JPH09168263A - 非同期盤状電気モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の非同期盤状電気モータにおいては、固
定子巻線が、荒っぽくおよび／または固定子の外側に巻
かれており、回転磁場の一様性に関して、また、使用材
料（鉄および銅）の容積利用率の低さに関して欠点を有
していた。 【解決手段】 非同期盤状電気モータであって、回転軸
Ａ回りに回転可能に取り付けられた回転子２と、２つの
部分１Ａ、１Ｂから構成される固定子と、を具備してな
り、固定子１Ａ、１Ｂの巻線１３は、各放射状ノッチ１
２内に配置され、この放射状ノッチ１２は、この放射状
ノッチ１２がほとんど閉塞されるよう、狭いスリット１
１を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、短絡型回転子が使
用されるような非同期盤状電気モータに関するものであ
る。特に、１０〜２００ｂａｒｓ（１０⁶〜１０⁷Ｐａ）
の圧力の流体をポンピングするためのポンプに使用され
る非同期盤状電気モータに関するものである。このタイ
プのアセンブリは、とりわけ、オイル廃棄物をポンピン
グするために使用することができ、また、海底において
使用することができる。

【０００２】

【従来の技術】非同期盤状電気モータは、格別の性能に
より、特にコンパクトであることにより、使用されてい
る。よって、いくつかのタイプの盤状電気モータは、非
常に小さな軸方向寸法を有するただ１つの盤状形状の固
定子を有している。固定子は、盤状回転子の２つの端面
の両側に配置された２つの部分から構成されている。こ
れら２つの部分は、回転子の電気部材に対向して配置し
て巻かれた電気巻線を有している。固定子巻線は、しば
しば、荒っぽく、および／または、固定子の外側に巻か
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これは、いくつかの欠
点を有している。特に、回転磁場の一様性に関して、ま
た、使用材料（鉄および銅）の容積利用率の低さに関し
て、欠点を有している。

【０００４】したがって、固定子構造内に配置された埋
設巻線あるいはコイルが、一様であるように、かつ、固
定子から外側に突出しないように、固定子を構成する必
要があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】したがって、本発明の主
目的は、非同期盤状電気モータであって、 −２つの端面を備えるとともに、回転軸回りに回転可能
に取り付けられた盤状形状の回転子と、 −回転子の各端面の側に配置されている２つの部分であ
って、また、回転子に対向する巻線がそれぞれ配設され
た２つの端面を有している２つの部分から構成される固
定子と、を具備してなる非同期盤状電気モータである。

【０００６】本発明においては、固定子巻線は、固定子
の放射状ノッチ内に配置され、各放射状ノッチは、各放
射状ノッチがほとんど閉塞されるよう、ノッチの主収容
幅と比較して狭いスリットを有している。この構成は、
ノッチ開口部からの漏れパーミアンスを最小化しつつ、
ワイヤをノッチ内に挿入し得る構成である。

【０００７】本発明の好ましい実施形態においては、巻
線は、ステンレス鋼ケーシングの回りに巻回されてい
る。

【０００８】ノッチは、固定子の中央線を通らず、その
近傍を通ることが好ましい。

【０００９】各端面に２つのリング、すなわち１つの内
側リングおよび１つの外側リングを備えた車輪形状電気
構造とされ、放射状バーが、放射状ノッチ内に配置され
ていることが好ましい。

【００１０】同様に、回転子が、車輪形状電気構造とさ
れ、両端面にわずかに傾斜した放射状バー、言い換えれ
ば、中央線が回転子の回転軸と交差せず、回転子の回転
軸の近傍に位置する放射状バーを有することが好まし
い。

【００１１】回転子の好ましい実施形態においては、各
放射状バーは、放射状ノッチ内に配置されている。

【００１２】短絡型回転子を備えるモータが十分な始動
トルクを有することを確実とするために、放射状バーを
収容するノッチは、異なる深さに配置された異なる表面
領域を有する２つの部分を有することができる。

【００１３】本発明の第２の主目的は、上記のような固
定子ノッチおよび回転子ノッチを形成するための方法で
ある。

【００１４】本発明においては、ノッチの機械加工は、
ノッチのスリットの幅よりも狭いか、あるいは、同等の
幅Ｌを有するワイヤを使用して、電気化学的になされ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明および本発明の技術的特徴
点は、添付図面を参照することにより、一層明瞭に理解
されるであろう。

