平角線巻線を有する永久磁石同期機
スロット（４）内の銅占積率が高い永久磁石同期機（２）を提供する。本発明の同期機の固定子は平行側面スロット（４）を有し、該スロットが平角線（５）からなる巻線系を備え、平角線（５）が各々１つの歯（３）を包囲しかつ歯巻回コイル（６）として構成され、平角線（５）が平打巻回され、平角線（５）の短辺側が各々歯（３）の方を向き、各歯巻回コイル（６）が少なくとも２層の平角線（５）を有する。平角線はスロット底の方から巻回するとよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石同期機であって、固定子を有し、該固定子が平行側面スロットを有し、これらスロットが平角線巻線を備え、平角線巻線が各々１つの歯を包囲しかつ歯巻回コイルとして構成されているものに関する。
【背景技術】
【０００２】
表皮効果およびそれとともに電気機械への入熱を減らすべく、個々の丸線からなる撚り導体束や編組導体束からなるコイルを巻回することは公知である。しかしこの場合には、製造支出が高まり、電気機械のスロット内での銅占積率が低下する。
【０００３】
上記欠点を避けるべく、コイルは銅プレス索で製造できるが、コイルの費用増を伴う。
【０００４】
欧州特許出願公開第１２５５３４４号明細書により、平角線で構成されたコイル構成が公知である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
その点から出発して本発明の課題は、製造費が低く、銅占積率が高く、同時に漂遊損失率が比較的低い永久磁石同期機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は本発明によれば、平角線が平打巻回され、平角線の短辺側が各々歯の方を向き、各歯巻回コイルが少なくとも２層の平角線を有することにより達成される。
【０００７】
平角線の本発明に係る配置では、巻線横断面は特にスロット幅の方向に配列しており、スロット高の方向にはごく僅かに配列しているにすぎない。この結果表皮効果が減少し、それに伴い別の巻線配置に比べて漂遊損失が実質的に減少する。特にこのような歯巻回コイルは、平行側面スロット対を有し、固定子穴の方向を向いた開放スロットで利用でき、その結果歯巻回コイルを通しての固定子の装着が著しく容易となる。
【０００８】
固定子を同軸に構成した場合、歯巻回コイルは外側から積層星形鉄心に装着され、引き続きヨーク背面内で位置決めされる。
【０００９】
使用する各平角線は、線材規格に明示された許容範囲の下方の曲げ半径で加工できる。
【００１０】
本発明に係る構造は、特にトルクモータの固定子用に適する。それは、トルクモータにおいて、特にモータの小型化に厳しい要求が課されるからである。
【００１１】
歯巻回コイルを予め支持体上で位置決めし又は巻回すると、永久磁石同期機の組付けにとり有利である。
【００１２】
支持体付き又は支持体なしの歯巻回コイルは固定子穴により、又２分割固定子の場合には外部から、歯上で位置決めされ、ヨーク背面内で固定される。
【００１３】
本発明と、従属請求項の特徴による本発明のその他の有利な諸構成を、以下、図面に略示する実施例に基づき詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は電気機械の固定子１の細部図である。この図に示す歯３は隣接するスロット４を有し、スロットは平行側面に形成されている。スロット４内に、上下および並べて配置される平角線５を示してある。このように構成された歯巻回コイル６は、歯３に隣接した巻線層７がスロット底８から半径方向で固定子穴へと延び、第２層もスロット底８から固定子穴へと延びるように巻回されている。スロット内で平角線５の並置された巻線層７は電気的に直列にも並列にも接続可能である。この結果、１つの平角線寸法で２種類の巻線数を実現できる。例えば図２に原理的に示す並列回路の場合、平角線５にエナメル絶縁を施していれば、層間絶縁２０は必ずしも必要ない。
【００１５】
図２に示す如く、歯巻回コイル６は、線材規格に定められた許容範囲の下方にある曲げ半径で加工するとよい。スロット４の領域に歯巻回コイル６は固定子１の薄鋼板１２に対する主絶縁１１を持つ。歯巻回コイル６の始端９と終端１０は、電気的に並列接続された平角線５を持つ歯巻回コイル６の通電を可能とする。平角線５は必要なら溝２１又は他の加工部を有し、これが加工、例えば歯巻回コイル６の巻回を容易にする。歯巻回コイル６の固定を向上すべく、ケーブル結合具に類似した手段２２を利用できる。
【００１６】
歯巻回コイル６を支持体２３に巻回する場合、少なくとも歯３に向き合う側で、主絶縁１１を省略できる。それは、支持体２３の材料がこの機能を引受け又は含む故である。
