DE102009017870A1 - Stator for use in e.g. spindle motor, for driving storage disk drives, has one connecting wires arranged and guided at front side of stator to two sections of other connecting wires for connecting windings assigned to respective strands - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Stator für einen Gleichstrommotor, insbesondere einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a stator for a DC motor, in particular an electronically commutated DC motor according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Elektronisch kommutierte Elektromotoren sind in vielfältigen Bauformen bekannt und werden beispielsweise in Form von Spindelmotoren zum Antrieb von Speicherplattenlaufwerken verwendet. Diese Motoren sind langlebig und verschleißarm, da sie elektronisch kommutiert werden, d. h. die einzelnen Phasen der Statorwicklungen in Abhängigkeit von der Rotorposition geregelt bestromt werden. Die mehreren, beispielsweise drei Phasen der Statorwicklung zur Erzeugung eines Drehfeldes wirken auf einen magnetbestückten Rotor, der dadurch in Rotation versetzt wird. Jede Phase weist mindestens einen Strang auf, der mehrere Wicklungen umfasst, die auf entsprechenden Polzähnen des Stators angeordnet sind.electronic Commutated electric motors are known in a variety of designs and For example, in the form of spindle motors for driving Disk drives used. These motors are durable and wear-resistant, since they are commuted electronically, d. H. the individual phases the stator windings depending be energized regulated by the rotor position. The several, for example three phases of the stator winding to produce a rotating field act on a magnet Rotor, which is thereby set in rotation. Each phase has at least a strand comprising a plurality of windings on corresponding ones pole teeth of the stator are arranged.
Bei einem Stator mit beispielsweise neun Polen und derselben Anzahl von Nuten und drei Phasen werden die Wicklungen jedes Stranges jeweils auf jedem dritten Pol des Stators angeordnet. Die jeweiligen Wicklungen eines Stranges sind über Verbindungsdrähte miteinander verbunden, welche an den Stirnseiten des Stators quer über die Pole geführt werden. Bei konventionellen Wicklungsanordnungen werden teilweise mehrere Verbindungsdrähte an der oberen und unteren Stirnseite des Stators entlang geführt, was die Wicklungshöhe und die Höhe des gesamten Stators vergrößert. Ferner verlängern sich die Wicklungsdrähte unnötig, was den Wicklungswiderstand erhöht und ungewollte ohmsche Verluste erzeugt. Da die Verbindungsdrähte teilweise über und um die Polschuhe der anderen Stränge geführt werden, wird die gesamte Symmetrie des Motors gestört, was zur Verschlechterung der akustischen Eigenschaften oder zu einem geringeren Wirkungsgrad führen kann.at a stator with, for example, nine poles and the same number of grooves and three phases become the windings of each strand respectively arranged on every third pole of the stator. The respective windings of a strand are over connecting wires interconnected, which at the ends of the stator across the Pole be led. In conventional winding arrangements are sometimes several connecting wires at the top and bottom of the stator led along what the winding height and the height of the entire stator increased. Further extend the winding wires unnecessary, which increases the winding resistance and unwanted ohmic losses generated. Since the connecting wires partially over and around the pole pieces of the other strands be guided the entire symmetry of the engine is disturbed, resulting in deterioration the acoustic properties or may lead to a lower efficiency.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Stator für einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor anzugeben, der ein neuartiges Wicklungsschema umfasst, was das Bewickeln des Stators vereinfacht und die elektro-magnetischen Eigenschaften des Motors verbessert.It The object of the invention is a stator for an electronically commutated To specify a DC motor comprising a novel winding scheme, which simplifies the winding of the stator and the electro-magnetic Characteristics of the engine improved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Stator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a Stator solved with the features of claim 1.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und andere vorteilhafte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.preferred Embodiments of the invention and other advantageous features in the dependent claims specified.
