JP6506268B2 - 集中巻線を有するスロットレス電気機械 - Google Patents
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Description
先行技術の解決策は、最適性能(速度、出力)を達成することを可能にしてはいない。加えて、ステータの構造は、高出力に適した直径を有するワイヤを有する巻線を支持することを困難にする。特に、毎分数十万回転の、高速度向けのモータに対しては、コイル当たりおよびモータの相当たりの巻数を減少させることが必要であり、従って、巻線ワイヤの断面が増加することが必要である。一般的に、先行技術において提案された解決策は、典型的に10mm未満の直径を有するマイクロマシンの場合には不適切である。
図1aは、第1の実施形態による三相スロットレス電気モータ1を示す。それ(電気モータ)は管状の形状をしており、ここでは例示的に軸方向に、換言すれば回転軸3に沿って積み重ねられた金属シート10のパケットの形状をしている、ステータの外側エンベロープ2を備えている。可動アセンブリは、回転軸3および円筒状の磁化ロータ7から構成されており、磁化ロータは、ここでは磁化された磁極の2対を(N極およびS極を交互に2つ)有している。述べた例において、磁化された磁極は、円周方向にN−Sを交互に有するために横切って磁化された、長手方向の磁石11〜14によって形成されている。磁石の外側表面は、円筒の一部の形状であり、その結果、磁石のアセンブリは、モータの全高さに渡って一定である円形の断面を有する、管状の外側表面を有する。
図2a、2bおよび2cは、第2の例示的実施形態を示す。
図3は、ボディの拡張部17〜19が長手方向のスリット41、51、および61によって分割されたボディを示す。記載された実施形態においては、突出部17〜19が、対応する拡張部を通過する半径方向の平面に対して対称的なフランジ42、43;52、53;62、63によって形成されている。拡張部17〜19は、従って弾性的に変形可能である。
図4は、ステータボディの幾つかの領域が巻線のワイヤをはんだ付けすることができる領域70〜73を形成するために金属化されており、および、ステータボディの幾つかの領域が電気的接続を提供する第2の金属化された領域81〜83で終端するために金属化されたトラックが延伸する、変形実施形態を示す。
図5aおよび5bは、ステータボディが、例えば強磁性体粒子が入っているプラスチック材料から作られた部品である強磁性の内側部90と、プラスチック材料から作られた外側部91と、を備える変形例を示す。
図6は、ステータボディが、強磁性体粒子入りの同一のプラスチック材料でアセンブリまたはオーバーモールドされた、管状エンベロープ2を有する単一の部品を形成する、代替例を示す。
Claims (22)
- 円周方向に磁極を交互に有するように磁化された管状のロータ(7)と、
前記ロータ(7)の外周面に対応する内周面を有して前記ロータが貫通配置可能なチャンネル部(16)が形成されたボディ(4)を有するステータと、
前記ボディ(4)に支持された複数のコイル(5a〜5c)と、
前記ステータを囲んで設けられた強磁性の外側エンベロープ(2)と、を備えて構成され、
前記ボディ(4)は電気的絶縁材料から作られるとともに外周が円筒状に形成され、
前記ボディ(4)は、前記ボディの外周面に沿って円周上等間隔で形成された3つ、4つ、または6つの径方向に突出する突起部(17〜19)を有し、前記突起部にはそれぞれ、前記コイル(5a〜5c)を受容するコア部(20〜22)と、前記外側エンベロープ(2)の内面に相補的な断面円弧状の外周面を有し、前記コア部(20〜22)に受容した前記コイルを覆う周辺拡張部(30〜32)とが設けられ、
前記コア部(20〜22)は、前記ボディの外周面を横切るとともに径方向に直角で且つ軸方向に延びる平面に沿って形成されていることを特徴とする電気機械。 - 前記コア部は、前記ボディの外周面において、前記平面が延びる方向における端部が外方に開放することを特徴とする請求項1に記載の電気機械。
- 前記ボディ(4)は、周方向に等間隔で配置された3つの前記突起部(17〜19)を有し、前記ロータ(7)は1対または2対の磁極を有し、前記ボディ(4)は三角形の断面を有する中央部を有することを特徴とする、請求項1もしくは2に記載の電気機械。
- 前記ロータ(7)の半径は、前記ステータの前記チャンネル部の長手方向の軸と、巻線の内側の巻線部を通過する平面との間の距離よりも大きいことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の電気機械。
- 前記外側エンベロープ(2)の外側半径は、5mm未満であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記外側エンベロープ(2)と前記ロータ(7)との間の空間は、強磁性体粒子を含んでいる混合物によって少なくとも部分的に充填されていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記混合物は、強磁性体粒子入りのプラスチック材料であることを特徴とする、請求項6に記載の電気機械。
