DE102015118576A1 - Stator for an electric motor - Google Patents

Stator for an electric motor

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DE102015118576A1
DE102015118576A1 DE201510118576 DE102015118576A DE102015118576A1 DE 102015118576 A1 DE102015118576 A1 DE 102015118576A1 DE 201510118576 DE201510118576 DE 201510118576 DE 102015118576 A DE102015118576 A DE 102015118576A DE 102015118576 A1 DE102015118576 A1 DE 102015118576A1
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DE
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stator
winding
outer
shaped
windings
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Andrey Pulnikov
Giovanni Biancuzzi
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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. The stator according to the invention (11) comprises three substantially T-shaped stator poles (7) which are each arranged with 120 ° spacing from one another, and six substantially L-shaped stator poles (12) spaced regularly in pairs between the T shaped stator poles (7) are arranged. Dabei sind die Polschuhe (9) der L-förmigen Statorpole (12) jeweils den direkt benachbarten T-förmigen Statorpolen (7) abgewandt. The pole pieces (9) of the L-shaped stator poles (12) facing away from each directly adjacent the T-shaped stator poles (7). 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. Furthermore, the stator (11) for each of the three phases each having a phase winding (A, B, C), wherein each of the three phase windings (A, B, C) each having an inner winding (14) and an outer winding (15) , wherein the outer and inner winding (14, 15) are electrically connected together. 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 inner winding (14) is in each case a T-shaped stator pole (7) is wound, and the outer coil (15) respectively to the two sides of this T-shaped stator pole (7) directly adjacent L-shaped stator poles (15) wound , so that the inner winding (14) is disposed substantially coaxially within the outer coil (15) and forms a common electrical pole with the outer coil (15).

Description

  • Die Erfindung beschreibt einen Stator für einen zweipoligen, dreiphasigen Elektromotor, insbesondere für hohe Drehzahlen. The invention relates to a stator for a two-pole, three-phase electric motor, in particular for high speeds.
  • Hoch drehende Elektromotoren werden für verschiedene Anwendungen benötigt, beispielsweise für Staubsauger. High-revving motors are required for various applications, such as for vacuum cleaners.
  • Im Vergleich zu Stellmotoren ist es bei solchen einfachen Anwendungen nicht wichtig, wie genau der Motor regelbar ist. Compared to control motors, it is not important for such simple applications, the engine is as well regulated. Hier kommt es nur darauf an, dass der Motor eine hohe Drehzahl erreicht und möglichst einfach und kostengünstig herstellbar ist. Here it is only the fact 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. Therefore motors for such applications are often used with only two magnetic poles and three phases. Dadurch ist die Kommutierung sehr einfach realisierbar. This commutation is very easy to implement. Der Rotor benötigt hierfür nur einen zweipoligen Magneten weshalb ein solcher Motor insgesamt kostengünstig ist. The rotor required for this purpose only a two-pole magnets, which is why such a motor is generally inexpensive.
  • Im Stand der Technik sind viele Ausführungen für zweipolige, dreiphasige Elektromotoren bekannt, von denen beispielhaft drei Statoren in den In the prior art, many designs for two-pole, three-phase electric motors are known, of which three exemplary stators in the 1 1 bis to 3 3 gezeigt sind. are shown.
  • Die The 1 1 zeigt eine erste bekannte Ausführung bei der der Stator drei Statorpole aufweist, um die jeweils eine Phasenwicklung einer elektrischen Phase gewickelt ist. shows a first known embodiment in which the stator comprises three stator poles for each phase winding of an electrical phase is wound. Diese Ausführung hat allerdings den Nachteil, dass aufgrund der Geometrie der Statorpole und der Polschuhe ein automatisches vollständiges Bewickeln der Statorpole nicht oder nur schwer möglich ist. However, this design has the disadvantage that because of the geometry of the stator and the pole shoes complete an automatic winding of the stator poles is difficult or impossible possible. Diese Ausführung weist einen geringen Füllgrad und daher nur eine geringe erzielbare magnetische Feldstärke auf. This embodiment has a low degree of filling and therefore only a small achievable magnetic field strength. Da der gesamte Fluss durch eine Wicklung erzeugt werden muss und zugunsten der Bewickelbarkeit die Polschuhe relativ schmal sein müssen, gehen die Polschuhe schnell in Sättigung, wodurch der Wirkungsgrad reduziert wird. Since the entire flow must be generated by a coil and in favor of Bewickelbarkeit the pole pieces must be relatively narrow, the pole pieces quickly go into saturation, whereby the efficiency is reduced. Um die Sättigung zu verhindern, müssen die Polschuhe entsprechend dicker ausgebildet werden, wodurch die Masse und die Kosten des Stators steigen. To prevent saturation, the pole pieces must be formed correspondingly thicker, whereby the mass and cost of the stator increase.
