NL1015914C2

NL1015914C2 - Borstelloze gelijkstroommotor met radiale wikkeling en radiale luchtspleet en werkwijze voor het aanbrengen van de radiale wikkeling.

Info

Publication number: NL1015914C2
Application number: NL1015914A
Authority: NL
Inventors: Alex Horng
Original assignee: Sunonwealth Electr Mach Ind Co
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2002-02-12

Description

Borstelloze gelijkstroommotor met radiale wikkeling en radiale luchtspleet en werkwijze voor het aanbrengen van de radiale wikkeling 1. Gebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een borstelloze gelijkstroommotor met een radiale wikkeling en een radiale luchtspleet, en meer in het bijzonder op een bor-5 stelloze gelijkstroommotor met een stator welke wordt gevormd door het gelijktijdig wikkelen van twee geleidende draden rond poolarmen van een radiale bobine om de radiale wikkeling te vormen. De onderhavige uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het aanbrengen van de radiale wik-10 keling.

2. g.esglirijving....yan <te stand der techniek

Het Amerikaanse octrooi US-5.289.089 ten name van Aoki, verleend op 22 februari 1994, beschrijft een aandrijf-15 circuit voor een motor alsmede een aandrijfsysteem voor een motor met gebruikmaking van het circuit. Het Amerikaanse octrooi US-5.959.377 ten name van Horng, verleend op 28 september 1999, beschrijft een borstelloze miniatuur motor met een radiale luchtspleet en een enkele kern met axiale wikkeling.

2 0 De aandrijf circuits zoals beschreven in deze twee Amerikaanse octrooien zijn geschikt voor gebruikelijke borstelloze ge-lijkstroommotoren met een enkele set of twee sets wikkelingen.

Figuur 5 van de tekeningen toont een stator 100 ge-25 vormd door middel van een gebruikelijke radiale wikkelingsme-thode. Figuur 6 toont een werkwijze voor het uitvoeren van de radiale wikkeling van de geleidende draden 111 rond de poolarmen 112 van de stator 100. Een uiteinde van de geleidende draad 111 vormt een eerste verbinding Vl vóórdat de geleiden-30 de draden 111 rond de stator 100 worden gewikkeld. Wanneer de geleidende draad lil rond een half aantal van de poolarmen 112 van de stator 100 is gewikkeld, wordt de wikkelingsproce- 1015914 2 I, dure stopgezet voor het uittrekken van de geleidende draad 111 om een tweede verbinding VO (de gezamenlijke verbinding) vormen, en vervolgens wordt de wikkelingsprocedure voortgezet voor de overblijvende poolarmen 112. Nadat de wikkelingspro-5 cedure is gestopt, vormt het andere uiteinde van de geleidende draad lil een derde verbinding V2. Er worden derhalve drie verbindingen verschaft nadat het wikkelen van de geleidende draad 111 rond de stator 100 is beëindigd. De stator 100 kan de gebruikelijke ventilatormotoraandrijving gebruiken zoals 10 weergegeven in Fig. 2 van het Amerikaanse octrooi US- 5.289.090 om alternerende rotationele magnetische velden te vormen, waardoor de rotor 300 met de magneetpolen N en Z wordt aangedreven. De wikkelingprocedure moet echter worden stopgezet voor het vormen van de tweede verbinding (de geza-15 menlijke verbinding V0).

