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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine
wie eine drehende elektrische Maschine oder einen Linearmotor sowie
auf ein Verfahren zum Senken eines Wirbelstromverlusts, der in einer Feldpoleinheit
auftritt.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Herkömmlicherweise
wurde eine drehende elektrische Maschine, die mit einer Feldpoleinheit
mit mehreren Permanentmagneten und einem Anker versehen ist, der
konzentriert gewickelte Ankerspulen umfasst, in verschiedenen Anwendungen
eingesetzt. "Konzentrierte
Wicklung" ist ein
Spulenwicklungsaufbau, bei dem Spulen konzentriert auf Zähne eines
Ankers gewickelt sind. Als Ergebnis jüngster Fortschritte bei maschinenunterstützten automatischen
Spulenwicklungsverfahren wird die konzentrierte Wicklung heute weitverbreitet bei
der Herstellung drehender elektrischer Maschinen hauptsächlich für hompaktmotoren
einschließlich
Servomotoren verwendet. Ein Großteil des
Energieverlusts, der in solchen klein bemessenen Motoren auftritt,
ist Kupferverlust, Eisenverlust und mechanischem Verlust zuzuschreiben,
so dass der Wirbelstromverlust, der in der Feldpoleinheit auftritt,
für gewöhnlich kein
ernsthaftes Problem aufwirft.
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Obwohl
groß bemessene
Motoren, deren Wattzahl einige Kilowatt übersteigt, herkömmlicherweise
mit einem Anker ausgestattet wurden, der verteilt gewickelte Ankerspulen
umfasst, wird zunehmend danach verlangt, konzentriert gewickelte
Ankerspulen mit kleineren Spulenköpfen zu verwenden, um eine
Platzeinsparung zu erzielen. Heute besteht nämlich ein starker Bedarf an
einer Größenreduzierung
der Spulenköpfe
in Motoren, die beispielsweise als Hebewerkzugmaschine oder als
Motor zum Direktantrieb einer Bühne
einer Werkzeugmaschine verwendet werden.
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Bei
groß bemessenen
Motoren jedoch, die für über mehrere
Kilowatt ausgelegt sind, stellt ein Wirbelstromverlust, der in einer
Feldpoleinheit auftritt, einen erheblichen Teil eines Gesamtenergieverlusts
dar. Zusätzlich
wurden in den letzten Jahren zunehmend Magnete wie Seltenerdmagnete,
die durch eine hohe magnetische Restflussdichte und eine hohe Remanenz
oder Restmagnetisierung gekennzeichnet sind, als Feldpolmagnete
verwendet. Beispielsweise neigen Neodym-Eisen-Bor-Permanentmagnete
(Nd-Fe-B-Permanentmagnete), die oftmals als Feldpolmagnete verwendet
werden, dazu, im Vergleich zu Ferritpexmanentmagneten Wirbelströme zu erzeugen,
und weisen somit insofern ein Problem auf, als ein Wirbelstromverlust,
der in einer Feldpoleinheit auftritt, eine Senkung der Motorleistung
bewirkt und eine Temperaturzunahme der Feldpoleinheit zu einer Entmagnetisierung
der Feldpolmagnete führt.
Selbst wenn die Feldpolmagnete nicht entmagnetisiert werden, würde die
Temperaturzunahme der Feldpoleinheit eine Senkung der magnetischen
Restflussdichte und eine sich ergebende Abnahme bei der Gesamtmenge
des durch die Feldpolmagnete erzeugten magnetischen Flusses bewirken.
Um einen Verlust bei der Motorleistung auszugleichen, der durch
diesen Temperaturanstieg der Feldpoleinheit hervorgerufen wird,
muss eine größere Menge
Ankerstrom fließen,
was insofern ein Problem aufwirft, als die Motorleistung aufgrund
einer Zunahme beim Kupferverlust noch weiter abnimmt.
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Es
wäre möglich, den
Wirbelstromverlust dadurch zu senken, dass ein schichtweise aufgebauter
Kern verwendet wird, der aus Schichtungen aus Stahlblech und verteilt
gewickelten Ankerspulen besteht, um Magnetfeldoberschwingungen zu
unterdrücken,
die durch Ankerströme
erzeugt werden. Ein herkömmlicher
Lösungsansatz,
der auf die Lösung
der zuvor erwähnten
Probleme gerichtet ist, ist in der japanischen Patentanmeldung mit
der Veröffentlichungsnummer
1996-289491 offenbart. Gemäß der Veröffentlichung
ist ein Feldpole tragender Kern aus mehreren Blöcken aufgebaut, die durch Übereinanderschichten
mehrerer Stahlblechtafeln hergestellt werden, wobei die Stahlblechtafeln
in einer Schichtungsrichtung elektrisch isoliert sind, um zu verhindern,
dass ein Wirbelstromverlust in einer Feldpoleinheit auftritt. Ein
anderer herkömmlicher
Lösungsansatz
ist im japanischen Patent Nr. 3280351 aufgezeigt, in dem der Kern
kein schichtweise aufgebauter Kern ist, sondern aus mehreren massiven
Jochen besteht, die Feldpole tragen. In diesem Lösungsansatz sind die massiven
Joche elektrisch voreinander isoliert, so dass kein Weg entsteht,
durch den Wirbelstrom fließen kann.
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Der
Stand der Technik, auf den die Erfindung gerichtet ist, offenbart
Strukturen, in denen der Kern (das Feldpoljoch) aus schichtweise
angeordneten Stahlblechtafeln oder aus elektrisch voneinander getrennten oder
unterteilten, massiven Jochen besteht, um den Wirbelstromverlust
zu verhindern, der wie zuvor erwähnt in
der Feldpoleinheit auftritt. Der erste Lösungsansatz weist insofern
ein Problem auf, als die schichtweise aufgebaute Feldpoljochstruktur
eine Kapitalinvestition in die Herstellungsanlage erforderlich macht,
die ein groß bemessenes
Metallform- und Metallpresswerkzeug umfasst, was zu hohen Herstellungskosten
führt.
Der zweite Lösungsansatz
weist insofern ein Problem auf, als der unterteilte massive Jochaufbau
einen höheren menschlichen
Arbeitseinsatz bzw. komplexe Prozesse erforderlich macht, und zwar
wegen einer Zunahme bei der Anzahl von Bestandteilen, was zu hohen
Herstellungskosten führt.