  • Um die Probleme mit der Sättigung und der Bewicklung zu umgehen, werden auch Statoren mit sechs Statorpolen verwendet, wie beispielhaft in To circumvent the problems of saturation and the winding, and stators with six stator poles are used, as exemplified in 2 2 gezeigt. shown. Bei dieser Ausführung können die Wicklungen verteilt oder konzentriert angeordnet werden. In this embodiment, the windings can be distributed or arranged concentrated. Bei einer konzentrierten Wicklungsanordnung wie in In a concentrated winding configuration as in 3(a) 3 (a) weist jede Phase zwei Wicklungen auf, die jeweils um 180° versetzt auf einem Statorpol angeordnet sind. has two windings on each phase, each offset by 180 ° arranged on a stator pole. Durch die verteilte Anordnung der Phasenwicklungen ist hier das bewickeln jedoch komplizierter und die Probleme mit dem Füllgrad bleiben im Wesentlichen gleich. The distributed arrangement of the phase windings, however, the wind the more complicated here and the problems with the filling level remain essentially the same. Weiterhin ist der Drehmomentfaktor bei dieser Anordnung geringer. Further, the torque factor is smaller in this arrangement. Zudem ist der Strom bei gleicher Last größer wodurch der Wirkungsgrad verringert wird. In addition, the current at the same load is larger whereby the efficiency is reduced.
  • Bei einer verteilten Wicklungsanordnung wie in In a distributed winding arrangement as in 3(b) 3 (b) ist jede Wicklung über zwei um 180° versetzte Statorpole gewickelt. each winding is wound around stator poles 180 ° apart about two. Das bedeutet, dass sich die Wicklungsgdrähte der einzelnen Phasen mehrfach kreuzen. This means that the Wicklungsgdrähte of each stage cross several times. Dadurch wird die Bewicklung sehr stark erschwert, wodurch diese Anordnung für kleine Motoren schwierig verwendbar ist und insbesondere die Serienproduktion für kleine Motoren nahezu unmöglich macht. Thus, the winding is very much more difficult, so this arrangement is difficult suitable for small engines and in particular the series production of small motors makes almost impossible.
  • 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 which can be wound easily and with a high filling degree, which is inexpensive to manufacture and has a high efficiency.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Stator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. This object is achieved by a stator having the characterizing features of the main claim. Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen und in den Zeichnungen gezeigt. Further advantageous embodiments are shown in the dependent claims 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. The stator of the invention has n> = 2 stator poles, which are T-shaped and in each case at an angular distance of 360 are arranged in n mutually ° /, as well as 2n stator poles, the L-shaped, regularly spaced and in pairs between the T- -shaped stator poles are arranged. Dabei sind die Polschuhe der L-förmigen Statorpole jeweils den direkt benachbarten T-förmigen Statorpolen abgewandt. The pole pieces of the L-shaped stator poles are in each case opposite 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 takes a three-phase, two-pole electric motor is used.
  • Ein T-förmiger Statorpol weist zwei Polschuhe auf, die in bekannter Weise in Umfangsrichtung beidseitig vom Polkern angeordnet sind. A T-shaped stator includes two pole pieces, which are arranged in known manner in the circumferential direction on both sides of the pole core. Ein L-förmiger Statorpol hat nur einseitig einen solchen Polschuh. An L-shaped stator only one side of such 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. Further, the stator for each of the three phases each include a phase winding, in each case each of the three phase windings having an inner winding and an outer winding and the inner and outer coil are electrically connected together. 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. The inner winding is wound around a T-shaped stator and the outer coil is wound around the two sides of this T-shaped stator pole directly adjacent L-shaped stator poles, so that the inner winding is substantially coaxially arranged within the outer coil and forming a common electrical pole with the outer coil.
  • Der erfindungsgemäße Stator weist demnach insgesamt neun Statorpole auf, auf denen aber nur sechs Wicklungen in der erfindungsgemäßen Anordnung angeordnet sind. Thus, the stator according to the invention has a total of nine stator poles, in which only six coils are arranged in the inventive arrangement.
  • Die innere Wicklung und die äußere Wicklung bilden elektrisch eine Phasenwicklung. The inner coil and the outer coil form electrically a phase winding. Das bedeutet, dass sich die magnetische Feldstärke der beiden Wicklungen addiert und diese einen magnetischen Pol bilden. This means that the magnetic field strength of the two windings is added, and they form a magnetic pole. Jede der beiden Einzelwicklungen kann daher entsprechend weniger Windungen aufweisen und/oder aus dünnerem Draht bestehen. Each of the two individual windings can therefore correspondingly have fewer turns and / or consist of thinner wire. Die dadurch erreichbare Feldstärke ist dabei wesentlich höher als sie erreichbar wäre, wenn die Statorpole konventionell bewickelt würden. The thereby attainable field strength is substantially higher than it would be achievable if the stator would wound conventionally.
