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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator, der Pole aufweist, welche von Windungen einer Spule umgeben sind.
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Üblicherweise erstrecken sich die Pole des Stators und des Rotors radial. Meist liegen die Pole des Stators außen und umgeben die Rotorpole. Es sind auch Bauformen bekannt, bei denen die Statorpole innen und die Rotorpole außen liegen. Bei einer weiteren alternativen Bauform haben Stator und Rotor ähnliche Durchmesser. Die Pole des Stators und des Rotors erstrecken sich in der Nähe Ihres Umfangs in axialer Richtung aufeinander zu.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfachen, robusten und effizienten Elektromotor zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jede Windung planar ausgebildet ist und die Unterseiten nachfolgender Windungen auf den Oberseiten der jeweils vorangehenden Windungen aufliegen.
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Mit anderen Worten besteht jede Spule, die einen Statorpol umgibt, aus ebenen Metallblechen oder Metallfolien, die wendelförmig aufeinander liegen. Die Spulenanschlüsse werden vom Anfang der ersten Windung und vom Ende der letzten Windung gebildet, welche sich zum einen an dem radial innen liegenden Ende zum anderen an dem radial außen liegenden Ende der Spule befinden. Die Windungen kreuzen einander nicht. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass an den Kontaktstellen der Windungen jeweils nur der Spannungsabfall zwischen zwei aufeinander folgenden Windungen anliegt. Windungen mit größerem Spannungsabfall, beispielsweise die erste Windung und letzte Windung der Spule, können einander nicht kontaktieren. Aufgrund dieser begrenzten Spannungsdifferenz zwischen zwei aufeinander liegenden Spulenwindungen ist eine reduzierte Isolierung der Oberfläche der Windungen ausreichend, um einen Stromfluss zwischen den Windungen zu vermeiden. Teilentladungen, auch PDI genannt, können durch eine derartige geordnete Wicklung der Spulen auch bei geringer Isolierung der einzelnen Windungen vermieden werden.
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Ferner minimiert die Verwendung von Planarwicklungen mit aufeinander gestapelten Windungen die Gefahr von Wirbelstromverlusten innerhalb der Windungen. Hierdurch steigt der Wirkungsgrad des Elektromotors. Unterschiedliche Windungszahlen lassen sich auf einfache Weise bei baugleichen Statoren durch unterschiedlich Dicke der Bleche, aus denen die Planarwicklungen gefertigt sind, realisieren. Auf diese Weise lassen sich einfach zu fertigende Spulen für niedrige Systemspannungen bei hohen Strömen realisieren.
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Schließlich lässt sich mit Planarwicklungen ein sehr hoher Füllgrad des für die Anordnung der Spulen verfügbaren Raums erzielen. Wie nachfolgend näher erläutert, ermöglicht der vorgeschlagene Motorenaufbau eine fast vollständige Befüllung des den Statorpolen umgebenen Raums mit dem Metall der Spule.
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Insbesondere eignet sich die Erfindung für die Verwendung bei einem geschalteten Reluktanzmotor (switched reluctance motor), der vornehmlich als Fahrzeugantrieb verwendet werden soll. Der Stator weist eine Anzahl äquidistant zueinander angeordneter Statorpole auf. Jeder Statorpol ist von Wicklungen einer Spule umgeben, welche ein Magnetfeld erzeugen, das auf den benachbarten Pol des Rotors ein Drehmoment ausübt und den Rotor in Drehung versetzt. Der Rotor weist keine Wicklungen auf. Die Rotorpole sind ebenfalls äquidistant angeordnet. Wenn ein Statorpol mit einem Rotorpol fluchtet, ist die Reluktanz (der magnetische Widerstand) am geringsten.
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Durch umlaufende Erregung der Statorpole wird eine Kraft erzeugt, die den jeweils nächstliegenden Rotorpol möglichst optimal mit dem erregten Statorpol in Deckung bringt. Mit anderen Worten wird die Reluktanz (magnetischer Widerstand) minimiert.
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Zur Bildung einer Spule mit mehreren Windungen können elektrisch leitende Brücken zwischen den einzelnen Windungen dadurch hergestellt werden, dass das erste Ende jeder nachfolgenden Windung mit dem zweiten Ende der jeweils vorangehenden Windung elektrisch leitend verbunden wird. Die elektrisch leitende Verbindung kann auf verschiedene Weise realisiert werden. Zum Beispiel können die Windungen durch geeignete Kupplungsstücke oder durch Verlöten miteinander verbunden werden. Alternativ können die Endabschnitte der Windungen geringfügig überlappen und durch Quetschnähte verschweißt werden. Bei einer etwas größeren Überlappung eignet sich auch eine Buckelschweißung mit Längsbuckeln zum Verbinden der Windungen.
