-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Motor und ein Verfahren zum
Herstellen eines Ständers für den Motor. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung einen Motor, der einen 10-Pol-magnetisierten
Läufer und einen Ständer mit 12 vorstehenden Polen
und um die vorstehenden Pole gewickelten Wicklungen umfasst. Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen
eines Ständers für den Motor.
-
Stand der Technik
-
Für
Industriemaschinen mit hoher Leistung und umfangreichen Funktionen
wurden Servosysteme zum Antreiben der Maschinen entwickelt, die
verbesserte Wartungseigenschaften und Reaktionseigenschaften, einen
digitalisierten Betrieb und eine große Genauigkeit bieten.
Außerdem wurden die Servosysteme in ihrer Größe
minimiert und wurden die in den Servosystemen verwendeten Verkabelungen
reduziert.
-
Bei
den in den Servomotoren enthaltenen Ständern wurde der
Raumfaktor von Schlitzen der Windungen verbessert, indem ein konzentriertes
Wickeln auf geteilten Kernen vorgenommen wird, um die herum sich
die Wicklungsarbeit einfach ausführen lässt. Durch
die Verwendung von Seltenerdmagneten können die Läufer
verkleinert werden. Eine Technik zur Verwendung von mehrschichtigen
Leiterplatten für das Durchführen der Verbindungsarbeit der
konzentrierten Wicklungen ist zum Beispiel in der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2000-125495 angegeben.
-
Um
weiterhin die Größe der Maschinen zu reduzieren
und die Leistung zu verbessern, die Genauigkeit zu verbessern und
die durch die Maschinen erzeugten Geräusche zu reduzieren,
müssen die Größe weiter reduziert werden,
die Ausgabe erhöht werden, die Drehgenauigkeit verbessert
werden und die Herstellungskosten reduziert werden.
-
Um
in Übereinstimmung mit derartigen Anforderungen die Ausgabe
zu erhöhen und die Schwingungen und die Geräusche
zu reduzieren, wird zum Beispiel in der ungeprüften
japanischen Patentveröffentlichung
Nr. H8-8764 eine Technik zum Unterdrücken der
Erzeugung eines Rastmoments angegeben, bei der ein Ständer
aus zwölf Kernen mit vorstehenden Polen und ein 10-Pol-magnetisierten Läufer
(oder einem 14-Polmagnetisierten Läufer) vorgesehen werden.
Bei der in dieser Patentveröffentlichung angegebenen Technik
können eine hohe Ausgabe, geringe Schwingungen und geringe
Geräusche realisiert werden, indem die Erzeugung eines
Rastmoments unterdrückt wird.
-
Dazu
müssen jedoch dreiphasige Wicklungen, die durch ein konzentriertes
Wickeln gewickelt werden, wie folgt angeordnet werden. Eine erste Wicklung,
die an einer Position mit einem mechanischen Winkel von 180° angeordnet
ist, und eine zweite Wicklung derselben Phase werden in verschiedenen
Richtungen gewickelt, sodass sie einander entgegen gesetzte Pole
aufweisen. Weiterhin werden die erste Wicklung und eine dritte Wicklung
derselben Phase, die einander in der Umfangsrichtung benachbart
sind, in verschiedenen Richtungen gewickelt, sodass sie einander
entgegen gesetzte Pole aufweisen. Weiterhin wird eine Wicklung einer
anderen Phase, die in der Umfangsrichtung benachbart ist, in derselben
Richtung wie die dritte Wicklung gewickelt. Durch all diese Vorkehrungen
werden jedoch die Wicklungsarbeit und die Verarbeitung zum Herstellen
der Verbindungen verkompliziert.
-
Im
Folgenden werden die zu lösenden Probleme beschrieben.
Die dreiphasigen Wicklungen müssen derart angeordnet werden,
dass eine Kombination, in der die Wicklungsrichtungen der 3-Phasen-Wicklungen
derselben Phase einander entgegen gesetzt sind, wiederholt wird
und dass die einander benachbarten Wicklungen verschiedener Phase
gleiche Pole aufweisen. Dementsprechend wird die Wicklungsarbeit
sehr kompliziert, wobei es schwierig ist, die Wicklungsarbeit zu
automatisieren. Entsprechend kann eine herkömmliche Vorrichtung
zum Herstellen von Ständern nicht verwendet werden, sondern
es muss eine Investition in neue Vorrichtungen getätigt
werden oder es muss eine Modifikation der herkömmlichen
Wicklungsvorrichtungen vorgenommen werden. Dadurch werden die Herstellungskosten
erhöht.