Zusätzlich
könnte
der unterteilte massive Jochaufbau ungleichmäßige Magnetflussdichten in
einem zwischen der Feldpoleinheit und einem Anker ausgebildeten
Magnetspalt aufgrund einer ungleichmäßigen Dicke des Isolierstoffs
erzeugen, der zwischen einem massiven Joch und einem anderen eingesetzt
ist, wodurch gegebenenfalls akustische Schwingungen oder Vibration
hervorgerufen wird. Andererseits weisen Motoren mit verteilt gewickelten
Ankerspulen insofern ein Problem auf, als die Motoren große Spulenköpfe haben.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Angesichts
der vorstehend erwähnten
Probleme aus dem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung,
eine kostengünstige
elektrische Maschine bereitzustellen, die in der Lage ist, einen
Wirbelstromverlust zu senken, der in einer Feldpoleinheit auftritt.
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Erfindungsgemäß umfasst
eine elektrische Maschine einen Anker und eine Feldpoleinheit, die
relativ beweglich entlang eines dazwischen ausgebildeten Magnetspalts
angeordnet sind. Der Anker umfasst einen Ankerkern mit mehreren
Zähnen,
die sich in festgelegten Abständen
entlang einer relativen Bewegungsrichtung des Ankers und der Feldpoleinheit
zum Magnetspalt hin erstrecken, und mehrere Ankerspulen, die konzentriert
um die einzelnen Zähne
gewickelt sind, um Phasenströme
aus einer dreiphasigen Wechselstromquelle (AC-Stromquelle) fließen zu lassen.
Die Feldpoleinheit hat eine festgelegte Anzahl von Magnetpolen,
die entlang der vorstehend erwähnten
relativen Bewegungsrichtung angeordnet sind. Bei dieser elektrischen
Maschine der Erfindung umfassen die mehreren Zähne mindestens einen Zahn,
um den mindestens zwei Ankerspulen gewickelt sind, um verschiedene
Phasenströme
fließen
zu lassen, um Oberschwingungskomponenten von magnetomotorischen
oder Durchflutungskräften
zu reduzieren, die durch die Ankerwicklungen erzeugt werden, wenn
die elektrische Maschine in Betrieb ist, wobei die reduzierten Oberschwingungskomponenten von
niedrigeren Ordnungen sind als eine Komponente, die mit der relativen
Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers und der Feldpoleinheit synchronisiert
ist.
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Bei
dieser elektrischen Maschine der Erfindung umfassen die mehreren
Zähne mindestens
einen Zahn, der so mit mindestens zwei Ankerspulen umwickelt ist,
um verschiedene Phasenströme
fließen
zu lassen, dass die verschiedenen Phasenströme, die aus der dreiphasigen
AC-Stromversorgung zugeführt
werden, durch diese Ankerspulen fließen, um insbesondere die Oberschwingungskomponenten
mit niedrigeren Ordnungen als die Komponente, die mit der relativen
Bewegungsgeschwindigkeit des Ankers und der Feldpoleinheit, wie
vorstehend beschrieben, synchronisiert ist, zu reduzieren. Dieser
Aufbau der Erfindung schafft die Notwendigkeit aus der Welt, die
vorstehend beschriebene kostspielige schichtweise aufgebaute Feldpoljochstruktur
oder die unterteilte Jochstruktur aus dem Stand der Technik verwenden
zu müssen,
wodurch es möglich
wird, den in der Feldpoleinheit auftretenden Wirbelstromverlust
zu niedrigen Kosten zu senken.
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Die
vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile
der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher
hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Schnittschema, das den Aufbau einer elektrischen Maschine nach
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Schnittschema, das den Aufbau einer herkömmlichen drehenden elektrischen
Maschine zeigt, die als Vergleichsbeispiel verwendet wird;
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3 ist
ein grafische Darstellung, die eine Verteilung von elektromotorischen
oder Durchflutungskräften
zeigt, die durch einen Anker der herkömmlichen drehenden elektrischen
Maschine von 2 erzeugt werden;
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4 ist
eine grafische Darstellung, die Bestandteile einzelner Ordnungen
der magnetomotorischen oder Durchflutungskräfte zeigt, die durch den Anker
der herkömmlichen
drehenden elektrischen Maschine von 2 erzeugt
werden;
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5 ist
eine grafische Darstellung, die eine Verteilung von magnetomotorischen
oder Durchflutungskräften
zeigt, die durch einen Anker der elektrischen Maschine der ersten
Ausführungsform
erzeugt werden;
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6 ist
eine grafische Darstellung, die Bestandteile einzelner Ordnungen
der magnetomotorischen oder Durchflutungskräfte zeigt, die durch den Anker
der elektrischen Maschine der ersten Ausführungsform erzeugt werden;
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7 ist
ein Vektorschema, das zeigt, wie Vektoren, welche räumliche
Oberschwingungskomponenten der 1. Ordnung darstellen, die durch
den Anker der herkömmlichen
drehenden elektrischen Maschine von 2 erzeugt
werden, zusammengefasst werden;
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8 ist
ein Vektorschema, das zeigt, wie Vektoren, welche räumliche
Oberschwingungskomponenten der 1. Ordnung darstellen, die durch
den Anker der elektrischen Maschine der ersten Ausführungsform
erzeugt werden, zusammengefasst werden;
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9 ist
ein Schnittschema, das den Aufbau einer elektrischen Maschine nach
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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10 ist
eine grafische Darstellung, die Komponenten einzelner Ordnungen
von magnetomotorischen oder Durchflutungskräften zeigt, die durch einen
Anker der elektrischen Maschine der zweiten Ausführungsform erzeugt werden;
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11 ist
ein Schnittschema, das den Aufbau einer elektrischen Maschine nach
einer dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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12 ist
eine grafische Darstellung, die Komponenten einzelner Ordnungen
von magnetomotorischen oder Durchflutungskräften zeigt, die durch einen
Anker der elektrischen Maschine der dritten Ausführungsform erzeugt werden;
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13 ist
ein Schnittschema, das den Aufbau einer elektrischen Maschine nach
einer vierten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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14 ist
eine grafische Darstellung, die Komponenten einzelner Ordnungen
von magnetomotorischen oder Durchflutungskräften zeigt, die durch einen
Anker der elektrischen Maschine der vierten Ausführungsform erzeugt werden;
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15 ist
ein vergrößertes Teilschnittschema,
das den Aufbau einer elektrischen Maschine nach einer sechsten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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16 ist
ein vergrößertes Teilschnittschema,
das den Aufbau einer elektrischen Maschine nach einer siebten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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17 ist
ein Schnittschema, das den Aufbau einer elektrischen Maschine nach
einer achten Ausführungsform
der Erfindung zeigt; und
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18 ist
ein Teilschnittschema, das den Aufbau einer elektrischen Maschine
nach einer neunten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun
werden spezifische Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
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1 ist
ein Schnittschema, das den Aufbau einer elektrischen Maschine nach
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Diese elektrische Maschine ist eine 3-phasige, 10-polige,
12-zahnige drehende elektrische Maschine, die einen Anker 1 und
eine Feldpoleinheit 2 umfasst, die relativ drehbar mittels
Halteeinrichtungen, wie etwa Lagern, mit einem dazwischen geschaffenen
Magnetspalt 10 angeordnet sind. Die Feldpoleinheit 2 umfasst
einen Feldpolkern 3, der an einer Welle 9 angebracht
ist, und fünf
Paare (zehn insgesamt) Nordpol-(N-Pol)-Permanentmagnete 4a und
Südpol-(S-Pol)-Permanentmagnete 4b,
die kollektiv einfach als Permanentmagnete 4 bezeichnet
werden können,
die am Feldpolkern 3 befestigt sind. Obwohl jeder der Permanentmagnete 4a, 4b,
wie in 1 dargestellt, einen Magnetpol bildet, ist die
elektrische Maschine nicht speziell auf dieses Beispiel in Bezug
auf die Permanentmagnetauslegung beschränkt. Obwohl die Permanentmagnete 4a, 4b wie
dargestellt an einer Außenfläche des
Feldpolkerns 3 angeordnet sind, können sie auch in den Feldpolkern 3 eingebettet
sein.