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Vorzugsweise wird die elektrisch leitende Verbindung dadurch realisiert, dass die Stirnfläche des ersten Endes jeder nachfolgenden Windung mit der Stirnfläche des zweiten Endes der jeweils vorangehenden Windung verschweißt ist. Eine Schweißverbindung der metallischen Windungen weist eine sehr hohe mechanische Belastbarkeit sowie eine gute elektrische Leitfähigkeit auf. Eine homogene Schweißverbindung der Stirnflächen sorgt für einen minimalen elektrischen Widerstand an der Verbindungsstelle zwischen den einzelnen Windungen, da die elektrische Leitfähigkeit über den gesamten Querschnitt der verschweißten Stirnflächen gewährleistet ist.
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In der Praxis können die Windungen aus Aluminium oder Kupfer bestehen. Kupfer weist eine bessere Leitfähigkeit auf. Aluminium hat gegenüber Kupfer ein geringeres spezifisches Gewicht.
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Die Windungen können in der Praxis mit einer Isolierschicht ummantelt sein. Vorzugsweise wird bei Aluminiumwindungen eine Eloxalschicht aufgebracht. Durch Eloxieren entsteht auf der Oberfläche einer Windung eine gegenüber niedrigen Spannungen isolierende Schicht. Wie eingangs erläutert, liegt an den aufeinander liegenden Flächen der Windungen jeweils nur die Differenzspannung zwischen zwei aufeinander folgenden Windungen an. Es ist bevorzugt, die Leistungselektronik auf eine niedrige Systemspannung auszulegen. An den Anschlüssen jeder Spule liegen vorzugsweise Spannungen im Bereich von ca. 50 V bis 120 V an. Die Differenzspannungen aufeinanderfolgender Windungen liegen folglich im Bereich weniger Volt. Die geringe Isolierung durch die Eloxalschicht ist ausreichend, um die gewünschte Spannungsfestigkeit zu gewährleisten.
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Wenn eine höhere Isolierwirkung erwünscht ist oder beispielsweise Kupferwindungen verwendet werden, kann alternativ ein Tauchlack zur Bildung der Isolierschicht auf der Oberfläche der Windungen verwendet werden.
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In der Praxis können die Windungen eine Spule bilden, die zumindest eine Seitenfläche aufweist, die zu der benachbarten Seitenfläche des von der Windung umgebenen Statorpols geneigt ist. In einer praktischen Ausführungsform liegt der Stator außen und ist drehfest mit dem Gehäuse des Motors verbunden. Der Rotor läuft dabei innen und ist mit der Achse des Motors verbunden. Der Stator besteht aus einem äußeren, ringförmigen Bauelement, welches sternförmig nach innen ragende Statorpole aufweist. Ein geschalteter Reluktanzmotor weist einen Stator mit einer Anzahl gleichmäßig verteilter Pole auf. Jeder Pol weist meist eine rechteckige Grundfläche auf. Die Seitenwände der Statorpole erstrecken sich zueinander parallel und jeweils parallel zur im Wesentlichen radial verlaufenden Mittellinie jedes Statorpols. Der zwischen zwei Statorpolen eingeschlossene Raum hat folglich im Wesentlichen einen trapezförmigen Querschnitt, wobei die kürzere Grundfläche innen im Bereich der Mündung dieses Raums und die längere Grundfläche außen im Bereich des ringförmigen Stators liegt. Mit anderen Worten entsteht jeweils zwischen zwei Statorpolen ein an der Außenseite geschlossener Raum, der von zwei Seitenwänden begrenzt ist, die zueinander geneigt sind. Die Neigung der zwei Seitenwände zueinander ist umso größer, je weniger Statorpole über den gesamten Umfang des Stators verteilt sind. Um diesen Raum möglichst vollständig mit den Windungen einer aus einer Planarwicklung gebildeten Spule zu füllen, sollte zumindest eine Seitenfläche der Spule zur benachbarten Seitenfläche des Statorpols geneigt sein. Insbesondere können jeweils abwechselnd eine Spule mit geneigten Seitenflächen und eine Spule mit zu den benachbarten Seitenflächen des von der Spule umgebenden Statorpols parallelen Seitenflächen auf den aufeinanderfolgenden Statorpolen angeordnet werden. Dabei werden zunächst die Spulen mit den geneigten Seitenflächen auf dem ersten, dritten, fünften etc. Statorpol aufgebracht. Die Seitenflächen der Spulen sind derart geneigt, dass sie zu den Seitenflächen des nachfolgenden oder vorangehenden Statorpols jeweils parallel verlaufen. Nach dem Anordnen der Spulen mit geneigten Seitenflächen können Spulen mit zu den Seitenflächen der jeweiligen Statorpole parallelen Seitenflächen aufgebracht werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Raum zwischen den Statorpolen vollständig mit Spulenmetall auszufüllen.