-
Wenn
im Fall einer 3-Phasen-Y-Verbindung, bei der die Wicklungen derselben
Phase nur in Reihe verbunden sind, das konzentrierte Wickeln kontinuierlich
unter Verwendung von Überführungen vorgenommen
wird, ohne die Wicklungen derselben Phase zu schneiden, kann die
Verbindungsarbeit sehr einfach durchgeführt werden. Dann
treten jedoch die folgenden Probleme bei der Wicklungsarbeit auf,
die einen hohe Produktivität verhindern. Es muss nämlich ein
dicker Draht mit einem großen Durchmesser verwendet werden.
Dementsprechend ist es schwierig, eine konzentrierte Verdrahtung
mit einer sich ändernden Wicklungsrichtung vorzusehen.
Daraus resultiert, dass der Raumfaktor des Schlitzes für
die Verdrahtung vermindert wird und die Effizienz beeinträchtigt
wird.
-
Wenn
dagegen ein dünner Draht mit einem kleinen Durchmesser
verwendet wird und die Wicklungen derselben Phase miteinander über
die 3-Phasen-Y-Verbindung nicht nur in Reihe, sondern auch parallel
verbunden werden, kann eine Verminderung des Raumfaktors des Schlitzes
verhindert werden. In diesem Fall wird jedoch die Drahtverbindungsarbeit kompliziert.
-
Beschreibung der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung gibt einen Motor an, der umfasst: einen Läufer,
in dem zehn Pole mit regelmäßigen Intervallen
magnetisiert sind; einen Ständer, der zwölf Kernteile
aufweist und dem Läufer gegenüber angeordnet ist,
wobei die Kernteile eine konzentrierte Wicklung aufweisen, die in
derselben Richtung gewickelt ist, und ringförmig angeordnet sind;
und eine Leiterplatte zum Herstellen einer 3-Phasen-Verbindung der
Wicklungen, wobei die 3-Phasen-Verbindung eine U-Phase, eine V-Phase und
eine W-Phase umfasst, wobei die Drahtverbindung über die
Leiterplatte derart vorgesehen wird, dass die elektrischen Ströme
von benachbarten Wicklungen derselben Phase in entgegen gesetzten Richtungen
fließen und die elektrischen Ströme von benachbarten
Wicklungen verschiedener Phase in gleichen Richtungen fließen.
-
Durch
den vorstehend genannten Aufbau kann ein sehr effizienter Motor
erhalten werden, dessen Ausgabe hoch ist, wobei ein Raumfaktor des Schlitzes
der Wicklung hoch ist und ein Rastmoment klein ist.
-
Die
vorliegende Erfindung gibt ein Verfahren zum Herstellen eines Ständers
an, das umfasst: einen Schritt zum lateralen Anordnen von zwölf
Kernteilen und zum Durchführen eines konzentrierten Wickelns
kontinuierlich in derselben Wicklungsrichtung in Bezug auf alle
Kernteile; einen Schritt zum ringförmigen Anordnen der
zwölf Kernteile mit den Wicklungen; einen Schritt zum Abschneiden
von Überführungen, die die Kernteile verbinden,
wenn die Wicklungen kontinuierlich gewickelt werden; und einen Schritt
zum Verbinden von Endteilen der Wicklungen, die durch das Abschneiden
der Überführungen gebildet werden, miteinander
durch eine 3-Phasen-Verbindung über die Leiterplatte, sodass
elektrische Ströme von benachbarten Wicklungen derselben Phase
in entgegen gesetzten Richtungen fließen und elektrische
Ströme von benachbarten Wicklungen verschiedener Phasen
in den gleichen Richtungen fließen.