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Der
Anker 1 umfasst einen Ankerkern 5 mit insgesamt
zwölf Zähnen 6 und
konzentriert gewickelte Spulen 7a, 7b, die in
Schlitze 8 eingepasst sind, die zwischen den aufeinanderfolgenden
Zähnen 6 des
Ankerkerns 5 ausgebildet sind. Die Zähne 6 erstrecken sich
entlang radialer Richtungen des Kerns 1 nach innen zum Magnetspalt 10 in
30°-Abständen um
die Feldpoleinheit 2. Bei der elektrischen Maschine der
Ausführungsform sind
zwei Spulen 7a, 7b um jeden Zahn 6 gewickelt.
Die Spulen 7a, 7b sind um die aufeinanderfolgenden
Zähne 6 mit
Phasenverhältnissen
und Wicklungspolaritäten
in der Reihenfolge U+/U+, U–/V+,
V–/V–, W–/V+, W+/W+,
W–/U+,
U–/U–, U+/V–, V+/V+,
W+/V–,
W–/W– und W+/U– von oben
her im Uhrzeigersinn gewickelt, wie in 1 dargestellt
ist, wobei "U", "V" und "W" die
Phasen der einzelnen Spulen 7a, 7b darstellen,
während die
Zeichen "+" und "–" Wicklungspolaritäten oder Richtungen von diesen
bezeichnen. Es ist anzumerken, dass die beiden auf jeden Zahn 6 aufgewickelten
Spulen 7a, 7b in irgendeiner Reihenfolge (außen oder
innen) in jedem Schlitz 8 gelegt sein können. Dies bedeutet, dass die
in 1 mit "U+/V–" bezeichneten Spulen 7a, 7b entgegengesetzt
gelegt sein können
oder zum Beispiel radial in einer Reihenfolge "V–/U+".
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2 ist
ein Schnittschema, das den Aufbau einer herkömmlichen 3-phasigen, 10-poligen, 12-zahnigen
drehenden elektrischen Maschine zeigt, die als Vergleichsbeispiel
verwendet wird. Bei einem Anker 1 dieses Vergleichsbeispiels
ist nur eine Spule 7 um jeden Zahn 6 gewickelt.
Die Spulen 7 sind um die aufeinanderfolgenden Zähne 6 mit
Phasenverhältnissen
und Wicklungspolaritäten
in der Reihenfolge U+, U–,
V–, V+,
W+, W–,
U–, U+,
V+, V–,
W– und
W+ von oben her im Uhrzeigersinn gewickelt, wie in 2 dargestellt
ist. Wenn 3-Phasenströme
(U-, V-, W-Ströme)
mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 2 π/3 durch die Spulen 7 der drehenden
elektrischen Maschine von 2 geschickt
werden, erzeugt der Anker 1 magnetomotorische oder Durchflutungskräfte in einem
Magnetspalt 10, wobei die magnetomotorischen oder Durchflutungskräfte zu einem
bestimmten Zeitpunkt wie in 3 gezeigt
verteilt sind.
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Da
eine Feldpoleinheit 2 dieser drehenden elektrischen Maschine
wie in 2 gezeigt 10 Pole hat, ist die magnetomotorische
oder Durchflutungskraft, die mit der Drehung der Feldpoleinheit 2 synchronisiert
wird, eine räumliche
Oberschwingungskomponente 5. Ordnung. Die magnetomotorischen oder
Durchflutungskräfte, die
vom Anker 1 erzeugt werden, sind, wie in 3 gezeigt,
in allgemein rechteckiger Form verteilt, so dass sie eine Anzahl
von Oberschwingungskomponenten (asynchrone Komponenten) neben der
synchronisierten Komponente enthalten. Diese Oberschwingungskomponenten
können
bestimmt werden, indem die Verteilung der vom (in 3 gezeigten)
Anker 1 erzeugten magnetomotorischen oder Durchflutungskräfte in einer
Fourier-Reihe zum Ausdruck gebracht wird.
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4 ist
eine grafische Darstellung, welche die einzelnen Oberschwingungskomponenten
zeigt, die erhalten werden, indem die in 3 gezeigte
Verteilung der magnetomotorischen oder Durchflutungskräfte in einer
Fourier-Reihe zum Ausdruck gebracht wird, in der die räumliche
Oberschwingungskomponente der 5. Ordnung, bei der es sich um die
synchronisierte Komponente handelt, auf 1,0 normalisiert wird. Wie
in 4 gezeigt ist, beträgt die räumliche Oberschwingungskomponente
der 1. Ordnung ca. 0,36 und eine räumliche Oberschwingungskomponente
der 7. Ordnung beträgt
ca. 0,71 in Bezug auf den normalisierten Pegel.