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Bei einem Nabenmotor, bei dem der Stator innerhalb des Rotors angeordnet ist, bilden die Statorpole sternförmig nach außen ragende Vorsprünge auf dem Umfang des Stators. In diesem Fall führt eine Neigung der Seitenfläche der Spulen ebenfalls zu einer vollständigen Befüllung der Zwischenräume zwischen den Statorpolen. Die Spulen können aber gleichmäßig geneigte Seitenflächen aufweisen, weil bei dieser Ausführungsform der Zwischenraum zwischen zwei Statorpolen sich trichterartig öffnet. Alle Spulen können bei dieser Ausführungsform eine identische Form aufweisen, wodurch die Fertigungskosten sinken.
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In der Praxis kann die gegen den Stator anliegende Oberfläche der Spule an die Kontur des Stators angepasst werden, damit die Spule möglichst vollflächig gegen den Stator anliegt. Hierdurch wird die Wärmeleitung zwischen Spule und Stator optimiert, da die Wärme über die gesamte Oberfläche geleitet wird. In Verbindung mit der hervorragenden Wärmeübertragung innerhalb der Spule durch den vollflächigen Kontakt der Windungen zueinander wird die Ableitung entstehender Wärme optimiert. Zusätzlich kann auch die zum Rotor weisende Oberfläche der Spule an die Kontur des Rotors angepasst sein, um den Füllgrad des den Statorpol umgebenden Raums weiter zu optimieren.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors mit einem Rotor und einem Stator, der sich radial erstreckende Pole aufweist, welche von Windungen einer Spule umgeben sind. Zur Lösung der oben bezeichneten Aufgabe werden um jeden Statorpol planare Windungen derart angeordnet, dass die Unterseiten nachfolgender Windungen auf den Oberseiten der jeweils vorangehenden Windungen aufliegen. Das erste Ende der nachfolgenden Windungen kann in der Praxis mit dem zweiten Ende der jeweils vorangehenden Windungen verbunden, vorzugsweise stirnflächig verschweißt werden. Die Windungen werden durch Verbinden ihrer Enden in der Praxis zu einer Spule verbunden und anschließend mit einer Isolierschicht, vorzugsweise einer Eloxalschicht oder einer Lackschicht ummantelt. Die Windungen der Spule werden in der Praxis in aufgespreiztem Zustand mit der Isolierschicht ummantelt. Hierzu können die Windungen durch Aufbringen einer Zugkraft auf die erste und letzte Windung der Spule gespreizt werden und in ein Tauchbad zum Eloxieren oder Aufbringen einer Lackschicht eingetaucht werden. Alternativ wird die Spule selbst mit gespreizten Windungen produziert und nach dem Aufbringen der Isolierschicht zusammen gedrückt.
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Wie oben erwähnt, können die Windungen in der Praxis eine Spule bilden, die zumindest eine Seitenfläche aufweist, die zur benachbarten Seitenfläche des von der Windung umgebenen Statorpols geneigt ist. Hierdurch können die Spulen derart angeordnet werden, dass sie den Raum zwischen den Statorpolen im Wesentlichen vollständig ausfüllen.
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Insbesondere kann jeweils abwechselnd eine Spule mit geneigten Seitenflächen und eine Spule mit zur benachbarten Seitenfläche des von der Spule umgebenden Statorpols parallelen Seitenflächen auf den aufeinanderfolgenden Statorpolen angeordnet werden. Zunächst werden die Spulen mit geneigten Seitenflächen angeordnet, anschließend werden die Spulen aufgebracht, deren Seitenflächen zu den Seitenflächen des von den jeweiligen Spulen umgebenen Statorspols parallel verlaufen.
