の各巻線(45,46,47,48,49)と各溝(35,36,37,38,39)は複数の相の1つに割り当てられており、
前記巻線(45,46,47,48,49)は、所属の溝(35,36,37,38,39)に装填された巻線区間(55)を有し、
当該巻線区間の間にはそれぞれ1つのワイヤヘッド接続部(56)が形成されており、
異なる巻線(45,46,47,48,49)の前記ワイヤヘッド接続部(56)は半径方向に層ごとに相互に配置されており、相数は5である多相電気機械において、
前記巻線は回路点で相互に接続されており、
接続すべき少なくとも2つの巻線は直接隣接する溝から出ており、
前記5つの巻線は1つの五角形星形構成体に回路接続されている、
ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1記載の多相電気機械において、
1つの巻線(45,46,47,48,49)のそれぞれのワイヤヘッド接続部(56)は均一の半径方向層(H,I,J,K,L)に配置されている、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1または2記載の多相電気機械において、
溝(35,36,37,38)の数は相数の倍数である、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から3までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
半径方向層(H,I,J,K,L)の数は、相数または相数の倍数である、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から4までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
巻線(40,41,42,43,44)は、シングル巻線または分割巻線(45,46,47,48,49)である、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から5までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
巻線(40,41,42,43,44)は、重ね巻きまたは波状巻線(50,51,52,53,54)として構成されている、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から6までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
各溝(35,36,37,38,39)は最大溝幅(O)を有し、
該最大溝幅は、巻線(45,46,47,48,49)が巻回される巻線ワイヤ(60)の直径(P)の2倍よりも大きい、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から7までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
各溝(35,36,37,38,39)はその半径方向内側端部に1つの溝スリット(67)を有し、
該溝スリットの幅(N)は巻線ワイヤ(60)の直径(P)の2倍よりも小さい、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から8までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
最大溝幅(O)は、固定子積層シートとして構成されたコア体(4)のヨーク高さ(R)よりも小さい、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から9までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
最大溝幅(O)と固定子積層シートのヨーク高さ(R)との比は、0.5から0.9の間の領域にある、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から10までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
各溝(35,36,37,38,39)は溝深さ(Q)を有し、
ヨーク高さ(R)と溝深さ(Q)との比は、0.3から0.5の間の領域にある、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から11までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
相数と乗算すると溝(35,36,37,38,39)の数になる極数を有するロータ(10)が設けられている、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から12までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
前記ロータは磁気的にアクティブな部材(30)を有し、
該部材(30)の外径(B)は前記磁気的にアクティブな部材(30)の軸方向の長さ(L)よりも大きい、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から13までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
前記ロータ(10)はかぎ爪構造の2つのポールホイール半分により構成されており、かつ軸方向に前記ポールホイール半分の間にコアを有し、
実質的に台形状に構成されたクローポールは、固定子孔部に対向するポール面を有する、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から14までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
クローフィンガ(13,14)の間には、漂遊磁界を補償するための永久磁石(94)が配置されている、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から15までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
前記コア体(4)は軸方向のコア体長(D)を有し、
前記永久磁石(94)は均一の軸方向マグネット長(M)を有し、
前記軸方向のマグネット長(M)は、軸方向のコア体長(D)の0.6倍から1.2倍である、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から16までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