-
Durch
die Kombination eines gemäß diesem Verfahren hergestellten
Ständers mit einem 10-Pol-magnetisierten Läufer
kann ein sehr effizienter Motor mit einer hohen Ausgabe erhalten
werden, in dem ein Raumfaktor des Schlitzes der Wicklung hoch ist
und ein Rastmoment klein ist.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
eine schematische Ansicht eines wesentlichen Teils eines Motors
in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist
ein Verdrahtungsdiagramm der 3-Phasen-Wicklungen in einem Ständer
des Motors von 1.
-
3 ist
ein Musterdiagramm von neutralen Punkten (vierte Schicht) einer
mehrschichtigen Leiterplatte des Motors von 1.
-
4 ist
ein Musterdiagramm der ersten Schicht der mehrschichtigen Leiterplatte
des Motors von 1.
-
5 ist
ein Musterdiagramm der zweiten Schicht der mehrschichtigen Leiterplatte
des Motors von 1.
-
6 ist
ein Musterdiagramm der dritten Schicht der mehrschichtigen Leiterplatte
des Motors von 1.
-
Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung
-
Mit
Bezug auf die Zeichnungen wird im Folgenden eine Ausführungsform
der Erfindung erläutert. 1 ist eine
schematische Ansicht eines wesentlichen Teils eines Motors in einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 ist
ein Verdrahtungsdiagramm von 3-Phasen-Wicklungen in einem Ständer
des Motors von 1, 3 ist ein Musterdiagramm
von neutralen Punkten (vierte Schicht) in einer mehrschichtigen
Leiterplatte des Motors von 1., 4 ist
ein Musterdiagramm der ersten Schicht der mehrschichtigen Leiterplatte
des Motors von 1, 5 ist ein
Musterdiagramm der zweiten Schicht der mehrschichtigen Leiterplatte
des Motors von 1 und 6 ist ein
Musterdiagramm der dritten Schicht der mehrschichtigen Leiterplatte des
Motors von 1.
-
Wie
in 1 bis 6 gezeigt, umfasst der Motor
der vorliegenden Ausführungsform: einen Läufer 1,
einen Ständer 4 und mehrere Leiterplatten 91, 92, 93 und 94.
In dem Läufer 1 sind zehn Pole mit regelmäßigen
Intervallen magnetisiert (in diesem Fall wird ein Paar durch einen
N-Pol und einen S-Pol gebildet, sodass die zehn Pole fünf
Polpaare bilden). Der Ständer 4 umfasst zwölf
Kernteile 6. Alle Kernteile 6 weisen konzentrierte
Wicklungen 5 auf, die in derselben Richtung gewickelt und
ringförmig angeordnet sind. Der Ständer 4 ist
gegenüber dem Läufer 1 mit dazwischen
einem Zwischenraum angeordnet. Konzentrierte Wicklungen 5,
die um die zwölf Kernteile 6 über die
mehrschichtige Leiterplatten 91, 92, 93 und 94 gewickelt
sind, sind mit einander durch eine 3-Phasen-Verbindung mit einer
U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase verbunden. In diesem Fall
sind benachbarte Wicklungen derselben Phase miteinander über
die mehrschichtigen Leiterplatten 91, 92, 93 und 94 derart
verbunden, dass die elektrischen Ströme in entgegen gesetzten
Richtungen fließen. Die benachbarten Wicklungen verschiedener Phase
sind miteinander über die mehrschichtigen Leiterplatten 91, 92, 93 und 94 derart
verbunden, dass die elektrischen Ströme in gleichen Richtungen fließen.
-
Wie
in 2 gezeigt, ist der Motor der in 1 gezeigten
Ausführungsform derart ausgebildet, dass drei Gruppen von
Verdrahtungen durch eine 3-Phasen-Y-Verbindung miteinander verbunden sind.
In diesem Fall wird jede Gruppe von Verdrahtungen einer Phase gebildet,
indem zwei Kreise parallel miteinander verbunden werden, wobei jeder Kreis
gebildet wird, indem die benachbarten Wicklungen derselben Phase
in Reihe miteinander verbunden werden.
-
Ein
Verfahren zum Herstellen des Ständers 4 der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte.
