DE102015118576A1 - STATOR FOR AN ELECTRIC MOTOR - Google Patents
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Abstract
Der erfindungsgemäße Stator (11) weist drei im Wesentlichen T-förmige Statorpole (7) auf, die jeweils mit 120° Abstand zueinander angeordnet sind, und sechs im Wesentlichen L-förmige Statorpole (12), die regelmäßig beabstandet, jeweils paarweise zwischen den T-förmigen Statorpolen (7) angeordnet sind. Dabei sind die Polschuhe (9) der L-förmigen Statorpole (12) jeweils den direkt benachbarten T-förmigen Statorpolen (7) abgewandt. Weiterhin weist der Stator (11) für jede der drei Phasen jeweils eine Phasenwicklung (A, B, C) auf, wobei jede der drei Phasenwicklungen (A, B, C) jeweils eine innere Wicklung (14) und eine äußere Wicklung (15) aufweist, wobei die äußere und die innere Wicklung (14, 15) elektrisch miteinander verbunden sind. Die innere Wicklung (14) ist jeweils um einen T-förmigen Statorpol (7) gewickelt und die äußere Wicklung (15) ist jeweils um die beiden beidseitig zu diesem T-förmigen Statorpol (7) direkt benachbarten L-förmigen Statorpole (15) gewickelt, so dass die innere Wicklung (14) im Wesentlichen koaxial innerhalb der äußeren Wicklung (15) angeordnet ist und einen gemeinsamen elektrischen Pol mit der äußeren Wicklung (15) bildet.The stator (11) according to the invention has three substantially T-shaped stator poles (7), which are each arranged at 120 ° to each other, and six substantially L-shaped stator poles (12), which are regularly spaced, in pairs between the T. -shaped stator poles (7) are arranged. The pole shoes (9) of the L-shaped stator poles (12) are each facing away from the directly adjacent T-shaped stator poles (7). Furthermore, the stator (11) has in each case one phase winding (A, B, C) for each of the three phases, wherein each of the three phase windings (A, B, C) has in each case an inner winding (14) and an outer winding (15). wherein the outer and inner coils (14, 15) are electrically connected together. The inner winding (14) is in each case wound around a T-shaped stator pole (7) and the outer winding (15) is wound in each case around the two L-shaped stator poles (15) which are directly adjacent to this T-shaped stator pole (7) in that the inner winding (14) is disposed substantially coaxially within the outer winding (15) and forms a common electrical pole with the outer winding (15).
Description
Die Erfindung beschreibt einen Stator für einen zweipoligen, dreiphasigen Elektromotor, insbesondere für hohe Drehzahlen.The invention describes a stator for a two-pole, three-phase electric motor, in particular for high rotational speeds.
Hoch drehende Elektromotoren werden für verschiedene Anwendungen benötigt, beispielsweise für Staubsauger.High-speed electric motors are needed for various applications, such as vacuum cleaners.
Im Vergleich zu Stellmotoren ist es bei solchen einfachen Anwendungen nicht wichtig, wie genau der Motor regelbar ist. Hier kommt es nur darauf an, dass der Motor eine hohe Drehzahl erreicht und möglichst einfach und kostengünstig herstellbar ist.Compared to servo motors, it is not important in such simple applications how exactly the motor is controllable. Here it is only important that the engine reaches a high speed and is as simple and inexpensive to produce.
Daher werden für solche Anwendungen oft Motoren mit nur zwei Magnetpolen und drei Phasen verwendet. Dadurch ist die Kommutierung sehr einfach realisierbar. Der Rotor benötigt hierfür nur einen zweipoligen Magneten weshalb ein solcher Motor insgesamt kostengünstig ist.Therefore, motors with only two magnetic poles and three phases are often used for such applications. This makes the commutation very easy to implement. The rotor requires only a two-pole magnet, which is why such a motor is inexpensive overall.
