DE102004044697B4

DE102004044697B4 - Synchronmaschine

Info

Publication number: DE102004044697B4
Application number: DE102004044697A
Authority: DE
Inventors: Rolf Vollmer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2024-09-16
Also published as: DE102004044697A1; WO2006029969A1; US20070257566A1

Abstract

Permanenterregte Synchronmaschine (51), welche einen Stator (53) und einen Rotor (55) aufweist, wobei der Stator (53) vorzugsweise eine dreiphasige Drehstromwicklung aufweist und der Rotor (55) Permanentmagnete (57) aufweist,
der Stator (53) 36 Nuten (27) und 36 Zähne (29) aufweist, wobei nur jeder zweite Zahn (29) mit einer Spule (39) bewickelt ist und der Rotor (55) 22 Magnetpole aufweist, wobei die Spulen (39) eine erste Wickelrichtung (41) und eine zweite Wickelrichtung (42) aufweisen, wobei die erste Wickelrichtung (41) der zweiten Wickelrichtung (42) entgegengesetzt ist, wobei:
a) für eine Phase (U) ein erster bewickelter Zahn (1) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein zweiter bewickelter Zahn (2) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist und ein sechster bewickelter Zahn (6) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein zehnter bewickelter Zahn (10) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist und ein elfter bewickelter Zahn (11) in der...

Description

Die Erfindung betrifft eine permanenterregte Synchronmaschine.
Permanenterregte Synchronmaschinen, welche eine Erregung eines Rotors mittels Permanentmagneten aufweisen, weisen gegenüber elektrisch erregte Synchronmaschinen verschiedene Vorteile auf. Beispielsweise benötigt der Rotor bei einer permanenterregten Synchronmaschine keinen elektrischen Anschluss. Permanentmagnete mit hoher Energiedichte, d. h. einem großen Produkt aus Flussdichte und Feldstärke, erweisen sich dabei den weniger energiestarken Permanentmagneten überlegen. Es ist weiterhin bekannt, dass Permanentmagnete nicht nur eine flache Anordnung zum Luftspalt aufweisen können, sondern auch in einer Art Sammelkonfiguration (Flusskonzentration) positioniert werden können.
Bei permanenterregten Synchronmaschinen können nachteilige Pendelmomente auftreten. Eine Schrägung eines Rotors oder eines Stators der permanenterregten Synchronmaschine um beispielsweise eine Nutteilung, wie sie bei konventionellen Motoren in EP 0 545 060 B1 beschrieben ist, kann zu einer Reduzierung des Drehmoments führen. Bei permanenterregten Synchronmaschinen mit konventioneller Wicklung, d. h., Wicklungen, welche in Einziehtechnik hergestellt werden, wird in der Regel eine Schrägung um eine Nutteilung vorgenommen, um Rastmomente, welche auch zu Pendelmomenten führen, zu reduzieren.
Bei permanenterregten Synchronmaschinen, welche Zahnspulen aufweisen, ist es beispielsweise möglich, die Pendelmomente durch eine besondere Formgebung der Magnete zu reduzieren. Nachteilig dabei ist, dass eine besondere Formgebung der Magnete zu erhöhten Herstellungskosten führt.
Aus dem Aufsatz "Comparatice study of permanent magnet brushless motors with all teeth and alternative teeth windings" von den Autoren D. Ishak, Z. Q. Zhu and D. Howe (second international conference of power electronics machines and drives 2004 (PEM D 2004, Conf. publications number 498) vol. 2, 31. März bis 2. April 2004, Seite 834 bis 839) ist ein Beispiel für eine bürstenlose elektrische Maschine bekannt, welche verschiedene Motortypen mit unterschiedlichen Polzahlen und Wicklungssystemen offenbart.
Demnach liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine permanenterregte Synchronmaschine anzugeben, bei der in einfacher Art und Weise Pendelmomente, bzw. Rastmomente reduziert sind. Vorteilhafter Weise erfolgt diese Reduzierung ohne den Einsatz einer Schrägung beispielsweise der Permanentmagnete.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt bei einer permanenterregten Synchronmaschine mit den Merkmalen nach Anspruch 1 oder 2. Die Unteransprüche 3 bis 8 sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen der permanenterregten Synchronmaschine.