-
Das
Verfahren zum Herstellen eines Ständers umfasst: einen
Schritt zum lateralen Anordnen von zwölf Kernteilen 6 und
zum Durchführen eines konzentrierten Wickelns kontinuierlich
in derselben Wicklungsrichtung in Bezug auf alle Kernteile 6;
einen Schritt zum ringförmigen Anordnen der zwölf Kernteile 6 mit
den Wicklungen; einen Schritt zum Abschneiden von Überführungen,
die die Kernteile verbinden, wenn die Wicklungen kontinuierlich
gewickelt werden; und einen Schritt zum Verbinden von Endteilen
der Wicklungen, die durch das Schneiden der Überführungen
gebildet werden, miteinander durch eine 3-Phasen-Verbindung über
die mehrschichtigen Leiterplatten 91, 92, 93 und 94 derart, dass
elektrische Ströme von benachbarten Wicklungen mit derselben
Phase in entgegen gesetzten Richtungen fließen und elektrische
Ströme von benachbarten Wicklungen mit verschiedenen Phasen
in gleichen Richtungen fließen.
-
Im
Folgenden wird der Motor der vorliegenden Erfindung im größeren
Detail erläutert. Wie in 1 gezeigt,
umfasst der Läufer 1: einen Läufereisenkern 2 und
einen Magneten 3. Der Magnet 3 ist durch einen
Kleber an einer Außenwand des Läufereisenkerns 2 fixiert.
In dem Magneten 3 sind zehn Pole derart magnetisiert, dass
die N-Pole und die S-Pole alternierend in der Radialrichtung angeordnet sind.
Der Ständer 4 ist derart ausgebildet, dass zwölf Kernteile
ringförmig angeordnet sind und miteinander durch eine 3-Phasen-Y-Verbindung
auf einer weiter unten beschriebenen mehrschichtigen Leiterplatte verbunden
sind. Der Läufer 1 ist in dem Ständer 4 angeordnet,
wobei ein Zwischenraum zwischen dem Läufer 1 und
dem Ständer 4 vorgesehen ist. Auf diese Weise
wird der Motor der vorliegenden Ausführungsform gebildet.
-
Im
Folgenden wird der Kernteil 6 im größeren Detail
erläutert. Der Kernteil 6 wird wie folgt ausgebildet.
Eine vorbestimmte Anzahl von Eisenkernen, die durch die Zahneinheit
getrennt werden, werden miteinander laminiert. Dann werden beide
Endteile der laminierten Eisenkerne einer Isolationsbehandlung durch
Isolationsplatten 7 unterworfen. Danach werden ein Startpunkt
und ein Endpunkt der konzentrierten Wicklung 5, die in
derselben Richtung gewickelt ist, jeweils an einen Anschlussstift 8 gelötet.
Zum Beispiel wird der Startpunkt der Wicklung, der in 1 durch
das Bezugszeichen S angegeben wird, mit einem der beiden Anschlussstifte
verbunden. Der Endpunkt der Wicklung, der in 1 durch
das Bezugszeichen E angegeben wird, wird mit dem anderen Anschlussstift
verbunden. Beide Anschlussstifte 8 können auf
einer Seite einer Isolationsplatte 7 vorgesehen sein, auf
der eine Verdrahtungsverbindung vorgenommen wird. Es werden zwölf
Kernteile 6, um die konzentrierte Wicklungen 5 in
derselben Richtung gewickelt sind, ringförmig angeordnet,
wobei die Teilungsflächen der entsprechenden Kernteile 6 miteinander
verbunden und aneinander fixiert werden.
-
Die
Kernteile 6 mit den konzentrierten Wicklungen 5 von 1 befinden
sich in einem Zustand, in dem die konzentrierten Wicklungen 5,
die in derselben Richtung gewickelt sind, nur mit den Anschlussstiften 8 verbunden
sind, d. h. in einem Zustand vor der 3-Phasen-Verbindung der Verdrahtungen.
Dementsprechend wurde noch keine 12-Phasen-Anordnung vorgesehen
und wurde die Richtung eines elektrischen Stroms noch nicht entschieden.
