專(zhuān)利名稱(chēng)：具有簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)以及相關(guān)控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝在機(jī)動(dòng)車(chē)輛和卡車(chē)上的電動(dòng)機(jī)以及相關(guān)控制設(shè)備，更具體地，涉及一種電動(dòng)機(jī)以及用于控制這樣的電動(dòng)機(jī)的相關(guān)控制設(shè)備。
背景技術(shù)：
迄今一直試圖提供在機(jī)動(dòng)車(chē)輛中使用的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。這樣的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)包括定子極，定子極上承載有相應(yīng)相的集中繞組的線圈，且這樣的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)之一在例如日本專(zhuān)利未受審查申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)6-261513中的圖1至圖3中被公開(kāi)。
圖27是示出這種相關(guān)技術(shù)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)的橫截面視圖，圖28是沿著圖27的線AA-AA所取的橫截面視圖。
圖27和28中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)采取四極及六槽型無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的形式。該無(wú)刷電動(dòng)機(jī)包括具有由所謂的集中繞組構(gòu)成的繞組結(jié)構(gòu)的定子，所述定子具有定子極，定子極上承載有以集中繞組式樣纏繞的相應(yīng)相線圈。
無(wú)刷電動(dòng)機(jī)包括由電動(dòng)機(jī)外殼6所支撐且其上承載有定子繞組5的定子鐵芯4、以及可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在定子鐵芯4內(nèi)側(cè)且承載在轉(zhuǎn)子軸1上的轉(zhuǎn)子鐵芯2，轉(zhuǎn)子軸1由電動(dòng)機(jī)外殼6借助于其上安裝的一對(duì)軸承3來(lái)可旋轉(zhuǎn)地支撐。
定子鐵芯4具有第一對(duì)徑向向內(nèi)突出的U相凸極TBU1、TBU2，第二對(duì)徑向向內(nèi)突出的V相凸極TBV1、TBV2，以及第三對(duì)徑向向內(nèi)突出的W相凸極TBW1、TBW2。U相凸極TBU1、TBU2上承載著U相繞組WBU1、WBU2。V相凸極TBV1、TBV2上承載著V相繞組WBV1、WBV2。同樣地，W相凸極TBW1、TBW2上承載著W相繞組WBW1、WBW2。
圖29以一周示出了具有以其圓周方向展開(kāi)的狀態(tài)的定子的展開(kāi)圖，其用于圖示U相、V相和W相繞組之間的放置關(guān)系。橫軸以其中一周在720°角處形成的電角來(lái)描繪。
如圖29所示，U相繞組WBU1、WBU2彼此電連接。V相繞組WBV1、WBV2彼此電連接。同樣地，W相繞組WBW1、WBW2彼此電連接。U相繞組WBU2、V相繞組WBV2和W相繞組WBW2在中性結(jié)N處以星形連接相連。
如圖27和28所示，轉(zhuǎn)子鐵芯2具有外表面，其上承載有每個(gè)均以N極磁化的永久磁體7和每個(gè)均以S極磁化的永久磁體8，它們交替地位于轉(zhuǎn)子鐵芯2的外表面上。以如此結(jié)構(gòu)形成的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)迄今已廣泛地用于工業(yè)和家庭應(yīng)用。
在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)US2005/0189843A1所公開(kāi)的內(nèi)容中，提出了另一類(lèi)型的三相交流電動(dòng)機(jī)。
圖30是示出這樣的四個(gè)極在十二個(gè)槽中的三相交流電動(dòng)機(jī)的橫截面視圖。圖31和32是示出如從圖30中所示定子的內(nèi)表面區(qū)域觀察到的定子極形狀與承載在定子極上的相關(guān)聯(lián)的繞組之間的關(guān)系的布局圖，所述定子極以直線形式展開(kāi)并且以圓周方向、在以電角為單位的橫軸上描繪。由于三相交流電動(dòng)機(jī)具有四個(gè)極，所以定子的整個(gè)圓周以從0°到720°的電角來(lái)圖示。
圖31示出一種示范情況，其中定子繞組設(shè)置成疊繞組式樣；圖32示出另一種示范情況，其中定子繞組設(shè)置成波繞組式樣。
如圖30所示，相關(guān)技術(shù)的三相電動(dòng)機(jī)M包括固定支撐在電動(dòng)機(jī)外殼6上且內(nèi)圓周表面形成有多個(gè)徑向面向內(nèi)的定子極11至22的定子S、纏繞在定子極11至22上的定子繞組SW、外表面交替形成有N極7和S極8的轉(zhuǎn)子2。如圖1A所示，定子S還具有分別相鄰于定子極S11至S22而圓周地形成的槽S11至S22。
如圖30和31所示，槽S22、S16中容納了U相繞組23、29且槽S13、S19容納了反相的U相繞組26、32。同樣地，槽S12、S18中容納了V相繞組25、31且槽S15、S21容納了反相的V相繞組28、34。同樣地，槽S14、S20容納了W相繞組27、33且槽S17、S11容納了反相的W相繞組30、24。
圖32中所示的電動(dòng)機(jī)MA與圖30和31中所示的電動(dòng)機(jī)M在繞組式樣方面不同，其中電動(dòng)機(jī)MA的每個(gè)槽中的每個(gè)繞組的匝數(shù)與圖30和31中所示定子中的每個(gè)槽中的每個(gè)繞組的匝數(shù)相同。對(duì)于電動(dòng)機(jī)M和MA，U相、V相和W相繞組以相同的方式被施加有三相交流激勵(lì)電流，其中電動(dòng)機(jī)M和MA在相同電磁作用下產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩輸出來(lái)以相同的方式被驅(qū)動(dòng)。
圖33示出三相交流電動(dòng)機(jī)的另一實(shí)例MB，三相交流電動(dòng)機(jī)MB具有定子SB，定子SB包括定子極，每個(gè)定子極以如從轉(zhuǎn)子(未示出)的外表面觀察基本上為三角形的形狀而形成。定子SB具有三角形定子極11x至22x，它們?cè)趫D33中以按照從0°至720°的電角展開(kāi)的形式描繪。定子SB包括U相繞組23x、29x以及反相的U相繞組26x、32x。同樣地，定子SB包括V相繞組25x、31x以及反相的V相繞組28x、34x。同樣地，定子SB包括W相繞組27x、33x以及反相的W相繞組30x、24x。
定子SB與圖32中所示電動(dòng)機(jī)MA的定子SA的不同之處在于定子SB的定子繞組設(shè)置成梯形構(gòu)造，而定子SA的定子繞組設(shè)置成矩形構(gòu)造。圖33中所示的電動(dòng)機(jī)MB的定子繞組具有的特征在于隨著兩相中線圈端部的繞組之間的重疊面積變小，繞組長(zhǎng)度可以被縮短，且相應(yīng)的繞組以鈍角彎曲。這產(chǎn)生了使繞組的線圈端部最小化的能力，使得制造繞組簡(jiǎn)易并且降低了生產(chǎn)成本。這樣的電動(dòng)機(jī)的另一優(yōu)點(diǎn)具有定子以圓周方向傾斜的效果。
圖27和28中所示的相關(guān)技術(shù)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)是所謂的集中繞組結(jié)構(gòu)的三相交流電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)繞組需要被纏繞在相應(yīng)的定子極上，這導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。此外，電動(dòng)機(jī)繞組需要被定位在其背面的槽中，這導(dǎo)致了出現(xiàn)纏繞電動(dòng)機(jī)繞組的生產(chǎn)能力下降的問(wèn)題。此外，由于這樣的結(jié)構(gòu)，造成難以以低成本和以高效率使電動(dòng)機(jī)小型化的問(wèn)題。此外，由于定子具有以360°的電角形成有僅三個(gè)凸極的結(jié)構(gòu)，所以電動(dòng)機(jī)難以允許定子產(chǎn)生用以精確地產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的正弦波式樣的磁動(dòng)勢(shì)。這導(dǎo)致如下問(wèn)題難以將這樣的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于同步磁阻電動(dòng)機(jī)、應(yīng)用磁阻轉(zhuǎn)矩的各種電動(dòng)機(jī)或感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
此外，如圖30和31所示的具有以疊繞組形成的電動(dòng)機(jī)繞組的定子可以以整節(jié)距(full-pitch)繞組和分布式繞組形成，使得定子能夠產(chǎn)生平滑正弦波式樣的電動(dòng)勢(shì)分布。然而，繞組需要通過(guò)開(kāi)口部被插入到相應(yīng)的槽中，這導(dǎo)致了出現(xiàn)繞組的空間占有比率減小的問(wèn)題。出現(xiàn)的另一問(wèn)題是繞組的線圈端具有延長(zhǎng)的軸向長(zhǎng)度，這造成難以使電動(dòng)機(jī)小型化。此外，出現(xiàn)的又一問(wèn)題是繞組的生產(chǎn)能力下降。如圖32所示的具有以波形繞組形成的電動(dòng)機(jī)繞組的定子具有與圖31中所示的定子的問(wèn)題相同的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了處理上述問(wèn)題而完成了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了繞組的簡(jiǎn)化，以利用可用來(lái)良好地形成并放置繞組以便容易組裝的簡(jiǎn)化繞組結(jié)構(gòu)來(lái)簡(jiǎn)化電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。這使得能夠以高生產(chǎn)能力來(lái)制造電動(dòng)機(jī)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化的制造方法。這使電動(dòng)機(jī)能夠具有增大的繞組的空間占有比率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)效率的改進(jìn)。利用這些效果的組合，本發(fā)明可以提供一種可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的生產(chǎn)能力、小型化、高效且低成本的電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的第一方面提供了一種三相交流電動(dòng)機(jī)，其包括定子和可旋轉(zhuǎn)地支撐在定子的定子極內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子，所述定子包括其上承載著從U相繞組、V相繞組和W相繞組中選擇的第一相繞組的第一相定子極、其上承載著從U相繞組、V相繞組和W相繞組中選擇的第二相繞組的第二相定子極以及缺少?gòu)腢相繞組、V相繞組和W相繞組中選擇的第三相繞組的第三相定子極。第一和第二相繞組利用通過(guò)合成三相交流電流而獲得的激勵(lì)電流來(lái)被激勵(lì)，以允許定子電磁地產(chǎn)生三相交流電磁作用，轉(zhuǎn)子通過(guò)該電磁作用被驅(qū)動(dòng)。