Im Stand der Technik sind viele Ausführungen für zweipolige, dreiphasige Elektromotoren bekannt, von denen beispielhaft drei Statoren in den
Die
Um die Probleme mit der Sättigung und der Bewicklung zu umgehen, werden auch Statoren mit sechs Statorpolen verwendet, wie beispielhaft in
Bei einer verteilten Wicklungsanordnung wie in
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Stator für einen Elektromotor zu schaffen der einfach und mit hohem Füllgrad wickelbar ist, der kostengünstig herstellbar ist und einen hohen Wirkungsgrad aufweist.The object of the invention is therefore to provide a stator for an electric motor can be wound easily and with a high degree of filling, which is inexpensive to produce and has a high efficiency.
Diese Aufgabe wird durch einen Stator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen und in den Zeichnungen gezeigt.This object is achieved by a stator having the characterizing features of the main claim. Further advantageous embodiments are shown in the subclaims and in the drawings.
Der erfindungsgemäße Stator weist n >= 2 Statorpole auf, die T-förmig ausgebildet sind und jeweils mit einem Winkelabstand von 360°/n zueinander angeordnet sind, sowie 2n Statorpole, die L-förmig ausgebildet, regelmäßig beabstandet und jeweils paarweise zwischen den T-förmigen Statorpolen angeordnet sind. Dabei sind die Polschuhe der L-förmigen Statorpole jeweils den direkt benachbarten T-förmigen Statorpolen abgewandt.The stator according to the invention has n> = 2 stator poles, which are T-shaped and each arranged at an angular distance of 360 ° / n to each other, and 2n stator poles, which are L-shaped, regularly spaced and in pairs between the T shaped stator poles are arranged. The pole shoes of the L-shaped stator poles are each facing away from the directly adjacent T-shaped stator poles.
Vorzugsweise kommt der erfindungsgemäße Stator in einem dreiphasigen, zweipoligen Elektromotor zum Einsatz.Preferably, the stator according to the invention is used in a three-phase, two-pole electric motor.
Ein T-förmiger Statorpol weist zwei Polschuhe auf, die in bekannter Weise in Umfangsrichtung beidseitig vom Polkern angeordnet sind. Ein L-förmiger Statorpol hat nur einseitig einen solchen Polschuh.A T-shaped stator pole has two pole pieces, which are arranged in a known manner in the circumferential direction on both sides of the pole core. An L-shaped stator pole has only one side such a pole piece.
Weiterhin weist der Stator für jede der drei Phasen jeweils eine Phasenwicklung auf, wobei jede der drei Phasenwicklungen jeweils eine innere Wicklung und eine äußere Wicklung aufweist und die innere und die äußere Wicklung elektrisch miteinander verbunden sind. Die innere Wicklung ist jeweils um einen T-förmigen Statorpol gewickelt und die äußere Wicklung ist jeweils um die beiden beidseitig zu diesem T-förmigen Statorpol direkt benachbarten L-förmigen Statorpole gewickelt, so dass die innere Wicklung im Wesentlichen koaxial innerhalb der äußeren Wicklung angeordnet ist und einen gemeinsamen elektrischen Pol mit der äußeren Wicklung bildet.Furthermore, the stator has a respective phase winding for each of the three phases, each of the three phase windings each having an inner winding and an outer winding, and the inner and outer windings being electrically connected to one another. The inner winding is wound around a T-shaped stator pole, respectively, and the outer winding is wound around the two L-shaped stator poles directly adjacent to this T-shaped stator pole, so that the inner winding is disposed substantially coaxially within the outer winding and forms a common electrical pole with the outer winding.
Der erfindungsgemäße Stator weist demnach insgesamt neun Statorpole auf, auf denen aber nur sechs Wicklungen in der erfindungsgemäßen Anordnung angeordnet sind. The stator according to the invention therefore has a total of nine stator poles, but on which only six windings are arranged in the arrangement according to the invention.
Die innere Wicklung und die äußere Wicklung bilden elektrisch eine Phasenwicklung. Das bedeutet, dass sich die magnetische Feldstärke der beiden Wicklungen addiert und diese einen magnetischen Pol bilden. Jede der beiden Einzelwicklungen kann daher entsprechend weniger Windungen aufweisen und/oder aus dünnerem Draht bestehen. Die dadurch erreichbare Feldstärke ist dabei wesentlich höher als sie erreichbar wäre, wenn die Statorpole konventionell bewickelt würden.The inner winding and the outer winding electrically form a phase winding. This means that the magnetic field strength of the two windings adds and these form a magnetic pole. Each of the two individual windings can therefore have correspondingly fewer turns and / or consist of thinner wire. The achievable field strength is much higher than would be achieved if the stator poles would be wound conventionally.