【００１６】図１は、本発明のモータの概略構造を示す
展開図である。図２は、バーおよび回転子のノッチを示
す断面図である。図３は、バーの可能な構成を示す回転
子の正面図である。図４は、回転子の可能な構成を示す
断面図である。図５は、固定子ノッチの実施形態を示す
断面図である。図６は、回転子バーおよびノッチの可能
な第２実施形態を示す断面図である。図７は、固定子の
うちの第１固定子の電気的構成を示す図である。図８
は、固定子のうちの第２固定子の電気的構成を示す図で
ある。図９は、２つの固定子の巻線の連結の電気的構成
を示す図である。

【００１７】図１に示すように、本発明のモータは、以
下のように構成されている。

【００１８】固定子は、モータの回転軸Ａ回りに回転す
る回転子２の両側に配置された２つの部分１Ａ、１Ｂか
ら構成されている。この図においては、これら各部材に
対する支持構造は省略されている。固定子の部材１Ａ、
１Ｂは、主に、固定子自身に巻き付けられるとともに各
固定子の環状構造を形成する電磁気材料のストリップか
ら構成されている。これら２つの部分１Ａ、１Ｂの構造
は、ハブ上への平坦ストリップ１９の巻付けにより得ら
れる。

【００１９】これら固定子部材１Ａ、１Ｂの各々は、回
転子２を向いて配置された端面１０を有している。この
端面１０は、各々が放射状ノッチ１２に対するアクセス
を提供するスリット１１を有している。

【００２０】各々がノッチ２２に対して連通する同じス
リット２１が、ノッチ２２に対応して、回転子２の端面
２０上に形成されている。

【００２１】固定子の２つの部分１Ａ、１Ｂは、すべて
の相に対する巻線あるいはコイルを形成するためにノッ
チ１２内に巻かれた巻線１３により完成される。よっ
て、等ピッチで交番する３つの相に対する巻線の３つの
シリーズは、したがって、交互に、ピッチ数、言い換え
れば、磁極あたりかつ相あたりの放射状ノッチ１２の数
を確立している。それらは、通常、整数である。特別な
場合には、分数となることもある。ノッチ１２の総数
は、３相巻線に関しては、常に、３の倍数である。

【００２２】回転子２の構造は、また、電磁気ストリッ
プ２９を巻くことにより得られる。

【００２３】図１には示していないものの、図２におい
て符号２６で示すバーは、アルミニウムのような導電性
金属から形成されているものであって、回転子２の機械
加工されたノッチ２２内に配置されている。そして、バ
ー２６は、図３に示すような導電性車輪構造の放射状ア
ームを形成している。放射状バーの端部は、すべてのバ
ーを短絡させることになる２つの内側リング２４および
２つの外側リング２３により、互いに連結されている。
このアセンブリは、車輪構造を形成する。また、すべて
の放射状バーの連結は、ただ１つの外側リング、およ
び、ただ１つの内側リングによっても可能である。しか
しながら、製造の容易さのために、各かごまたは車輪
は、外側リング２３および内側リング２４を有してい
る。また、回転子２のフレームをなす巻きプレートに機
械的強度を与えるために、外側中央リング２５および図
示しない内側中央リングを、リング２３間およびリング
２４間に配置することもできる。

【００２４】図３に示すように、モータ始動時のトルク
ギャップを低減するために、また、より静かなモータを
得るために、放射状ノッチ２２を、完全には放射状とし
ないようにすることができる。言い換えれば、モータの
主中央線Ａに対して垂直とはしないようにすることがで
きる。この場合、放射状ノッチ２２の中央線は、回転子
の中央線Ａの近傍を通るものの、中央線Ａを通ることは
ない。この構成は、自転車の車輪におけるスポークの構
成と同様である。この構成は、また、固定子の巻線およ
びノッチに対しても適用可能である。

【００２５】図４に示すように、回転子は、２つの組立
リングを使用して組み立てることができる。１つは内側
リング２７であり、他は外側リング２８である。これら
リング２７、２８間には、ストリップ２９が巻かれる。
外側リング２３および内側リング２４を配置し得るよう
に、オフセットが設けられる。

【００２６】図５および図６に示すように、本発明にお
いては、固定子の放射状ノッチ１２、および、放射状ノ
ッチ１２のスリット１１は、ワイヤ３０を使用して電気
化学的に機械加工されている。電気化学的機械加工ワイ
ヤ３０は、ノッチ１２およびスリット１１に向けて配置
されている。ワイヤ３０は、その後、自身の中央線に対
して垂直に移動し、スリット１１およびノッチ１２の断
面全体を描く。よって、放射状ノッチ１２は、いかなる
形状にも加工することができる。例えば、図５および図
６に示すように、スリット１１の幅は、巻かれるワイヤ
の幅に対して、少なくとも等しいものである。