對(duì)于這樣的三相交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，U相繞組、V相繞組和W相繞組中的一相繞組被去除，由此實(shí)現(xiàn)定子繞組結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步簡(jiǎn)化。例如，對(duì)于僅形成有U相繞組和W相繞組而缺少V相繞組的定子，U相繞組利用U相電流Iu和負(fù)電勢(shì)的V相電流-Iv來(lái)被激勵(lì)，并且W相繞組利用W相電流Iw和負(fù)電勢(shì)的V相電流-Iv來(lái)被激勵(lì)。這使得U相繞組和W相繞組針對(duì)V相繞組的激勵(lì)電流而提供電磁作用?？蓪⑦@樣的繞組結(jié)構(gòu)應(yīng)用于其中多相繞組以疊繞組式樣、波形繞組式樣或所謂的集中繞組式樣纏繞在定子上的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)。
對(duì)于上面所提到的繞組結(jié)構(gòu)，U相繞組和W相繞組中的每一個(gè)的激勵(lì)電流是通常三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的相繞組電流的1.732倍，簡(jiǎn)單地考慮，電動(dòng)機(jī)的銅損增加到兩倍的值。然而，一旦有效地利用由于缺少V相繞組而產(chǎn)生的空余空間并且因繞組的簡(jiǎn)化而增大繞組的空間占有比率，本發(fā)明的三相電動(dòng)機(jī)的銅損就保持在相同程度。此外，簡(jiǎn)化的繞組結(jié)構(gòu)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)能力的改進(jìn)。
此外，對(duì)于具有波形繞組結(jié)構(gòu)的定子，可以轉(zhuǎn)變繞組的放置，使以簡(jiǎn)單的方式組裝電動(dòng)機(jī)成為可能。此外，一旦將定子放置在轉(zhuǎn)子的軸向上而在相關(guān)聯(lián)的構(gòu)成部件之間不發(fā)生干擾或在相關(guān)聯(lián)的構(gòu)成部件之間具有最小的干擾，這樣的繞組結(jié)構(gòu)就使電動(dòng)機(jī)能夠以簡(jiǎn)單的方式被組裝。利用以簡(jiǎn)化的繞組式樣和構(gòu)成來(lái)制造的繞組，該電動(dòng)機(jī)可以以顯著提高的生產(chǎn)能力來(lái)制造，其中繞組以高的空間占有比率來(lái)放置。
盡管通常使電動(dòng)機(jī)的繞組設(shè)置成星形連接存在許多可能性，但是定子可采取其中三角形繞組的V相繞組被去除的繞組結(jié)構(gòu)。這允許在工業(yè)或家庭中廣泛使用的三相逆變器被高效率地利用。此外，該電動(dòng)機(jī)具有允許三個(gè)相電流Iu、Iv、Iw被自由地控制的三個(gè)端子。這產(chǎn)生了實(shí)現(xiàn)電流控制的能力，如用于控制三次諧波電流的方法，其難以在設(shè)計(jì)成星形連接的相關(guān)技術(shù)電動(dòng)機(jī)中被實(shí)現(xiàn)。
此外，定子鐵芯可在構(gòu)造上修改成具有如此結(jié)構(gòu)的三維鐵芯，在該結(jié)構(gòu)中，繞組的線圈端不以轉(zhuǎn)子的軸向從定子鐵芯的兩個(gè)端面突出，從而不致使本發(fā)明的有利特征受到任何損失。
本發(fā)明的第二方面提供了一種兩相交流電動(dòng)機(jī)，其包括具有定子極的定子以及可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在定子的定子極內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子，其中定子極每個(gè)都以基本上三角形形狀和基本上梯形形狀之一而形成，定子極承載著以波形繞組式樣纏繞在定子極上的A相繞組和B相繞組。
對(duì)于這樣的兩相交流電動(dòng)機(jī)，可以以較小的彎曲角度形成繞組，使得可以簡(jiǎn)單地制造繞組和將繞組組裝在定子上。而且，這樣的繞組結(jié)構(gòu)導(dǎo)致線圈端部尺寸的減小，從而產(chǎn)生了制造繞組和使繞組尺寸最小化的簡(jiǎn)易性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)以低成本生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的第三方面提供了一種用于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，該無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的定子形成有其上承載著U相繞組的U相定子極、V相定子以及其上承載著W相繞組的W相定子，其中使第一和第二相繞組的端部在結(jié)點(diǎn)處彼此相連。該控制設(shè)備包括三相逆變器，該三相逆變器包括連接到其中第一和第二相繞組所連接到的結(jié)點(diǎn)的第一輸出端子、連接到第一相繞組的第二輸出端子、以及連接到第二相繞組的第三輸出端子。
利用這樣的控制設(shè)備，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可以利用三相激勵(lì)電流來(lái)被高效率地驅(qū)動(dòng)，同時(shí)當(dāng)除去三個(gè)相繞組之一時(shí)允許電動(dòng)機(jī)以簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)來(lái)形成。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的三相交流電動(dòng)機(jī)的展開(kāi)圖，該三相交流電動(dòng)機(jī)的定子以其圓周方向、以電角為單位來(lái)展開(kāi)。
圖2是示出圖1中所示第一實(shí)施例的三相交流電動(dòng)機(jī)的經(jīng)修改形式的另一展開(kāi)圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的三相交流電動(dòng)機(jī)的展開(kāi)圖，該三相交流電動(dòng)機(jī)的定子以其圓周方向、以電角為單位來(lái)展開(kāi)。
圖4是示出圖3中所示第二實(shí)施例的三相交流電動(dòng)機(jī)的經(jīng)修改形式的展開(kāi)圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的三相交流電動(dòng)機(jī)的展開(kāi)圖，該三相交流電動(dòng)機(jī)的定子以其圓周方向、以電角為單位來(lái)展開(kāi)。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的三相交流電動(dòng)機(jī)的展開(kāi)圖，該三相交流電動(dòng)機(jī)的定子以其圓周方向、以電角為單位來(lái)展開(kāi)。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的三相交流電動(dòng)機(jī)的展開(kāi)圖，該三相交流電動(dòng)機(jī)的定子以其圓周方向、以電角為單位來(lái)展開(kāi)。
圖8是示出圖7中所示第五實(shí)施例的三相交流電動(dòng)機(jī)的經(jīng)修改形式的展開(kāi)圖。
圖9是示出圖7中所示第五實(shí)施例的三相交流電動(dòng)機(jī)的另一經(jīng)修改形式的展開(kāi)圖。
圖10是示出圖7中所示第五實(shí)施例的三相交流電動(dòng)機(jī)的又一經(jīng)修改形式的展開(kāi)圖。
圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的三相交流電動(dòng)機(jī)的展開(kāi)圖，該三相交流電動(dòng)機(jī)的定子以其圓周方向、以電角為單位來(lái)展開(kāi)。
圖12是示出一套繞組的示意圖，一旦分別接收到第一和第二激勵(lì)電壓，該套繞組就利用第一和第二激勵(lì)電流來(lái)被激勵(lì)。
圖13是示出具有其上施加有三相交流電壓的第一和第二相繞組的三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的示意圖。
圖14是示出流過(guò)具有第一和第二相繞組的三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的兩相電流與三相交流電壓之間的關(guān)系的示意圖。
圖15是示出流過(guò)具有第一和第二相繞組的三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的兩相電流與三相交流電壓之間的關(guān)系的示意圖。
圖16是用作如圖13所示的具有兩個(gè)繞組的三相交流電動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備的三相逆變器的電路圖。
圖17是示出具有響應(yīng)于三相交流電壓而利用兩相電流來(lái)被激勵(lì)的四個(gè)繞組的三相交流電動(dòng)機(jī)的示意圖。
圖18是示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的具有四個(gè)定子極的兩相電動(dòng)機(jī)的示意性橫截面視圖。