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Da
sich die räumliche
Oberschwingungskomponente der 5. Ordnung, bei der es sich um die
synchronisierte Komponente der magnetomotorischen oder Durchflutungskräfte handelt,
die vom Anker 1 erzeugt werden, in einer Umfangsrichtung
mit derselben Geschwindigkeit wie die Drehgeschwindigkeit der Feldpoleinheit 2 verschiebt,
erscheint die räumliche
Oberschwingungskomponente der 5. Ordnung von der Feldpoleinheit 2 her
gesehen stationär.
Daraus folgt, dass die räumliche
Oberschwingungskomponente der 5. Ordnung keinen Wirbelstrom erzeugt,
weil es keine Fluktuation beim Magnetfluss im Feldpolkern 3 oder
den Permanentmagneten 4 gibt. Die asynchronen Komponenten
der magnetomotorischen oder Durchflutungskräfte erzeugen Wirbelströme, weil
sie, von der Feldpoleinheit 2 aus gesehen, als sich verschiebend
erscheinen, Fluktuationen im Magnetfluss verursachen.
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Wenn
die Ankerspulen konzentrierte Wicklungen sind, gehen im Allgemeinen,
je höher
die Ordnungen der magnetomotorischen Kraftkomponenten sind, die
vom Anker 1 erzeugt werden, umso mehr Magnetfelder in den
Magnetspalt 10 über
und sind weniger an die Feldpoleinheit 2 gebunden. Dies
bedeutet, dass, je niedriger die Ordnung der magnetomotorischen
Kraftkomponenten ist, die Magnetfelder umso mehr an die Feldpoleinheit 2 gebunden
sind, wodurch eine größere Menge
an Wirbelströmen
erzeugt wird. Dieses Problem ist charakteristisch für konzentriert
gewickelte Ankerspulen, weil verteilt gewickelte Ankerspulen keine
magnetomotorischen Kräfte
niedriger Ordnung erzeugen.
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Bei
der drehenden elektrischen Maschine der ersten Ausführungsform
ist ein Paar von Spulen 7a, 7b so um jeden Zahn 6 gewickelt,
dass zwei verschiedene Phasenströme,
die aus den dreiphasigen AC-Strömen (U-,
V-, W-Strömen)
entnommen werden, durch die Spulen 7a, 7b fließen, die
um einige der Zähne 6 gewickelt sind,
wie bereits mit Bezug auf 1 beschrieben
wurde, um magnetomotorische Kraftkomponenten niedrigerer Ordnungen
als die räumliche
Oberschwingungskomponente der 5. Ordnung zu reduzieren, welche die synchronisierte
Komponente der vom Anker 1 erzeugten magnetomotorischen
Kräfte
ist.
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5 ist
eine grafische Darstellung, die eine Verteilung von magnetomotorischen
oder Durchflutungskräften
zeigt, die vom Anker 1 der elektrischen Maschine der in 1 gezeigten
ersten Ausführungsform
erzeugt wird. 6 ist eine grafische Darstellung,
welche die Komponenten einzelner Ordnungen zeigt, die dadurch erhalten
werden, dass die in 5 gezeigte Verteilung der elektromagnetischen
Kräfte
in einer Fourier-Reihe zum Ausdruck gebracht wird, in der, wie im
Fall von 4, eine räumliche Oberschwingungskomponente
der 5. Ordnung auf 1,0 normalisiert wird.
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Wie
in 6 gezeigt ist, hat die räumliche Oberschwingungskomponente
der 1. Ordnung einen Pegel von ca. 0,10, was weniger ist als ein
Drittel der in 4 gezeigten herkömmlichen
drehenden elektrischen Maschine. Die in 6 gezeigte
räumliche
Oberschwingungskomponente der 7. Ordnung hat einen Pegel von ca.
0,7, der derselbe ist wie derjenige der herkömmlichen drehenden elektrischen
Maschine.
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Die 7 und 8 sind
Vektordiagramme, die zeigen, wie Vektoren, welche die räumlichen
Oberschwingungskomponenten der 1. Ordnung der vom Anker 1 erzeugten
magnetomotorischen Kräfte
darstellen, zusammengefasst werden, um einen sich ergebenden Einzelvektor
zu ergeben. In 7 und 8 sind zusammengefasste
Vektoren aller magnetomotorischen Kräfte zusammengefasst, die durch
die Ströme
erzeugt werden, die durch die U-Phasenspulen 7 der Anker 1 der
herkömmlichen
drehenden elektrischen Maschine bzw. die drehende elektrische Maschine
der ersten Ausführungsform
fließen.
In beiden Beispielen ist die Größenordnung
der räumlichen
Oberschwingungskomponente der 5. Ordnung auf 1,0 normalisiert. Bei
dieser Normalisierung betragen die räumlichen Oberschwingungskomponenten
der 1. Ordnung 0,348 (7) und 0,373 (8)
in Bezug auf den normalisierten Pegel bei der herkömmlichen
drehenden elektrischen Maschine bzw. der drehenden elektrischen
Maschine der ersten Ausführungsform.
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Wie
aus 7 und 8 ersichtlich ist, wird die
Größenordnung
des zusammengefassten Vektors, der die räumliche Oberschwingungskomponente
der 1. Ordnung darstellt, in der ersten Ausführungsform durch konzentriertes
Aufwickeln der beiden Spulen 7a, 7b auf jeden
Zahn 6 reduziert, um eine größere Anzahl verschieden ausgerichteter
Vektoren herzustellen.
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Da
ein Wirbelstromverlust im Allgemeinen in etwa proportional zum Quadrat
eines Magnetfelds ist, ist der Wirbelstromverlust proportional zum
Quadrat einer sich ergebenden magnetomotorischen Kraft, die von einem
Anker erzeugt wird. Die Vektordiagramme der 7 und 8 zeigen
an, dass der Wirbelstromverlust, der in der Feldpoleinheit 2 aufgrund
der räumliche
Oberschwingungskomponente der 1. Ordnung der durch den Anker 1 erzeugten
magnetomotorischen Kraft auftritt, bei der elektrischen Maschine
der ersten Ausführungsform
im Vergleich zur herkömmlichen
drehenden elektrischen Maschine auf ein Neuntel oder darunter gesenkt
werden kann.