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Zur Herstellung der Spule mit geneigten Seitenflächen können zunächst identische Planar-Windungen der Spule miteinander verbunden werden, so dass eine Spule mit zueinander parallelen äußeren und inneren Seitenflächen entsteht. Anschließend können die Seitenflächen zum Beispiel durch Fräsen bearbeitet werden, um die Neigung zu erzeugen. Dieses Fertigungsverfahren ist sehr präzise und kostengünstig.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine schematische Vorderansicht eines Gehäuses eines erfindungsgemäßen Elektromotors ohne Abdeckung für Stator und Rotor.
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2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Motors aus 1 mit Rotorpolen und Statorpolen sowie Wicklungen, welche die Statorpole umgebende Spulen bilden.
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3 und 4 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsformen der Spulen.
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5 zeigt die Spule aus 4 mit auseinander gezogenen Windungen.
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Die 6 und 7 zeigen zwei Vorderansichten einer weiteren Ausführungsform eines Stators mit Spulen.
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Die 8 zeigt einen Vergleich der Befüllung des den Statorpol umgebenden Zwischenraums durch eine Spule mit ebener Oberfläche und durch eine Spule mit an die angrenzenden Oberflächen angepasster Kontur.
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In der 1 ist das Gehäuse 1 eines Elektromotors zu erkennen. Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein Stator 2 und ein Rotor 3 angeordnet. Der Rotor 3 ist mit einer Motorwelle 4 verbunden. Der dargestellte Elektromotor ist ein geschalteter Reluktanzmotor. Der Stator 2 weist vierundzwanzig Pole auf, welche von Spulen 5, 6 umgeben sind. Der Rotor 3 weist achtzehn Pole 7 auf, die nicht von Spulen umgeben sind. Die Spulen 5, 6 um die Statorpole 8 (siehe 2) erzeugen ein Drehfeld, dem die Pole 7 des Rotors 3 folgen. Es sei angemerkt, dass auch Kombinationen von Rotoren und Statoren mit anderen Polzahlen bekannt sind, sowie Kombinationen, bei denen der Rotor mehr Pole als der Stator aufweist.
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Die verschiedenen Spulen 5 und 6 sind in der 2 vergrößert dargestellt. Die abwechselnd angeordneten Spulen 5 und 6 umgeben jeweils einen der Pole 8 des Stators 2. Jeder Pol 8 des Stators weist zwei parallel zueinander verlaufende Seitenflächen 9 auf, die auch parallel zur Mittelebene des Statorpols 8 verlaufen. Die Spulen 5 und 6 sind unterschiedlich ausgebildet.
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Bei den Spulen 5 bilden die einzelnen planaren Windungen 12 Seitenflächen 10, welche schräg zu den Seitenflächen 9 des Statorpols 8 verlaufen, der von der Spule 5 umgeben wird. Die Seitenflächen 10 jeder Spule 5 verlaufen weitgehend parallel zu den Seitenflächen 9 derjenigen Statorpole 8, die zu dem von der Spule 5 umgebenen Statorpol 8 benachbart sind. So bildet jede Seitenfläche 10 einer Spule 5 mit der gegenüberliegenden Seitenflächen 9 des benachbarten Statorpols 8 einen Zwischenraum mit rechteckiger Kontur und konstanter Breite.
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Die Spule 6 weist dagegen Seitenflächen 11 auf, die zu den Seitenflächen 9 des von ihr umgebenden Statorpols 8 parallel verlaufen. Diese Seitenflächen 11 verlaufen auch parallel zu den gegenüberliegenden Seitenflächen 10 der beiden benachbarten Spulen 5.
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Beim Bestücken der Statorpole 8 mit Spulen wird zunächst jeder zweite Statorpol 8 mit einer Spule 5 versehen, deren Seitenflächen 10 zu den nächstliegenden Seitenflächen 9 des von ihr umgebenen Statorpols 8 geneigt verlaufen und im Wesentlichen parallel zu der nächstliegenden Seitenfläche 9 des benachbarten Statorpols 8 verlaufen. Anschließend werden auf die Pole 8 zwischen zwei aufeinander folgenden Spulen 5 mit geneigten Seitenflächen 10 die Spulen 6 mit zueinander parallelen Seitenflächen 11 aufgeschoben. Diese Spulen 6 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf und können problemlos in den Zwischenraum zwischen der Seitenfläche 9 des von ihr umgebenen Statorpols 8 und der gegenüberliegenden Seitenfläche 11 der benachbarten Spule 5 eingeschoben werden. Auf diese Weise wird eine nahezu vollständige Füllung der Räume zwischen den Statorpolen 8 erreicht.