圖19是示出圖18中所示的兩相電動(dòng)機(jī)的展開(kāi)圖，該兩相電動(dòng)機(jī)的定子以其圓周方向、以電角為單位來(lái)展開(kāi)。
圖20A至20C是示出組裝圖19中所示的兩相電動(dòng)機(jī)的第一和第二繞組和定子極的基本順序的示意性繞組圖。
圖21是示出圖20C中所示的兩相電動(dòng)機(jī)的經(jīng)修改形式的示意性繞組圖。
圖22是示出定子鐵芯的分解示意圖，所述定子鐵芯以每個(gè)都形成有定子極的多個(gè)定子鐵芯元件來(lái)形成。
圖23A至23C是示出組裝定子鐵芯元件的基本順序的示意圖。
圖24是示出處于組裝狀態(tài)的定子鐵芯的示意性橫截面視圖。
圖25是示出形成繞組的步驟的分解透視圖。
圖26是示出形成圖23A至23C中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的經(jīng)修改形式的拼合式定子鐵芯的示意圖。
圖27是示出相關(guān)技術(shù)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
圖28是示出圖27中所示的相關(guān)技術(shù)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
圖29是示出圖28中所示的相關(guān)技術(shù)電動(dòng)機(jī)的定子極與繞組之間的關(guān)系的定子的展開(kāi)圖。
圖30是示出另一相關(guān)技術(shù)電動(dòng)機(jī)的示意性結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
圖31是示出圖30中所示的相關(guān)技術(shù)電動(dòng)機(jī)的定子極與繞組之間的關(guān)系的定子展開(kāi)圖。
圖32是示出另一相關(guān)技術(shù)電動(dòng)機(jī)的定子極與繞組之間的關(guān)系的定子展開(kāi)圖。
圖33是示出又一相關(guān)技術(shù)電動(dòng)機(jī)的定子極與繞組之間的關(guān)系的定子展開(kāi)圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，下面參考附圖詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)以及相關(guān)控制設(shè)備。然而，應(yīng)將本發(fā)明解釋為并不局限于下面所說(shuō)明的這樣的實(shí)施例，并且與其它公知的技術(shù)或具有等效于這樣的公知技術(shù)的功能的其它技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)概念。
在下述說(shuō)明中，在所有的若干視圖中，同樣的參考字符指示類(lèi)似的或?qū)?yīng)的部件。而且在下述說(shuō)明中，省略不同實(shí)施例中相同的構(gòu)成部件的重復(fù)說(shuō)明，但是應(yīng)理解，在所有附圖中，同樣的參考標(biāo)號(hào)指示相同的構(gòu)成部件。
現(xiàn)在，下面參考圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。除了本發(fā)明的基本特征外，圖1中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10與圖30和31中所示的四極三相電動(dòng)機(jī)M具有相同的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并且與圖30和31中所示電動(dòng)機(jī)的那些構(gòu)成部件相同的構(gòu)成部件帶有同樣的參考標(biāo)號(hào)。
本發(fā)明具有的基本特征在于在圖30和31中所示的定子S的三個(gè)相繞組23、24、25中，省略了一個(gè)相繞組。例如，可省略V相繞組。在這樣的情況下，從圖31中所示的定子S中去除繞組25、28、31、34。在這樣的繞組結(jié)構(gòu)下，U相繞組利用為U相電流Iu與V相電流-Iv之和的激勵(lì)電流Iu-Iv來(lái)被激勵(lì)。類(lèi)似地，W相繞組利用為W相電流Iw與V相電流-Iv之和的激勵(lì)電流Iw-Iv來(lái)被激勵(lì)。在缺少V相繞組的情況下利用以這樣的激勵(lì)電流來(lái)激勵(lì)的U相繞組和W相繞組，本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)10可以產(chǎn)生與圖30和31中所示的三相電動(dòng)機(jī)的三相交流電磁作用相同的三相交流電磁作用。
圖1示出本實(shí)施例的波形繞組型電動(dòng)機(jī)的示范性結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)10包括定子ST，定子ST除了繞組25、28、31、34從圖32中所示的波形繞組中去除以外，與圖32中所示的定子SA具有相同的結(jié)構(gòu)。
更具體地，本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)10的定子ST具有形成有多個(gè)徑向面向內(nèi)的定子極11至22的內(nèi)圓周表面、由分別容納在槽S22、S13、S16、S19中的繞組23、26、29、32組成的第一相繞組A1、由分別容納在槽S11、S14、S17、S20中的繞組24、27、30、33組成的第二相繞組A2以及轉(zhuǎn)子(未示出)，所述轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地支撐在定子ST內(nèi)側(cè)并且所述轉(zhuǎn)子的外圓周表面被提供有以四個(gè)極、以N極和S極磁化的永久磁體。
因此，沒(méi)有對(duì)應(yīng)于V相繞組的相繞組纏繞在定子ST上。
在圖1中，橫軸以電角來(lái)描繪并且取720°電角為一周。
雖然在此參考其中V相繞組被去除的示范性結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)10加以說(shuō)明，但是本發(fā)明并不局限于這樣的示范性結(jié)構(gòu)。無(wú)需說(shuō)的是，在經(jīng)修改的結(jié)構(gòu)中，U相繞組或W相繞組可替代V相繞組來(lái)被去除。
(第一實(shí)施例的經(jīng)修改形式)圖2示出了圖1中所示的電動(dòng)機(jī)10的定子繞組的經(jīng)修改形式的定子繞組的示范性接線圖。
在圖2中所示的經(jīng)修改的繞組式樣中，W相繞組A2的繞組24、27、30、33以與圖1中所示W(wǎng)相繞組A2的繞組24、27、30、33的方向相反的方向來(lái)纏繞。因此，W相繞組以相反的線連接加以連接，以允許相同的電流流過(guò)繞組部分24、27、30、33。圖1和2中所示的繞組結(jié)構(gòu)遇到不同的干擾結(jié)果，并且因此繞組結(jié)構(gòu)可以取決于制造方法來(lái)選擇。
(第二實(shí)施例)下面參考圖3說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10A。
對(duì)于本實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10A，定子STA具有分別以三角形構(gòu)造在等距位置處形成的圓周地隔開(kāi)的定子極40至51，其中三角形定子極交替地設(shè)置在定子STA的公共圓周線上。定子STA具有槽S40至S51，其每個(gè)都形成在相鄰的定子極之間。
對(duì)于本實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10A，定子STA包括U相繞組53和W相繞組54而缺少V相繞組。
更具體地，如圖3中所示，U相繞組53具有容納在槽S40中的繞組53a、容納在槽S43中的繞組53b、容納在槽S46中的繞組53c以及容納在槽S49中的繞組53d。同樣地，W相繞組54具有容納在槽S41中的繞組54a、容納在槽S44中的繞組54b、容納在槽S47中的繞組54c以及容納在槽S50中的繞組54d。
如圖3中所示，沒(méi)有對(duì)應(yīng)于V相繞組的第三相繞組纏繞在定子STA的槽S42、S45、S48、S51中。
在圖3中，橫軸以電角來(lái)描繪并且取720°電角為一周。
對(duì)于上面所提到的這樣的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)10A具有各種有利的效果。即，由于U相繞組53和W相繞組54分別以較小的彎曲角來(lái)彎曲，所以可以容易地制造定子繞組。此外，U相繞組53和W相繞組54分別使線圈端部最小化，這使得容易以低成本和以小尺寸制造定子繞組。此外，本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)10A具有這樣的電磁作用，該電磁作用具有定子以圓周方向傾斜的效果。這導(dǎo)致具有最小化的齒形轉(zhuǎn)矩(cogging torque)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)(torque ripple)的顯著降低，由此實(shí)現(xiàn)了具有低振動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)工作。
在替選方案中，定子6A的三角形定子極可以采取各種構(gòu)造。即，可將定子6A的三角形定子極分別修改成梯形形狀。此外，如果需要的話，定子STA的三角形定子極可具有圓的邊角。
在另一替選方案中，如圖4中所示，在槽S42中沒(méi)有繞組的相鄰定子極42和43、在槽S45中沒(méi)有繞組的相鄰定子極45和46、在槽S48中沒(méi)有繞組的相鄰定子極48和49以及在槽S51中沒(méi)有繞組的相鄰定子極51和40可分別合并成菱形的組合定子極。
(第三實(shí)施例)下面參考圖5說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10B。
對(duì)于本實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10B，定子STB包括集中繞組，如U相繞組和W相繞組，U相繞組由彼此電連接的U相線圈TBU1和TBU2組成，其中U相線圈TBU1的輸入連接到U相輸入端子，W相繞組由彼此電連接的W相線圈TBW1和TBW2組成，其中W相線圈TBW1的輸入連接到W相輸入端子。