  • Zusätzlich erleichtert die Anordnung der Polschuhe der L-förmigen Statorpole die Bewicklung der Statorpole. Additionally, 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. The stator poles can therefore be wound overall much easier and it can be a higher degree of filling can be achieved. Dadurch wird zusätzlich ein höherer Wirkungsgrad und eine größere Feldstärke erreicht. Thereby, 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, an inexpensive stator is created by the inventive arrangement, which solves all the aforementioned 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 coil and the outer coil can be connected in a preferred embodiment of the invention in series.
  • 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. If it is ensured that the electromagnetic force (EMF) of the two coils is the same, the inner coil and the outer coil can be also preferably connected in parallel. Dies hat den Vorteil, dass die Wicklungen unterschiedliche Drahtdurchmesser haben können um die EMF anzugleichen. This has the advantage that the windings may have different wire diameters to match the EMF. Die äußere Wicklung hat dann weniger Windungen und kann somit mit dickerem Draht gewickelt werden. The outer coil then has fewer turns and thus can be wound with a thicker wire. Dadurch sinkt der Wicklungswiderstand wodurch der Wirkungsgrad zusätzlich erhöht wird. Thus, the winding resistance is reduced so that 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 on the axial ends on a bobbin, which serves as a guide and insulation for the phase windings.
  • Die Wicklungsträger können beispielsweise aus Kunststoff bestehen. The winding support can for example be made of plastic.
  • Vorzugsweise verlaufen alle Statorpole, egal ob T- oder L-förmig in radialer Richtung. Preferably extend all the stator poles, whether T- or L-shaped in the radial direction. 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. In another preferred embodiment of the invention the T-shaped stator pole extends radially, while belonging to the same electric pole adjacent L-shaped stator poles are parallel to the T-shaped stator pole.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. The invention is explained in more detail by means of embodiments with reference to the drawings. In den Figuren zeigen: The figures show:
  • 1 1 : einen Querschnitt durch einen Stator gemäß dem Stand der Technik mit drei Statorpolen und drei Wicklungen, Is a cross-sectional view of a stator according to the prior art with three stator poles and three windings,
  • 2 2 : einen Querschnitt durch einen Stator gemäß dem Stand der Technik mit sechs Statorpolen und sechs Wicklungen, Is a cross-sectional view of a stator according to the prior art with six stator poles and six coils,
  • 3(a) 3 (a) : ein Wicklungsschema für einen Stator mit sechs Wicklungen mit konzentrierter Wicklungsanordnung, : A winding diagram for a stator with six windings with concentrated winding arrangement,
  • 3(b) 3 (b) : ein Wicklungsschema für einen Stator mit sechs Wicklungen mit verteilter Wicklungsanordnung, : A winding diagram for a stator with six windings distributed winding arrangement,
  • 4 4 : einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stator mit neun Statorpolen gemäß einer ersten Ausführung, A cross-section through a stator having nine stator poles according to a first embodiment,
  • 5 5 : ein Wickelschema für den Stator der : A winding pattern for the stator of 4 4 bei dem die inneren Wicklungen und äußeren Wicklungen jeweils in Reihe geschaltet sind in einer Sternschaltung, wherein the inner windings and the outer windings are respectively connected in series in a star connection,
  • 6 6 : ein Wickelschema für den Stator der : A winding pattern for the stator of 4 4 bei denn die inneren Wicklungen und äußeren Wicklungen jeweils parallel geschaltet sind in einer Sternschaltung, wherein for the inner windings and the outer windings are connected in parallel in a star connection,
  • 7 7 : ein Wickelschema für den Stator der : A winding pattern for the stator of 4 4 bei dem die inneren Wicklungen und äußeren Wicklungen jeweils parallel geschaltet sind in einer Dreiecksschaltung, wherein the inner windings and the outer windings are connected in parallel in a delta connection,
  • 8 8th : ein Wickelschema für den Stator der : A winding pattern for the stator of 4 4 bei dem die inneren Wicklungen und äußeren Wicklungen jeweils in Reihe geschaltet sind in einer Dreiecksschaltung, wherein the inner windings and the outer windings are respectively connected in series in a delta connection,
  • 9 9 : einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stator mit neun Statorpolen gemäß einer zweiten Ausführung, A cross-section through a stator having nine stator poles according to a second embodiment,
  • 10 10 : eine Schrägansicht des Stators der An oblique view of the stator of the 4 4 , .
  • 11 11 : eine Schrägansicht der Wicklungen des Stators der : Is an oblique view of the windings of the stator of 9 9 , .
  • 12 12 : eine Schrägansicht eines zweiteiligen Wicklungsträgers mit Statorwicklungen, An oblique view of a two-part winding support having stator
  • 13 13 : eine Schrägansicht eines Wicklungsträgers und An oblique view of a winding support and
  • 14 14 : eine Detailansicht der Wicklungen im Bereich des Wicklungsträgers. A detailed view of the windings in the region of the winding carrier.