Zusätzlich erleichtert die Anordnung der Polschuhe der L-förmigen Statorpole die Bewicklung der Statorpole.In addition, the arrangement of the pole pieces of the L-shaped stator poles facilitates the winding of the stator poles.
Die Statorpole können daher insgesamt wesentlich einfacher bewickelt werden und es kann ein höherer Füllgrad erreicht werden. Dadurch wird zusätzlich ein höherer Wirkungsgrad und eine größere Feldstärke erreicht.The stator poles can therefore be wound much easier overall and it can be a higher degree of filling can be achieved. As a result, a higher efficiency and a greater field strength is achieved in addition.
Insgesamt wird durch die erfindungsgemäße Anordnung ein kostengünstiger Stator geschaffen, der alle vorgenannten Probleme löst.Overall, a cost-effective stator is created by the arrangement according to the invention, which solves all the above problems.
Die drei Phasenwicklungen können in einer Sternschaltung oder Dreieckschaltung angesteuert werden.The three phase windings can be controlled in a star connection or delta connection.
Die innere Wicklung und die äußere Wicklung können in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung in Reihe geschaltet werden.The inner winding and the outer winding can be connected in series in a preferred embodiment of the invention.
Wenn sichergestellt ist, dass die Elektromagnetische Kraft (EMF) der beiden Wicklungen gleich ist, können die innere Wicklung und die äußere Wicklung vorzugsweise auch parallel geschaltet werden. Dies hat den Vorteil, dass die Wicklungen unterschiedliche Drahtdurchmesser haben können um die EMF anzugleichen. Die äußere Wicklung hat dann weniger Windungen und kann somit mit dickerem Draht gewickelt werden. Dadurch sinkt der Wicklungswiderstand wodurch der Wirkungsgrad zusätzlich erhöht wird.If it is ensured that the electromagnetic force (EMF) of the two windings is equal, the inner winding and the outer winding can preferably also be connected in parallel. This has the advantage that the windings can have different wire diameters to match the EMF. The outer winding then has fewer turns and can thus be wound with thicker wire. As a result, the winding resistance decreases whereby the efficiency is additionally increased.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist der Stator an den axialen Enden jeweils einen Wicklungsträger auf, der als Führung und Isolation für die Phasenwicklungen dient.In an advantageous embodiment of the invention, the stator at the axial ends in each case a winding support, which serves as a guide and insulation for the phase windings.
Die Wicklungsträger können beispielsweise aus Kunststoff bestehen.The winding carriers may for example consist of plastic.
Vorzugsweise verlaufen alle Statorpole, egal ob T- oder L-förmig in radialer Richtung. In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verläuft der T-förmige Statorpol radial, während die zu demselben elektrischen Pol gehörenden benachbarten L-förmigen Statorpole parallel zu dem T-förmigen Statorpol verlaufen.Preferably, all stator poles, regardless of whether T- or L-shaped in the radial direction. In another preferred embodiment of the invention, the T-shaped Statorpol extends radially, while belonging to the same electrical pole adjacent L-shaped stator poles parallel to the T-shaped stator pole.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigen:The invention is explained in more detail by means of embodiments with reference to the drawings. In the figures show:
Die
Die
Die Phasenwicklungen A, B, C können bei dieser Anordnung gemäß der
Bei einer verteilten Anordnung gemäß der
In
Die drei Phasenwicklungen A, B, C sind auch hier jeweils zweiteilig ausgebildet, weisen jedoch jeweils eine innere Wicklung
Durch die erfindungsgemäße Anordnung liegt die innere Wicklung
Die absolute Größe der Magnetfelder und daher auch die Zahl der Windungen der inneren Wicklung
Durch die unterschiedlichen räumlichen Gegebenheiten werden sich in der Praxis die Windungszahlen der inneren Wicklung
Der Vorteil besteht nun darin, dass durch die Addition der beiden Magnetfelder auch mit relativ kleinen Wicklungen eine große magnetische Feldstärke erreicht werden kann. Somit steigt der Wirkungsgrad des Motors. Dadurch kann der Stator
Weiterhin wird die Feldstärke pro elektrischem Pol auf vier Polschuhe
Dennoch bleibt die Ansteuerung des erfindungsgemäßen Stators
Wie bereits erklärt, ist die Erfindung gleichermaßen für eine Stern- oder Dreiecksschaltung der Motorphasen geeignet. Ebenso können bei beiden Schaltungsanordnungen die inneren Wicklungen und die äußeren Wicklungen jeweils entweder parallel oder in Reihe geschaltet sein.As already explained, the invention is equally suitable for a star or delta connection of the motor phases. Likewise, in both circuit arrangements, the inner windings and the outer windings may each be connected either in parallel or in series.