-
Um
in diesem Fall eine Positionsbeziehung der Wicklungen mit einem
Schaltungsdiagramm vorzusehen und auch die Positionsbeziehung der
Wicklungen mit der weiter unten beschriebenen mehrschichtigen Leiterplatte
zu verdeutlichen, werden die zwölf Kernteile 6 durch
die Phasen U, V und W unterschieden. Weiterhin werden die zwölf
Kernteile 6 durch die Wicklungszahlen 1 bis 12 gegen
den Uhrzeigersinn bezeichnet und wird die Phasenrichtung des elektrischen
Stroms durch den Buchstaben „F" oder „R" am Ende
der Wicklungszahl unterschieden. Zum Beispiel geben U1F und U8F
an, dass die Erregung derart erfolgt, dass die Pole gleich sein
können. U2R und U7R geben an, dass die Erregung derart
erfolgt, dass die Pole in Bezug auf U1F und U8F ungleich sein können.
V4F und V9F geben an, dass die Erregung derart erfolgt, dass die
Pole gleich sein können. V3R und V10R geben an, dass die
Erregung derart erfolgt, dass die Pole in Bezug auf V4F und V9F
ungleich sein können. W5F und W12F geben an, dass die Erregung
derart erfolgt, dass die Pole gleich sein können. W6R und
W11R geben an, dass die Erregung derart erfolgt, dass die Pole in
Bezug auf W5F und W12F ungleich sein können.
-
In 1 wird
die erste U-Phase durch U1F vorgesehen und wird die zweite Phase
durch U2R vorgesehen. Danach wird die dritte V-Phase durch V3R vorgesehen,
wird die vierte V-Phase durch V4F vorgesehen, wird die fünfte
W-Phase durch W5F vorgesehen, wird die sechste W-Phase durch W6R
vorgesehen, wird die siebte U-Phase durch U7R vorgesehen, wird die
achte U-Phase durch U8F vorgesehen, wird die neunte V-Phase durch
V9F vorgesehen, wird die zehnte V-Phase durch V10R vorgesehen, wird
die elfte W-Phase durch W11R vorgesehen und wird die zwölfte
W-Phase durch E12F in der Richtung gegen den Uhrzeigersinn vorgesehen.
Die Richtungen der elektrischen Ströme von benachbarten
Wicklungen derselben Phase sind also einander entgegen gesetzt,
und die Richtungen der elektrischen Ströme von benachbarten
Wicklungen verschiedener Phase sind gleich.
-
Im
Folgenden wird mit Bezug auf 2 die 3-Phasen-Y-Verbindung
erläutert. Wie in 2 gezeigt,
sind drei Gruppen von Verdrahtungen miteinander durch eine 3-Phasen-Y-Verbindung
verbunden. In diesem Fall wird jede Gruppe von Verdrahtungen einer
Phase gebildet, indem zwei Kreise parallel miteinander verbunden
werden, wobei jeder Kreis gebildet wird, indem die benachbarten
Wicklungen derselben Phase in Reihe miteinander verbunden werden.
Das heißt, indem eine Reihenschaltung von benachbarten
U-Phasen-Wicklungen U1F und U2R und eine Reihenschaltung von benachbarten
U-Phasen-Wicklungen U7R und U8F parallel miteinander verbunden werden,
wird die gesamte U-Phasen-Wicklung gebildet. Indem eine Reihenschaltung von
benachbarten V-Phasen-Wicklungen V3R und V4F und eine Reihenschaltung
von benachbarten V-Phasen-Wicklungen V9F und V10R parallel miteinander
verbunden werden, wird die gesamte V-Phasen-Wicklung gebildet. Indem
eine Reihenschaltung von benachbarten W-Phasen-Wicklungen W5F und W6R
und eine Reihenschaltung von benachbarten W-Phasen-Wicklungen W11R
und W12F parallel miteinander verbunden werden, wird die gesamte W-Phasen-Wicklung
gebildet.
-
Die
gesamte -Phasen-Wicklung, die gesamte V-Phasen-Wicklung und die
gesamte W-Phasen-Wicklung werden durch eine 3-Phasen-Y-Verbindung
miteinander verbunden. Diese Verbindung ist geeignet, um eine hohe
Ausgabe durch das Wickeln eines dünnen Drahts mit einem
kleinen Durchmesser zu erhalten.
-
Konkret
werden durch die Wicklungen, in denen die benachbarten Wicklungen
derselben Phase in Reihe verbunden sind, sechs Kreise einschließlich von
U1F und U2R, V3R und V4F, W5F und W6R, U7R und U8F, V9F und V10$,
W11R und W12F vorgesehen. 2 zeigt
den Zustand, in dem die Reihenschaltungen der vorstehend genannten
sechs Kreise derselben Phase parallel miteinander verbunden sind.