U相線圈TBU2和W相線圈TBW2的相應(yīng)輸出端子連接到V相端子。對(duì)于這樣的電路圖，對(duì)于本實(shí)施例的定子STB，U相線圈TBU1以順時(shí)針?lè)较騺?lái)纏繞。與此相反，對(duì)于圖29中所示的包括三個(gè)相繞組的相關(guān)技術(shù)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的定子，U相線圈TBU1以逆時(shí)針?lè)较騺?lái)纏繞。
(第四實(shí)施例)下面參考圖6說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10C。本實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10C除了合并了以波形繞組式樣形成的定子繞組的定子STC以外，與圖27至29所示的相關(guān)技術(shù)電動(dòng)機(jī)具有相同的結(jié)構(gòu)。
即，定子STC包括第一對(duì)向內(nèi)突出的U相凸定子極61、64，第二對(duì)向內(nèi)突出的V相凸定子極62、65以及第三對(duì)向內(nèi)突出的W相凸定子極63、66，其中其上承載著處于N極的永久磁體以及處于S極的永久磁體的轉(zhuǎn)子(未示出)被可旋轉(zhuǎn)地支撐。
對(duì)于本實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10C，U相繞組67、V相繞組68和V相繞組69以波形繞組式樣纏繞在定子STC的相關(guān)聯(lián)的凸定子極上。
更具體地，U相繞組67包括纏繞在定子極61上的第一繞組部分67a以及纏繞在定子極64上的第二繞組部分67b。V相繞組68包括纏繞在定子極62上的第一繞組部分68a以及纏繞在定子極65上的第二繞組部分68b。W相繞組69包括纏繞在定子極63上的第一繞組部分69a以及纏繞在定子極66上的第二繞組部分69b。
對(duì)于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10C的這樣的結(jié)構(gòu)，定子STC的定子繞組具有與圖29中所示的定子繞組相同的功能。
參考圖7對(duì)根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10D加以說(shuō)明。
對(duì)于本實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10D，定子STD包括U相繞組67和W相繞組69，而V相繞組68從圖6中所示的定子STC的結(jié)構(gòu)中被去除。
更具體地，U相繞組67包括分別纏繞在U相定子極61、64上的第一和第二繞組部分67a、67b。W相繞組69包括分別纏繞在W相定子極63、66上的第一和第二繞組部分69a、69b。因此，V相定子極62、65沒(méi)有形成圖6中所示的V相繞組68的繞組部分。
對(duì)于圖7中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10D的這樣的繞組設(shè)置，其中定子繞組僅包括U相繞組67和W相繞組69而V相繞組68被去除，U相繞組67被施加有合并了與相關(guān)于被去除的V相繞組的V相激勵(lì)電流相關(guān)的電流補(bǔ)償因子的交流激勵(lì)電流，即，處在等于U相激勵(lì)電流Iu與負(fù)電勢(shì)的V相激勵(lì)電流-Iv之和的總值Iu-Iv的交流激勵(lì)電流。同樣，W相繞組被施加有合并了與相關(guān)于被去除的V相繞組的V相激勵(lì)電流相關(guān)的電流因子的交流激勵(lì)電流，即，處在等于W相激勵(lì)電流Iw與負(fù)電勢(shì)的V相激勵(lì)電流-Iv之和的總值Iw-Iv的交流激勵(lì)電流。
利用被施加有這樣的包括與省去的相繞組(V相繞組)相關(guān)的電流補(bǔ)償因子的交流激勵(lì)電流的U相繞組和W相繞組，本實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)10D以與圖6中所示的三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的功能相同的功能來(lái)電磁地工作。
(第五實(shí)施例的第一經(jīng)修改形式)圖8是示出圖7中所示第五實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10D的第一經(jīng)修改形式的展開(kāi)圖。
對(duì)于此經(jīng)修改形式，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10E包括定子STE，定子STE包括U相繞組67E和W相繞組69E，而V相繞組被去除。此修改的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10E與圖7中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10D的不同之處在于W相繞組69E具有繞組部分69Ea，其纏繞在定子極63上的纏繞方向與在圖7中W相繞組69的繞組部分69a纏繞在定子極63上的纏繞方向相反。
圖8中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10E的定子STE與圖7中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10D的定子STD的結(jié)構(gòu)相比優(yōu)點(diǎn)在于W相繞組69E沒(méi)有與U相繞組67E相交的繞組。因此，在兩個(gè)繞組67E和69E之間的區(qū)域、在轉(zhuǎn)子的軸向上不存在干擾，使得可以簡(jiǎn)單地組裝U相繞組和W相繞組。
圖9是示出圖7中所示的第五實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10D的第二經(jīng)修改形式的展開(kāi)圖。
對(duì)于此經(jīng)修改形式，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10F包括定子STF，定子STF包括以給定角度傾斜的定子極71至76以及由U相繞組77和W相繞組78組成而V相繞組被去除的定子繞組。U相繞組77和W相繞組78以與圖8中所示的波形繞組式樣相同的波形繞組式樣纏繞在定子STF上。
更具體地，U相繞組77具有分別纏繞在U相定子極71、74上的第一和第二繞組77a、77b。同樣地，W相繞組78具有分別纏繞在W相定子極73、76上的第一和第二繞組78a、78b。
圖10是圖9中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10F的經(jīng)修改形式的展開(kāi)圖。
對(duì)于此經(jīng)修改形式，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10G包括定子STG，定子STG包括以定子STG的圓周方向交替放置的梯形定子極81、83、84、86以及菱形定子極82、85。定子STG進(jìn)一步包括由U相繞組87和W相繞組88組成而V相繞組被去除的定子繞組。
對(duì)于圖10中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10G的定子STG，U相繞組87具有分別纏繞在U相梯形定子極81、84上的第一和第二繞組87a、87b。同樣地，W相繞組88具有分別纏繞在W相梯形定子極83、86上的第一和第二繞組88a、88b。菱形定子極82、85用作V相定子極。
對(duì)于圖10中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10G，與分別在圖8和9中所示的電動(dòng)機(jī)10E、10F的定子結(jié)構(gòu)相對(duì)比，U相繞組87和W相繞組88具有以鈍角彎曲的線圈端部。這使得容易制造具有以最小化尺寸形成的線圈端部的繞組。因此，可以容易地以低成本、以小型化尺寸制造定子繞組。
此外，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10G具有一電磁功能，該電磁功能使得該定子與在結(jié)構(gòu)上圓周地傾斜的定子具有相同的功能。這導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的波動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低，使得能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步的平穩(wěn)工作。此外，在可替選結(jié)構(gòu)中，每個(gè)定子極的邊角可以以平滑的形狀形成。
此外，U相繞組87和W相繞組88在轉(zhuǎn)子的軸向上沒(méi)有彼此相交的部分，使得可以容易地沿著轉(zhuǎn)子的軸向依次組裝這兩個(gè)繞組，而不引起相關(guān)聯(lián)的構(gòu)成部件之間的任何沖突。
(第六實(shí)施例)下面參考圖11對(duì)根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)加以說(shuō)明。本實(shí)施例的三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10H所采取的形式為一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括與集中繞組結(jié)構(gòu)相組合的波形繞組結(jié)構(gòu)。
更具體地，對(duì)于圖11中所示的三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10H，定子STH包括以定子STH的圓周方向交替放置的梯形定子極91、93、94、96以及菱形定子極92、95。定子STH進(jìn)一步包括由U相繞組97和W相繞組98組成而V相繞組被去除的定子繞組。
對(duì)于圖11中所示的三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10H的定子STH，U相繞組97具有分別纏繞在U相梯形定子極91、94上的第一和第二繞組97a、97b。同樣地，W相繞組99具有分別纏繞在W相梯形定子極93、96上的第一和第二繞組99a、99b。V相繞組98具有纏繞在菱形V相定子極92、95上的第一和第二繞組98a、98b。對(duì)于這樣的定子結(jié)構(gòu)，U相繞組97和W相繞組99以波形繞組式樣纏繞而V相繞組98以集中繞組式樣纏繞。由于U相定子極91、94以及W相定子極93、96具有梯形形狀，所以U相繞組97和W相繞組99以波形繞組式樣纏繞。相對(duì)比，由于V相定子極92、95以菱形形狀形成，所以V相繞組98以集中繞組式樣纏繞。
