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Die Erfindung betrifft eine Stator-Vorrichtung eines Elektromotors mit einem Stator und einer Mehrzahl von Ringspulen an einem Blechpaket.
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Eine Stator-Vorrichtung enthält ein mit Nuten versehenes Blechpaket, wobei eine Ringspule jeweils in einer Nut gelagert ist.
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Stator-Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden im Stand der Technik in einer Mehrzahl unterschiedlicher Ausführungsformen für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungsfälle verwendet. Die bekannten Vorrichtungen weisen indes sämtlich den Nachteil auf, dass unterschiedliche Drehzahlen schaltungstechnisch nur mit aufwendigen Mitteln erreichbar sind.
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Im Stand der Technik wird zwischen Stator-Vorrichtungen mit Trommelwicklung und solchen mit Ringwicklung unterschieden.
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Eine Stator-Vorrichtung mit einer Trommelwicklung enthält im Stator ein mit einer Mehrzahl von Nuten versehenes Blechpaket, wobei eine Spule jeweils in zwei oder mehr zusammengehörende Nuten gelegt ist. Der Abstand der jeweiligen Nuten (Wickelschritt) ist in Abhängigkeit einer gewünschten Polzahl eines Stators festgelegt. Dadurch ist eine Polumschaltbarkeit auf maximal zwei Polzahlen begrenzt.
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Dieser Nachteil ist bei einer Stator-Vorrichtung mit Ringwicklung nicht notwendig vorhanden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stator-Vorrichtung zu schaffen, bei der mit einer einzigen Ringwicklung in Sternschaltung eine im Vergleich zum Stand der Technik erhöhte Anzahl von Polzahlen realisierbar ist, um mit einfachen Mitteln eine Mehrzahl unterschiedlicher vorgebbarer Drehzahlen zu schaffen.
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Für eine Stator-Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Ringspulen auf dem Stator in eine Mehrzahl von Gruppen unterteilt sind, wobei jede einzelne Gruppe für sich unabhängig von den anderen Gruppen bestrombar ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Merkmalskombination, dass die Ringspulen auf dem Stator in eine Mehrzahl von Gruppen unterteilt sind, wobei jede einzelne Gruppe für sich unabhängig von den anderen Gruppen bestrombar ist, erreicht, dass eine Änderung der Anzahl der jeweils bestromten Ringspulen eine Änderung der auf den Rotor einwirkenden magnetischen Kraft und damit des Drehmomentes und der Drehzahl des Rotors bewirkt.
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Die erfindungsgemäße Stator-Vorrichtung weist gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Stator-Vorrichtungen den Vorteil auf, dass eine Kombinierbarkeit und Schaltbarkeit einer Vielzahl von Drehzahlen bei einem einzigen Elektromotor realisierbar ist.
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Des Weiteren wird bei der erfindungsgemäßen Stator-Vorrichtung eine symmetrische Anordnung der von den Ringspulen induzierten Magnetfelder bewirkt, wobei eine antiparallele Überlagerung von Magnetfeldern sicher vermieden ist. Dadurch werden Verluste in der Leistung eines mit der erfindungsgemäßen Stator-Vorrichtung ausgestatteten Elektromotors vermieden, und der Wirkungsgrad eines mit der erfindungsgemäßen Stator-Vorrichtung ausgestatteten Elektromotors ist gegenüber den herkömmlichen Elektromotoren des Standes der Technik erhöht.
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Die erfindungsgemäße Stator-Vorrichtung ist vorteilhafterweise mit Hilfe herkömmlicher Wickelautomaten herstellbar.
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Gemäß einer generellen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die räumliche Anordnung der elektrisch um jeweils 120° phasenverschobenen Ringspulen auf dem Stator in einem von 120° unterschiedlichen Winkel erfolgt.
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Gemäß einer ersten wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass in einer zweipoligen Konfiguration acht Ringspulen in einer Gruppe enthalten sind, wobei die Ringspulen einer Gruppe um jeweils 180° winkelversetzt angeordnet sind, und wobei jeweils vier Ringspulen parallel geschaltet nebeneinander angeordnet sind.
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Gemäß einer zweiten wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass in einer vierpoligen Konfiguration acht Ringspulen in einer Gruppe enthalten sind, wobei die Ringspulen einer Gruppe um jeweils 90° winkelversetzt angeordnet sind, und wobei jeweils zwei Ringspulen parallel geschaltet nebeneinander angeordnet sind.
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Gemäß einer dritten wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass in einer sechspoligen Konfiguration sechs Ringspulen in einer Gruppe enthalten sind, wobei die Ringspulen einer Gruppe um jeweils 60° winkelversetzt angeordnet sind und elektrisch parallel geschaltet sind.
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Gemäß einer vierten wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass in einer achtpoligen Konfiguration acht Ringspulen in einer Gruppe enthalten sind, wobei die Ringspulen einer Gruppe um jeweils 45° winkelversetzt angeordnet sind und elektrisch parallel geschaltet sind.
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Jede der zweipoligen, vierpoligen, sechspoligen oder achtpoligen Konfiguration ist vorzugsweise mit jeder anderen der zweipoligen, vierpoligen, sechspoligen oder achtpoligen Konfiguration kombinierbar, um einen Elektromotor mit jeweils zwei unterschiedlichen vorgebbaren Drehzahlen zu schaffen.