Bei einer permanenterregten Synchronmaschine, welche einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei der Stator vorzugsweise eine dreiphasige Drehstromwicklung aufweist und der Rotor Permanentmagnete aufweist, ist der Stator derart ausgebildet, dass dieser 36 Nuten und 36 Zähne aufweist. Dabei ist nur jeder zweite Zahn mit einer Spule bewickelt. Der Rotor ist derart ausgebildet, dass dieser 22 Magnetpole aufweist. Die Spule, welche um einen Zahn gewickelt ist, ist vorteilhafterweise eine Zahnspule. Eine derartige permanenterregte Synchronmaschine weist am Stator 18 Pole auf.
Mittels der beschriebenen Ausführungsform gelingt es, dass die permanenterregte Synchronmaschine vorteilhafter Weise eine hohe Ausnutzung und einen hohen Leistungsfaktor aufweist.
Mittels einer derartigen permanenterregten Synchronmaschine, kann ein hoher Wicklungsfaktor erzielt werden. Die Kombinati on aus 22 Polen am Rotor und 36 Nuten im Stator führt zu einer ersten möglichen Rastpolpaarzahl von pr = 396. Die Rastpolpaarzahl ergibt sich aus dem kgV der 36 Nuten des Stators mit den 22 Polen des Rotors. Da die Polzahl des Rotors, also die Anzahl der Magnetpole des Rotors 22 beträgt weist der Rotor also 11 Magnetpolpaare auf. Daraus ergibt sich, dass die permanenterregte Synchronmaschine eine Magnetpolzahl aufweist, welche eine Primzahl ist. Dies hat den Vorteil, dass das kgV(N1, 2p) relativ hoch ist.
Mittels einer bestromten Wicklung des Stators ist ein Spektrum an Luftspaltfeldern erzeugbar. Bei Betrachtung dieses Spektrums von Luftspaltfeldern können über den Umfang von 360 Grad Oberwellenfelder und ein Grundfeld unterschieden werden. Das Grundfeld hat die Grundpolpaarzahl pg. Für die Polzahlen der Oberwellenfelder pi gilt: pi > pg.
Eine Grundpolpaarzahl pg ergibt sich bei der erfindungsgemäßen permanenterregten Synchronmaschine zu pg = 1. Eine Nutzpolpaarzahl pn ergibt sich aus der Polpaarzahl des Rotors und ist folglich 11, da der Rotor 11 Magnetpolpaare aufweist.
Für die permanenterregte Synchronmaschine ergibt sich hieraus eine Nutzung einer elften Oberwelle. Die Grundwelle und die Oberwellen eines Feldverlaufes in einem Luftspalt einer elektrischen Maschine können beispielsweise mittels einer Fourier-Analyse ermittelt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Wicklung des Stators derart ausgeführt, dass insbesondere störende Oberwellen wie die fünfte und siebte Oberwelle der Nutzpopaarzahl p_N nur eine geringe Amplitude aufweisen. Die fünfte und die siebte Oberwelle der Nutzpolpaarzahl pn sind insbesondere deswegen von Nachteil, weil sie mit den entsprechenden Oberwellen des Rotorfeldes, Pendeldrehmomente erzeugen.
Mittels der erfindungsgemäßen permanenterregten Synchronmaschine mit einer bestimmten Kombination aus einer Anzahl von Nuten im Stator und einer bestimmten Polzahl des Rotors ergibt sich eine verringerte Rastdrehmomentbildung. Die geringere Rastmomentbildung ergibt sich insbesondere aus dem Wicklungskonzept, bei dem nur jeder zweite Zahn des Stators mit einer Zahnspule umwickelt ist. Vorteilhafterweise weist der Stator der permanenterregten Synchronmaschine eine Wick lung gemäß den 2 und 3 auf. Die jeweilige Wicklung ist in der Figurenbeschreibung näher beschrieben.