Der Stator umfasst einen Statorkern mit mehreren Polen und Nuten, wobei der Stator mehrere Stränge aufweist, denen jeweils mehrere Polschuhe zugeordnet sind. Erfindungsgemäß sind die Verbindungsdrähte zur Verbindung der einem Strang zugeordneten Wicklungen überwiegend an einer ersten Stirnseite des Stators angeordnet und geführt.Of the Stator includes a stator core with multiple poles and grooves, wherein the stator several strands has, each associated with a plurality of pole pieces. According to the invention connecting wires for connecting the windings associated with a strand predominantly Arranged and guided on a first end face of the stator.
Bei der Wicklungsführung bisheriger Motoren war der Nachteil, dass beispielsweise am Zentralanschluss, wo alle Wicklungen an einem Sternpunkt zusammengeführt sind, sich die Verbindungsdrähte teilweise kreuzten, wodurch sich die benötigte Drahtlänge vergrößert. Außerdem ergaben sich bisher, durch die ungünstige Führung der Verbindungsdrähte, insgesamt eine große Länge der jeweiligen Wicklungsdrähte und damit unerwünscht hohe Widerstandswerte. Dies führte zu ohmschen Verlusten und ferner wurde die Symmetrie der elektrischen Eigenschaften durch die ungünstige Führung der Verbindungsdrähte entlang Polschuhen anderer Phasen gestört, was zu einer erhöhten Geräuschentwicklung im Betrieb des Motors und zu einem verminderten Wirkungsgrad führen konnte. Bei Motoren von kleiner Baugröße konnte eine Wicklung bzw. ein Verbindungsdraht zwischen zwei Wicklungen eines Stranges aus Platzgründen nicht über mehr als zwei benachbarte Pole geführt werden. Beim Stand der Technik wurden die Verbindungsdrähte beidseitig geführt, sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des Stators, dort wo er an der Basisplatte befestigt ist. Während des Bewicklungsvorganges erhöht diese Nähe zu der Basisplatte das Risiko von Kurzschlüssen und Spannungsüberschlägen zwischen Wickelkopf und Basisplatte.at the winding guide previous engines was the disadvantage that, for example, at the central terminal, where all windings are brought together at a star point, the connecting wires partially crossed, resulting in the needed wire length increased. In addition, showed so far, by the unfavorable guide the connecting wires, overall a big one Length of respective winding wires and thus undesirable high resistance values. This resulted to ohmic losses and further was the symmetry of the electric Properties due to the unfavorable guide the connecting wires along polepieces of other phases disturbed, resulting in increased noise in the Operation of the engine and could lead to a reduced efficiency. For motors of small size could a winding or a connecting wire between two windings a strand for reasons of space no over more than two adjacent poles are led. In the prior art were the connecting wires guided on both sides, both at the top and at the bottom of the stator, where it is attached to the base plate. During the winding process increase this Close to the base plate the risk of short circuits and voltage flashovers between the winding head and base plate.
Durch die erfindungsgemäße Führung der Verbindungsdrähte vorwiegend nur an einer Seite des Stators werden Kreuzungen an dem Zentralanschluss vermieden. Es ergibt sich eine insgesamt eine reduzierte Länge der Wicklungen, wodurch sich auch der ohmsche Widerstand verringert. An der Unterseite des Stators sind höchstens zwei Verbindungsdrähte angeordnet. Es wird hier eine geringere Wicklungshöhe erreicht, was einen größeren Abstand zur Basisplatte und damit eine geringere Gefahr von Kurzschlüssen und Spannungsüberschlägen während des Bewicklungsvorganges bedeutet. Insgesamt wird durch die günstigere Führung der Wicklungsdrähte die Symmetrie des Motors verbessert und die Gesamtlänge der Wicklungsdrähte verkürzt. Dadurch ergeben sich geringere Streufelder, geringere ohmsche Verluste und eine verbesserte Akustik. Erfindungsgemäß werden an maximal zwei Stellen Abschnitte von Verbindungsdrähten an einer zweiten Stirnseite des Stators angeordnet und geführt.Due to the inventive guide of the connecting wires predominantly only on one side of the stator crossings are avoided at the central terminal. This results in an overall reduced length of the windings, which also reduces the ohmic resistance. At the bottom of the stator at most two connecting wires are arranged. It is here achieved a lower winding height, which means a greater distance from the base plate and thus a lower risk of short circuits and flashovers during Bewicklungsvorganges. Overall, the symmetry of the motor is improved and the overall length of the winding wires shortened by the favorable leadership of the winding wires. This results in lower stray fields, lower ohmic losses and improved acoustics. According to the invention, sections of connecting wires are arranged at a maximum of two points on a second end face of the stator and ge leads.