Bei dieser Verbindung wird ein Startpunkt jeder Wicklung durch den
Buchstaben „S" angegeben und wird ein Endpunkt jeder Wicklung
durch den Buchstaben „E" angegeben. Ein neutraler Punkt
der 3-Phasen-Y-Verbindung wird durch den Buchstaben „N"
angegeben.
-
Im
Folgenden wird eine mehrschichtige (mit vier Schichten versehene)
Leiterplatte, an der die 3-Phasen-Y-Vebindung von 2 vorgesehen
ist, mit Bezug auf 3 bis 6 beschrieben.
-
3 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel des Layouts für den neutralen
Punkt zeigt (vierte Schicht). Ein Neutralpunktmuster (schraffierter
Teil) ist auf der Leiterplatte 94 ausgebildet. Die Wicklungsnummer,
der Startpunkt S und der Endpunkt E jeder Wicklung sind in der Ansicht
angegeben. Der Startpunkt S der Wicklung USR, der Startpunkt S der Wicklung
U7R, der Startpunkt S der Wicklung V3R, der Startpunkt S der Wicklung
V10R, der Startpunkt S der Wicklung W6R und der Startpunkt S der
Wicklung W11R sind jeweils mit dem Neutralpunktmuster verbunden.
Auf diese Weise wird der Neutralpunkt N der 3-Phasen-Y-Verbindung
von 2 verbunden.
-
4 ist
eine Ansicht des Musterlayouts der ersten Schicht in der mehrschichtigen
Leiterplatte. Ein Leitermuster der ersten Schicht (schraffierter
Bereich) ist auf der Leiterplatte 91 ausgebildet. Die Wicklungsnummer,
der Startpunkt S und der Endpunkt E jeder Wicklung sind in der Ansicht
angegeben. Wie in 1 gezeigt, erstrecken sich 24
Anschlussstifte 8 durch Teile in den Außenumfängen der
ersten bis vierten Schicht der mehrschichtigen Leiterplatte. Auf
der ersten Schicht der mehrschichtigen Leiterplatte sind die Anschlussstifte 8 und
der Wicklungsstartpunkt S oder der Wicklungsendpunkt E über
einen Steg elektrisch miteinander verbunden. Der Endpunkt E der
Wicklung U7R und der Endpunkt E der Wicklung U8F sind über
ein Leitermuster miteinander verbunden. Der Endpunkt E der Wicklung V3R
und der Endpunkt E der Wicklung V4F sind über ein Leitermuster
miteinander verbunden. Der Endpunkt E der Wicklung W5F und der Endpunkt
E der Wicklung W6R sind über ein Leitermuster miteinander
verbunden. Der Startpunkt S der Wicklung U1F und der Startpunkt
S der Wicklung U8F sind über ein Leitermuster miteinander
verbunden.
-
5 ist
eine Ansicht des Musterlayouts der zweiten Schicht in der mehrschichtigen
Leiterplatte. Ein Leitermuster der zweiten Schicht (schraffierter Teil)
ist auf der Leiterplatte 92 ausgebildet. Die Wicklungsnummer,
der Startpunkt S und der Endpunkt E jeder Wicklung sind in der Ansicht
angegeben. Der Endpunkt E der Wicklung U1F und der Endpunkt E der
Wicklung U2R sind über ein Leitermuster miteinander verbunden.
Der Endpunkt E der Wicklung V3R und der Endpunkt E der Wicklung
V4F sind über ein Leitermuster miteinander verbunden. Der
Endpunkt E der Wicklung W11R und der Endpunkt E der Wicklung W12F
sind über ein Leitermuster miteinander verbunden. Der Startpunkt
S der Wicklung V4F und der Startpunkt S der Wicklung V9F sind über
ein Leitermuster miteinander verbunden.
-
6 ist
eine Ansicht eines Musterlayouts der dritten Schicht in der mehrschichtigen
Leiterplatte. Ein Leitermuster der dritten Schicht (schraffierter Teil)
ist auf der Leiterplatte 93 ausgebildet. Die Wicklungsnummer,
der Startpunkt S und der Endpunkt E jeder Wicklung sind in der Ansicht
angegeben. Der Endpunkt E der Wicklung U7R und der Endpunkt E der
Wicklung U8F sind über ein Leitermuster miteinander verbunden.