Die permanenterregte Synchronmaschine, welche einen Stator und einen Rotor aufweist, wobei der Stator eine dreiphasige Drehstromwicklung aufweist und der Rotor insbesondere Permanentmagnete aufweist, ist beispielsweise so ausbildbar, dass – der Stator 36 Nuten und 36 Zähne aufweist, wobei nur jeder zweite Zahn mit einer Spule bewickelt ist und die Spulen eine erste Wickelrichtung e und eine zweite Wickelrichtung z aufweisen, wobei die erste Wickelrichtung e der zweiten Wickelrichtung entgegengesetzt ist. Die erste Wickelrichtung e entspricht beispielsweise einem Wickeln in einer Uhrzeigerrichtung und die zweite Wickelrichtung z einem Wickeln entgegen der Uhrzeigerrichtung. Die Spulen einer Phase sind dabei in Reihe schaltbar, wobei in Reihe geschaltete Spulen einer Phase U, V und W zumindest eine Spulengruppe ausbilden, wobei die bewickelten Zähne gemäß der nachfolgenden Tabelle bewickelt sind:

Bewickelter Zahn	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Phase U	e	z				e				z	e				z
Phase V			z				e	z				e				z	e
Phase W				z	e				z				e	z				e

Der Rotor weist insbesondere 22 Magnetpole auf.
In einer Ausführungsform der Synchronmaschine sind alle Spulen, welche einer Phase u, V oder W zugeordnet sind in Reihe geschaltet. In einer weiteren Ausführungsform sind:

a) für die Phase U die Spulen des ersten, zweiten und sechsten bewickelten Zahnes zur Ausbildung einer erste Spulengruppe der Phase U in Reihe geschaltet und die Spulen des zehnten, elften und fünfzehnten bewickelten Zahnes zur Ausbildung einer zweiten Spulengruppe der Phase U in Reihe geschaltet und
b) für die Phase V die Spulen des dritten, sechzehnten und siebzehnten bewickelten Zahnes zur Ausbildung einer erste Spulengruppe der Phase V in Reihe geschaltet und die Spulen des siebten, achten und zwölften bewickelten Zahnes zur Ausbildung einer zweiten Spulengruppe der Phase V in Reihe geschaltet und
c) für die Phase W die Spulen des vierten, fünften und neunten bewickelten Zahnes zur Ausbildung einer ersten Spulengruppe der Phase W in Reihe geschaltet und die Spulen des dreizehnten, vierzehnten und achtzehnten bewickelten Zahnes zur Ausbildung einer zweiten Spulengruppe der Phase W in reihe geschaltet.

Drei Spulen einer Phase sind also zu einer Spulengruppe zusammengefasst. Sie Spulen einer Spulengruppe sind in Reihe geschaltet. Die Spulengruppen können in Reihe geschaltet sein oder sie können auch parallel geschaltet sein.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine permanenterregte Synchronmaschine mit einem bestimmten Statorblechschnitt und einer bestimmten Wicklung (siehe 2 und 3) für eine Drehstrombestromung anzugeben, bei dem die permanenterregte Synchronmaschine ohne Schrägung von Stator und/oder Rotor geringe Rastdrehmomente und geringe Oberwellen aufweist. Die Oberwellen betreffen den magnetischen Feldverlauf in einem Luftspalt zwischen Stator und Rotor. Demzufolge betreffen die Oberwellen auch die EMK und sind somit auch als EMK-Oberwellen zu bezeichnen.