因此，三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10H的定子STH使用組合了波形繞組式樣和集中繞組式樣的三相繞組，這兩種繞組式樣的優(yōu)良優(yōu)點(diǎn)得以利用。此外，三相繞組在轉(zhuǎn)子的軸向上沒(méi)有彼此相交的部分。這導(dǎo)致三相繞組能夠沿著轉(zhuǎn)子的軸向依次組裝至定子STH，而不引起相關(guān)聯(lián)的構(gòu)成部件之間的任何干擾。
圖5和圖7至10中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10B、10D、10E、10F、10G可以以下面所描述的結(jié)構(gòu)來(lái)修改。
即，對(duì)于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的經(jīng)修改的結(jié)構(gòu)，定子可包括相鄰于U相繞組而放置的第一V相繞組以及相鄰于W相繞組而放置的第二V相繞組。
對(duì)于這樣的繞組結(jié)構(gòu)，U相繞組被施加有U相激勵(lì)電流Iu，且第一V相繞組以及第一和第二V相繞組被施加有負(fù)電勢(shì)的V相激勵(lì)電流-Iv，而W相繞組被施加有W相激勵(lì)電流Iw。這樣的繞組結(jié)構(gòu)導(dǎo)致形成具有四接線類(lèi)型的三相電動(dòng)機(jī)。這種具有四接線類(lèi)型的三相電動(dòng)機(jī)可以與圖29或圖6中所示的三相電動(dòng)機(jī)具有相同的電磁作用。
雖然上面所提到的三相電動(dòng)機(jī)的繞組數(shù)目增加，但是定子可以以其中在轉(zhuǎn)子的軸向上沒(méi)有彼此相交的繞組的結(jié)構(gòu)形成。這提供了容易沿著轉(zhuǎn)子的軸向依次組裝繞組的優(yōu)點(diǎn)，而不導(dǎo)致相關(guān)聯(lián)的構(gòu)成部件之間的任何沖突。此外，盡管具有兩繞組類(lèi)型的三相電動(dòng)機(jī)在采取星形連接以允許電動(dòng)機(jī)利用三相逆變器來(lái)被高效率地驅(qū)動(dòng)時(shí)遇到困難，但是具有四繞組類(lèi)型的三相電動(dòng)機(jī)可以以星形連接來(lái)接線以使三相逆變器能夠高效率地驅(qū)動(dòng)這個(gè)電動(dòng)機(jī)。
現(xiàn)在，下面參考圖12對(duì)上面提到的驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的方法加以說(shuō)明。
圖12示出了驅(qū)動(dòng)兩繞組類(lèi)型的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)100的方法。
如圖12中所示，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)100包括定子，定子上承載著具有感應(yīng)電壓-Vu的反相的U相繞組87以及具有感應(yīng)電壓Vw的W相繞組88。雖然繞組87、88中的每一個(gè)都典型地以單匝繞組示出，但是應(yīng)理解，在實(shí)際實(shí)踐中，每個(gè)繞組包括大數(shù)量的匝。
圖12示出了利用一套單相橋逆變器來(lái)驅(qū)動(dòng)、而沒(méi)有遇到特別技術(shù)問(wèn)題的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)100的示范性結(jié)構(gòu)。然而，因獨(dú)立地控制被施加到兩個(gè)繞組87、88的激勵(lì)電流的需要，單相橋逆變器需要包括八個(gè)功率半導(dǎo)體元件，從而導(dǎo)致以大尺寸形成控制單元的趨勢(shì)。
接下來(lái)，下面參考圖13至16來(lái)說(shuō)明利用三相逆變器來(lái)驅(qū)動(dòng)圖10中所示的兩繞組類(lèi)型的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10G的方法。
在圖13中，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10G包括U相繞組87和W相繞組88。U相繞組87具有連接到V相端子Tv的前端以及連接到U相端子Tu的尾端。W相繞組88具有連接到W相端子Tw的前端以及連接到另一U相端子Tu的尾端，兩個(gè)U相端子Tu在結(jié)點(diǎn)N1處彼此連接。
圖13中所示的連接狀態(tài)以圖14中所示的狀態(tài)示出，圖14中所示的狀態(tài)與U相激勵(lì)電壓Vu、V相激勵(lì)電壓Vv和W相激勵(lì)電壓Vw相關(guān)聯(lián)。此外，U相繞組87與W相繞組88之間的連接狀態(tài)以圖15中所示的星形連接表示。
對(duì)于上面所提到的這樣的電連接，假設(shè)相應(yīng)端子Tu、Tv、Tw的中心處的電壓是零伏，則出現(xiàn)在相應(yīng)端子處的電壓表示為(-Vw+Vu)/3、(-Vu+Vv)/3和(-Vv+Vw)/3。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，輸入激勵(lì)電流以表示為Io＝-Iw+Iu、Im＝-Iu+Iv和In＝-Iv+Iw的相應(yīng)值流過(guò)相應(yīng)端子Tu、Tv、Tw。
因此，合并了被提供有兩個(gè)繞組的定子的三相電動(dòng)機(jī)可以在與相關(guān)技術(shù)的三繞組類(lèi)型的三相電動(dòng)機(jī)相同的電磁作用下被驅(qū)動(dòng)。此外，通過(guò)使用這兩個(gè)繞組來(lái)實(shí)現(xiàn)三相繞組的電磁作用的方法可以以關(guān)于三個(gè)相U、V和W的互補(bǔ)關(guān)系、利用V相由U相和W相補(bǔ)償?shù)淖饔脕?lái)實(shí)現(xiàn)。
圖16示出實(shí)施本發(fā)明的無(wú)刷三相電動(dòng)機(jī)10G與通用類(lèi)型三相逆變器110之間的示范性連接狀態(tài)。更具體地，三相逆變器110包括由電池組成的DC電源160或連接到三相AC電源的、用于將AC功率輸出整流以產(chǎn)生DC功率輸出的整流電路；第一對(duì)開(kāi)關(guān)功率半導(dǎo)體元件161、162；第二對(duì)開(kāi)關(guān)功率半導(dǎo)體元件163、164；以及第三對(duì)開(kāi)關(guān)功率半導(dǎo)體元件165、166。開(kāi)關(guān)功率半導(dǎo)體元件中的每一個(gè)都與反向流二極管(reverse flow diode)相連。
第一對(duì)開(kāi)關(guān)功率半導(dǎo)體元件161、162連接到第一輸出167，第一輸出167連接到中性端子N1，以通過(guò)端子Tu將第一激勵(lì)電流Io＝-Iw+Iu施加到U相和W相繞組87、88。同樣地，第二對(duì)開(kāi)關(guān)功率半導(dǎo)體元件163、164連接到第二輸出168，以通過(guò)端子Tv將第二激勵(lì)電流Im＝-Iu+Iv施加到U相繞組87。同樣地，第三對(duì)開(kāi)關(guān)功率半導(dǎo)體元件165、166連接到第三輸出170，以通過(guò)端子Tw將第三激勵(lì)電流In＝-Iv+Iw施加到W相繞組88。
因此，U相和W相繞組87、88可以利用三相逆變器110來(lái)被驅(qū)動(dòng)，以使得無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10G在與相關(guān)技術(shù)三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的電磁作用相同的電磁作用下平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)。
盡管已參考圖10中所示的三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10G對(duì)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法進(jìn)行了說(shuō)明，但是圖1至5以及圖7和8所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可以利用通用類(lèi)型三相逆變器來(lái)被驅(qū)動(dòng)。
接下來(lái)，對(duì)于兩繞組類(lèi)型的三相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，第一V相繞組可平行于U相繞組而放置并且第二V相繞組可平行于W相繞組而放置，來(lái)以如上面所闡述的方式提供總共有四個(gè)繞組的電動(dòng)機(jī)。這樣的分離的V相繞組僅可以分別平行于兩繞組類(lèi)型的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的相關(guān)繞組而放置。
圖17是示出了包括定子的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的示意圖，該定子合并了可用來(lái)被施加有激勵(lì)電流的四個(gè)繞組。
對(duì)于圖17中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)200，定子包括第一至第四繞組183至186。用作U相繞組的第一繞組183具有連接到端子Tn的前端以及連接到端子Tu的尾端。同樣地，第一V相相繞組184具有連接到端子Tv的前端以及連接到端子Tx的尾端。此外，第二V相繞組185具有連接到端子Tn的前端以及連接到端子Tx的尾端。同樣地，W相繞組186具有連接到端子Tw的前端以及連接到端子Tn的尾端。第一和第二V相繞組184、185的端子Tx連接到一起。此外，U相繞組183、第一和第二V相繞組184、185以及W相繞組186的端子Tn連接在中性點(diǎn)N1。
對(duì)于如上面所提到的那樣使第一和第二分離的V相繞組通過(guò)中性點(diǎn)連接到U相繞組和W相繞組的定子，U相激勵(lì)電壓Vu通過(guò)U相端子Tu施加到U相繞組183，以使得U相激勵(lì)電流-Iu流過(guò)U相繞組183。此外，V相激勵(lì)電壓Vv通過(guò)V相端子Tv施加到第一和第二V相繞組184、185，以使得第一和第二V相激勵(lì)電流Iv、-Iv分別流過(guò)第一和第二V相繞組184、185。同樣地，W相激勵(lì)電壓Vw通過(guò)端子Tw施加到W相繞組186，以使得W相激勵(lì)電流Iw流過(guò)W相繞組186。