Vorzugsweise gehören diese maximal zwei an einer zweiten Stirnseite des Stators angeordneten und geführten Abschnitte eines Verbindungsdrahtes zum selben Strang.Preferably belong this maximum two arranged on a second end face of the stator and out Sections of a connecting wire to the same strand.
Um die Gefahr von Kurzschlüssen zu minimieren, werden diese Verbindungsdrähte, die an der zweiten Stirnseite des Stators angeordnet und geführt sind, möglichst kurz gehalten und überspannen vorzugsweise höchstens einen Pol eines benachbarten Stranges.Around the danger of short circuits To minimize, these connecting wires are at the second end face arranged and guided the stator are, if possible kept short and preferably span at the most a pole of a neighboring strand.
Abhängig vom Wicklungsschema kann der Verbindungsdraht dieses Stranges zur Überbrückung der Strecke bis zur nächsten Wicklung des Stranges mit einer Windung um eine Wicklung eines benachbarten zweiten Stranges einer anderen Phase geführt werden. Diese zusätzliche „Hilfswindung” wird vorzugsweise durch eine gegensinnig geführte Hilfswindung auf einer anderen Wicklung des zweiten Stranges kompensiert. Durch diese Kompensationswindung wird die in dieser Phase durch die zusätzliche Windung hervorgerufene Asymmetrie kompensiert.Depending on Winding scheme, the connecting wire of this strand for bridging the Route to the next Winding the strand with one turn around a winding of a neighboring one second strand of another phase. This additional "auxiliary turn" is preferred by an oppositely guided Hilfwindung compensated on another winding of the second strand. This compensation winding is the in this phase through the extra Winding caused asymmetry compensated.
Die Wicklungen der einzelnen Stränge sind vorzugsweise so gewickelt, dass die Anschlussdrähte für die einzelnen Stränge an vier aufeinanderfolgenden benachbarten Nuten austreten. Dies erleichtert den elektrischen Anschluss der Wicklungen. Jeder Strang hat zwei Anschlussdrähte, wobei jeweils ein Anschlussdraht jedes Stranges an derselben Nut austritt.The Windings of the individual strands are preferably wound so that the connecting wires for each strands emerge at four consecutive adjacent grooves. This facilitates the electrical connection of the windings. Every strand has two connecting wires, wherein each one connecting wire of each strand emerges at the same groove.
Erfindungsgemäß sind die Wicklungen jedes Stranges durchgehend gewickelt und in Reihe geschaltet. Alle Wicklungen des Stators sind gleichsinnig gewickelt.According to the invention Windings of each strand wound continuously and connected in series. All windings of the stator are wound in the same direction.
Vorzugsweise können die Stränge des Stators in einer Sternschaltung geschaltet werden.Preferably can the strands of the stator can be switched in a star connection.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Stator neun Nuten mit drei Strängen. Gemäß dieser Ausgestaltung sind die Wicklungen des ersten Stranges, des zweiten Stranges und des dritten Stranges jeweils auf jedem dritten Zahn des Stators angeordnet.In A preferred embodiment of the invention comprises the stator nine grooves with three strands. According to this Embodiment are the windings of the first strand, the second Stranges and the third strand each on every third tooth of the Stators arranged.