Der Endpunkt E der Wicklung V9F und der Endpunkt E der Wicklung
V10R sind über ein Leitermuster miteinander verbunden.
Der Startpunkt S der Wicklung W5F und der Startpunkt S der Wicklung
W12F sind über ein Leitermuster miteinander verbunden.
-
Jedes
der Muster von 3 bis 6 ist über
ein Durchgangsloch mit einer Wicklung derselben Phase (U, V, W)
verbunden und wird von einem kreisrunden Teil auf jeder Leiterplatte
zu einem Steg jeder Phase in einem quadratischen Teil herausgeführt.
-
In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird eine
gedruckte Leiterplatte als Leiterplatte verwendet. Es ist jedoch
zu beachten, dass die Implementierung der Leiterplatte nicht auf
eine gedruckte Leiterplatte beschränkt ist. Zum Beispiel kann
die Leiterplatte ausgebildet werden, indem Kupferplatten ausgestanzt
werden und eine Verbindung zwischen den voneinander isolierten Schichten
hergestellt wird. Alternativ hierzu kann die Leiterplatte ausgebildet
werden, indem Kupferplatten auf konzentrischen Kreisen angeordnet
werden, wobei eine Verbindung zwischen den voneinander isolierten konzentrischen
Kreisen hergestellt wird.
-
In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird ein konzentriertes
Wickeln für jeden Kernteil der in zwölf Teile
unterteilen Zahneinheit durchgeführt. Es ist jedoch zu
beachten, dass die Erfindung nicht auf diese spezifische Ausführungsform beschränkt
ist. Auch wenn die Kernteile der Zahneinheit lateral miteinander
verbunden sind und eine konzentrierte Wicklung für jeden
Kernteil in derselben Wicklungsrichtung durchgeführt wird,
um den in 1 gezeigten Zustand sicherzustellen,
kann die Erfindung auf gleiche Weise ausgeführt werden.
-
Zum
Beispiel werden zwölf Kernteile mit Anschlussstiften wie
in der vorliegenden Ausführungsform in der lateralen Richtung
angeordnet und wird eine mit den Anschlussstiften verbundene konzentrierte
Wicklung in derselben Wicklungsrichtung vorgesehen. Ohne ein Abschneiden
der Überführungen wird die Wicklung kontinuierlich
vorgesehen. Nachdem die zwölf Wicklungen fertiggestellt
wurden, werden die Kernteile ringförmig fixiert. Dann können
die Überführungen zwischen den Kernteilen abgeschnitten
werden. Auch wenn die Formen der zwölf Kernteile unterschiedlich
sind, kann die Form einfach zu einer Ringform gebracht werden. Sofern
die zwölf Kernteile lateral entwickelt sind, kann eine
konzentrierte Wicklung in der gleichen Richtung für drei
Kernteile mit drei Phasen gleichzeitig vorgesehen werden. Weiterhin
kann dieselbe konzentrierte Wicklung wiederholt werden, wobei drei
Kernteile übersprungen werden.
-
Wie
oben beschrieben wird der Ständer für zwölf
vorstehende Pole für die Kombination mit dem 10-Pol-Läufer
durch eine 3-Phasen-Y-Verbindung unter Verwendung der Leiterplatte
verbunden. Deshalb kann ein konzentriertes Wickeln in derselben Richtung
in Bezug auf alle Wicklungen durchgeführt werden. Deshalb
kann ein ausgerichtetes Wickeln mithilfe einer herkömmlichen
Wickelvorrichtung durchgeführt werden. Dementsprechend
kann ein Verdrahtungsende vermindert werden und es kann ein sehr
effizienter kleiner Motor erhalten werden, bei dem der Raumfaktor
des Schlitzes der Wicklung hoch ist.
-
Kernteile
derselben Phase, die zu einer Drehmomenterzeugung beitragen, können
mit einem Intervall von 180° des mechanischen Winkels angeordnet
werden, wobei die Balance aufrechterhalten wird. Dementsprechend
kann ein Rastmoment reduziert werden. Weiterhin können
Schwingungen und Rauschen reduziert werden.
