(57)【要約】回転電機の妨害ギャップ磁界を減衰させ、動作挙動の擾乱を防ぐべく、本発明の回転電機では固定子（３）及び／又は回転子（７）に種々の手段を講じる。例えば固定子が交互に異なる歯ピッチを持つようにしたり、回転子が電気的に分離された少なくとも２組のかご形短絡巻線を備えるようにしたり、固定子及び／又は回転子のスロットが所定のスキュー角を持つようにしたりする。この回転電機は、生産機械又は電気車両用駆動装置での使用に適する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線装置（１６）を有する固定子（３）と、回転子（７）とを備え、前記固定子（３）及び／又は回転子（７）が、所定調波のギャップ磁界を低減し又は除去する手段を備える回転電機。
【請求項２】
前記固定子（３）が交互に異なる歯ピッチを持つことを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
前記回転子（７）が、電気的に互いに分離された少なくとも２組のかご形短絡巻線導体（８、９）を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の回転電機。
【請求項４】
前記回転子（７）の複数のかご形短絡巻線導体（８、９、１０）が、分離されたかご形短絡巻線導体（８、９、１０）の数をｎとして、互いに電気角３６０°／ｎだけずらされたことを特徴とする請求項３記載の回転電機。
【請求項５】
前記固定子（３）及び／又は回転子（７）のスロットが所定の付加的なスキュー角を持つことを特徴とする請求項１から４の１つに記載の回転電機。
【請求項６】
前記回転子（７）が、導体を含まないか、導体（１１）が前記かご形短絡巻線導体（８、９、１０）に電気的に接続されていないスロットを備えることを特徴とする請求項１から５の１つに記載の回転電機。
【請求項７】
請求項１から６の１つに記載の回転電機の、生産機械又は電気車用駆動装置への使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線装置を有する固定子と、回転子とを備えた回転電機に関する。
【０００２】
回転電機の従来の巻線においては、ギャップ磁界に正弦波形からのずれが生じる。即ち電機の駆動に、例えば付加的な損失の形の有害作用を及ぼす調波が基本波に重畳する。巻線は調波損失を低減するように施される。その際、巻線は穴数ｑ＞１、例えばｑ＝２又はｑ＝３であり、それが調波を低減する。
【０００３】
歯コイル巻線、即ち磁極の周りに集中巻きした巻線は、ギャップ磁界に比較的明瞭に高調波を生じさせる。しかしそれは歯コイル技術の特性に基づく上述の方法では低減させ得ない。特に誘導電動機に歯コイル巻線を適用する場合、それは動作挙動の擾乱を招く。
【０００４】
従って本発明の課題は、所定調波のギャップ磁界のみが回転子導体に電圧を誘起する回転電機を提供することである。
【０００５】
この課題は、請求項１に記載の回転電機によって解決される。
【０００６】
固定子の基本磁極対数が利用磁極対数ｐNに等しい歯コイル巻線は、利用磁極対数に対して小さい巻線係数を持ち、利用されない磁極対数に対しては過大な巻線係数を持っており、好ましくない。そこで、利用磁極対数ｐNに対し比較的大きい巻線係数を持ち、しかも擾乱を起こす磁極対数に対しフィルタ作用を呈する歯コイル装置を提案する。
【０００７】
固定子が交互に異なる歯ピッチを備えるとよい。固定子の周方向に異なる歯ピッチ、特に２種の歯ピッチを交互に配置する。その場合、大きな歯ピッチを有する歯のみが各々少なくとも１つの歯コイルを備える。固定子の交互に異なる歯ピッチにより妨害調波が低減し、そのためギャップ磁界も全調波中の一定の所定成分のみを含むことになる。
【０００８】
ギャップ磁界の擾乱を引き起こす磁極数の更なる抑制を達成すべく、回転子及び／又は固定子に付加的にスキュー角を与える。即ち、スロットが正確に軸方向に走るのではなく所定の傾斜角を持つようにする。スキュー角の値は抑制すべき磁極数に依存する。
【０００９】
更に、回転子の導体を、本発明による利用磁極対数ｐNが回転子の導体ループの基本磁極対数ｐGRを示すように導体ループに接続する。回転子の導体ループの穴数ｑとして、好ましくはｑ＝１を選択する。その場合、導体ループを施すスロットの数は、利用磁極対数を２倍した値の整数倍である。
【００１０】
リラクタンス揺動トルクを一層低減すべく、回転子の領域内に導体ループを施さい付加的なスロットを設けるとよい。
【００１１】
少なくとも２つの分離した分岐路を有する回転子の導体ループは、アルミニウム棒、銅棒、銅巻線又は撚線によって構成するとよい。
【００１２】
次に図示の実施例を参照し、本発明を更に詳細に説明する。
【００１３】