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Die einzelnen Spulen 5 und 6 sind in dreidimensionaler Darstellung in den 3 und 4 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Breite der aufeinander liegenden planaren Windungen 12 der Spule 5 (3) von unten nach oben zunimmt, wogegen die Breite der planaren Windungen 12 der Spule 6 konstant bleibt. Dadurch verlaufen die äußeren Seitenflächen 11 der Spule 6 zueinander parallel und parallel zu den inneren Seitenflächen der Spule 6 (4). Die äußeren Seitenflächen 10 der Spulen 5 verlaufen dagegen zu deren inneren Seitenflächen geneigt.
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Die planaren Windungen 12 liegen im Wesentlichen vollflächig aufeinander auf. Der Anfang der untersten Windung weist den ersten Spulenanschluss 13 auf. Das Ende der oberen Windung weist jeweils den zweiten Spulenanschluss 14 auf.
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Die 5 zeigt die Windungen 12 der Spule 6 aus 4 in gedehntem Zustand. Hierzu wird auf die zwei äußeren Windungen 12 der Spule 6 eine axiale Zugkraft in Richtung der Spulenachse aufgebracht. Es ist zu erkennen, dass die Stirnflächen der Enden zwei aufeinander folgender Windungen 12 miteinander verschweißt sind.
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In dem in 5 dargestellten auseinander gezogenen Zustand kann die Spule 6 in ein Eloxierbad oder Lackierbad eingetaucht werden, so dass die Oberflächen jeder einzelnen Windung 12 mit einer Eloxalschicht oder einer Schicht Tauchlack überzogen werden. Diese Schicht schützt vor einer Entladung zwischen den einzelnen Windungen 12 durch Stromfluss durch deren Oberflächen.
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In den 6 und 7 ist jeweils ein Ausschnitt eines dem Stator 2 der 1 bis 5 entsprechenden Stators 2 dargestellt, der mit einer alternativen Spulenanordnung versehen ist. Der dargestellte Abschnitt zeigt knapp fünf der vierundzwanzig Statorpole 8. Hier sind benachbarte Pole 8 des Stators 2 mit gleichartigen Spulen 5' versehen, welche jeweils nur auf einer Seite eine Seitenfläche 10' aufweisen, die zu der benachbarten Seitenfläche 9 des von der Spule 5' umgebenen Statorpols 8 geneigt ist. Die zweite Seitenfläche 11' jeder Spule 5' verläuft parallel zu der benachbarten Seitenfläche 9 des von der Spule 5' umgebenen Statorpols 8.
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Die geneigte Seitenfläche 10' der Spule 5' verläuft zu der Seitenfläche 9 des nächsten Statorpols 8 parallel, so dass zwischen diesen zwei Seitenflächen 9 und 10' ein Zwischenraum mit rechteckigem Querschnitt entsteht, der an der radial innenliegenden Seite offen ist. In diesen Zwischenraum wird dann der Abschnitt einer weiteren Spule 5' geschoben, dessen Seitenfläche 11' parallel zu der benachbarten Seitenfläche 9 des von dieser 5' umgebenen Statorpols 8 verläuft. In 6 ist zu erkennen, dass dieses sukzessive Aufbringen der Spulen 5' problemlos für alle Statorpole 8 bis auf den letzten möglich ist.
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Der letzte Statorpol 8, der in 6 ohne Spule dargestellt ist, weist im Bereich seiner rechten Seitenfläche 9 einen Zwischenraum mit rechteckigem Querschnitt auf. Im Bereich seiner linken Seitenfläche 9 weist er einen Zwischenraum mit trapezförmigem Querschnitt auf, dessen kurze Grundfläche im Bereich der Öffnung des Zwischenraums liegt. Hier ist es nicht möglich, eine Spule 5' einzubringen, die eine geneigte Seitenfläche 10' aufweist. Stattdessen wird für diesen Statorpol 8 eine Spule 6' vorgesehen, deren Seitenflächen 11" parallel zu den Seitenflächen 9 des von ihr umgebenen Statorpols 8 verlaufen. Diese Spule 6' ist in 6 radial nach innen verschoben und mit Abstand zu dem letzten Statorpol 8 dargestellt. 7 zeigt diese Spule 6' in dem auf den Statorpol 8 aufgeschobenen Zustand. Es ist zu erkennen, dass der trapezförmige Zwischenraum links von dem letzten Statorpol 8 nicht vollständig von der Spule 6' ausgefüllt werden kann. Die Breite des linken Spulenabschnitts entspricht der kleinsten lichten Weite des Zwischenraums links von dem letzten Statorpol 8. Die kleinste lichte Weite dieses Zwischenraums liegt im Bereich der radial innenliegenden Mündung des Zwischenraums. Der Spulenabschnitt auf der rechten Seite des Statorpols 8 weist aus Symmetriegründen die gleiche Breite wie der auf der linken Seite auf.