De Fign. 7 en 8 tonen een stator 100 welke gebruik maakt van een andere conventionele radiale wikkelingmethode. Deze werkwijze wikkelt eveneens een geleidende draad lil rond een poolarm 112. Een uiteinde van de geleidende draad lil 20 vormt een eerste verbinding VI voordat de geleidende draden 111 rond de stator 100 worden gewikkeld. Nadat de wikkelingprocedure is beëindigd, vormt het andere uiteinde van de geleidende draad 111 een tweede verbinding V2. De stator 100 kan de gebruikelijke ventilatormotoraandrijving gebruiken zo-25 als is weergegeven in figuur 2 van het Amerikaanse octrooi US-5.959.377 om alternerende rotationele magnetische velden te genereren, om zodoende de rotor 300 met magnetische polen N en Z aan te drijven. De wikkelingprocedure is echter relatief langdurig, omdat een enkele geleidende draad 111 rond 30 elke poolarm 112 van de stator 100 moet worden gewikkeld, wat bovendien een van tevoren te bepalen aantal wikkelingen moet zijn. De tijdsduur voor het beëindigen van het wikkelen kan echter niet worden verminderd tenzij de wikkelingsnelheid wordt verhoogd. De wikkelingsnelheid heeft echter een limiet. 35 Het is derhalve een reeds lang gevoelde behoefte waar tot nu toe niet aan is voldaan, om in deze techniek het tussentijds stopzetten tijdens het wikkelen achterwege te laten en zodoende de totale wikkelingtijd te verminderen.

f015914 3

Samenvatting van de uitvinding

In het licht van de hiervoor genoemde nadelen, verschaft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het vormen van de wikkeling van de stator door middel van het ge-5 lijktijdig wikkelen van twee geleidende draden. De efficiën tie van de wikkeling is verbeterd, omdat elke geleidende draad slechts een half aantal wikkelingen dient te hebben om het wikkelen van de stator te beëindigen, omdat het benodigde aantal wikkelingen is verkregen. Na het vormen van de wikke-10 ling van de stator door middel van de werkwijze van het gelijktijdig wikkelen van twee geleidende draden, worden één eind van één geleidende draad en één eind van de andere geleidende draad met elkaar verbonden om een gezamenlijke verbinding te vormen na het vormen van de wikkeling van de sta-15 tor, waardoor een statorwikkeling wordt gevormd met drie geleidingen voor borstelloze gelijkstroommotoren. Dit voorkomt het stopzetten van de wikkelingprocedure voor het duaal wikkelen van borstelloze gelijkstroommotoren.

Eventueel worden, na het vormen van de statorwikke-20 ling, een tweede einde van één geleidende draad en een eerste einde van de andere geleidende draad in serie met elkaar verbonden, en een eerste uiteinde van één geleidende draad en een tweede einde van de andere geleidende draad vormen zodoende twee verbindingen voor een borstelloze motor met een 25 enkele wikkeling.

Het aantal verbindingen met betrekking tot een borstelloze motor met een enkele wikkeling of een duale wikkeling kan worden bepaald na het vormen van de wikkeling van de stator. De tijd voor het vormen van de wikkeling van de sta-30 tor is verminderd en de wikkeling van de stator die op deze wijze is gevormd kan door verschillende regelcircuits worden geregeld om voor verschillende soorten motoren geschikt te zijn.

Het is een eerste doel van de onderhavige uitvinding 35 om een borstelloze gelijkstroommotor te verschaffen welke een radiale wikkeling en een radiale luchtspleet heeft, alsmede een werkwijze voor het uitvoeren van de radiale wikkeling door middel van het gelijktijdig wikkelen van twee geleidende ft 0 1 5 9 14 4 draden rond elke poolarm van de stator. De wikkelingprocedure dient niet te worden onderbroken voor het vormen van een verbinding, en de wikkelingtijd is gereduceerd met de helft, waardoor de wikkelingefficiëntie voor de stator wordt verbe-5 terd.

Het is een ander doel van de onderhavige uitvinding een borstelloze gelijkstroommotor te verschaffen met een radiale wikkeling en een radiale luchtspleet, alsmede een werkwijze voor het uitvoeren van de radiale wikkeling, waarbij na 10 het vormen van de statorwikkeling kan worden beslist om twee of drie verbindingen te hebben, zodanig dat de stator kan worden gebruikt voor borstelloze motoren met een enkele wikkeling of een duale wikkeling.