  • Die The 1 1 zeigt einen Querschnitt durch einen zweipoligen, dreiphasigen Motor shows a cross section through a two-pole, three-phase motor 1 1 gemäß dem Stand der Technik. according to the prior art. Der Motor The motor 1 1 hat einen Rotor a rotor 2 2 mit einer Welle having a shaft 3 3 und einem Rotormagneten and a rotor magnet 4 4 . , Der Rotormagnet The rotor magnet 4 4 weist zwei Magnetpole has two magnetic poles 5 5 auf. on. Der Motor The motor 1 1 hat weiterhin einen Stator further has a stator 6 6 mit drei T-förmigen Statorpolen with three T-shaped stator poles 7 7 . , Jeder Statorpol each stator pole 7 7 hat einen Polkern has a pole core 8 8th und zwei Polschuhe and two pole pieces 9 9 , die beidseitig vom Polkern That both sides of the pole core 8 8th in Umfangsrichtung von diesem hervorstehen. circumferentially projecting from this. Der dreiphasige Motor The three-phase motor 1 1 besitzt drei Phasenwicklungen A, B, C die jeweils um einen Polkern has three phase windings A, B, C respectively to a pole core 8 8th gewickelt sind. are wound.
  • Die The 2 2 zeigt einen Querschnitt durch einen weiteren zweipoligen, dreiphasigen Motor shows a cross section through a further two-pole, three-phase motor 1 1 gemäß dem Stand der Technik, der im Wesentlichen der according to the prior art, which essentially of 1 1 entspricht. equivalent. Der Stator the stator 10 10 hat jedoch sechs T-förmige Statorpole but has six T-shaped stator poles 7 7 . , Dabei ist jede Phasenwicklung A, B, C in zwei Einzelwicklungen aufgeteilt. Each phase winding A, B, C is divided into two individual windings.
  • Die Phasenwicklungen A, B, C können bei dieser Anordnung gemäß der The phase windings A, B, C may in this arrangement according to the 3(a) 3 (a) konzentriert angeordnet sein, wobei jede Einzelwicklung be arranged concentrated, each individual winding 23 23 jeweils um einen Statorpol each to one stator pole 7 7 gewickelt ist. is wound.
  • Bei einer verteilten Anordnung gemäß der In a distributed arrangement according to the 3(b) 3 (b) ist jede Einzelwicklung um zwei um 120° versetzte Statorpole each single winding two stator poles offset by 120 ° 7 7 gewickelt. wound. Hierbei besteht jedoch die Schwierigkeit beim Wickeln, dass sich die Phasenwicklungen A, B, C mehrfach kreuzen, wodurch das Bewickeln zusätzlich erschwert wird. However, in this case there is the difficulty in winding, that the phase windings A, B, C intersect multiple, whereby the winding is made more difficult.
  • In In 4 4 ist ein Querschnitt durch einen Stator is a cross-section through a stator 11 11 gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung gezeigt. according to a first embodiment of the invention. Im Gegensatz zum Stand der Technik besitzt dieser Stator erfindungsgemäß neun Statorpole. In contrast to the prior art, this stator has nine stator poles according to the invention. Drei im Wesentlichen T-förmige Statorpole Three substantially T-shaped stator poles 7 7 sind jeweils in Umfangsrichtung in einem Winkel von 120° zueinander angeordnet. are each arranged in the circumferential direction at an angle of 120 ° to each other. Sechs im Wesentlichen L-förmige Statorpole Six substantially L-shaped stator poles 12 12 sind gleichmäßig beabstandet jeweils paarweise zwischen den T-förmigen Statorpolen are equally spaced in pairs between the T-shaped stator poles 7 7 angeordnet. arranged. Bei dieser Ausführung sind alle Statorpole im Wesentlichen radial ausgebildet. In this embodiment, all stator poles are formed substantially radially. Die L-förmigen Statorpole The L-shaped stator poles 12 12 haben jeweils nur einen einseitig angeordneten Polschuh each have only one pole piece arranged on one side 9 9 . , Die Polschuhe the pole pieces 9 9 der L-förmigen Statorpole the L-shaped stator poles 12 12 sind jeweils den direkt benachbarten T-förmigen Statorpolen are each directly adjacent the T-shaped stator poles 7 7 abgewandt angeordnet. disposed away. Dadurch ergibt sich beidseits eines T-förmigen Statorpols This results in both sides of a T-shaped stator pole 7 7 eine größere Öffnung zum Bewickeln des Statorzwischenraumes a larger opening for winding the Statorzwischenraumes 13 13 . , Es kann dadurch ein höherer Füllgrad erreicht werden, bei gleichzeitig einfacherer Bewickelbarkeit. It can be achieved by a higher degree of filling, at the same time simpler Bewickelbarkeit.