Das Wicklungsschema der
Die
In
In
In
Durch diese geometrische Anordnung steht der äußeren Wicklungen
Neben diesen beiden gezeigten geometrischen Anordnungen der Statorpole existieren unzählige weitere gleichwertige mögliche Anordnungen, weshalb die Erfindung in keiner Weise auf die gezeigten Anordnungen beschränkt ist.In addition to these two shown geometrical arrangements of the stator poles, there are countless other possible equivalent arrangements, which is why the invention is in no way limited to the arrangements shown.
Die
Die
Die
Die
Zur Führung der Wicklungen besitzt der Wicklungsträger
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Motorengine
- 22
- Rotorrotor
- 33
- Wellewave
- 44
- Rotormagnetrotor magnet
- 55
- Magnetpolmagnetic pole
- 66
-
Stator 3 Pol
Stator 3 pol - 77
- Statorpol T-förmigerStator pole T-shaped
- 88th
- Polkernpole core
- 99
- Polschuhpole
- 1010
-
Stator 6 Pol
Stator 6 pol - 1111
-
Stator 9 Pol
Stator 9 pol - 1212
- Statorpol L-förmigStator pole L-shaped
- 1313
- StatorzwischenraumStatorzwischenraum
- 1414
- innere Wicklunginner winding
- 1515
- äußere Wicklungouter winding
- 1616
- Statorblechstator lamination
- 1717
- Wicklungsträgerwinding support
- 1818
- Stegweb
- 1919
- Wicklungsträger EinzelteilWinding carrier item
- 2020
- Vorsprüngeprojections
- 2121
- Randedge
- 2222
- Wicklungwinding
- A, B, CA, B, C
- Phasenwicklungenphase windings
- 00
- Sternpunktstar point
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015118576.8A DE102015118576A1 (en) | 2015-10-30 | 2015-10-30 | STATOR FOR AN ELECTRIC MOTOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015118576.8A DE102015118576A1 (en) | 2015-10-30 | 2015-10-30 | STATOR FOR AN ELECTRIC MOTOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015118576A1 true DE102015118576A1 (en) | 2017-05-04 |
Family
ID=58545978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015118576.8A Pending DE102015118576A1 (en) | 2015-10-30 | 2015-10-30 | STATOR FOR AN ELECTRIC MOTOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015118576A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018228854A1 (en) * | 2017-06-12 | 2018-12-20 | Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg | Winding arrangement for a three-phase machine |
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DE853024C (en) * | 1942-07-09 | 1952-10-20 | British Thomson Houston Co Ltd | Dynamo-electric machine |
US5057731A (en) * | 1990-08-15 | 1991-10-15 | Xolox Corportion | Simplified spindle motor for disc drive |
-
2015
- 2015-10-30 DE DE102015118576.8A patent/DE102015118576A1/en active Pending
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US11139710B2 (en) | 2017-06-12 | 2021-10-05 | Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg | Winding arrangement for a three-phase machine |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: MINEBEA MITSUMI INC., JP Free format text: FORMER OWNER: MINEBEA CO., LTD., KITASAKU-GUN, NAGANO, JP |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: BOEHMERT & BOEHMERT ANWALTSPARTNERSCHAFT MBB -, DE |
|
R012 | Request for examination validly filed |