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Der
vorstehend beschriebene Aufbau der ersten Ausführungsform kann die elektromotorischen
Kraftkomponenten mit niedrigeren Ordnungen als die synchronisierte
Komponente unter all den Oberschwingungskomponenten der durch den
Anker 1 erzeugten magnetomotorischen Kräften senken, die nicht mit
den durch die Feldpoleinheit 2 erzeugten magnetomotorischen
Kräften
synchronisiert sind. Deshalb kann der Aufbau der Ausführungsform
Wirbelströme
reduzieren, die in der Feldpoleinheit 2 fließen, was
es möglich
macht, den Wirbelstromverlust zu senken, der in der Feldpoleinheit 2 auftritt.
Da dieser Aufbau im Wesentlichen dazu dient, die Wirbelströme auf diese
Weise zu reduzieren, wird es unnötig,
den zuvor erwähnten
schichtweise aufgebauten Feldpoljochaufbau oder den unterteilten
massiven Jochaufbau aus dem Stand der Technik einzusetzen, wodurch
eine Kostenzunahme vermieden wird, die sich aus einer Kapitalinvestition
oder einer erhöhten Anzahl
von Bestandteilen ergibt.
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ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
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9 ist
ein Schnittschema, das den Aufbau einer elektrischen Maschine nach
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, worin gleiche oder ähnliche Elemente wie in der
ersten Ausführungsform
durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet sind. Während die vorstehend beschriebene
elektrische Maschine der ersten Ausführungsform eine 10-polige,
12-zahnige drehende elektrische Maschine ist, ist die in 9 gezeigte elektrische
Maschine der zweiten Ausführungsform
eine 3-phasige, 20-polige,
24-zahnige drehende elektrische Maschine. Wenn die Anzahl "P" von Polen und die Anzahl "Q" von Zähnen durch P = 5n bzw. Q =
6n ausgedrückt
wird, worin "N" eine gerade Zahl
ist, sollten die Spulen 7a, 7b um die aufeinanderfolgenden
Zähne 6 mit
Phasenverhältnissen
und Wicklungspolaritäten
aufgewickelt sein, die in der Reihenfolge U+/U+, U–/V+, V–/V–, W–/V+, W+/W+,
W–/U+,
U–/U–, U+/V–, V+/V+,
W+/V–,
W–/W– und W+/U– von oben
her im Uhrzeigersinn angeordnet sind, wie in 9 dargestellt
ist, was dasselbe ist wie in 1 gezeigt,
nur zweimal wiederholt.
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Bei
dem Aufbau dieser Ausführungsform
sind Komponenten der einzelnen Ordnungen von durch den Anker 1 erzeugten
magnetomotorischen oder Durchflutungskräften wie in 10 gezeigt
verteilt. Bei einer räumlichen
Oberwellenschwingungskomponente der auf 1,0 normalisierten magnetomotorischen
oder Durchflutungskräfte
der (5n/2)ten Ordnung, hat die räumliche
Oberwellenschwingungskomponente der (n/2)ten Ordnung einen Pegel
von 0,10, wie in 10 gezeigt ist. Somit kann auch
der Aufbau dieser Ausführungsform
wie der Aufbau der ersten Ausführungsform
den Wirbelstromverlust senken.
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DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
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11 ist
ein Schnittschema, das den Aufbau einer elektrischen Maschine nach
einer dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, bei der es sich um eine 3-phasige, 14-polige, 12-zahnige
drehende elektrische Maschine handelt, worin gleiche oder ähnliche Elemente
wie in den vorstehenden Ausführungsformen
durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet sind. Obwohl die drehende
elektrische Maschine dieser Ausführungsform von
einer 14-poligen Bauart ist, hat ein Anker 1 denselben
Aufbau wie derjenige der ersten Ausführungsform. Bei dieser drehenden
elektrischen Maschine wird die räumliche
Oberwellenschwingungskomponente der 7. Ordnung zu einer synchronisierten
Komponente. Allgemeiner ausgedrückt
ist die synchronisierte Komponente in dieser Ausführungsform
eine räumliche
Oberwellenschwingungskomponente der (7n/2)ten Ordnung, wenn die
Anzahl "P" der Pole und die
Anzahl "Q" der Zähne durch
P = 7n bzw. Q = 6n ausgedrückt
wird, worin "n" eine gerade Zahl
ist.
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12 ist
eine grafische Darstellung, die Komponenten einzelner Ordnungen
von magnetomotorischen oder Durchflutungskräften, die durch einen Anker 1 der
elektrischen Maschine der dritten Ausführungsform erzeugt werden,
zusammen mit den Komponenten einzelner Ordnungen zeigt, die durch
den Anker der herkömmlichen
drehenden elektrischen Maschine erzeugt werden. Aus dieser grafischen
Darstellung wird ersichtlich, dass die räumliche Oberwellenschwingungskomponente
der (n/2)ten Ordnung bei der drehenden elektrischen Maschine der
dritten Ausführungsform
im Pegel gesenkt ist. Dies zeigt an, dass der Aufbau dieser Ausführungsform
dazu dient, wie der Aufbau der ersten Ausführungsform den Wirbelstromverlust
zu senken.
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VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
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13 ist
ein Schnittschema, das den Aufbau einer elektrischen Maschine nach
einer vierten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, bei der es sich um eine 3-phasige, 10-polige, 12-zahnige
drehende elektrische Maschine handelt, worin gleiche oder ähnliche
Elemente wie in den vorstehenden Ausführungsformen durch gleiche
Bezugszahlen bezeichnet sind. Bei der drehenden elektrischen Maschine
dieser Ausführungsform
haben Spulen 7, die auf einzelne Zähne 6 gewickelt sind,
verschiedene Windungsanzahlen, obwohl die Spulen 7 in derselben
Reihenfolge von Phasen angeordnet sind wie in den vorstehenden Ausführungsformen
Eins bis Drei.