Die erfindungsgemäße permanenterregte Synchronmaschine weist insbesondere bei niedriger Drehzahl und hohen Drehmomenten Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Ein derartiger Anwendungsfall mit niedriger Drehzahl und hohen Drehmomenten ergibt sich typischerweise bei Torquemotor-Anwendungen. Die permanenterregte Synchronmaschine ist also vorteilhafterweise ein Torquemotor.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der permanenterregten Synchronmaschine weist einen bewickelten Zahn und benachbarte Nuten des bewickelten Zahns auf, wobei der bewickelte Zahn und die benachbarten Nuten parallelflankig sind. Sowohl der Zahn als auch die Nuten weisen Flanken auf. Diese Flanken verlaufen parallel. Dies hat beispielsweise den Vorteil einer einfachen Montage der Wicklung des Zahnes. Die Wicklung ist insbesondere eine Zahnwicklung, wobei durch die Wicklung eines Zahnes die Nuten, welche zu beiden Seiten des Zahnes vorhanden sind, gefüllt sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Stator mit Flachdraht oder mit Flachdrahtlitzen bewickelt. Dies ermöglicht einen hohen Füllungsgrat der Nuten mit Kupfer.
Weiterhin ist die permanenterregte Synchronmaschine derart ausgestaltbar, dass einer Phase sechs Spulen zugeordnet sind, wobei alle sechs Spulen der Phase in Reihe geschaltet sind. Eine Phase weist also sechs Spulen auf, welche in einer Reihenschaltung bestrombar sind.
In einer weiteren Ausgestaltung sind einer Phase wiederum sechs Spulen zugeordnet, wobei die Spulen in zwei Spulengruppenaufteilt sind, wobei eine Spulengruppe vorteilhafterweise drei Spulen aufweist, welche in Reihe verschaltet sind und wobei die beiden Spulengruppen parallel geschaltet sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der permanenterregten Synchronmaschine weist einen Stator auf, welcher breite Zähne und schmale Zähne aufweist, wobei eine Nutteilungsbreite αns für die schmalen Zähne im Bereich von 9,1° > αns > 3° beträgt und eine Nutteilungsbreite αnb für die breiten Zähne im Bereich von 10,9° < αnb < 17° liegt, wobei gilt, dass αnb + αns = 20° ist.
Des Weiteren ist die permanenterregte Synchronmaschine derart ausgestaltbar, dass eine Lochzahl q = 6/11 vorliegt. Die Lochzahl q gibt an, auf wie viel Nuten pro Pol die Wicklung eines Stranges aufgeteilt ist, q ist also die Nutzahl pro Pol und Strang.
Um Rastdrehmomente von Permanentmagneten des Rotors mit Statorzähnen gering zu halten, sind Nutzahl und Polzahl so zu wählen, dass das kleinste gemeinsame Vielfache möglichst hoch ist. Dies wird erreicht, wenn die Polpaarzahl (Nutzpolpaarzahl) eine Primzahl ist. Die Nutzpolpaarzahl ist also eine Primzahl.
Erfindungsgemäß ist ein Statorschnitt mit 36 Nuten und 18 Polen, sowie eine Wicklung mit der Grundpolpaarzahl pg = 1 und einer Nutzpolpaarzahl pn = 11 bestimmt. Das kleinste gemeinsame Vielfache ist somit 396. Damit ergibt sich eine Reluktanzrastpolpaarzahl von pr = 396 und damit relativ kleine Rastdrehmomente, weil das zum Rasten führende Rotorfeld der magnetischen Polpaarzahl prm = 198 (= 9. Rotor-Oberwelle) eine kleine Amplitude hat.
Die Nutteilungsseite ist vorteilhafterweise zwischen 0,66 bis 1,23 von der Polteilungsweite des Rotors.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigt:
1 schematisch den Aufbau einer permanenterregten Synchronmaschine,
2 im Ausschnitt schematisch einen Blechschnitt eines Stators einer permanenterregten Synchronmaschine,
3 ein erstes Wickelschaltbild und
4 ein weiteres Wickelschaltbild.
Die Darstellung gemäß 1 zeigt eine permanenterregte Synchronmaschine 51, welche einen Stator 53 und einen Rotor 55 aufweist. Der Rotor 55 weist Permanentmagnete 57 auf. Der Stator 53 weist Spulen 59 auf, wobei der Verlauf der Spule 59 innerhalb des geblechten Stators 53 strichliniert dargestellt ist. Mit Hilfe der Spule 59 ist eine Wicklung ausgebildet. Die Spulen 59 bilden Wickelköpfe 61 aus. Die permanenterregte Synchronmaschine 51 ist zum Antrieb einer Welle 63 vorgesehen.