  • Die drei Phasenwicklungen A, B, C sind auch hier jeweils zweiteilig ausgebildet, weisen jedoch jeweils eine innere Wicklung The three phase windings A, B, C are each formed in two pieces here, however, each have an inner coil 14 14 und eine äußere Wicklung and an outer winding 15 15 auf, die elektrisch miteinander verbunden sind. which are electrically connected together. Die innere Wicklung The inner winding 14 14 ist jeweils um einen T-förmigen Statorpol is in each case a T-shaped stator 7 7 gewickelt, wie im Wicklungsschema der wound, as in the winding scheme of the 5 5 verdeutlicht. clarified. Die zugehörige äußere Wicklung The corresponding outer coil 15 15 ist jeweils um die beiden direkt benachbarten L-förmigen Statorpole is in each case directly adjacent to the two L-shaped stator poles 12 12 gewickelt. wound. Die Innere Wicklung The interior winding 14 14 und die äußere Wicklung and the outer winding 15 15 können dabei jeweils entweder elektrisch parallel oder in Reihe geschaltet sein. can thereby be respectively connected either electrically in parallel or in series. Eine Mischkonfiguration, dh eine Phasenwicklung parallel und eine andere in Reihe, wäre technisch möglich, bietet jedoch keinen erkennbaren Vorteil. A mixed configuration, ie a phase winding in parallel and another in series, would be technically possible, but offers no obvious advantage.
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung liegt die innere Wicklung The inventive arrangement is the inner coil 14 14 im Wesentlichen koaxial innerhalb der äußeren Wicklung substantially coaxially within the outer coil 15 15 . , Dabei muss sichergestellt sein, dass der Strom die beiden Wicklungen in derselben Richtung durchfließt. It must be ensured that the current flows through the two windings in the same direction. Dann bilden sich in beiden Wicklungen Magnetfelder aus, die in die gleiche Richtung zeigen, wobei dich die magnetische Feldstärke der beiden Magnetfelder addiert. Then magnetic fields are formed from in both windings, wherein show you adds the magnetic field strength of the magnetic fields in the same direction. Die innere Wicklung The inner winding 14 14 und die äußere Wicklung and the outer winding 15 15 bilden einen gemeinsamen elektrischen Pol. form a common electric pole.
  • Die absolute Größe der Magnetfelder und daher auch die Zahl der Windungen der inneren Wicklung The absolute magnitude of the magnetic fields and hence the number of turns of the inner coil 14 14 und der äußeren Wicklung and the outer coil 15 15 kann unterschiedlich sein, wobei die genauen Windungzahlen von vielen Bedingungen abhängen können, wie beispielsweise der Nenndrehzahl, den Abmessungen des Motors und vielen anderen. may vary, the exact Windungzahlen may depend on many conditions, such as the rated speed, the dimensions of the engine and many others.
  • Durch die unterschiedlichen räumlichen Gegebenheiten werden sich in der Praxis die Windungszahlen der inneren Wicklung Due to the different spatial conditions the number of turns of the inner coil are in practice 14 14 und der äußeren Wicklung and the outer coil 15 15 nimmer unterscheiden. differ ever. Im gezeigten Beispiel der In the example shown 4 4 hat jeweils die innere Wicklung has in each case the inner coil 14 14 wesentlich mehr Windungen als die äußere Wicklung substantially more turns than the outer winding 15 15 . ,
  • Der Vorteil besteht nun darin, dass durch die Addition der beiden Magnetfelder auch mit relativ kleinen Wicklungen eine große magnetische Feldstärke erreicht werden kann. The advantage consists in the fact that a large magnetic field strength can be achieved by the addition of the two magnetic fields with relatively small coils. Somit steigt der Wirkungsgrad des Motors. Thus, the efficiency of the engine increases. Dadurch kann der Stator This allows the stator 11 11 und damit ein Motor bei gleicher Leistung insgesamt wesentlich kleiner ausgebildet sein. and a motor to be formed in total substantially smaller for the same power.
  • Weiterhin wird die Feldstärke pro elektrischem Pol auf vier Polschuhe Furthermore, the field strength per electrical pole on four pole pieces 9 9 verteilt, wodurch zudem die Gefahr einer Sättigung verringert wird. distributed, thereby also the risk of saturation is reduced. Der Stator the stator 11 11 , insbesondere die Polschuhe , In particular the pole pieces 9 9 und die Polkerne and the pole cores 8 8th können dadurch kleiner ausgebildet sein. can thereby be made smaller. Alle diese Vorteile führen dazu, dass der Stator All these advantages mean that the stator 11 11 insgesamt kostengünstiger herstellbar ist. is overall more cost-effectively.