Het is een ander doel van de onderhavige uitvinding 15 om een borstelloze gelijkstroommotor te verschaffen met een radiale wikkeling en een radiale luchtspleet alsmede een werkwijze voor het uitvoeren van de radiale wikkeling door middel van het gelijktijdig wikkelen van twee geleidende draden. De kracht voor het aantrekken van de geleidende draden 20 is gelijk voor de beide geleidende draden. De geleidende draden zullen derhalve, waarschijnlijk, minder snel breken tijdens het wikkelingsproces, waardoor de wikkelingefficiëntie wordt verbeterd.

Een borstelloze gelijkstroommotor met een radiale 25 wikkeling en een radiale luchtspleet volgens de onderhavige uitvinding omvat een radiale statorbobine en twee geleidende draden met verschillende kleuren. De radiale statorbobine omvat een veelvoud aan poolarmen waar omheen de geleidende draden zijn gewikkeld. De twee geleidende draden worden continu 30 rond elke poolarm, in sequentie, gewikkeld om de radiale wikkeling welke rond de stator wordt aangebracht, te vormen. Uiteinden van de geleidende draden vormen verbindingen voor het verbinden ervan met een regel-aandrijfcircuit.

Andere doelen, specifieke voordelen, alsmede nieuwe 35 eigenschappen van de uitvinding zullen duidelijker worden uit de volgende gedetailleerde beschrijving en voorkeursuitvoeringsvormen wanneer deze in samenhang met de bijgaande tekeningen worden gelezen.

1015914 5

Korte beschrijving van de tekeningen

Pig. 1 is een schematische structuur van een eerste uitvoeringsvorm van een motor volgens de onderhavige uitvinding.

5 Fig. 2 is een schematisch aanzicht welke een stator- wikkelingsmethode toont voor de eerste uitvoeringsvorm.

Fig. 3 is een schematische structuur van een tweede uitvoeringsvorm van de motor volgens de onderhavige uitvinding.

10 Fig. 4 is een schematisch aanzicht welke een stator- wikkelingsmethode toont voor de tweede uitvoeringsvorm.

Fig. 5 is een schematisch aanzicht welke een gebruikelijke radiale duale wikkeling toont voor een borstelloze gelijkstroommotor met vier poolarmen.

15 Fig. 6 is een schematisch aanzicht welke een werk wijze toont voor het vormen van een radiale duale wikkeling volgens Fig. 5.

Fig. 7 is een schematisch aanzicht welke een gebruikelijke radiale enkele wikkeling toont voor een borstelloze 20 gelijkstroommotor met vier poolarmen.

Fig. 8 is een schematisch aanzicht welke een werkwijze toont voor het vormen van de radiale enkele wikkeling van Fig. 7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1015914

Gedetailleerde beschrijving van de voorkeursuitvoerinqsvormen 2

Voorkeursuitvoeringsvormen volgens de onderhavige 3 uitvinding zullen nu, onder verwijzing naar de bijgaande te 4 keningen, worden beschreven.

5

Fig. 1 toont een uitvoeringsvorm van een motor vol- 6 gens de onderhavige uitvinding. De motor omvat een radiale 7 stator bobine 200 met vier poolarmen 201 en een rotor 300 met 8 magnetische polen N en Z. Eerste en tweede geleidende draden 9 210 en 220 worden rond de poolarmen 201 gewikkeld onder vor 10 ming van een wikkeling 202, waardoor de stator wordt gevormd.

11

De wikkeling 202 kan samenwerken met een regel-aandrijf-circuit (bijv. de aandrijf circuits zoals beschreven in de Amerikaanse octrooien US-5.289.089 en US-5.959.377) om alternerende magnetische velden te genereren in de radiale rich- 6 ting van elke poolarra 201, waardoor de rotor 300 met magneet-polen N en Z wordt aangedreven. Elke geleidende draad 210, 220 dient met slechts een half aantal draaiingen te worden gewikkeld om het wikkelen van de statorwikkeling 202, voor 5 een vereist aantal draaiingen te voltooien.