Die Darstellung gemäß 2 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines Blechschnitts 72. Der Blechschnitt 72 betrifft den Stator 53 der permanenterregten Synchronmaschine 51. Der Blechschnitt 72 weist Zähne 29 und Nuten 27 auf. Ist ein Zahn 29 bewickelt, so ist dies ein bewickelter Zahn 25. Die bewickelten Zähne 25 sind von 1 bis 18 durchnumeriert. Der Stator 53 mit dem Blechschnitt 72 weist 18 bewickelte Zähne auf. Eine Bewicklung eines Zahnes erfolgt beispielsweise durch Aufsetzen einer Spule 39. Dies ist besonders dann einfach durchzuführen, wenn der bewickelte Zahn 25 und die benachbarten Nuten 27 des bewickelten Zahns 25 parallelflankig sind. Die Zähne 29 und die Nuten 27 weisen Flanken 28 auf. Diese Flanken 28 sind parallel ausgeführt. Der schematisch dargestellte Ausschnitt des Blechschnitts 72 gibt wieder, dass bei nur jedem zweiten Zahn 29 eine Bewicklung vorliegt. Jeder zweite Zahn 29 ist also mit einer Zahnspule 39 umwickelt. Vorteilhafterweise können hierfür vorgefertigte Formspulen verwendet werden. Durch die Parallelflankigkeit des zu umwickelnden Zahnes 25 und die Parallelflankigkeit der von der Spule 39 gefüllten Nuten 27, können vorteilhafterweise Formspulen aus Flachdraht eingesetzt werden, so dass eine Kupferfüllung in den Nuten 27 besonders hoch ist.
Durch die beschriebenen Maßnahmen können permanenterregte Synchronmaschinen, welche insbesondere als Motoren einsetzbar sind, mit geringen Verlusten und somit einer hohen Ausnutzung gebaut werden.
Der Blechschnitt 72 weist abwechselnd einen schmalen Zahn 31 und einen breiten Zahn 33 auf. Durch die gezielte Auswahl der Nutteilungsbreite des breiten Zahnes 33 und des schmalen Zahnes 31 kann zusammen mit der Wahl der Wicklungsschaltung insbesondere gemäß 3 und 4 ein Luftspaltfeld einer Nutzwelle hoch und die von störenden Oberwellen niedrig eingestellt werden. Damit wird neben der hohen Ausnutzung eine geringe Drehmomentwelligkeit erzielt.
Die Darstellung gemäß 3 zeigt ein erstes Wickelschaltbild für einen Stator, welcher 36 Nuten aufweist. Der Rotor weist 22 Pole (Magnetpole), also 11 Polpaare, auf, wobei der Rotor in 3 nicht dargestellt ist. Gemäß des Wickelschaltbildes nach 3 weist der Stator 18 Spulen 39 auf, wobei gemäß 3 für eine Phase U sechs Spulen 40 dargestellt sind. Die Spulen 40 der Phase U sind in 3 mit einem durchgezogenen Strich dargestellt. Das Wicklungsschaltbild betrifft eine permanenterregte Synchronmaschine, welche mit drei Phasen U, V, W eines Drehstromes bestrombar ist. Die Wicklung der Phase U ist in 3 mit allen Spulen 40 dargestellt. Für die Wicklungen der Phasen V und W ist jeweils nur die erste Spule 47 für die Phase V und die Spule 49 für die Phase W dargestellt. Die Spulen 47 und 49 der Phasen V und W sind in 3 gestrichelt dargestellt. Die Wicklung der Phasen V und W entspricht der Wicklung der Phase U, wobei die Wicklung zur besseren Übersicht nicht komplett dargestellt ist. Anschlüsse der Phasen U, V und W sind mit u1, u2, v1, v2, w1 und w2 bezeichnet.