  • Dennoch bleibt die Ansteuerung des erfindungsgemäßen Stators Nevertheless, the control of the inventive stator 11 11 einfach, da er elektrisch gesehen einem dreipoligen Stator simply because it electrically seen a three-pole stator 6 6 gemäß der according to the 1 1 entspricht. equivalent.
  • Wie bereits erklärt, ist die Erfindung gleichermaßen für eine Stern- oder Dreiecksschaltung der Motorphasen geeignet. As already explained, the invention is equally suitable for a star or delta connection of the motor phases. Ebenso können bei beiden Schaltungsanordnungen die inneren Wicklungen und die äußeren Wicklungen jeweils entweder parallel oder in Reihe geschaltet sein. Similarly, the inner windings and the outer windings may be connected in either parallel or in series with the two circuit arrangements.
  • Das Wicklungsschema der The winding scheme of 5 5 zeigt eine Sternschaltung der drei Motorphasen A, B, C bei der die inneren Wicklungen und die äußeren Wicklungen jeweils in Reihe geschaltet sind. shows a star connection of the three motor phases A, B, C in which the inner windings and the outer windings are respectively connected in series.
  • Die The 6 6 zeigt ein Wicklungsschema einer Sternschaltung der drei Motorphasen A, B, C bei der die inneren Wicklungen und die äußeren Wicklungen jeweils parallel geschaltet sind. is a winding diagram of a star connection of the three motor phases A, B, C in which the inner windings and the outer windings are connected in parallel.
  • In In 7 7 ist ein Wicklungsschema für eine Dreieckschaltung der drei Motorphasen A, B, C gezeigt, bei der die inneren Wicklungen und die äußeren Wicklungen jeweils parallel geschaltet sind. there is shown a winding diagram for the open delta system of three motor phases A, B, C, in which the inner windings and the outer windings are connected in parallel.
  • In In 8 8th ist ein Wicklungsschema für eine Dreieckschaltung der drei Motorphasen A, B, C gezeigt, bei der die inneren Wicklungen und die äußeren Wicklungen jeweils in Reihe geschaltet sind. there is shown a winding diagram for the open delta system of three motor phases A, B, C, in which the inner windings and the outer windings are respectively connected in series.
  • In In 9 9 ist ein Querschnitt durch eine alternative Ausführung eines erfindungsgemäßen Stators gezeigt. there is shown a cross-section through an alternative embodiment of a stator according to the invention. Im Unterschied zur Ausführung der In contrast to the execution of the 4 4 sind hier die L-förmigen Statorpole here are the L-shaped stator poles 12 12 nicht radial ausgebildet, sondern die zu einem T-förmigen Statorpol not formed radially, but in a T-shaped stator 7 7 beiden direkt benachbarten L-förmigen Statorpole two L-shaped stator poles directly adjacent 12 12 sind im Wesentlichen parallel zu diesem ausgebildet. are substantially parallel thereto. Das bedeutet, dass alle Statorpole eines gemeinsamen elektrischen Pols zueinander parallel ausgebildet sind. This means that all the stator poles of a common electric pole are formed parallel to each other.
  • Durch diese geometrische Anordnung steht der äußeren Wicklungen This geometrical arrangement is the outer windings 15 15 mehr Wicklungsraum more winding space 13 13 zur Verfügung. to disposal. Wie in As in 8 8th zu sehen ist, weist bei dieser Ausführung die äußere Wicklung can be seen, in this embodiment, the outer winding 15 15 wesentlich mehr Windungen auf als die innere Wicklung Substantially more turns than the inner coil 14 14 . ,
  • 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 illustrated geometric configurations of the stator poles are countless other equivalent arrangements possible, which is why the invention is in no way limited to the illustrated arrangements.
  • Die The 10 10 zeigt eine Schrägansicht des Stators shows a perspective view of the stator 11 11 gemäß der Ausführung der according to the embodiment of the 4 4 , bei dem alle Statorpole radial nach innen verlaufen. In which all the stator poles extend radially inwardly. Der Stator besteht beispielsweise aus einzelnen Statorblechen The stator consists for example of individual stator plates 16 16 , die in axialer Richtung gestapelt sind. That are stacked in the axial direction.
  • Die The 11 11 entspricht der equals to 10 10 wobei hier zur Verdeutlichung der Wicklungsanordnung nur die Phasenwicklungen A, B, C schematisch gezeigt sind. wherein for clarity the winding arrangement, only the phase windings A, B, C are here schematically shown. In dieser Darstellung ist besonders deutlich die im Wesentlichen koaxiale Anordnung der inneren Wicklungen In this illustration is particularly evident substantially coaxial arrangement of the inner windings 14 14 zur den jeweils äußeren Wicklungen to the respective outer coils 15 15 zu sehen. to see.