Na het vormen van de wikkeling 202 op de statorbobi-ne 200, kan worden besloten wat het aantal (twee of drie) verbindingen die met het aandrijfcircuit moeten worden verbonden, dient te zijn. Indien drie verbindingen vereist zijn, 10 wordt een eerste uiteinde 211 van de eerste geleidende draad 210 gebruikt als een eerste verbinding VI, een tweede uiteinde 212 van de eerste geleidende draad 210 en een eerste uiteinde 221 van de tweede geleidende draad 220 worden met elkaar verbonden onder vorming van een tweede verbinding VO, en 15 een tweede uiteinde 222 van de tweede geleidende draad 220 wordt gebruikt als een derde verbinding V2. Een interruptie van de wikkelingprocedure bij de gebruikelijke werkwijze voor het vormen van de verbinding V0 is derhalve niet meer nodig. De stator die op deze wijze is gevormd kan worden bediend 20 door een regelcircuit zoals dat circuit dat moet worden gebruikt met een borstelloze gelijkstroommotor met duale wikkeling.

Indien slechts twee verbindingen nodig zijn worden het tweede uiteinde 212 van de eerste geleidende draad 210 en 25 het eerste uiteinde 221 van de tweede geleidende draad 220 in serie met elkaar verbonden en het eerste uiteinde 211 van de eerste geleidende draad 210 en het tweede uiteinde 222 van de tweede geleidende draad 220 vormen dan twee verbindingen. Een stator met twee is op deze wijze gevormd. De wikkelingproce-30 dure is versimpeld omdat het aantal verbindingen kan worden bepaald na het vormen van de statorwikkeling.

Fig. 2 is een schematisch aanzicht welke een stator-wikkelingmethode toont voor de eerste uitvoeringsvorm. Zoals is weergegeven in de fign. 1 en 2, worden de eerste geleiden-35 de draad 210 en de tweede geleidende draad 220 gelijktijdig rond de poolarm 20la gewikkeld in de richting van de wijzers van de klok. Vervolgens worden de eerste geleidende draad 210 en de tweede geleidende draad 220 gelijktijdig rond de pool- 1015914 7 arm 20lb gewikkeld in een richting tegen de wijzers van de klok in. Vervolgens worden de eerste geleidende draad 210 en de tweede geleidende draad 220 gelijktijdig rond de poolarm 201c gewikkeld in de richting van de wijzers van de klok. Ten 5 slotte worden de eerste geleidende draad 210 en de tweede geleidende draad 220 gelijktijdig rond de poolarm 201d gewikkeld in de richting tegen de wijzers van de klok in.

De eerste en de tweede geleidende draden 210 en 220 worden namelijk achtereenvolgens continu rond de poolarmen 10 gewikkeld onder vorming van de wikkeling, waarbij de richting van de wikkeling voor twee aanliggende poolarmen tegengesteld aan elkaar zijn. Er is geen interruptie tijdens de wikkeling-procedure nodig om de verbinding te maken. Het aantal verbindingen kan worden bepaald na het vormen van de statorwikke-15 ling voor een motor met een enkele wikkeling of een motor met een duale wikkeling. Het wikkelingproces wordt niet onderbroken en de wikkelingtijd is met de helft verminderd. Verder worden de geleidende draden gelijktijdig gewikkeld, zodanig dat de geleidende draden tijdens het wikkelingproces een 20 kleinere kans hebben om te breken.