因此，第一和第二V相激勵(lì)電流Iv、-Iv串聯(lián)地分別流過(guò)第一和第二V相繞組184、185，并且出現(xiàn)在這兩個(gè)V相繞組184、185上的電壓采取表示為-Vu-Vw＝Vv的關(guān)系。這導(dǎo)致這樣的結(jié)果激勵(lì)電流Iu、Iv、Iw流過(guò)相電壓Vu、Vv、Vw的相應(yīng)繞組。而且，對(duì)于圖17中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)200，定子包括以星形連接來(lái)連接的U相繞組、兩個(gè)V相繞組和W相繞組。在替選方案中，這些繞組可以以三角形連接來(lái)連接。
(第七實(shí)施例)
下面參考圖18和19對(duì)根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的具有四個(gè)極的兩相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)加以說(shuō)明。
如圖18中所示，本實(shí)施例的兩相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)210包括設(shè)置在電動(dòng)機(jī)外殼214內(nèi)側(cè)的定子鐵芯212，定子鐵芯212具有A相定子極216、218，反相的A相定子極220、222，B相定子極224、226以及反相的B相定子極228、230。兩相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)210進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)子232，轉(zhuǎn)子232可旋轉(zhuǎn)地支撐在定子鐵芯212內(nèi)側(cè)并且轉(zhuǎn)子232的外圓周上交替地放置有以S極和N極磁化的永久磁體。
圖19是示出如從轉(zhuǎn)子側(cè)觀察定子鐵芯212的定子極216至230的內(nèi)表面?zhèn)人^察到的定子鐵芯212的定子極216至230的形狀、以及以波形繞組式樣纏繞在定子鐵芯212上的定子繞組的展開(kāi)圖，其中圓周旋轉(zhuǎn)角在以從0°至720°的電角為單位的橫軸上描繪。
如圖19中所示，定子繞組包括以相應(yīng)的波形繞組式樣纏繞在相關(guān)聯(lián)的定子極上的A相繞組240和B相繞組242。定子極216至230具有圖19中所示結(jié)構(gòu)的矩形形狀，但是形狀上可以改變成具有如圖20C中所示的梯形形狀和菱形(平行四邊形)形狀。
對(duì)于這樣的結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的繞組可以以小的彎曲角度纏繞在定子鐵芯212上，使得容易以降低的成本來(lái)制造繞組。此外，兩相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可以具有這樣的電磁作用，該電磁作用具有定子鐵芯以圓周方向傾斜的效果。這導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的降低，使得能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)操作。
圖20A和20B是用于圖示組裝圖18和19中所示的兩相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)210的基本步驟序列的示意圖。應(yīng)理解，以圖19中的矩形形狀形成的定子極216至230以經(jīng)修改的形狀在圖20A至20C中示出。
在組裝兩相電動(dòng)機(jī)210時(shí)，初始時(shí)，如圖20A所示，第一相繞組240以第一波形繞組式樣纏繞在定子鐵芯212的定子極224、226上。在這樣的纏繞操作期間，第一相繞組240具有線圈端部240a，線圈端部240a具有徑向向外彎曲的彎曲部分，所述徑向向外彎曲即向著電動(dòng)機(jī)210的外圓周表面彎曲以便于防止線圈端部240a與第二相繞組262的相關(guān)線圈端部262a相干擾。
然后，在下一步驟中，以由圖20A所示的箭頭A1、A1所指示的方向?qū)相定子極224、226組裝到定子鐵芯212上。隨后，以由圖20A所示的箭頭A2、A2所指示的方向?qū)⒎聪嗟腂相定子極228、230組裝到定子鐵芯212上。
在圖20B所示的下一步驟中，以由箭頭A3、A3所指示的方向組裝第二相繞組262。在這樣的組裝步驟期間，雖然第一和第二相繞組240、262彼此相干擾，但利用存在于周?chē)鷧^(qū)域中的空余空間、同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)第二相繞組262的組裝而使得第二相繞組262的撓性達(dá)到某種程度，可以容易地將第二相繞組262組裝到定子鐵芯212上。
更具體地，第二相繞組262在構(gòu)造上修改成以減小的直徑成形并被插入到定子鐵芯212的內(nèi)部，此后，第二相繞組262的直徑回復(fù)到原始尺寸以便組裝到定子鐵芯212上。
此后，以圖20C中的箭頭A4、A4所示的方向?qū)相定子極216、228組裝到定子鐵芯212上，同時(shí)以箭頭A5、A5所示的方向?qū)⒎聪嗟腁相定子極220、222組裝到定子鐵芯212上。
因此，可以以相對(duì)容易的方式、以低成本將A相定子極和B相定子極以及相關(guān)聯(lián)的A相繞組240和B相繞組262組裝到定子鐵芯212上，由此制造出兩相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)210。
此外，實(shí)施本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可以以多極結(jié)構(gòu)形成，其趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)具有高轉(zhuǎn)矩輸出的小型化。對(duì)于以多極結(jié)構(gòu)形成的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，定子鐵芯可對(duì)于每個(gè)相具有變窄的繞組束并且可具有增加數(shù)量的彎曲部分，其結(jié)果是繞組束的剛度降低。這導(dǎo)致易于使繞組束的結(jié)構(gòu)變形，使得這些繞組束在組裝無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的步驟期間具有減小的直徑。
圖21示出圖20A至20C所示的兩相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)210的經(jīng)修改形式。
如圖21中所示，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)210A的定子鐵芯212A包括定子極216A至230A。即，定子鐵芯212A包括梯形定子極216A、220A、218A、222A以及菱形定子極224A、228A、226A、230A。定子極216A至230A形成有軸向朝向的凹進(jìn)部分，其容納A相繞組240A和B相繞組262A的線圈端部。對(duì)于這樣的結(jié)構(gòu)，從定子鐵芯212A的相關(guān)聯(lián)的軸向端面軸向延伸的A相繞組240A和B相繞組262A的軸向突出長(zhǎng)度可以在結(jié)構(gòu)上被最小化。這導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)軸向長(zhǎng)度的減小。
現(xiàn)在，下面參考圖10以及圖22至25說(shuō)明制造電動(dòng)機(jī)的方法，其涉及制造具體形狀的電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成部件的方法、以及組裝根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成部件的方法。
在無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10G具有圖10中所示的定子結(jié)構(gòu)的情況下，可以容易地理解，定子極相對(duì)于彼此地沿著轉(zhuǎn)子的軸向來(lái)被組裝，而不引起相關(guān)聯(lián)的構(gòu)成部件之間的任何干擾。
更具體地，對(duì)于示范性的具體電動(dòng)機(jī)制造方法，將V相定子極82、85設(shè)置在固定位置，并且將第一(U相)繞組87在定子鐵芯STG的一個(gè)軸向端面上、即從圖10中的定子鐵芯STG的上部區(qū)域組裝到定子極82、85上。其后，將U相定子極81、84在定子鐵芯STG的所述一個(gè)軸向端面上組裝到定子鐵芯STG上。此后，將第二相(W相)繞組88在定子鐵芯STG的另一軸向端面上組裝到定子鐵芯STG上，并且將定子極83、86在定子鐵芯STG的另一軸向端面上組裝到定子鐵芯STG上。
由于在轉(zhuǎn)子的軸向上存在彼此相交的繞組，所以圖29以及圖31至33中所示的相關(guān)技術(shù)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在簡(jiǎn)單地將各定子極和相關(guān)聯(lián)的繞組組裝到定子鐵芯上時(shí)遭遇到困難。相反，對(duì)于圖10中所示實(shí)施例的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10G，相關(guān)聯(lián)的繞組沒(méi)有相交的部件。因此，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10G可以在不引起相關(guān)聯(lián)的構(gòu)成部件之間的任何沖突的情況下容易地制造。
圖22示出了形成圖10中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10G的定子鐵芯STG的示范性具體結(jié)構(gòu)。
如圖22中所示，定子鐵芯STG包括第一、第二和第三分離的定子鐵芯元件300、302、304。第一定子鐵芯元件300用作后軛(back yoke)的一部分并且具有梯形定子極81、84，梯形定子極81、84形成在彼此隔開(kāi)360°電角的第一沿圓周隔開(kāi)的位置上。梯形定子極81、84用作U相定子極。
第二定子鐵芯元件302用作另一后軛的一部分并且具有菱形定子極82、85，菱形定子極82、85形成在彼此隔開(kāi)360°電角的第二沿圓周隔開(kāi)的位置上，其每個(gè)與梯形定子極81、84中的每個(gè)相距120°電角。菱形定子極82、85用作V相定子極。
同樣地，第三定子鐵芯元件302用作另一后軛的一部分并且具有梯形定子極83、86，梯形定子極83、86形成在彼此隔開(kāi)360°電角的第三沿圓周隔開(kāi)的位置上，其每個(gè)與菱形定子極82、85中的每個(gè)相距120°電角。梯形定子極83、86用作W相定子極。