【００１７】
図３は電気機械、特に永久磁石同期機２の構造を示す。固定子１は、対で平行側面スロット４を備えた歯３と、各々その間にあって台形に形成された非巻回歯１３とを有する。固定子１はハウジング１６に嵌挿されている。ハウジング１６の内部又は表面に、同期機２を冷却するための図示しない手段を備えている。これは、特に空気冷却のための冷却フィン、又はハウジング１６内にある蛇行状又は螺旋状に配置された液体冷却用冷却通路である。回転子１４の周面にある永久磁石１５は好適な手段、例えば結合帯１７によって保持される。回転子１４自体が冷却手段、例えば冷却通路１８を有する。
【００１８】
回転子１４は例えば主軸１９上で位置決めされており、この主軸は図示しない生産機械又は工作機械の一部を成す。
【００１９】
図４に示す歯巻回コイル６は、平角線６が、原理的に示す如く結合部２３を経て電気的に直列に接続されている。層間に加わる電圧差の故に、層間絶縁２０が不可欠である。
【００２０】
図５に斜視図で例示する支持体２３は平角線５を備え得る。その際には、支持体２３の内面２４が平角線５と歯３との間の主絶縁を引き受ける。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】平角線巻線の細部部である。
【図２】平角線で構成された歯巻回コイルを示す。
【図３】本発明に係る巻線を有する電気機械の横断面図である。
【図４】原理的直列回路を示す。
【図５】支持体の斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１ 固定子、２ 同期機、３、１３ 歯、４ スロット、５ 平角線、６ 歯巻回コイル、７ 巻線層、８ スロット底、９ 始端、１０ 終端、１１ 主絶縁、１２ 薄鋼板、１４ 回転子、１５ 永久磁石、１６ ハウジング、１７ 結合帯、１８ 冷却通路、１９ 主軸、２０ 層間絶縁、２１ 溝、２３ 支持体、２４ 内面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石同期機であって、固定子を有し、該固定子が平行側面スロットを有し、これらスロットが平角線巻線を備え、平角線巻線が各々１つの歯を包囲しかつ歯巻回コイルとして構成されているものに関する。
【背景技術】
【０００２】
表皮効果およびそれとともに電気機械への入熱を減らすべく、個々の丸線からなる撚り導体束や編組導体束からなるコイルを巻回することは公知である。しかしこの場合には、製造支出が高まり、電気機械のスロット内での銅占積率が低下する。
【０００３】
上記欠点を避けるべく、コイルは銅プレス索で製造できるが、コイルの費用増を伴う。
【０００４】
欧州特許出願公開第１２５５３４４号明細書により、平角線で構成されたコイル構成が公知である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
その点から出発して本発明の課題は、製造費が低く、銅占積率が高く、同時に漂遊損失率が比較的低い永久磁石同期機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は本発明によれば、平角線が平打巻回され、平角線の短辺側が各々歯の方を向き、各歯巻回コイルが少なくとも２層の平角線を有することにより達成される。
【０００７】
平角線の本発明に係る配置では、巻線横断面は特にスロット幅の方向に配列しており、スロット高の方向にはごく僅かに配列しているにすぎない。この結果表皮効果が減少し、それに伴い別の巻線配置に比べて漂遊損失が実質的に減少する。特にこのような歯巻回コイルは、平行側面スロット対を有し、固定子穴の方向を向いた開放スロットで利用でき、その結果歯巻回コイルを通しての固定子の装着が著しく容易となる。
【０００８】
固定子を同軸に構成した場合、歯巻回コイルは外側から積層星形鉄心に装着され、引き続きヨーク背面内で位置決めされる。
【０００９】
使用する各平角線は、線材規格に明示された許容範囲の下方の曲げ半径で加工できる。
【００１０】
本発明に係る構造は、特にトルクモータの固定子用に適する。それは、トルクモータにおいて、特にモータの小型化に厳しい要求が課されるからである。
【００１１】
歯巻回コイルを予め支持体上で位置決めし又は巻回すると、永久磁石同期機の組付けにとり有利である。
【００１２】
支持体付き又は支持体なしの歯巻回コイルは固定子穴により、又２分割固定子の場合には外部から、歯上で位置決めされ、ヨーク背面内で固定される。
【００１３】