整流器が、巻線(45,46,47,48,49)の接続されたブリッジ回路に設けられている、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から17までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
前記ブリッジ回路は10のダイオード素子を有する、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から18までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
前記巻線(45,46,47,48,49)は五角形星形構成体(71)に接続されている、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から19までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
前記巻線(45,46,47,48,49)は相互に見合う星形構成体(84)に接続されており、
各巻線(45,46,47,48,49)は、相互に見合う2つの巻線部分(85,86)からなる、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から20までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
周囲側で対向する、逆方向に磁化されたそれぞれ2つのクローフィンガ(13,14)は、それらクローフィンガ先端(15,16)の軸方向間隔(A)を有し、
前記クローフィンガ先端(15,16)の軸方向間隔(A)は、軸方向コア体長(D)の0.7倍から1.0倍である、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から21までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
前記クローフィンガ(13,14)は、周方向でその上昇エッジ(98')および/または下降エッジ(98)に面取部を有する、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から22までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
ヨーク高さ(R)とステータ外寸との比は0.015より小さい、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から23までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
少なくとも1つの半径方向ファン(25,26)が設けられており、
該半径方向ファンはロータの軸方向端面に取り付けられており、
該半径方向ファン(25,26)は、もっぱら半径方向の空気流を形成し、
該空気流は、2つのワイヤヘッド(27,28)を形成する巻線(45,46,47,48,49)のワイヤヘッド接続部(56)の一部に向けられている、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から24までのいずれか一項記載の多相電気機械において、
巻線は相互に接続されており、配線回路はワイヤヘッドの近傍または整流器内に配置されている、ことを特徴とする多相電気機械。 - 請求項1から25までのいずれか一項記載の、ステータを備える多相電気機械の製造方法であって、
前記ステータは、周方向にスロットピッチを備えるコア体と、相を形成する複数の巻線を備える巻線構成体とを有し、
相数は5であり、ステータを作製するために相数または相数の倍数に相応する数の巻線がシーケンシャルにコア体に取り付けられ、
巻線は所属の溝に装填された巻線区間を有し、これらの巻線区間の間にはそれぞれ1つのワイヤヘッド接続部が形成されており、個々の巻線のワイヤヘッド接続部は半径方向に層ごとに相互に積層されている製造方法において、
前記ワイヤヘッド接続部はワイヤヘッドを形成し、
該ワイヤヘッドは、巻線を平坦な固定子積層シートに装填する前にプレスされ、このプレスによって所定の形状となり、
このとき相互に積層されたすべての巻線の全体高さは溝の深さにほぼ相当する、ことを特徴とする製造方法。 - 請求項26記載の方法において、
前記半径方向の層の数は相数に相当する、ことを特徴とする方法。 - 請求項26または27記載の方法において、
巻線は単純巻線である、ことを特徴とする方法。 - 請求項26から28までのいずれか一項記載の方法において、
溝ずれは5*m+4溝であり、mは0を含む0より大きい整数である、ことを特徴とする方法。 - 請求項26から29までのいずれか一項記載の方法において、
巻線は分割巻線である、ことを特徴とする方法。 - 請求項26から30までのいずれか一項記載の方法において、
溝ずれは5*m+1溝であり、mは0を含む0より大きい整数である、ことを特徴とする方法。 - 請求項26から31までのいずれか一項記載の方法において、
巻線は、重ね巻きまたは波状巻線として構成されている、ことを特徴とする方法。 - 請求項26から32までのいずれか一項記載の方法において、
ステータを次のステップにより作製する:
・巻線を、2つの固定子積層シート端部を有する平坦な固定子積層シートに層ごとに装填するステップ、
・固定子積層シートを装填された巻線とともに湾曲させるステップ、
・2つの固定子積層シート端部を材料結合し、ステータのシリンダ状コア体を形成するステップ、
ことを特徴とする方法。 - 請求項26から33までのいずれか一項記載の方法において、
巻線の巻線区間は、巻線を平坦な固定子積層シートに装填する前にプレスされ、このプレスによって所定の形状となり、この形状は溝の横断面に適合している、ことを特徴とする方法。 - 請求項26から34までのいずれか一項記載の方法において、
ステータを次のステップにより作製する:
・巻線を、少なくとも1つの連続する巻線ワイヤから、実質的に平坦なリング状の巻線ユニットの形状に予作製するステップ、
・リング状の巻線ユニットを、巻線区間を備える星形の巻線ユニットに予作製し、前記巻線区間間にそれぞれ1つのワイヤヘッド接続を形成するステップ、
・ワイヤヘッド内で半径方向に直接隣接する巻線を、所定数のスロットピッチだけ相互にずらしてシリンダ状のコア体の溝に連続して取り付けるステップ、
ことを特徴とする方法。 - 請求項26から35までのいずれか一項記載の方法において、
星形巻線ユニットは2つの半分に分割され、1つの磁極ピッチだけ相互に捻られており、
巻線ユニットは分割巻線に対するものである、ことを特徴とする方法。
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