Fig. 3 is een schematische structuur van een tweede uitvoeringsvorm van een motor volgens de onderhavige uitvinding. Fig. 4 is een schematisch aanzicht welke een statorwik-kelingmethode toont voor de tweede uitvoeringsvorm. De eerste 25 geleidende draad 210 en de tweede geleidende draad 220 worden gelijktijdig rond de poolarm 201a en poolarm 201c gewikkeld in een richting van de wijzers van de klok. Vervolgens worden de eerste geleidende draad 210 en de tweede geleidende draad 220 gelijktijdig rond de poolarm 201b en poolarm 201d gewik-30 keld in de richting tegen de wijzers van de klok in. De eerste en de tweede geleidende draden 210 en 220 worden namelijk rond twee niet-aanliggende poolarmen gewikkeld in een eerste richting en vervolgens rond de andere twee niet-aanliggende poolarmen gewikkeld in een tegengestelde richting om een wik-35 keling te vormen. Tijdens de wikkelingprocedure is er geen interruptie nodig om de verbinding te maken. De eerste geleidende draad en de tweede geleidende draad hebben uiterlijk verschillende kleuren.

Ff 0 1 5 9 14 8

Hoewel de uitvinding met betrekking tot zijn voorkeursuitvoeringsvorm is aangeduid, zoals hiervoor genoemd, zal het duidelijk zijn dat veel andere mogelijke aanpassingen en variaties kunnen worden gemaakt zonder buiten het bereik 5 van de uitvinding te treden. De bijgevoegde conclusies omvatten dergelijke modificaties en variaties welke binnen het werkelijk bereik van de uitvinding vallen.

1015914

Claims

1. Borstelloze gelijkstroommotor met radiale wikkeling en radiale luchtspleet, omvattende: een radiale statorbobine welke een veelvoud aan even-aantallige poolarmen omvat; 5 een eerste geleidende draad met een eerste uit einde en een tweede uiteinde; een tweede geleidende draad met een eerste uiteinde en een tweede uiteinde, waarbij de eerste geleidende draad en de tweede geleidende draad gelijktijdig en continu 10 achtereenvolgens rond de poolarmen van de statorbobine worden gewikkeld onder vorming van een wikkeling en onder vorming van ten minste twee verbindingen door het eerste uiteinde en het tweede uiteinde van de eerste geleidende draad en het eerste uiteinde en het tweede uiteinde van de tweede gelei-15 dende draad, waarbij deze ten minste twee verbindingen geschikt zijn om te worden verbonden met een regel-aandrijfcircuit; waarbij de wikkeling op de statorbobine samenwerkt met het aandrijfcircuit om alternerende magnetische velden te 20 vormen in een radiale richting van de statorbobine om een rotor met magneetpolen N en Z aan te drijven.

2. Borstelloze gelijkstroommotor met radiale wikkeling en radiale luchtspleet volgens conclusie 1, waarbij de eerste geleidende draad en de tweede geleidende draad gelijk- 25 tijdig rond elke poolarm worden gewikkeld, en waarbij het eerste uiteinde van de eerste geleidende draad wordt gebruikt als een eerste verbinding, het tweede uiteinde van de eerste geleidende draad en het eerste uiteinde van de tweede geleidende draad worden verbonden om een tweede verbinding te vor-30 men, en het tweede uiteinde van de tweede geleidende draad wordt gebruikt als een derde verbinding, waardoor een stator-wikkeling wordt gevormd met drie verbindingen.

3. Borstelloze gelijkstroommotor met radiale wikkeling en radiale luchtspleet volgens conclusie 1, waarbij de 35 eerste geleidende draad en de tweede geleidende draad gelijk- 1015914 tijdig rond elke poolarm worden gewikkeld en waarbij het tweede uiteinde van de eerste geleidende draad en het eerste uiteinde van de tweede geleidende draad in serie worden verbonden, en het eerste uiteinde van de eerste geleidende draad 5 en het tweede uiteinde van de tweede geleidende draad twee verbindingen vormen waardoor een statorwikkeling wordt gevormd met twee verbindingen.

4. Borstelloze gelijkstroommotor met radiale wikkeling en radiale luchtspleet volgens conclusie 1, waarbij de 10 eerste geleidende draad en de tweede geleidende draad uiterlijk verschillende kleuren hebben.