本発明と、従属請求項の特徴による本発明のその他の有利な諸構成を、以下、図面に略示する実施例に基づき詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は電気機械の固定子１の細部図である。この図に示す歯３は隣接するスロット４を有し、スロットは平行側面に形成されている。スロット４内に、上下および並べて配置される平角線５を示してある。このように構成された歯巻回コイル６は、歯３に隣接した巻線層７がスロット底８から半径方向で固定子穴へと延び、第２層もスロット底８から固定子穴へと延びるように巻回されている。スロット内で平角線５の並置された巻線層７は電気的に直列にも並列にも接続可能である。この結果、１つの平角線寸法で２種類の巻線数を実現できる。例えば図２に原理的に示す並列回路の場合、平角線５にエナメル絶縁を施していれば、層間絶縁２０は必ずしも必要ない。
【００１５】
図２に示す如く、歯巻回コイル６は、線材規格に定められた許容範囲の下方にある曲げ半径で加工するとよい。スロット４の領域に歯巻回コイル６は固定子１の薄鋼板１２に対する主絶縁１１を持つ。歯巻回コイル６の始端９と終端１０は、電気的に並列接続された平角線５を持つ歯巻回コイル６の通電を可能とする。平角線５は必要なら溝２１又は他の加工部を有し、これが加工、例えば歯巻回コイル６の巻回を容易にする。歯巻回コイル６の固定を向上すべく、ケーブル結合具に類似した手段２２を利用できる。
【００１６】
歯巻回コイル６を支持体２３に巻回する場合、少なくとも歯３に向き合う側で、主絶縁１１を省略できる。それは、支持体２３の材料がこの機能を引受け又は含む故である。
【００１７】
図３は電気機械、特に永久磁石同期機２の構造を示す。固定子１は、対で平行側面スロット４を備えた歯３と、各々その間にあって台形に形成された非巻回歯１３とを有する。固定子１はハウジング１６に嵌挿されている。ハウジング１６の内部又は表面に、同期機２を冷却するための図示しない手段を備えている。これは、特に空気冷却のための冷却フィン、又はハウジング１６内にある蛇行状又は螺旋状に配置された液体冷却用冷却通路である。回転子１４の周面にある永久磁石１５は好適な手段、例えば結合帯１７によって保持される。回転子１４自体が冷却手段、例えば冷却通路１８を有する。
【００１８】
回転子１４は例えば主軸１９上で位置決めされており、この主軸は図示しない生産機械又は工作機械の一部を成す。
【００１９】
図４に示す歯巻回コイル６は、平角線６が、原理的に示す如く結合部２３を経て電気的に直列に接続されている。層間に加わる電圧差の故に、層間絶縁２０が不可欠である。
【００２０】
図５に斜視図で例示する支持体２３は平角線５を備え得る。その際には、支持体２３の内面２４が平角線５と歯３との間の主絶縁を引き受ける。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】平角線巻線の細部部である。
【図２】平角線で構成された歯巻回コイルを示す。
【図３】本発明に係る巻線を有する電気機械の横断面図である。
【図４】原理的直列回路を示す。
【図５】支持体の斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１ 固定子、２ 同期機、３、１３ 歯、４ スロット、５ 平角線、６ 歯巻回コイル、７ 巻線層、８ スロット底、９ 始端、１０ 終端、１１ 主絶縁、１２ 薄鋼板、１４ 回転子、１５ 永久磁石、１６ ハウジング、１７ 結合帯、１８ 冷却通路、１９ 主軸、２０ 層間絶縁、２１ 溝、２３ 支持体、２４ 内面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石同期機（２）であって、固定子が平行側面スロット（４）を有し、該スロットが平角線（５）からなる巻線系を備え、平角線（５）が各々１つの歯（３）を包囲しかつ歯巻回コイル（６）として構成されたものにおいて、
平角線（５）が平打巻回され、平角線（５）の短辺側が各々歯（３）の方を向き、各歯巻回コイル（６）が少なくとも２層の平角線（５）を有することを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項２】
各層の平角線がスロット底の方から巻回されたことを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期機。
【請求項３】
各第２歯（３）のみが歯巻回コイル（６）を有し、スロット（４）が各々歯巻回コイルの半分によって占められており、非巻回歯（１３）と巻回歯（３）との系列が生じることを特徴とする請求項１又は２記載の永久磁石同期機。
【請求項４】