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Indem
speziell die Anzahl von Windungen jeder der beiden Spulen 7c, 7d einer
gemeinsamen Phase, die um einen einzelnen Zahn 6 gewickelt
sind, (z.B. der oberste Zahn 6 durch die Spulen 7 mit
den Phasen U+/U+ umwickelt ist, wie in 13 dargestellt
ist), durch T ausgedrückt
wird, beträgt
die Anzahl der Windungen zweier Spulen 7e, 7f unterschiedlicher
Phasen, die um den angrenzenden Zahn 6 gewickelt sind,
(z.B. den Zahn 6, der dem obersten Zahn 6 im Uhrzeigersinn
am nächsten
liegt, wie in 13 dargestellt ist), 2T/. Dieser
Aufbau macht es möglich,
Werte von kombinierten magnetomotorischen oder Durchflutungskräften zu egalisieren,
die durch die beiden um jeden Zahn 6 gewickelten Ankerspulen 7 erzeugt
werden. In der Folge sind die Komponenten der magnetomotorischen
oder Durchflutungskräfte
wie in 14 gezeigt verteilt.
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Die
Verteilung der einzelnen Komponenten der magnetomotorischen oder
Durchflutungskräfte
ist in verallgemeinerter Form in 14 gezeigt.
Speziell veranschaulicht 14 die
Komponenten der magnetomotorischen oder Durchflutungskräfte, die
in der elektrischen Maschine erzeugt werden, wenn die Anzahl "P" der Pole und die Anzahl "Q" der Zähne durch P = 5n bzw. Q = 6n
ausgedrückt
wird, worin "n" eine ganze Zahl
ist. Die räumliche
Oberwellenschwingungskomponente der (n/2)ten Ordnung hat beinahe
einen Nullpegel, wie in 14 dargestellt
ist, was bedeutet, dass die räumliche
Oberwellenschwingungskomponente der (n/2)ten Ordnung fast keinen
Wirbelstrom erzeugt, so dass der Aufbau dieser Ausführungsform
den Wirbelstromverlust im Vergleich zur ersten bis dritten Ausführungsform
noch weiter senken kann.
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Der
vorstehend erwähnte
Aufbau der vierten Ausführungsform
kann gleichermaßen
auf einen Fall angewendet werden, bei dem die Anzahl "P" der Pole und die Anzahl "Q" der Zähne wie in der vorstehenden dritten
Ausführungsform
durch P = 7n bzw. Q = 6n ausgedrückt
wird, wodurch dennoch dieselben Vorteile erbracht werden.
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FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
nachstehend beschriebene fünfte
Ausführungsform
ist eine Form der vorliegenden Erfindung, die sich von der zuvor
erwähnten
vierten Ausführungsform
unterscheidet. Speziell ist eine elektrische Maschine nach der fünften Ausführungsform
dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte zweier Spulen 7c, 7d einer
gemeinsamen Phase, die um einen einzelnen Zahn 6 gewickelt
sind, eine größere Querschnittsfläche haben
als die Drähte
zweier Spulen 7e, 7f unterschiedlicher Phasen,
die um einen anderen einzelnen Zahn 6 gewickelt sind. Dieser
Aufbau der fünften
Ausführungsform
dient dazu, einen verbesserten Füllfaktor
für die
(aus Kupferdrähten
bestehenden) Spulen 7 zu erzielen, die in jeden einzelnen
Schlitz 8 eingepasst sind, was es möglich macht, eine hoch leistungsfähige drehende
elektrische Maschine mit gesenktem Kupferverlust herzustellen.
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Vorzugsweise
beträgt
die Querschnittsfläche
jedes Drahts der Spulen 7c, 7d ungefähr das ca.
2/Fache der Querschnittsfläche
jedes Drahts der Spulen 7e, 7f, so dass eine Gesamtquerschnittsfläche der
Drähte (oder
die Querschnittsfläche
eines einzelnen Drahts multipliziert mit der Anzahl der Windungen)
der beiden Spulen 7c, 7d einer Gesamtquerschnittsfläche der
Drähte
der beiden Spulen 7e, 7f gleichkommt.
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SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM
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15 ist
ein vergrößertes Teilschnittschema,
das den Aufbau einer elektrischen Maschine nach einer sechsten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, worin gleiche oder ähnliche Elemente wie in den
vorstehenden Ausführungsformen
durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet sind. Während in der ersten bis fünften Ausführungsform
zwei Spulen (z.B. 7a, 7b), die um denselben Zahn 6 gewickelt
sind, in einer radialen Richtung des Ankers 1 oder in einer
Erstreckungsrichtung des Zahns 6 gestapelt sind, sind in
dieser wie in 15 gezeigten Ausführungsform
zwei Spulen 7h, 7i in einer Doppellagenanordnung
um jeden Zahn 6 gewickelt, wobei die Spule 7h und
die Spule 7i in einer Innenlage bzw. Außenlage angeordnet ist. Die
zuvor erwähnten
Vorteile der ersten bis fünften
Ausführungsform
werden gleichermaßen
erzielt, auch wenn die Spulen wie in 15 gezeigt angeordnet
sind. Daraus folgt, dass die Erfindung angewendet werden kann, ungeachtet
wie die um jeden Zahn 6 gewickelten Spulen in den Schlitzen 8 angeordnet
sind.
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SIEBTE AUSFÜHRUNGSFORM
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16 ist
ein vergrößertes Teilschnittschema,
das den Aufbau einer elektrischen Maschine nach einer siebten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, worin gleiche oder ähnliche Elemente wie in den
vorstehenden Ausführungsformen
durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet sind. Während in der ersten bis sechsten
Ausführungsform
zwei Spulen (z.B. 7a, 7b) um jeden Zahn 6 gewickelt
sind, sind in dieser Ausführungsform
immer zwei Spulen einer gemeinsamen Phase, die um denselben Zahn 6 gewickelt
sind, zu einer einzigen Spule 7g zusammengefasst, deren
Anzahl an Windungen 2T beträgt.
Diese Anordnung der Ausführungsform
ist dadurch vorteilhaft, dass die Gesamtanzahl der Spulen 7 auf
drei Viertel gesenkt ist, was zu einer Senkung bei der Gesamtanzahl
an Bauteilen und den Gesamtherstellungskosten führt.
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ACHTE AUSFÜHRUNGSFORM
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17 ist
ein Schnittschema, das den Aufbau einer elektrischen Maschine nach
einer achten Ausführungsform
der Erfindung zeigt, worin gleiche oder ähnliche Elemente wie in den
vorstehenden Ausführungsformen
durch gleiche Bezugszahlen bezeichnet sind. Während die elektrischen Maschinen
der bislang beschriebenen ersten bis siebten Ausführungsform
sogenannte drehende elektrische Maschinen mit Innenrotor sind, wobei
sich die Feldpoleinheit 2 innen befindet, erübrigt es
sich, zu erwähnen,
dass sich die Erfindung auch auf drehende elektrische Maschinen
mit Außenrotor,
wie die in 17 gezeigte anwenden lässt, bei
der sich die Feldpoleinheit 2 außen befindet.