- 前記ボディ(4)は、強磁性体粒子入りの混合物から少なくとも部分的に製造されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記ボディ(4)は、前記外側エンベロープ(2)を有して、強磁性体粒子入りの混合物から製造された単一の部品を形成することを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記外側エンベロープ(2)は、強磁性体粒子入りのプラスチック材料から製造されていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記磁化されたロータ(7)は直径方向に交互に磁化されたタイルの形状の磁石のアセンブリによって形成されていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記磁化されたロータ(7)は、単一方向または交互方向に磁化された、焼結された単一部品の材料によって形成されていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記ボディ(4)は、その一端に金属化された表面(70〜73および81〜83)を有しており、金属化された表面は、一方では巻線のワイヤをはんだ付けし、他方では接続要素を接続するためのものであることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記ボディ(4)は、弾性変形可能な材料から製造されていることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記突起部(17〜19)は、半径方向に対称的な平面に沿ってスロット付けされていることを特徴とする、請求項1〜14のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記ロータ(7)の外側半径は、前記ステータの外側半径をRとして、0.4Rと0.5Rの間であることを特徴とする、請求項1〜15のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記コア部(20〜22)の平均の幅Lnは、前記ステータの外側半径をRとして、0.5Rと1.2Rの間であることを特徴とする、請求項1〜16のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記コイル(5a、5b、5c)の厚さをEとするときに、周辺拡張部(30〜32)の最大幅Lpは、前記ステータの外側半径をRとして、1.1Rと1.8Rの間であり、E+Lnより大きいことを特徴とする、請求項1〜17のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記コア部(20〜22)の断面は一定であることを特徴とする、請求項1〜18のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記コア部(20〜22)の断面は外側方向に制限されていることを特徴とする、請求項1〜18のいずれか一項に記載の電気機械。
- 前記外側エンベロープ(2)は、積み重ねられた金属シート(10)のパケットから構成されていることを特徴とする、請求項1〜20のいずれか一項に記載の電気機械。
- 円周方向に磁極を交互に有するように磁化された管状のロータ(7)と、
前記ロータ(7)の外周面に対応する内周面を有して前記ボディ(4)を貫通するチャンネル部(16)が形成されたボディ(4)を有するステータと、を備え、
前記ボディ(4)は複数のコイル(5a〜5c)を支持し、
前記ステータは、強磁性の外側エンベロープ(2)によって囲まれており、
前記ボディ(4)は電気的絶縁材料から外周が円筒状に形成され、
前記ボディ(4)の外周面を横切る径方向に直角で軸方向に延び、周方向に等間隔で配置された3つ、4つ、または6つの平面に沿って前記ボディにそれぞれ形成され、それぞれ前記コイル(5a〜5c)を受容する3つ、4つ、または6つのコア部(20〜22)を有し、
前記コア部の外周側に、前記外側エンベロープ(2)の内面に相補的な断面円弧状の外周面を有し、前記コア部(20〜22)に受容した前記コイルを覆う周辺拡張部(30〜32)を有する突起部が設けられている、電気機械の製造方法であって、
前記ボディを製造するステップと、それぞれの前記コア部の周囲に導電ワイヤを巻くステップと、前記外側エンベロープ(2)の中に、前述のように導電ワイヤが巻かれた前記ボディを挿入するステップとを有する、電気機械の製造方法。
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