Der erfindungsgemäße Stator wird in einem elektronisch kommutierten Gleichstrommotor, vorzugsweise einem Spindelmotor, eingesetzt, wobei der Stator mit einem Rotor gepaart ist, der relativ zum Stator drehbar gelagert ist. Die Wicklungen der Stränge werden in einer vorgegebenen Abfolge bestromt und versetzen den Rotor in Drehung.Of the Stator according to the invention is in an electronically commutated DC motor, preferably a spindle motor, wherein the stator with a rotor paired, which is rotatably mounted relative to the stator. The windings the strands are energized in a given sequence and put the Rotor in rotation.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei ergeben sich aus den Zeichnungen und der Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.following Preferred embodiments of the invention with reference to the drawings explained in more detail. there arise from the drawings and the description of further features and advantages of the invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der ErfindungDescription of preferred embodiments the invention
Die
Figuren zeigen jeweils ein Wickelschema für einen Stator mit drei Phasen.
Bei
den beiden anderen Phasen B und C wird entsprechend verfahren. Die
Wicklungen
Alle
Stränge
werden zwischen den Wicklungen
Der
Wicklungsdraht
Die
Die
Wicklungen
Der
Stator
Der
Stator
Eine
Leiterplatte dient zur Verschaltung der Anschlüsse der Statorwicklungen
Erfindungsgemäß sind maximal zwei Verbindungsdrähte eines Stranges an der unteren Stirnseite des Stators geführt. Meist kommt man mit einem Verbindungsdraht eines Stranges aus.According to the invention are maximum two connecting wires a strand led to the lower end of the stator. Most of time If you come out with a connecting wire of a strand.
- 1–91-9
- Wicklungenwindings
- 1010
- Wicklungsdraht Awinding wire A
- 10a10a
- Verbindungsdraht Aconnecting wire A
- 10b10b
- Verbindungsdraht Aconnecting wire A
- 1111
- Wicklungsdraht Bwinding wire B
- 11a11a
- Verbindungsdraht Bconnecting wire B
- 11b11b
- Verbindungsdraht Bconnecting wire B
- 1212
- Wicklungsdraht Cwinding wire C
- 12a12a
- Verbindungsdraht Cconnecting wire C
- 12b12b
- Verbindungsdraht Cconnecting wire C
- 1313
- Statorstator
- P1–P9P1-P9
- Pole (Stator)Pole (Stator)
- 1414
- Erste Stirnseite (Stator)First Front side (stator)
- 1515
- Zweite Stirnseite (Stator)Second Front side (stator)
- 1616
- Wickelrichtungwinding direction
- 2121
- Wellewave
- 2222
- Nabehub
- 2323
- Lagerbuchsebearing bush
- 2525
- Magnetringmagnetic ring
- 2626
- Basisplattebaseplate
- 2727
- Zugringpull ring
- 2828
- Wicklungwinding
- 2929
- Leiterplattecircuit board
- 3030
- Gegenplattecounterplate
- 3131
- Axiallager (Fluidlager)thrust (Fluid bearing)
- 3232
- Axiallager (magnetisch)thrust (magnetic)
- 3333
- Radiallager (Fluidlager)radial bearings (Fluid bearing)
- 3434
- Radiallager (Fluidlager)radial bearings (Fluid bearing)
- AA
- Strang Astrand A
- BB
- Strang Bstrand B
- CC
- Strang Cstrand C
- CTCT
- Mittenanschlusscenter connection
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200910017870 DE102009017870A1 (en) | 2009-04-17 | 2009-04-17 | Stator for use in e.g. spindle motor, for driving storage disk drives, has one connecting wires arranged and guided at front side of stator to two sections of other connecting wires for connecting windings assigned to respective strands |
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DE102009017870A1 true DE102009017870A1 (en) | 2010-10-21 |
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ID=42751080
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DE (1) | DE102009017870A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111682675A (en) * | 2019-03-11 | 2020-09-18 | 罗伯特·博世有限公司 | Electronic reversing motor |
DE102019122329A1 (en) * | 2019-08-20 | 2021-02-25 | Minebea Mitsumi Inc. | Stator for an electric machine |
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US20060214529A1 (en) * | 2005-03-28 | 2006-09-28 | Hideki Nishino | Three-phase DC brushless motor and winding method |
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-
2009
- 2009-04-17 DE DE200910017870 patent/DE102009017870A1/en active Pending
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