Die Darstellung gemäß 3 zeigt Zähne, welche durch Zahlen von 1 bis 18 symbolisiert sind, wobei die Zähne mit Spulen 39 bewickelt sind. Zur einfachen Darstellung wurde eine schematische Aufbereitung des Wickelschaltbildes gewählt. Jeder zweite Zahn einer permanenterregten Synchronmaschine welche ein Wickelschaltbild nach 3 aufweist ist bewickelt. In 3 sind nur die bewickelten Zähne 1 bis 18 nummeriert. Zwischen zwei bewickelten Zähnen, welche von 1 bis 18 nummeriert sind, befindet sich ein unbewickelter Zahn, wobei unbe wickelte Zähne in 3, wie auch in der nachfolgenden 4 nicht dargestellt sind. Eine erste Spule 40 der Phase U ist um den Zahn 1 in einer ersten Wickelrichtung 41 gewickelt. Anschließend erfolgt eine Wicklung um den Zahn 2 in einer zweiten Wickelrichtung 42. Der Zahn 2 ist der zweite bewickelbare Zahn. Die erste Wickelrichtung 41 ist der zweiten Wickelrichtung 42 entgegengesetzt. Zwischen dem Zahn 1 und dem Zahn 2 ist noch ein ungewickelter Zahn, welcher in der 3 nicht dargestellt ist. Entsprechend verhält es sich bei den Zähnen 3, 4, 5, 6 usw., zwischen denen sich jeweils noch ein Zahn befindet, der jedoch nicht dargestellt ist.
Die Spule 40 um den Zahn 2 weist eine zur Spule um den Zahn 1 entgegengesetzte Wickelrichtung 44 auf. Der Spule 40 um den Zahn 2 folgt für die Phase U eine Spule 40 um den Zahn 6. Hiernach folgt eine Spule 40 um die Zähne 10, 11 und 15. Die Wickelrichtung 44 wechselt nach jeder Spule der Phase U. Die Wickelrichtungen 44 der Spulen für die Phasen V und W entsprechen den Wickelrichtungen der Spulen 40 der Phase U.
Die erste Spule 47 der Phase V befindet sich auf dem Zahn 7. Dieser Spule 47 folgt eine Spule um den Zahn 8, die jedoch nicht dargestellt ist. Die Spule um den Zahn 8 weist eine zur Spule 47 um den Zahn 7 entgegengesetzte Wickelrichtung auf. Die Wickelrichtungen der Phase V und der Phase W entsprechen den Wickelrichtungen der Phase U. Bei allen Phasen wechselt also die Wickelrichtung nach jeder Spule. Die erste Spule 49 der Phase W befindet sich auf dem Zahn 13. Die sechs Spulen 40, welche jeweils einer Phase U, V und W zugeordnet sind, sind in Reihe geschaltet.
Die Darstellung gemäß 4 zeigt eine weitere mögliche Spulenanordnung bzw. ein weiteres mögliches Wickelschaltbild für die erfindungsgemäße permanenterregte Synchronmaschine. Das Wicklungsschaltbild nach 4 entspricht weitgehende dem Wicklungsschaltbild nach 3, wobei gemäß 4 eine Parallelschaltung von Spulengruppen 20 und 22 realisiert ist. Wie bei 3 sind auch bei 4 einer Phase sechs Spulen zugeordnet. Die Wickelrichtungen 41, 42 der Wickelschaltung nach 4 entsprechen den Wickelrichtungen 41, 42 nach 3.
Die sechs Spulen 40 einer Phase sind in zwei Gruppen 20 und 22 unterteilt. Eine erste Gruppe 20 weist drei Spulen 35 auf und eine zweite Gruppe 22 weist wiederum drei Spulen 37 auf. Die zwei Gruppen 20, 22 von Spulen 35, 37 sind parallel geschaltet. Eine erste Spulengruppe 20 der Phase U beginnt mit einer Spule 35 um den Zahn 1. Daran anschließend folgt eine Spule 35 um den Zahn 2, wobei sich wie bei der Wicklung gemäß 3 jeweils die Wickelrichtung 44 umkehrt. Die dritte Spule der ersten Spulengruppe 20 ist beim Zahn 6. Eine zweite Spulengruppe 22 der Phase U beginnt mit einer Spule 37 um den Zahn 10. Daran anschließend folgt eine Spule 37 um den Zahn 11. Die dritte Spule der zweiten Spulengruppe 22 ist beim Zahn 15. Auch bei der Wicklung mit den beiden Spulengruppen 20, 22 gemäß 4 dreht sich jeweils die Wickelrichtung 44 nach jedem bewickelten Zahn einer Phase um. Die Wicklungen für die Phasen V und W entsprechen der Wicklung der Phase U.