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Vorzugsweise ist des Weiteren jede der zweipoligen, vierpoligen, sechspoligen oder achtpoligen Konfiguration mehrfach mit jeder anderen der zweipoligen, vierpoligen, sechspoligen oder achtpoligen Konfiguration kombinierbar, um einen Elektromotor mit maximal vier unterschiedlichen vorgebbaren Drehzahlen zu schaffen.
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Bei der erfindungsgemäßen Stator-Vorrichtung ist jede Ringspule für sich gesondert bestrombar, wobei die Polarität einer Bestromung mittels einer Umschalteinrichtung vorzugsweise einstellbar ist.
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Bei jeweils sechs Ringspulen mit einheitlicher Polarität ist ein Vorsehen einer Umschalteinrichtung indes entbehrlich.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Darin zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stator-Vorrichtung in einer Ansicht von oben;
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stator-Vorrichtung in einer Ansicht von oben;
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3 eine schematische Darstellung einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stator-Vorrichtung in einer Ansicht von oben;
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4 eine schematische Darstellung einer vierten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stator-Vorrichtung in einer Ansicht von oben;
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5 eine Konkretisierung des erfindungsgemäßen Motors entsprechend der Ausführung entsprechend 1.
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Die in den 1 bis 5 dargestellten erfindungsgemäßen Stator-Vorrichtungen 100 eines Elektromotors enthalten jeweils eine Mehrzahl von Ringspulen 120, die an einem Blechpaket 130 auf einem Stator 100 in eine Mehrzahl von Gruppen unterteilt sind. Dabei ist jede einzelne Gruppe für sich unabhängig von den anderen Gruppen bestrombar, d. h. an jede einzelne Gruppe von Ringspulen 120 ist unabhängig von den anderen Gruppen eine einen elektrischen Strom verursachende elektrische Spannung anlegbar.
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Die betreffenden Ringspulen 120 sind elektrisch um jeweils 120° phasenverschobenen. Die räumliche Anordnung der Ringspulen 120 auf dem Stator 100 erfolgt indes in einem von 120° unterschiedlichen Winkel.
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In einer in 1 dargestellten zweipoligen Konfiguration sind acht mit Pfeil nach innen, d. h. bestromte Ringspulen 120 in einer Gruppe U2 enthalten, wobei die Ringspulen 120 einer Gruppe in zwei um jeweils 180° winkelversetzten Teilbereichen T1, T2 angeordnet sind, und wobei jeweils vier Ringspulen 120 parallel geschaltet nebeneinander angeordnet sind. Eine schraffiert dargestellte Ringspule 120 muss nicht umgeschaltet werden.
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In einer in 2 dargestellten vierpoligen Konfiguration sind ebenfalls acht Ringspulen 120 in einer Gruppe U4 enthalten, wobei die Ringspulen 120 einer Gruppe U4 um jeweils 90° winkelversetzt angeordnet sind, und wobei jeweils zwei Ringspulen 120 parallel geschaltet nebeneinander angeordnet sind. Die mit Pfeil nach innen dargestellten Ringspulen 120 sind bestromt. Eine schraffiert dargestellte Ringspule 120 muss nicht umgeschaltet werden.
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In einer in 3 dargestellten sechspoligen Konfiguration sind sechs nicht benachbartete Ringspulen 120 in einer Gruppe U6 enthalten, wobei die Ringspulen 120 einer Gruppe um jeweils 60° winkelversetzt angeordnet sind und elektrisch parallel geschaltet sind. Die mit Pfeil nach innen dargestellten Ringspulen 120 sind bestromt. Eine schraffiert dargestellte Ringspule 120 muss nicht umgeschaltet werden.
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In einer in 4 dargestellten achtpoligen Konfiguration sind wiederum acht nicht benachbartete Ringspulen 120 in einer Gruppe U8 enthalten, wobei die Ringspulen 120 einer Gruppe U8 um jeweils 45° winkelversetzt angeordnet sind und elektrisch parallel geschaltet sind. Die mit Pfeil nach innen dargestellten Ringspulen 120 sind bestromt. Eine schraffiert dargestellte Ringspule 120 muss nicht umgeschaltet werden.
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Jede der zweipoligen, vierpoligen, sechspoligen oder achtpoligen Konfiguration ist mit jeder anderen der zweipoligen, vierpoligen, sechspoligen oder achtpoligen Konfiguration kombinierbar, um einen Elektromotor mit jeweils zwei unterschiedlichen vorgebbaren Drehzahlen zu schaffen.
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Zusätzlich oder alternativ ist jede der zweipoligen, vierpoligen, sechspoligen oder achtpoligen Konfiguration mehrfach mit jeder anderen der zweipoligen, vierpoligen, sechspoligen oder achtpoligen Konfiguration kombinierbar, um einen Elektromotor mit maximal vier unterschiedlichen vorgebbaren Drehzahlen zu schaffen.
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Jede Ringspule 120 ist für sich gesondert bestrombar, wobei die Polarität einer Bestromung mittels einer Umschalteinrichtung einstellbar ist.
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Bei jeweils sechs Ringspulen 120 mit einheitlicher Polarität ist indes ein Vorsehen einer Umschalteinrichtung entbehrlich.
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5 zeigt eine Konkretisierung eines erfindungsgemäßen Motors entsprechend der Ausführung nach 1.
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Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele der Erfindung dienen lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche vorgegebenen erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch die Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt ist.