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Zusätzlich lässt sich
die Erfindung gleichermaßen
entweder auf Elektromotoren oder Generatoren anwenden.
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NEUNTE AUSFÜHRUNGSFORM
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18 ist
ein Teilschnittschema einer elektrischen Maschine nach einer neunten
Ausführungsform
der Erfindung, bei der es sich um einen Linearmotor handelt, der
so aufgebaut ist, als wäre
eine drehende elektrische Maschine zu einer linearen Form gedehnt
worden. Während
die drehenden elektrischen Maschinen der vorstehenden Ausführungsformen
jeweils den Anker 1 aufweisen, der im Querschnitt schleifenförmig ist,
sind im Falle eines Linearmotors, dessen Anker bestimmte Köpfe hat,
die Anzahl "P" der Pole und die
Anzahl "Q" der Zähne Vielfache
einer geraden Zahl "n", und sowohl die Anzahl
der Pole als auch die Anzahl der Zähne sind als Vielfache einer
natürlichen
Zahl "m" definiert.
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Wie
in 18 gezeigt ist, umfasst der Linearmotor der Ausführungsform
einen Anker 11, der ein bewegliches Teil darstellt (das
sich in jeder Richtung bewegen kann), und eine Feldpoleinheit 22,
die ein stationäres
Teil darstellt, das je nach einer Gesamtwegstrecke des Ankers 11 eine
große
Anzahl an N-Polpermanentmagneten 4a und S-Polpermanentmagneten 4b aufweist.
Die Anzahl "P" der Pole und die
Anzahl "Q" der Zähne, mit
denen sich die vorliegende Erfindung befasst, sind für einen
Bereich gedacht, in dem der Anker 11 und die Feldpoleinheit 22 der
elektrischen Maschine der Ausführungsform,
die als Linearmotor fungiert, einander zugewandt sind. Speziell
zeigt 18 ein Beispiel, bei dem die
Anzahl der Pole als P = 5m ausgedrückt 5 beträgt, und die Anzahl der Zähne als
Q = 6m ausgedrückt
6 beträgt,
wenn "1" für "m" (m = 1) eingesetzt wird. Der vorstehend
erwähnte
Aufbau dieser Ausführungsform
lässt sich
entsprechend anwenden, wenn die Anzahl der Pole als P = 7m und die
Anzahl der Zähne
als Q = 6m definiert ist.
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Beim
Linearmotor dieser Ausführungsform
sind die Spulen 7a, 7b um aufeinanderfolgende
Zähne 6 mit
Phasenverhältnissen
und Wicklungspolaritäten
gewickelt, die in der Reihenfolge 1: U+/U+, 2: U–/V+, 3: V–/V–, 4: W–/V+, 5: W+/W+, 6: W–/U+, 7:
U–/U–, 8: U+/V–, 9: V+/V+,
10: W+/V–,
11: W–/W– und 12:
W+/U– analog
zur ersten vorher beschriebenen Ausführungsform ausgedrückt angeordnet
sind, wo aufeinanderfolgende Phasen-/Wicklungspolaritätskombinationen
der Einfachheit der folgenden Erklärung halber jeweils mit "1" bis "12" (1.
bis 12. Kombination) durchnummeriert sind. Der Anker 11 umfasst
die Spulen 7a, 7b, die in einer Einzelabfolge
oder in sich wiederholenden Abfolgen der vorstehend aufgezeigten
Phasen-/Wicklungspolaritätskombinationen
angeordnet sind. Alternativ kann der Anker 11 die Spulen 7a, 7b nur
eines Teils der zuvor erwähnten
Abfolge der (1. bis 12.) Phasen-/Wicklungspolaritätskombinationen
umfassen.
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Speziell
ist der Anker 11 mit 6m Paaren (= 6 Paaren im Beispiel
von 18) der Spulen 7a, 7b versehen,
die in einer Abfolge von Phasen-/Wicklungspolaritätskombinationen
angeordnet sind, die aus der zuvor erwähnten Abfolge ausgewählt werden.
Um genauer zu sein, sind die Spulen 7a, 7b des
in 18 gezeigten Ankers 11 in einer Abfolge
von sechs aufeinanderfolgenden Phasen-/Wicklungspolaritätskombinationen
angeordnet, welche die 12. (mit "W+/V–" bezeichnet) und
1. (mit "U+/U+" bezeichnet) bis
5. (mit "W+/W+" bezeichnet) Phasen-/Wicklungspolaritätskombination
umfassen, die um die entsprechenden sechs aufeinanderfolgenden Zähne 6 gewickelt
sind, die vom am weitesten links befindlichen Zahn 6 ausgehend
nach rechts angeordnet sind. Selbstverständlich kann der Anker 11 auch
sechs Paare der Spulen 7a, 7b umfassen, die in
einer Abfolge U+/U+, U–/V+,
V–/V–, W–/V+, W+/W+
und W–/U+
Phasen-/Wicklungspolaritätskombinationen
angeordnet sind.
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Der
vorstehend beschriebene Spulenwicklungsaufbau der vorliegenden Erfindung
kann magnetomotorische oder Durchflutungskräftekomponenten mit niedrigeren
Ordnungen als eine synchronisierte Komponente unter allen Oberschwingungskomponenten
der durch den Anker 11 erzeugten reduzieren, die nicht
mit den durch die Feldpoleinheit erzeugten magnetomotorischen oder
Durchflutungskräften
synchronisiert sind. Deshalb kann der Aufbau der Ausführungsform
Wirbelströme
mindern, die in der Feldpoleinheit 22 fließen, wodurch
es möglich
wird, einen in der Feldpoleinheit 22 auftretenden Wirbelstromverlust
zu senken.
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Wenn
sich der Anker 11 insbesondere im Linearmotor bewegt, in
dem der Anker 11 kürzer
ist als die Feldpoleinheit 22, wird der durch die magnetomotorischen
oder Durchflutungskräfte
erzeugte Magnetfluss schnell in einen Abschnitt der Feldpoleinheit 22 eingekoppelt,
in den er noch nicht eingekoppelt war. Aus diesem Grund wird eine
Spannung, die durch Differenzierung des Magnetflusses erhalten wird,
rasch angeregt, wodurch ein größerer Betrag
an Wirbelstromverlust verursacht wird als in der drehenden elektrischen
Maschine. Jedoch kann der vorstehend erwähnte Aufbau der Ausführungsform
den Magnetstrom stark senken, der den Wirbelstromverlust verursacht.