Für die Phasen V und W ist jeweils wiederum eine Anfangsspule 47, 49 gezeigt, welche für die Phase V um den Zahn 7 verläuft und für die Phase W um den Zahn 13 verläuft.
Sowohl die Bewicklung gemäß 3 als auch die Bewicklung gemäß 4 weisen vorteilhafter Weise eine Sternschaltungen auf. Wenn eine permanentmagneterregte Synchronmaschine für Dreieckschaltung ausgelegt werden soll, sind vorteilhafter Weise Maßnahmen zu treffen, die verhindern, dass die Polzahl p3n = 3·pn entsteht.

Claims

Permanenterregte Synchronmaschine (51), welche einen Stator (53) und einen Rotor (55) aufweist, wobei der Stator (53) vorzugsweise eine dreiphasige Drehstromwicklung aufweist und der Rotor (55) Permanentmagnete (57) aufweist, der Stator (53) 36 Nuten (27) und 36 Zähne (29) aufweist, wobei nur jeder zweite Zahn (29) mit einer Spule (39) bewickelt ist und der Rotor (55) 22 Magnetpole aufweist, wobei die Spulen (39) eine erste Wickelrichtung (41) und eine zweite Wickelrichtung (42) aufweisen, wobei die erste Wickelrichtung (41) der zweiten Wickelrichtung (42) entgegengesetzt ist, wobei: a) für eine Phase (U) ein erster bewickelter Zahn (1) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein zweiter bewickelter Zahn (2) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist und ein sechster bewickelter Zahn (6) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein zehnter bewickelter Zahn (10) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist und ein elfter bewickelter Zahn (11) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein fünfzehnter bewickelter Zahn (15) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist, wobei die Spulen (39) der für die Phase (U) bewickelten Zähne (1, 2, 6, 10, 11, 15) in Reihe geschaltet sind; b) für eine Phase (V) ein siebter bewickelter Zahn (7) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein achter bewickelter Zahn (8) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist und ein zwölfter bewickelter Zahn (12) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein sechzehnter bewickelter Zahn (16) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist und ein siebzehnter bewickelter Zahn (17) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein dritter bewickelter Zahn (3) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist, wobei die Spulen (39) der für die Phase (V) bewickelten Zähne (7, 8, 12, 16, 17, 3) in Reihe geschaltet sind; c) für eine Phase (W) ein dreizehnter bewickelter Zahn (13) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein vierzehnter bewickelter Zahn (14) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist und ein achtzehnter bewickelter Zahn (18) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein vierter bewickelter Zahn (4) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist und ein fünfter bewickelter Zahn (5) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein neunter bewickelter Zahn (9) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist, wobei die Spulen (39) der für die Phase (W) bewickelten Zähne (13, 14, 18, 4, 5, 9) in Reihe geschaltet sind.