【００２７】図５においては、アースから巻線を絶縁す
るために、固定子巻線１３が誘電性絶縁体ケーシング１
４により包囲され得ることが示されている。

【００２８】回転子のノッチについても、同様にして、
加工され得ることに注意が必要である。

【００２９】図６に示された回転子ノッチの断面は、互
いに連通した２つの連続するキャビティ３１、３２を有
する放射状ノッチを示している。この場合、第１のキャ
ビティ３１は、スリット１１において開口している。こ
れら２つの連続する部分３１、３２は、また、異なる部
分の２つの巻線あるいはバーにより充填されている。こ
れにより、回転子が、許容し得る始動電流において十分
に大きなトルクでもって始動することができる。

【００３０】本実施形態の例においては、回転子は、１
６本のノッチ２２を有している。一方、２つの固定子の
各々は、２４本のノッチ１２を有している。

【００３１】図７においては、２４本のノッチに番号が
付されており、第１回転子の巻線は、ノッチ番号１から
出発している。各相は、１極ピッチに対応する６ノッチ
のオフセットでもって、連続する２ノッチを４回占領し
ている。巻線がノッチ１から出発する第１相は、ノッチ
１９において終端している。３つの相の入力は、したが
って、８ノッチ分だけすなわち１２０゜だけ連続的にオ
フセットされており、この第１固定子において２４ノッ
チを占領している。

【００３２】図８に示すように、第２回転子の巻線は、
同じ相に対しては、ノッチ１９から出発して、ノッチ１
３において終端している。この第２固定子における３つ
の相のは、また、交番的に配置されている。

【００３３】図９には、２つの固定子の相対的な配置お
よび連結を示す。これら２つの固定子間には、１極ピッ
チ分のオフセットを作るために、６ノッチ分の角度オフ
セットがあることに注意が必要である。さらに、第１固
定子の第１相からの出力１９は、第２固定子の第１相の
入力１９に連結されている。他の２つの相についても、
同じことが行われている。しかも、第２固定子の出力１
３、１７、２１は、同一の中性線に互いに接続されてい
る。３つの相の入力ＡＥ、ＢＥ、ＣＥは、第１固定子の
３つの相の入力、すなわちノッチ１、５、９とされる。
この構成は、実用的には、軸上の回転磁場（axial rota
ting field）が得られることを意味する。

【００３４】本実施形態の巻線においては、コイル状の
巻線として、また”結果的な磁極”として、１相あた
り、４つの磁極、すなわち、２ｐ対の磁極がある。２４
本のノッチ＝Ｚを有していることから、１極あたりかつ
１相あたりのノッチ総数ｍは、ｍ＝Ｚ／（３×２ｐ）＝
２となる。

【００３５】１つのコイルは、４本のノッチを占領す
る。コイルの第１の２つのノッチからの前進導体（Forw
ard Conductors）は、このコイルの戻り導体（Return C
onducーtors）に対して、６ノッチ＝３×ｍ分だけオフセ
ットされている。

【００３６】一般的には、このオフセットは、”結果的
な磁極”による巻線については３×ｍであり、また、ｍ
が２の倍数である場合に”磁極”による巻線については
３×（ｍ／２）である。

【００３７】一般的には、２つの固定子１Ａ、１Ｂは、
厳密に同一である。各固定子は、３相モータに関しては
３の倍数である同一のノッチ総数を有している。各巻線
は、極あたりかつ相あたりのノッチ数ｍ＝Ｚ／（３×２
ｐ）により特徴づけられる。この数は、通常、整数であ
る。しかし、特別な応用については、分数となることも
ある。この特別な場合においては、１相を形成するコイ
ルまたは部分は、同一ではない。しかし、３つの相は、
１２０゜の角度オフセットがあること以外は、同一のま
まである。

【００３８】各固定子において、第２相および第３相
は、１２０゜および２４０゜だけオフセットされてお
り、したがってノッチピッチが２×ｍおよび３×ｍだけ
オフセットされている以外は、第１相と同一である。

【００３９】固定子１Ａおよび１Ｂは、同一に巻かれて
いる。２つの固定子１Ａ、１Ｂに対する巻線の連結は、
次のようになされている。２つの固定子１Ａ、１Ｂは、
２つの巻かれた面を互いに反対側に位置させて、互いに
対向して配置される。この場合、固定子１Ａのノッチ１
を、固定子１Ｂ上のノッチ１に一致させるように配置さ
れる。その後、固定子１Ａあるいは１Ｂは、角度＝３×
ｍ×（３６０゜／Ｚ）だけ回転される。