對(duì)于以如此結(jié)構(gòu)形成的定子鐵芯STG，將第一、第二和第三定子鐵芯元件300、302、304組裝到一起，同時(shí)如上面所提到的那樣將繞組87、88放置在相應(yīng)的位置。這允許如圖10所示的那樣將U相定子極81、84、V相定子極82、85以及W相定子極83、86置于相應(yīng)的位置。
圖23A至23C示出了無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的經(jīng)修改形式，其具有這樣的結(jié)構(gòu)后軛段和定子極彼此分離地形成并且在組裝步驟期間彼此相組合。
如圖23A至23C所示，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)310包括用作定子鐵芯且覆蓋有電動(dòng)機(jī)外殼314的后軛段312；以及可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在定子鐵芯312內(nèi)側(cè)、具有以N極和S極磁化的永久磁體的轉(zhuǎn)子316。定子鐵芯312承載著U相定子極318、320、V相定子極322、324以及W相定子極326、328。
以與上面所提到的在圖23A至23C中所示的組裝順序相同的組裝順序，將U相定子極318、320、V相定子極322、324以及W相定子極326、328組裝到后軛段312上，成為圖24中所示的已組裝結(jié)構(gòu)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)310。而且應(yīng)理解，為了易于圖示起見(jiàn)，定子極318至328分別以簡(jiǎn)化的形狀在圖23A至23C中示出。
甚至對(duì)于圖1至3、4以及7至9所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，由于定子鐵芯包括兩個(gè)繞組，所以這些繞組可以在相應(yīng)的繞組構(gòu)造上加以改變，一旦采取相對(duì)簡(jiǎn)易的權(quán)宜措施如迫使相應(yīng)繞組的線圈端部分別分開(kāi)地放置在徑向向外的位置和徑向向內(nèi)的位置，相關(guān)聯(lián)的構(gòu)成部件之間的干擾就變小。
特別是在繞組在定子鐵芯外側(cè)的外部區(qū)域中纏繞并且被成形以制造相應(yīng)的繞組線圈的情況下，纏繞線圈所需要的制造時(shí)間可以被縮短，其有利的效果是實(shí)現(xiàn)增大的繞組占有率。因此，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可以以低成本、以最小化的尺寸和以高效率來(lái)制造。
此外，對(duì)于圖31至33中所示的相關(guān)技術(shù)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)，定子鐵芯包括易于彼此干擾的三套繞組，其在組裝步驟之前固定繞組構(gòu)造方面遇到困難。
在通常的實(shí)踐中，存在許多可能性，其中，繞組束被制造并且以所謂的插入器(inserter)方法來(lái)被插入到定子鐵芯的相應(yīng)槽中，或者繞組以手工插入方法來(lái)纏繞在定子鐵芯上。
在圖28和29所示的集中繞組類(lèi)型的相關(guān)技術(shù)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的情況下，繞組經(jīng)常直接纏繞在定子鐵芯上。在這樣的情況下，定子鐵芯需要具有可供導(dǎo)引針穿過(guò)以便纏繞繞組的足夠空間。這產(chǎn)生了在繞組線圈之間預(yù)備空余空間的需求，其結(jié)果是出現(xiàn)了空間利用率降低的問(wèn)題。
此外，在另一制造方法中，將定子鐵芯分離成多個(gè)定子鐵芯元件并且相應(yīng)繞組纏繞在每個(gè)分離的定子鐵芯元件上，其后將承載著相應(yīng)繞組的分離的定子鐵芯元件組裝到一起。在這樣的制造方法中，繞組可以被高效率地纏繞，其中分離的定子鐵芯元件的內(nèi)部具有改善的空間利用率，但遇到定子鐵芯的剛度和組裝成本方面的有害效果。
圖25是圖示了通過(guò)利用上和下模具354、356對(duì)環(huán)形線圈352模壓來(lái)制造成形的線圈350的方法的分解視圖。
上和下模具354、356由諸如木材、塑料或金屬的材料制成。上模具354包括環(huán)形模體354，其具有在給定的沿圓周隔開(kāi)的位置形成的一對(duì)軸向延伸的梯形突起354b、354b。下模具356包括環(huán)形模體356，環(huán)形模體356的上壁形成有一對(duì)梯形形狀的凹陷部356b、356b，凹陷部356b、356b在與上模具354的梯形突起354b、354b軸對(duì)準(zhǔn)的位置形成。
在制造模制線圈350時(shí)，繞組以環(huán)形線圈纏繞以形成如圖25所示的環(huán)形線圈352。然后，環(huán)形線圈352被放置在上和下模具354、356之間，由此，上和下模具354、356彼此相壓，從而以增大的空間占有率和以高效率壓制成形具有一對(duì)線圈部300a、350b的模制線圈350。以這樣的制造方法獲得的模制線圈350可用作圖10中所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)10G的繞組。
對(duì)于圖24A至24C所示的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯結(jié)構(gòu)，A相繞組240需要以不與B相繞組262相干擾的構(gòu)造形成。B相繞組262需要以這樣的線圈形成，該線圈是完全撓性的以使得有可能將整個(gè)結(jié)構(gòu)彎曲到某種程度，或者該線圈的一部分需要采取撓性結(jié)構(gòu)。
此外，可將形成本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯分離成圖18和24中所示的結(jié)構(gòu)。在另一替選方案中，另一無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可包括分離成圖26中所示結(jié)構(gòu)的定子鐵芯。
對(duì)于圖26中所示無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的這樣的結(jié)構(gòu)，無(wú)刷電動(dòng)機(jī)400包括設(shè)置在殼404內(nèi)側(cè)的定子鐵芯402，定子鐵芯402包括分離的定子鐵芯元件。這些分離的定子鐵芯元件包括U相定子極段408、410，V相定子極段412、414以及W相定子極段416、418。兩相無(wú)刷電動(dòng)機(jī)210進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)子406，轉(zhuǎn)子406可旋轉(zhuǎn)地支撐在定子鐵芯402內(nèi)側(cè)并且使以S極和N極磁化的永久磁體交替地放置在轉(zhuǎn)子406的外圓周上。
盡管上面已參考各實(shí)施例、修改和相關(guān)的制造方法對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可以按照本公開(kāi)的全部教示來(lái)對(duì)這些細(xì)節(jié)進(jìn)行各種修改和替選。例如，雖然上面已參考具有各種數(shù)目的極的結(jié)構(gòu)對(duì)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯加以說(shuō)明，但是本發(fā)明并不局限于這樣的限制。
此外，雖然已參考轉(zhuǎn)子表面形成有磁化極的結(jié)構(gòu)對(duì)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子加以說(shuō)明，但是應(yīng)理解，各種類(lèi)型的轉(zhuǎn)子可以與實(shí)施本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯相組合。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，各種用于使轉(zhuǎn)矩波動(dòng)最小化的技術(shù)可以應(yīng)用于本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)。這些技術(shù)可包括在圓周方向上形成光滑形狀的定子極和轉(zhuǎn)子極的方法；在徑向上使定子極和轉(zhuǎn)子極光滑的方法；以及在轉(zhuǎn)子的圓周方向上將轉(zhuǎn)子極定位在轉(zhuǎn)子極的移動(dòng)部件上以便消除轉(zhuǎn)矩波動(dòng)分量的方法。
此外，根據(jù)本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可以以各種模式加以實(shí)施。即，本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可以以下列類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)施包括其間限定了圓柱形氣隙的定子和轉(zhuǎn)子的內(nèi)轉(zhuǎn)子型電動(dòng)機(jī)、外轉(zhuǎn)子型電動(dòng)機(jī)以及合并了定子和通過(guò)圓盤(pán)型氣隙與定子隔開(kāi)的轉(zhuǎn)子的軸向間隙型電動(dòng)機(jī)。
此外，本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可應(yīng)用于線性電動(dòng)機(jī)。此外，本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可進(jìn)一步加以修改，以便具有如此電動(dòng)機(jī)構(gòu)造，該電動(dòng)機(jī)構(gòu)造包括定子和通過(guò)漸尖圓柱形氣隙可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在定子中的轉(zhuǎn)子。
此外，本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可被合并在由多個(gè)電動(dòng)機(jī)組成的組合電動(dòng)機(jī)中。例如，本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可被設(shè)置成徑向結(jié)構(gòu)，其中兩個(gè)電動(dòng)機(jī)被設(shè)置在內(nèi)徑側(cè)和外徑側(cè)。在另一可替選方案中，實(shí)施本發(fā)明的多個(gè)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可以以串聯(lián)方式連續(xù)地沿著軸向設(shè)置。