Permanenterregte Synchronmaschine (51), welche einen Stator (53) und einen Rotor (55) aufweist, wobei der Stator (53) vorzugsweise eine dreiphasige Drehstromwicklung aufweist und der Rotor (55) Permanentmagnete (57) aufweist, der Stator (53) 36 Nuten (27) und 36 Zähne (29) aufweist, wobei nur jeder zweite Zahn (29) mit einer Spule (39) bewickelt ist und der Rotor (55) 22 Magnetpole aufweist, wobei die Spulen (39) eine erste Wickelrichtung (41) und eine zweite Wickelrichtung (42) aufweisen, wobei die erste Wickelrichtung (41) der zweiten Wickelrichtung (42) entgegengesetzt ist, wobei: a) für eine Phase (U) ein erster bewickelter Zahn (1) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein zweiter bewickelter Zahn (2) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist und ein sechster bewickelter Zahn (6) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist, wobei die Spulen (39) des ersten, zweiten und sechsten bewickelten Zahnes (1, 2, 6) für die Phase (U) in Reihe geschaltet sind und eine erste Spulengruppe (20) der Phase U ausbilden, wobei für die Phase (U) auch ein zehnter bewickelter Zahn (10) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist und ein elfter bewickelter Zahn (11) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein fünfzehnter bewickelter Zahn (15) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist, wobei die Spulen (39) des zehnten, elften und fünfzehnten bewickelten Zahnes (10, 11, 15) für die Phase (U) in Reihe geschaltet sind und eine zweite Spulengruppe (22) der Phase (U) ausbilden, wobei die erste Spulengruppe (20) der Phase (U) und die zweite Spulengruppe (22) der Phase U parallel geschaltet sind; b) für eine Phase (V) ein siebter bewickelter Zahn (7) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein achter bewickelter Zahn (8) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist und ein zwölfter bewickelter Zahn (12) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist, wobei die Spulen (39) des siebten, achten und zwölften bewickelten Zahnes (7, 8, 12) für die Phase V in Reihe geschaltet sind und eine erste Spulengruppe der Phase (V) ausbilden, wobei für die Phase (V) auch ein sechzehnter bewickelter Zahn (16) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist und ein siebzehnter bewickelter Zahn (17) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein dritter bewickelter Zahn (3) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist, wobei die Spulen (39) des sechzehnten, siebzehnten und dritten bewickelten Zahnes (16, 17, 3) für die Phase (V) in Reihe geschaltet sind und eine zweite Spulengruppe der Phase (V) ausbilden, wobei die erste Spulengruppe der Phase (V) und die zweite Spulengruppe der Phase (V) parallel geschaltet sind; c) für eine Phase (W) ein dreizehnter bewickelter Zahn (13) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein vierzehnter bewickelter Zahn (14) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist und ein achtzehnter bewickelter Zahn (18) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist, wobei die Spulen (39) des dreizehnten, vierzehnten und achtzehnten bewickelten Zahnes (13, 14, 18) für die Phase (W) in Reihe geschaltet sind und eine erste Spulengruppe der Phase (W) ausbilden, wobei für die Phase (W) auch ein vierter bewickelter Zahn (4) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist und ein fünfter bewickelter Zahn (5) in der ersten Wickelrichtung (41) bewickelt ist und ein neunter bewickelter Zahn (9) in der zweiten Wickelrichtung (42) bewickelt ist, wobei die Spulen (39) des vierten, fünften und neunten bewickelten Zahnes (4, 5, 9) für die Phase (W) in Reihe geschaltet sind und eine zweite Spulengruppe der Phase (W) ausbilden, wobei die erste Spulengruppe der Phase (W) und die zweite Spulengruppe der Phase (W) parallel geschaltet sind.
Permanenterregte Synchronmaschine (51) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (55) 22 Magnetpole aufweist.
Permanenterregte Synchronmaschine (51) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein bewickelter Zahn (25) und die benachbarten Nuten (27) des bewickelten Zahnes (25) parallelflankig sind.
Permanenterregte Synchronmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (53) mit einem Flachdraht oder mit einer Flachdrahtlitze bewickelt ist.
Permanenterregte Synchronmaschine (51) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (53) breite Zähne (33) und schmale Zähne (31) aufweist, wobei eine Nutteilungsbreite ans für die schmalen Zähne (31) im Bereich von 9,1° > αns > 3 liegt und eine Nutteilungsbreite αnb für die breiten Zähne (33) im Bereich von 10,9° < αnb < 17° liegt, wobei gilt: αnb + αns = 20°.
Permanenterregte Synchronmaschine (51) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochzahl q = 6/11 beträgt.