図１は１２個のスロット及び基本磁極対数２ｐGR＝４を有し、電気的に互いに分離した３個の短絡巻線導体８、９、１０を備えた、詳細には図示しない回転子７の展開図である。回転子７は、電気的に互いに分離された、より多くの短絡巻線導体を備えることも可能である。本発明によるこの短絡巻線導体は、かご形巻線導体とも称される。
【００１４】
電気的に互いに分離した２組の短絡巻線を備える場合は、回転子７の第２巻線は位相角が１８０°だけ電気的にずらされる。
【００１５】
一般的に回転子７の本発明によるｍ個の巻線数を持つ巻線装置の位相差αP-Pは、
αP-P＝３６０°／ｍ
である。
【００１６】
図１は、αP-P＝１２０°の位相差を有する３巻線の巻線装置を示す。ｍ＞３の巻線数ｍも可能である。ｍ＝３の場合、回転電機の比較的良好な回転特性が得られる。巻線数ｍの増大に伴い、巻線装置の製造費用が増大する。ｍ＝３の巻線装置は製造費用と回転特性の間に良好な妥協点を示すことを確かめた。０＜ｘ＜２．６とし、ｘ倍のスロットピッチ領域内の回転子７及び／又は固定子３の付加的な所定のスキュー角が回転特性を改善し、損失を減少させ得る。それは、調波を抑制できるからである。
【００１７】
図２は、回転子７の巻線、固定子３及び回転子７のスキュー角、固定子３の交互に異なる歯ピッチ及び歯コイル巻線のような可能なフィルタ作用を各調波に関し一覧表です。選択された手段によれば、８極誘導機における図示の磁極数領域においてｐ＝４のギャップ磁界のみがトルクを発生する。
【００１８】
本発明は、歯コイル巻線を持つ誘導機に特に適する。しかし、妨害磁極対を抑制し又は除去すべく、付加的な誘導回転子における交互に異なる歯ピッチを持つ同期機にも適している。
【００１９】
ここで歯コイルとは、集中巻きコイルを意味する。それは機械的な磁極、即ち歯５を含み、従って歯コイル６の入口導体及び出口導体が歯５の隣接するスロットに配置される。その場合、歯コイル６は、単独で予め作ったものであるとよい。
【００２０】
本発明において交互に異なる歯ピッチとは、図３を参照して、三相電機の固定子３の周方向に異なる歯ピッチを有する歯４、５を交互に設けており、特に大きな歯ピッチτzpを有する歯５だけが歯コイル６を備えることを意味する。好適には、巻線を装着した歯５の歯ピッチτzpは、図示しない回転子の磁極ピッチの０．６６〜１．０倍に相当する。
【００２１】
製造技術的理由から、そのような固定子３の鉄心部分は一体に構成するのがよい。
【００２２】
図４は、回転子７のスロット数Ｎ2＝１４で、電気的に互いに分離した３組のかご形短絡巻線導体８、９、１０を持つ回転子７を示す。２つの導体１１は他に接続していない。回転子７の外周には、図示しないテープ又はスリーブで固定した永久磁石１２を設ける。
【００２３】
図５は、利用磁極数２ｐ＝８で、スロット数Ｎ2＝２４の他の回転子７を示す。ここでも互いに電気的に分離した３組のかご形短絡巻線導体８、９、１０を設けている。
【００２４】
図６は、磁極数２ｐ＝８、スロット数Ｎ2＝２４の更に他の回転子７を示す。ここでも互いに電気的に分離した３組のかご形短絡巻線導体８、９、１０を設けている。３つのスロット導体１１は他に接続せず、かつ周方向に互いに各１２０°ずらして配置している。
【００２５】
図７は従来型の巻線装置、即ち短節巻き巻線を備え、固定子３を有する同期機１３を示す。固定子中心貫通孔に、例えば図４の回転子７を装入する。
【００２６】
図８は、１２個の歯コイル６を持つ誘導機の固定子３を示す。回転子７はＮ2＝２７個のスロットを持ち、３つのスロット導体１１は、電気的に接続していない。電気的に互いに分離した３組の短絡巻線、即ちかご形短絡巻線導体８、９、１０を備えている。この回転子７は、例えば永久磁石を備えていない。
【００２７】
本発明の回転電機は、特に生産機械、例えば電動工具駆動用等の工作機械用に適する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】回転子の基本的な巻線構成を示す展開図である。
【図２】フィルタ作用を説明するための図表である。
【図３】利用磁極数２ｐ＝８の誘導機の交互に異なる歯ピッチを示す説明図である。
【図４】回転子の第１例を示す端面図である。
【図５】回転子の第２例を示す斜視図である。
【図６】回転子の第３例を示す斜視図である。
【図７】従来巻線を備えた回転電機の横断面図である。
【図８】歯コイル巻線を備えた回転電機の斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
３  固定子、４、５  歯、６  歯コイル、７  回転子、８、９、１０  かご形短絡巻線導体、１１  導体、１２  永久磁石、１３  同期機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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