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Insgesamt haben die planaren Spulenwindungen dieser Spule 6' einen deutlich kleineren Querschnitt, als die planaren Windungen der anderen Spulen 5'. Um eine den anderen Spulen 5' entsprechende Leitfähigkeit aufzuweisen, kann die Spule 6' aus einem anderen Material bestehen. Wenn die anderen Spulen 5' aus Aluminium bestehen, kann die Spule 6' aus Kupfer bestehen. Bei einem Stator 2 mit vierundzwanzig Polen 8 wird folglich für dreiundzwanzig Pole 8 eine Spule 5' aus Aluminium verwendet, die den Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Statorpolen 8 optimal befüllt und gegenüber anderen, besser leitenden Materialien deutliche Gewichtsvorteile hat. Für den letzten Pol wird eine 6' Kupferspule verwendet, welche eine bessere Leitfähigkeit als Aluminium und auf Grund des Reduzierten Windungsquerschnittes vergleichbare elektrische Eigenschaften wie die Spulen 5' aufweist. Das höhere Gewicht des Kupfers ist dabei vernachlässigbar, weil Kupfer nur für einen von vierundzwanzig Statorpolen 8 verwendet wird.
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Die Spulen 5' und 6' aus den 6 und 7 weisen noch eine weitere Abweichung in Bezug auf die Spulen aus den 1 bis 5 aus. Die an die ringförmige innere Oberfläche des Stators 8 angrenzenden Windungen 12' der Spulen 5' und 6' weisen einen Oberflächenverlauf auf, der an die Kontur des Stators 2 angepasst ist. Hierzu kann die gegen den Stator anliegende Oberfläche dieser Windungen 12' derart umgeformt werden, dass sie im Wesentlichen komplementär zur Statoroberfläche verläuft. Die Formgebung kann zum Beispiel spanend durch Schleifen oder Fräsen erfolgen, durch Umformung oder durch Gießen des Blechs, das die statornahe Windung 12' bildet. Die an die Statorkontur angepasste Oberfläche der Windung 12' liegt folglich vollflächig an der Oberfläche des Stators 8 an. Hierdurch wird die Ableitung von Wärme aus der Spule in den Stator verbessert. Da auch die einzelnen Windungen 12 der Spulen vollflächig gegeneinander anliegen, ist die Wärmeleitung von in der Spule entstehender Wärme jeweils über die gegeneinander anliegenden Oberflächen sehr effektiv und weitaus besser als bei einer herkömmlichen Spule aus gewickeltem Draht.
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Ferner kann auch die dem Rotor zugewandte Oberfläche der Spule an die Kontur der angrenzenden Oberfläche des Rotors angepasst sein. Hierdurch wird der Füllgrad des Zwischenraums zwischen zwei aufeinanderfolgenden Statorpolen weiter verbessert. Die 8 zeigt einen Vergleich der Befüllung des an den Statorpol angrenzenden Raums mit einer Spule mit ebenen Oberflächen und mit einer Spule mit an die angrenzende Statorfläche und an die angrenzende Rotorfläche angepassten Oberflächen. Die Fläche A auf der rechten Seite weist ebene Oberflächen auf. Bei der Fläche B auf der linken Seite sind die Oberflächen an die Kontur der angrenzenden Oberflächen angepasst. Die Oberseite der Spule folgt der Ringfläche des Stators. Die nach unten weisende Oberfläche der Spule ist an die zylinderförmige Außenfläche des Rotors angepasst. Hierdurch erhöht sich die gesamte mit Spulenmetall zu befüllende Fläche um nahezu 5%. Wie oben erwähnt, kann die Spule in Form geschliffen oder gefräst werden. Es ist aber auch möglich, die Spulenwindungen durch Umformprozesse in die gewünschte Form zu bringen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Stator
- 3
- Rotor
- 4
- Motorwelle
- 5, 5'
- Spule
- 6, 6'
- Spule
- 7
- Rotorpol
- 8
- Statorpol
- 9
- geneigte Seitenfläche des Statorpols
- 10, 10'
- Seitenfläche der Spule
- 11, 11', 11"
- Seitenfläche der Spule
- 12,12'
- planare Windung
- 13
- erster Spulenanschluss
- 14
- zweiter Spulenanschluss