  • Die The 12 12 zeigt eine Schrägansicht der Wicklungen gemäß der shows a perspective view of the windings according to the 11 11 , die auf einem Wicklungsträger , On a winding support 17 17 angeordnet sind. are arranged. Dieser Wicklungsträger This winding support 17 17 ist aus Kunststoff, vorzugsweise spritzgegossen, und dient zur Aufnahme und Führung der Wicklungen am Stator is made of plastic, preferably injection molded, and is used for receiving and guiding the windings on the stator 11 11 . , Der Wicklungsträger The winding support 17 17 ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel in axialer Richtung zweiteilig ausgebildet, kann jedoch auch mehrteilig ausgebildet sein (nicht zeichnerisch dargestellt). is constructed in two parts in the embodiment shown here, in the axial direction, but may be formed in several parts (not shown in the drawing) to be.
  • Die The 13 13 zeigt ein solches Einzelteil shows such item 20 20 . , Die beiden Einzelteile The two items 20 20 werden beidseitig axial in den Stator are axially on both sides in the stator 11 11 eingefügt und dann bewickelt. inserted and then wound.
  • Zur Führung der Wicklungen besitzt der Wicklungsträger For guiding the windings has the winding support 17 17 an den axialen Enden am Innenumfang jeweils in axialer Richtung verlaufende Vorsprünge extending on the axial ends on the inner circumference in each case in the axial direction protrusions 21 21 und am Außenumfang einen umlaufenden Rand and on the outer circumference a circumferential edge 22 22 , so dass die Wicklungen in axialer Richtung vollständig innerhalb des Wicklungsträgers So that the windings in the axial direction completely within the winding support 17 17 liegen. lie. Damit die inneren Wicklungen So that the inner windings 14 14 nicht die äußeren Wicklungen not the outer windings 15 15 berühren weist der Wicklungsträger touching, the winding support 17 17 bei den äußeren Wicklungen höhere Stege at the outer windings higher webs 19 19 auf. on. Dadurch kann der Wickelprozess verbessert werden, da die inneren Wicklungen Thereby, the winding process can be improved because the inner windings 14 14 kein Hindernis für die äußeren Wicklungen an obstacle to the outer windings 15 15 darstellen. represent.
  • In In 14 14 ist eine Detailansicht eines Stators is a detailed view of a stator 11 11 mit einem Wicklungsträger with a winding support 17 17 gezeigt. shown. Der Wicklungsträger The winding support 17 17 umschließt alle Statorblechteile und dient somit als Nutisolierung zwischen den einzelnen Wicklungen. encompasses all Statorblechteile and thus serves as slot insulation between the individual windings.
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Motor engine
    2 2
    Rotor rotor
    3 3
    Welle wave
    4 4
    Rotormagnet rotor magnet
    5 5
    Magnetpol magnetic pole
    6 6
    Stator 3 Pol Stator pole 3
    7 7
    Statorpol T-förmiger T-shaped stator pole
    8 8th
    Polkern pole core
    9 9
    Polschuh pole
    10 10
    Stator 6 Pol 6 stator pole
    11 11
    Stator 9 Pol Stator pole 9
    12 12
    Statorpol L-förmig Stator pole is L-shaped
    13 13
    Statorzwischenraum Statorzwischenraum
    14 14
    innere Wicklung inner coil
    15 15
    äußere Wicklung outer coil
    16 16
    Statorblech stator lamination
    17 17
    Wicklungsträger winding support
    18 18
    Steg web
    19 19
    Wicklungsträger Einzelteil Winding support item
    20 20
    Vorsprünge projections
    21 21
    Rand edge
    22 22
    Wicklung winding
    A, B, C A, B, C
    Phasenwicklungen phase windings
    0 0
    Sternpunkt star point

Claims (9)

  1. Stator für einen bürstenlosen Elektromotor ( Stator for a brushless electric motor ( 1 1 ) mit Statorpolen ( ) (With stator poles 7 7 ) und Phasenwicklungen (A, B, C), die um die Statorpole ( ) And phase windings (A, B, C), which (to the stator poles 7 7 ) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator ( ) Are arranged, characterized in that the stator ( 11 11 ) eine Anzahl von n >= 2 Statorpolen ( ) A number of n> = 2 stator poles ( 7 7 ) aufweist, die T-förmig ausgebildet sind und jeweils mit einem Winkelabstand von 360°/n zueinander angeordnet sind, dass der Stator ( ) Which are T-shaped and in each case at an angular distance of 360 ° to each other are arranged in n /, that the stator ( 11 11 ) eine Anzahl von 2n Statorpolen ( ) A number of 2n stator poles ( 12 12 ) aufweist, die L-förmig ausgebildet sind, regelmäßig beabstandet sind und jeweils paarweise zwischen den T-förmigen Statorpolen ( ), Which are designed L-shaped, and are regularly spaced in pairs (between the T-shaped stator poles 7 7 ) angeordnet sind, wobei die Polschuhe ( ) Are arranged, wherein the pole pieces ( 9 9 ) der L-förmigen Statorpole ( () Of the L-shaped stator poles 12 12 ) jeweils den