-
In
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird ein 10-Pol-magnetisierter
Läufer mit einer permanent magnetisierten Fläche
(SPM) als Motor beschrieben. Die Erfindung kann aber auch auf einen
10-Pol-magnetisierten Läufer mit einem permanent magnetisiertem
Inneren (IPM) als Motor angewendet werden.
-
Wie
oben beschrieben, wird bei dem Motor der vorliegenden Erfindung
die 3-Phasen-Y-Verbindung über die Leiterplatte vorgesehen.
Dementsprechend können zwölf Kernteile einer konzentrierten Wicklung
in derselben Richtung unterworfen werden, weshalb einfach eine ausgerichtete
Wicklung durchgeführt werden kann und das Spulenende vermindert werden
kann. Außerdem können dieselben Teile wie bei
einem herkömmlichen Ständer verwendet werden.
Weiterhin kann eine herkömmliche Herstellungsvorrichtung
verwendet werden. Dementsprechend kann ein kostengünstiger
Motor erhalten werden.
-
Außerdem
verwendet die Ausführungsform der Erfindung eine 3-Phasen-Y-Verbindung,
in der zwei Kreise parallel miteinander verbunden sind, wobei jeder
Kreis dieselben zueinander benachbarten Phasenwicklungen umfasst.
Deshalb kann dise Ausführungsform für einem Fall
verwendet werden, in dem die Ausgabe stark erhöht ist.
-
Weiterhin
können die Schritte vor der Befestigung der Leiterplatte
für die 3-Phasen-Y-Verbindung identisch mit den herkömmlichen
Schritten sein. Also nur wenn Leiterplatten mit verschiedenen Leitermustern
miteinander verbunden werden, kann zum Beispiel ein Ständer
für einen 8-Pol-magnetisierten Läufer durch einen
Ständer für einen 10-Pol-magnetisierten Läufer
oder einen 14-Polmagnetisierten Läufer ersetzt werden.
-
Weil
die Teile für den Ständer und die Herstellungsvorrichtung
wie oben beschrieben verwendet werden können, können
die Herstellungskosten reduziert werden. Wenn der Ständer
mit dem 10-Pol-magnetisierten Läufer oder dem 14-Pol-magnetisierten
Läufer kombiniert wird, kann ein sehr effizienter Motor
mit einer großen Kapazität vorgesehen werden,
dessen Rastmoment reduziert ist.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Der
Motor der vorliegenden Erfindung kann für einen Servomotor
verwendet werden, dessen Leistung hoch sein soll.
-
Weiterhin
kann der Motor der vorliegenden Erfindung auch für eine
Maschine verwendet werden, die wenig Schwingungen und Geräusche
erzeugen soll.
-
Zusammenfassung
-
Ein
Motor umfasst: einen Läufer, in dem zehn Pole mit regelmäßigen
Intervallen magnetisiert sind; einen Ständer, der zwölf
Kernteile aufweist und gegenüber dem Läufer angeordnet
ist, wobei alle Kernteile eine konzentrierte Wicklung aufweisen,
die in derselben Richtung gewickelt und ringförmig angeordnet
ist; und eine Leiterplatte zum Herstellen einer 3-Phasen-Verbindung
der Wicklungen. Eine Drahtverbindung wird über die Leiterplatte
derart vorgesehen, dass die elektrischen Ströme von benachbarten Wicklungen
derselben Phase in entgegen gesetzten Richtungen fließen
und die elektrischen Ströme von benachbarten Wicklungen
verschiedener Phasen in gleichen Richtungen fließen.
-
- 1
- Läufer
- 2
- Eisenkern
des Läufers
- 3
- Magnet
- 4
- Ständer
- 5
- Konzentrierte
Wicklung
- 6
- Kernteil
- 7
- Isolationsplatte
- 8
- Anschlussstift
- 91
- Mehrschichtige
Leiterplatte (erste Schicht)
- 92
- Mehrschichtige
Leiterplatte (zweite Schicht)
- 93
- Mehrschichtige
Leiterplatte (dritte Schicht)
- 94
- Mehrschichtige
Leiterplatte (vierte Schicht)
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2000-125495 [0003]
- - JP 8-8764 [0005]