除此以外，本發(fā)明的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可進(jìn)一步在結(jié)構(gòu)上加以修改，其中電動(dòng)機(jī)的一部分被省略并被去除。無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可由軟磁性材料組成，軟磁性材料由硅鋼板、非晶磁鋼板或通過(guò)對(duì)軟鐵粉進(jìn)行壓制成形而制成的壓制粉末磁芯制成。特別是對(duì)于制造實(shí)施本發(fā)明的最小化的電動(dòng)機(jī)，可將磁鋼板壓印成定子鐵芯結(jié)構(gòu)，其又經(jīng)受彎曲和鍛造操作，由此形成三維外形的構(gòu)成部件，其起到形成上述無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的一部分構(gòu)成部件的作用。
盡管上面已在每個(gè)相激勵(lì)電流具有正弦波形的前題下對(duì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方法加以說(shuō)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，驅(qū)動(dòng)電流可以以非正弦波的其它各種波形來(lái)形成。以這樣的各種修改來(lái)改變的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)可落入本發(fā)明的概念中。因此，所公開(kāi)的特定裝置旨在僅是說(shuō)明性的，而并不局限于本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍將由下面的權(quán)利要求及其所有等同設(shè)置來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種三相交流電動(dòng)機(jī)，包括定子，包括其上承載著從U相繞組、V相繞組及W相繞組中選擇的第一相繞組的第一相定子極、其上承載著從U相繞組、V相繞組及W相繞組中選擇的第二相繞組的第二相定子極以及缺少?gòu)腢相繞組、V相繞組及W相繞組中選擇的第三相繞組的第三相定子極；以及可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述定子的定子極內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子；其中所述第一和第二相繞組利用通過(guò)合成三相交流電流而獲得的激勵(lì)電流來(lái)被激勵(lì)，以允許所述定子電磁地產(chǎn)生三相交流電磁作用，所述轉(zhuǎn)子通過(guò)所述三相交流電磁作用來(lái)被驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電動(dòng)機(jī)，其中所述定子的定子極以基本上三角形形狀、梯形形狀和菱形形狀中的至少一個(gè)來(lái)形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電動(dòng)機(jī)，其中所述定子的至少三個(gè)定子極在360°電角的區(qū)域內(nèi)形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三相交流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二相繞組分別包括所述U相繞組和所述W相繞組，其中所述第一相定子極承載著所述U相繞組以便在所述定子的一個(gè)軸向側(cè)面上形成線圈端部，且所述第二相定子極承載著所述W相繞組以便在所述定子的另一軸向側(cè)面上形成另一線圈端部，使得在所述定子的圓周方向上或在所述轉(zhuǎn)子的軸向上，所述U相繞組和所述W相繞組不彼此相交。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相交流電動(dòng)機(jī)，其中所述定子包括以基本上三角形形狀和基本上梯形形狀之一形成的U相定子極。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相交流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一相定子極包括其上承載著所述U相繞組的U相定子極，且所述第二相定子極包括其上承載著所述V相繞組的V相定子極；所述U相定子極和所述W相定子極中的每個(gè)以基本上三角形形狀和基本上梯形形狀之一形成；以及所述U相繞組和所述W相繞組分別以波形繞組式樣纏繞在所述U相定子極上和所述V相定子極上；以及所述V相定子極承載著以集中繞組形成的所述第三相繞組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三相交流電動(dòng)機(jī)，其中所述定子包括平行于所述U相繞組而放置的第一V相繞組和平行于所述W相繞組而放置的第二V相繞組。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一和第二相繞組的端部共同連接于中性點(diǎn)；以及所述三相合成電流被施加到所述第一和第二相繞組以及所述中性點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一相定子極包括其上承載著所述U相繞組的U相定子極，所述第二相定子極包括其上承載著所述W相繞組的W相定子極，且所述第三相定子極包括缺少所述V相繞組的V相定子極；以及其中所述U相繞組利用U相激勵(lì)電流和負(fù)電勢(shì)的V相激勵(lì)電流來(lái)被激勵(lì)，且所述W相繞組利用W相激勵(lì)電流和所述負(fù)電勢(shì)的V相激勵(lì)電流來(lái)被激勵(lì)，以在所述定子上電磁地產(chǎn)生所述三相交流電磁作用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電動(dòng)機(jī)，其中所述第一相定子極包括其上承載著所述U相繞組的U相定子極，所述第二相定子極包括其上承載著所述W相繞組的W相定子極，且所述第三相定子極包括缺少所述V相繞組的V相定子極；所述U相繞組和所述W相繞組的端子端部共同連接于公共結(jié)點(diǎn)；以及其中所述U相繞組、所述公共結(jié)點(diǎn)和所述W相繞組利用三相交流驅(qū)動(dòng)電流來(lái)被激勵(lì)，以在所述定子上電磁地產(chǎn)生所述三相交流電磁作用。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電動(dòng)機(jī)，其中所述定子包括下列四個(gè)繞組用作使前端連接到U相端子的所述U相繞組的所述第一相繞組、用作使前端連接到W相端子的所述W相繞組的所述第二相繞組、平行于所述U相繞組而放置并且使前端連接到U相端子的第一分離的V相繞組、以及平行于所述W相繞組而放置的第二分離的V相繞組；所述第一分離的V相繞組的尾端連接到所述第二分離的V相繞組的尾端，所述第二分離的V相繞組的前端連接到中性端子，所述U相繞組的前端和所述W相繞組的尾端連接到所述中性端子；以及其中三相交流驅(qū)動(dòng)電流被施加到所述U相端子、所述V相端子和所述W相端子，以在所述定子上產(chǎn)生所述三相交流電磁作用。
12.一種兩相交流電動(dòng)機(jī)，包括具有定子極的定子，每個(gè)定子極以基本上三角形形狀和基本上梯形形狀之一形成，所述定子極承載著分別以波形繞組式樣纏繞在所述定子極上的A相繞組和B相繞組；以及可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述定子的定子極內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的兩相交流電動(dòng)機(jī)，其中所述A相繞組和所述B相繞組分別具有端線圈部分，使繞組部分的至少一部分從所述定子的軸向端面向內(nèi)而放置。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的兩相交流電動(dòng)機(jī)，其中所述定子極分別包括分離的定子極，它們成整塊地組裝到所述定子上。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的兩相交流電動(dòng)機(jī)，其中所述A相繞組和B相分別包括通過(guò)使用成形單元而形成的線圈。
16.一種用于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，所述無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的定子形成有其上承載著U相繞組的U相定子極、V相定子極以及其上承載著W相繞組的W相定子極，其中所述第一和第二相繞組的端部彼此相連于結(jié)點(diǎn)，所述控制設(shè)備包括三相逆變器，其包括連接到所述結(jié)點(diǎn)的第一輸出端子、連接到所述第一相繞組的第二輸出端子以及連接到所述第二相繞組的第三輸出端子，其中所述第一和第二相繞組連接到所述結(jié)點(diǎn)。
全文摘要
公開(kāi)了一種結(jié)構(gòu)的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)和相關(guān)控制設(shè)備，在該結(jié)構(gòu)中，定子具有U相、V相和W相定子極，所述U相、V相和W相定子極中的兩個(gè)上承載著相應(yīng)的相繞組，而缺少與所述U相、V相和W相定子極中剩下的一個(gè)相關(guān)的所選相繞組。所述相應(yīng)的相繞組的端部共同連接于結(jié)點(diǎn)。三相交流電壓被施加到所述相應(yīng)的相繞組和所述結(jié)點(diǎn)，以允許所述定子具有電磁作用，由此使轉(zhuǎn)子可驅(qū)動(dòng)地旋轉(zhuǎn)。所述定子極可以以梯形形狀形成，以使相關(guān)聯(lián)的構(gòu)成部件之間的干擾最小化，以便易于以高生產(chǎn)能力和高效率進(jìn)行組裝，而減小了轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
文檔編號(hào)H02K1/14GK101017990SQ200710003550
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月8日
發(fā)明者梨木政行, 牧田真治, 鐮田義信 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