5. Werkwijze voor het vormen van een wikkeling voor een borstelloze gelijkstroommotor met radiale wikkeling en radiale luchtspleet, omvattende: 15 het gelijktijdig wikkelen van twee geleidende draden rond één van een veelvoudig aan even-aantallige poolarmen van een radiale statorbobine, arm na arm, totdat de eerste geleidende draad en de tweede geleidende draad rond alle poolarmen op continue wijze en opeenvolgend zijn gewikkeld, waardoor 20 een wikkeling op de radiale statorbobine wordt gevormd, waarbij de richtingen van de wikkeling van twee aanliggende poolarmen tegengesteld aan elkaar zijn; waarbij tijdens het wikkelen geen onderbreking nodig is voor het vormen van een verbinding.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij na het vormen van de wikkeling op de statorbobine het eerste uiteinde van de eerste geleidende draad wordt gebruikt als een eerste verbinding, het tweede uiteinde van de eerste geleidende draad en het eerste uiteinde van de tweede geleidende draad 30 worden verbonden onder vorming van een tweede verbinding, en het tweede uiteinde van de tweede geleidende draad wordt gebruikt als een derde verbinding, waardoor een statorwikkeling wordt gevormd met drie verbindingen.

7. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij na het 35 vormen van de wikkeling op de statorbobine het tweede uiteinde van de eerste geleidende draad en het eerste uiteinde van de tweede geleidende draad in serie worden verbonden, en het eerste uiteinde van de eerste geleidende draad en het tweede 10 15 9 14 uiteinde van de tweede geleidende draad twee verbindingen vormen, waardoor een statorwikkeling wordt gevormd met twee verbindingen.

8. Borstelloze gelijkstroommotor met radiale wikke-5 ling en radiale luchtspleet volgens conclusie 5, waarbij de eerste geleidende draad en de tweede geleidende draad uiterlijk verschillende kleuren hebben.

9. Werkwijze voor het vormen van een wikkeling voor een borstelloze gelijkstroommotor met radiale wikkeling en 10 radiale luchtspleet, omvattende: het gelijktijdig rond twee van een veelvoud van even-aantallige poolarmen van een radiale statorbobine in een richting wikkelen van twee geleidende draden, welke twee poolarmen niet aanliggend aan elkaar zijn. 15 het gelijktijdig rond volgende twee niet-aanliggende poolarmen in een tegengestelde richting wikkelen van de twee geleidende draden; en het gelijktijdig rond verdere volgende twee niet-aanliggende poolarmen wikkelen van de twee geleidende draden 20 in de richting totdat de eerste geleidende draad en de tweede geleidende draad rond alle poolarmen zijn gewikkeld, waardoor - een wikkeling op de radiale statorbobine wordt gevormd; waarbij geen onderbreking in het wikkelproces nodig is voor het vormen van een verbinding.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij na het vormen van de wikkeling op de statorbobine het eerste uiteinde van de eerste geleidende draad wordt gebruikt als een eerste verbinding, het tweede uiteinde van de eerste geleidende draad en het eerste uiteinde van de tweede geleidende draad 30 worden verbonden onder vorming van een tweede verbinding, en het tweede uiteinde van de tweede geleidende draad wordt gebruikt als een derde verbinding, waardoor een statorwikkeling wordt gevormd met drie verbindingen.

11. Werkwijze volgens conclusie 9, waarbij na het 35 vormen van de wikkeling op de statorbobine het tweede uiteinde van de eerste geleidende draad en het eerste uiteinde van de tweede geleidende draad is serie worden verbonden en het eerste uiteinde van de eerste geleidende draad en het tweede 1015914 uiteinde van de tweede geleidende draad twee verbindingen vormen, waarbij een statorwikkeling wordt gevormd met twee verbindingen.

12. Borstelloze gelijkstroommotor met radiale wikke-5 ling en radiale luchtspleet volgens conclusie 9, waarbij de eerste geleidende draad en de tweede geleidende draad uiterlijk verschillende kleuren hebben. 1015914