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Während im
Beispiel von 18 der Anker 11 das
bewegliche Teil und die Feldpoleinheit 22 das stationäre Teil
darstellt, lässt
sich die vorliegende Ausführungsform
auch auf einen Linearmotor anwenden, dessen Anker ein stationäres bzw.
dessen Feldpoleinheit ein bewegliches Teil ist. Zusätzlich kann
der vorstehend beschriebene Aufbau der elektrischen Maschine dieser
Ausführungsform
auch auf einen breiten Bereich linear angetriebener linearer elektrischer
Maschinen angewendet werden, bei denen es sich entweder um Motoren oder
Generatoren handeln kann.
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In
einem Aspekt der Erfindung arbeitet die elektrische Maschine als
drehbar angetriebene drehende elektrische Maschine, bei der die
Anzahl "P" der Pole der Feldpoleinheit
und die Anzahl "Q" der Zähne des Ankers
durch P = 5n bzw. Q = 6n oder P = 7n bzw. Q = 6n ausgedrückt werden,
worin "n" eine gerade Zahl
ist, wobei die Ankerspulen um die aufeinanderfolgenden Zähne mit
Phasenverhältnissen
und Wicklungspolaritäten
aufgewickelt sind, die in der wiederholbaren Reihenfolge U+/U+,
U–/V+,
V–/V–, W–/V+, W+/W+,
W–/V+, U–/U–, U+/V–, V+/V+,
W+/V–,
W–/W– und W+/U– angeordnet
sind, worin "U", "V" und "W" Phasen
der einzelnen Ankerspulen darstellen, während die Zeichen "+" und "–" Wicklungspolaritäten von
diesen bezeichnen.
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Von
all den Oberschwingungskomponenten der durch die Ankerspulen erzeugten
magnetomotorischen oder Durchflutungskräfte, die nicht mit den durch
die Feldpoleinheit erzeugten magnetomotorischen oder Durchflutungskräften synchronisiert
sind, können
die Oberschwingungskomponenten mit niedrigeren Ordnungen als eine
synchronisierte Komponente in dieser elektrischen Maschine reduziert
werden. Dieser Aufbau der Erfindung dient dazu, Wirbelströme zu mindern,
die in der Feldpoleinheit fließen,
wodurch es möglich
wird, einen Wirbelstromverlust zu senken, der in der Feldpoleinheit
der drehenden elektrischen Maschine auftritt.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung arbeitet die elektrische Maschine
als linear angetriebene lineare elektrische Maschine, bei der die
Anzahl "P" der Pole der Feldpoleinheit
und die Anzahl "Q" der Zähne des Ankers
in einem Bereich, in dem die Feldpoleinheit und der Anker der elektrischen
Maschine einander zugewandt sind und der Magnetfluss verkoppelt
werden kann, durch P = 5m und Q = 6m oder P = 7m und Q = 6m ausgedrückt werden
kann, worin "m" eine natürliche Zahl
ist, wobei die Ankerspulen um die aufeinanderfolgenden Zähne mit
Phasenverhältnissen
und Wicklungspolaritäten
aufgewickelt sind, die in der wiederholbaren Reihenfolge U+/U+,
U–/V+,
V–/V–, W–/V+, W+/W+,
W–/U+,
U–/U–, U+/V–, V+/V+,
W+/V–,
W–/W– und W+/U– angeordnet
sind, worin "U", "V" und "W" Phasen
der einzelnen Ankerspulen darstellen, während die Zeichen "+" und "–" Wicklungspolaritäten von
diesen bezeichnen.
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Von
all den Oberschwingungskomponenten der durch die Ankerspulen erzeugten
magnetomotorischen oder Durchflutungskräfte, die nicht mit den durch
die Feldpoleinheit erzeugten magnetomotorischen oder Durchflutungskräften synchronisiert
sind, können
die Oberschwingungskomponenten mit niedrigeren Ordnungen als eine
synchronisierte Komponente in dieser elektrischen Maschine reduziert
werden. Dieser Aufbau der Erfindung dient dazu, Wirbelströme zu mindern,
die in der Feldpoleinheit fließen,
wodurch es möglich
wird, einen Wirbelstromverlust zu senken, der in der Feldpoleinheit
der linearen elektrischen Maschine auftritt.
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In
einem anderen Aspekt der Erfindung ist die elektrische Maschine
dergestalt, dass, indem die Anzahl der Windungen jeder der beiden
Ankerspulen einer gemeinsamen Phase, die um einen einzelnen Zahn
gewickelt sind, durch T ausgedrückt
wird, die Anzahl der Windungen der beiden Ankerspulen unterschiedlicher Phasen,
die um einen anderen einzelnen Zahn gewickelt sind, 2T/ beträgt. Dieser
Aufbau dient dazu, den Wirbelstromverlust noch mehr zu senken.
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In
noch einem anderen Aspekt der Erfindung ist die elektrische Maschine
dergestalt, dass Drähte
der beiden Ankerspulen einer gemeinsamen Phase, die um einen einzelnen
Zahn gewickelt sind, eine größere Querschnittsfläche haben
als Drähte
der beiden Ankerspulen unterschiedlicher Phasen, die um einen anderen einzelnen
Zahn gewickelt sind. Dieser Aufbau dient dazu, einen im Anker auftretenden
Kupferverlust zu senken.
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In
noch einem anderen Aspekt der Erfindung ist die elektrische Maschine
dergestalt, dass immer zwei Ankerspulen einer gemeinsamen Phase,
die um einen einzelnen Zahn gewickelt sind, zu einer Einzelwicklung zusammengefasst
sind. Dieser Aufbau dient dazu, die Anzahl von Bauteilen und die
Gesamtherstellungskosten zu senken.
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Verschiedene
Modifizierungen und Abänderungen
dieser Erfindung werden für
den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sein, ohne dass dabei
vom Rahmen und Aussagegehalt dieser Erfindung abgewichen wird, und
es sollte klar sein, dass dies nicht auf die hier dargelegten veranschaulichenden
Ausführungsformen
beschränkt
ist.
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