固定子（１）が同軸に構成されたことを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項５】
歯巻回コイル（６）が固定子（１）内の少なくともスロット区域領域に主絶縁（１１）を有することを特徴とする請求項１から３の１つに記載の永久磁石同期機。
【請求項６】
歯巻回コイル（６）が支持体（２３）上に巻回され、歯巻回コイル（６）が支持体（２３）と共に歯（３）で位置決めされたことを特徴とする請求項１から５の１つに記載の永久磁石同期機。
【請求項７】
歯巻回コイル（６）の平角線（５）が電気的に並列又は直列に接続されたことを特徴とする請求項１から６の１つに記載の永久磁石同期機。
【請求項１】
永久磁石同期機（２）であって、固定子が平行側面スロット（４）を有し、該スロットが平角線（５）からなる巻線系を備え、平角線（５）が各々１つの歯（３）を包囲しかつ歯巻回コイル（６）として構成されたものにおいて、
平角線（５）が平打巻回され、平角線（５）の短辺側が各々歯（３）の方を向き、各歯巻回コイル（６）が少なくとも２層の平角線（５）を有することを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項２】
各層の平角線がスロット底の方から巻回されたことを特徴とする請求項１記載の永久磁石同期機。
【請求項３】
各第２歯（３）のみが歯巻回コイル（６）を有し、スロット（４）が各々歯巻回コイルの半分によって占められており、非巻回歯（１３）と巻回歯（３）との系列が生じることを特徴とする請求項１又は２記載の永久磁石同期機。
【請求項４】
固定子（１）が同軸に構成されたことを特徴とする永久磁石同期機。
【請求項５】
歯巻回コイル（６）が固定子（１）内の少なくともスロット区域領域に主絶縁（１１）を有することを特徴とする請求項１から３の１つに記載の永久磁石同期機。
【請求項６】
歯巻回コイル（６）が支持体（２３）上に巻回され、歯巻回コイル（６）が支持体（２３）と共に歯（３）で位置決めされたことを特徴とする請求項１から５の１つに記載の永久磁石同期機。
【請求項７】
歯巻回コイル（６）の平角線（５）が電気的に並列又は直列に接続されたことを特徴とする請求項１から６の１つに記載の永久磁石同期機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２００８−５１４１７３（Ｐ２００８−５１４１７３Ａ）
【公表日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３１７４５（Ｐ２００７−５３１７４５）
【出願日】平成１７年９月９日（２００５．９．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００５／０５４５０１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０２９９９２
【国際公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【出願人】（３９００３９４１３）シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト (2,104)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
【住所又は居所原語表記】Ｗｉｔｔｅｌｓｂａｃｈｅｒｐｌａｔｚ ２， Ｄ−８０３３３ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月９日（２００５．９．９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００５／０５４５０１
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０２９９９２
【国際公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【出願人】（３９００３９４１３）シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト (2,104)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
【住所又は居所原語表記】Ｗｉｔｔｅｌｓｂａｃｈｅｒｐｌａｔｚ ２， Ｄ−８０３３３ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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