direkt benachbarten T-förmigen Statorpolen ( ) In each case to the directly adjacent T-shaped stator poles ( 7 7 ) abgewandt sind, dass der Stator ( ) Are turned away, that the stator ( 11 11 ) für jede der n Phasen (A, B, C) jeweils eine Phasenwicklung aufweist, wobei jede der n Phasenwicklungen (A, B, C) jeweils eine innere Wicklung ( ) (For each of the n phases A, B, C) each comprising a phase winding, each of said n phase windings (A, B, C) (each having an inner winding 14 14 ) und eine äußere Wicklung ( ) And an outer winding ( 15 15 ) aufweist, die jeweils elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die innere Wicklung ( ) Which are each connected electrically to each other, said inner winding ( 14 14 ) jeweils um einen T-förmigen Statorpol ( ) (In each case by a T-shaped stator 7 7 ) gewickelt ist und die äußere Wicklung ( ) Is wound, and the outer winding ( 15 15 ) jeweils um die beiden beidseitig zu diesem T-förmigen Statorpol ( ) Respectively to the two sides (at this T-shaped stator 7 7 ) direkt benachbarten L-förmigen Statorpole ( ) Directly adjacent L-shaped stator poles ( 12 12 ) gewickelt ist, so dass die innere Phasenwicklung ( ) Is wound so that the inner phase winding ( 14 14 ) im Wesentlichen koaxial innerhalb der äußeren Phasenwicklung ( ) Substantially coaxial (within the outer phase winding 15 15 ) angeordnet ist und einen gemeinsamen elektrischen Pol mit der äußeren Phasenwicklung ( ) And a common electrical terminal (with the outer phase winding 15 15 ) bildet. ) Forms.
  2. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Wicklungen ( Stator according to Claim 1, characterized in that the inner windings ( 14 14 ) und die äußeren Wicklungen ( ) And the outer windings ( 15 15 ) jeweils parallel geschaltet sind. ) Are connected in parallel.
  3. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Wicklungen ( Stator according to Claim 1, characterized in that the inner windings ( 14 14 ) und die äußeren Wicklungen ( ) And the outer windings ( 15 15 ) jeweils in Reihe geschaltet sind. ) Are respectively connected in series.
  4. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator ( Stator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the stator ( 11 11 ) an den axialen Enden jeweils einen Wicklungsträger ( ) At the axial ends in each case a winding support ( 17 17 ) aufweist, der als Führung und Isolation für die Phasenwicklungen (A, B, C) dient. ), Which serves as a guide and for insulating the phase windings (A, B, C).
  5. Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsträger ( A stator according to claim 4, characterized in that the winding support ( 17 17 ) an seinem Innenumfang in axialer Richtung verlaufende Vorsprünge ) Extending on its inner circumference in the axial direction protrusions 21 21 aufweist und an seinem Außenumfang einen umlaufenden Rand and having on its outer periphery a peripheral edge 22 22 aufweist. having.
  6. Stator nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenwicklungen (A, B, C) auf Stegen ( Stator according to one of claims 4 or 5, characterized in that the phase windings (A, B, C) (on lands 19 19 ) des Wicklungsträgers ( () Of the bobbin 17 17 ) angeordnet sind, wobei die Stege ( ) Are arranged, the webs ( 19 19 ) zwischen den Vorsprüngen ( ) (Between the protrusions 21 21 ) und dem umlaufenden Rand ( ) And the circumferential edge ( 22 22 ) in radialer Richtung verlaufend angeordnet sind und wobei die Stege ( ) Are arranged to extend in the radial direction, and wherein the webs ( 19 19 ), auf denen die äußeren Phasenwicklungen ( ) On which the outer phase windings ( 15 15 ) angeordnet sind, in axialer Richtung weiter hervor stehen, als die Stege ( ) are arranged in the axial direction protrude further than the webs ( 19 19 ), auf denen die inneren Phasenwicklungen ( ) On which the inner phase windings ( 14 14 ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  7. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der T-förmige Statorpol radial verläuft, während die zu demselben elektrischen Pol gehörenden benachbarten L-förmigen Statorpole parallel zu dem T-förmigen Statorpol verlaufen. Stator according to one of claims 1 to 6 characterized in that the T-shaped stator pole extends radially, while belonging to the same electric pole adjacent L-shaped stator poles are parallel to the T-shaped stator pole.
  8. Dreiphasiger Motor ( Three-phase motor ( 1 1 ) mit einem Stator ( ) (With a stator 11 11 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7. ) According to one of claims 1 to. 7
  9. Zweipoliger Motor ( Two-pole motor ( 1 1 ) mit einem Stator ( ) (With a stator 11 11 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8. ) According to one of claims 1 to. 8
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

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