【００４０】固定子１Ａおよび１Ｂにおける第１相は、
直列に接続される。このようにして、第１相の入力は、
固定子１Ａの結果としての第１相の入力に対応し、第１
相の出力は、固定子１Ｂの第１相の出力に対応する。

【００４１】同じ手続が、第２相および第３相について
行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のモータの概略構造を示す展開図であ
る。

【図２】 バーおよび回転子のノッチを示す断面図であ
る。

【図３】 バーの可能な構成を示す回転子の正面図であ
る。

【図４】 回転子の可能な構成を示す断面図である。

【図５】 固定子ノッチの実施形態を示す断面図であ
る。

【図６】 回転子バーおよびノッチの可能な第２実施形
態を示す断面図である。

【図７】 固定子のうちの第１固定子の電気的構成を示
す図である。

【図８】 固定子のうちの第２固定子の電気的構成を示
す図である。

【図９】 ２つの固定子の巻線の連結の電気的構成を示
す図である。

【符号の説明】 １Ａ 固定子（第１固定子） １Ｂ 固定子（第２固定子） ２ 回転子 １０ 端面 １１ スリット １２ ノッチ １３ 巻線 １４ ケーシング ２０ 端面 ２１ スリット ２２ ノッチ ２３ 外側リング ２４ 内側リング ３０ ワイヤ ３１ キャビティ ３２ キャビティ Ａ 回転軸、中央線

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非同期盤状電気モータであって、 −２つの端面（２０）を備えるとともに、回転軸（Ａ）
   回りに回転可能に取り付けられた盤状形状の回転子
   （２）と、 −前記回転子（２）の前記各端面（２０）の側に配置さ
   れている２つの部分（１Ａ、１Ｂ）であって、また、前
   記回転子（２）に対向して配置される巻線（１３）がそ
   れぞれ設けられている２つの端面（１０）を有している
   ２つの部分（１Ａ、１Ｂ）から構成される固定子と、を
   具備してなり、 前記固定子（１Ａ、１Ｂ）の前記巻線（１３）は、各放
   射状ノッチ（１２）内に配置され、 該放射状ノッチ（１２）は、該放射状ノッチ（１２）が
   ほとんど閉塞されるよう、狭いスリット（１１）を有し
   ていることを特徴とする非同期盤状電気モータ。
2. 【請求項２】 前記固定子の前記２つの部分（１Ａ、１
   Ｂ）の各巻線（１３）は、１極ピッチ分だけオフセット
   されている点以外は同一とされていることを特徴とする
   請求項１記載のモータ。
3. 【請求項３】 前記固定子（１Ａ、１Ｂ）の前記巻線
   （１３）は、誘電性絶縁体材料から形成されているケー
   シング（１４）により包囲されていることを特徴とする
   請求項１記載のモータ。
4. 【請求項４】 前記回転子（２）は、各車輪形状端面
   （２０）に、２つの外側リング（２３）および内側リン
   グ（２４）を備えた電気構造とされ、 放射状バーが、放射状ノッチ（２２）内に配置されてい
   ることを特徴とする請求項１記載のモータ。
5. 【請求項５】 前記固定子（１Ａ、１Ｂ）の前記ノッチ
   （１２）は、前記回転子（２）の前記中央線（Ａ）を通
   らず、前記回転子（２）の前記中央線（Ａ）の近傍を通
   る中央線を有していることを特徴とする請求項１記載の
   モータ。
6. 【請求項６】 前記回転子（２）の前記ノッチ（２２）
   は、前記回転子（２）の前記中央線（Ａ）を通らず、前
   記回転子（２）の前記中央線（Ａ）の近傍を通る中央線
   を有していることを特徴とする請求項４記載のモータ。
7. 【請求項７】 前記回転子（２）の前記ノッチ（２２）
   は、各ノッチ（２２）がほとんど閉塞されるよう、狭い
   スリット（２１）を有していることを特徴とする請求項
   ４記載のモータ。
8. 【請求項８】 前記回転子（２）の前記ノッチ（２２）
   の各々は、前記モータが許容し得る電流において十分に
   大きなトルクでもって始動し得るように、異なる深さの
   ２つのキャビティ（３１、３２）を有していることを特
   徴とする請求項６記載のモータ。
9. 【請求項９】 非同期盤状電気モータにおける固定子
   （１Ａ、１Ｂ）および回転子（２）に、ノッチ（１２、
   ２２）を形成するための方法であって、 前記各ノッチ（１２、２２）のスリット（１１、２１）
   の幅よりも狭いか、あるいは、同等の幅を有するワイヤ
   （３０）を使用して、電気化学的に前記ノッチ（１２、
   ２２）を形成することを特徴とする方法。