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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft elektrische Maschinen, insbesondere elektronisch kommutierte elektrische Maschinen mit hoher Zuverlässigkeit und Fehlertoleranz.
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Stand der Technik
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Je nach Einsatzgebiet ist es erforderlich, dass elektrische Maschinen eine besonders hohe Fehlertoleranz aufweisen. Dies ist beispielsweise bei einem Einsatz in Luftfahrtanwendungen, als Antriebsmotoren für Kraftfahrzeuge, Schienenfahrzeuge, Schiffe und dergleichen der Fall.
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Fehlertolerante elektrische Maschinen müssen einige Eigenschaften aufweisen, wodurch sie sich grundsätzlich von herkömmlichen elektronisch kommutierten elektrischen Maschinen unterscheiden. Beispielsweise müssen die Phasen der Wicklung voneinander elektrisch isoliert sein und insbesondere jeweils durch ein separates Einphasen-Leistungsteil angesteuert werden. Durch die separate Phasenansteuerung kann bei Ausfall eines der Einphasen-Leistungsteile ein Notbetrieb basierend auf den verbliebenen Phasen gewährleistet werden.
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Weiterhin können derartige elektrische Maschinen mit einer hohen d-Achsen- Induktanz ausgestattet werden, um bei einem Kurzschluss an einem Phasenanschluss Kurzschlussströme in einer fehlerhaften Wicklung zu begrenzen. Ohne magnetische Isolation können Fehlerströme in einer Phase hohe Spannungen in einer oder mehreren der übrigen Phasen bewirken, so dass eine Steuerung dieser Phasen erschwert wird. Insbesondere wird eine solche magnetische Isolation dadurch erreicht, dass in jeder der Statornuten nur eine Phase, d.h. ein Phasenstrang bzw. ein Phasenleiter, angeordnet ist.
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Weiterhin soll eine fehlertolerante elektrische Maschine so konstruiert sein, dass der magnetische Fluss, der durch die Statorspulen erzeugt wird und der durch den Luftspalt zu dem Läuferkörper verläuft, nicht mit dem durch andere Phasen erzeugten magnetischen Fluss wechselwirkt.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist ein Stator nach Anspruch 1 und eine elektrische Maschine gemäß dem nebengeordneten Anspruch vorgesehen.
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Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Stator für eine elektrische Maschine vorgesehen, umfassend:
- – ein Statorjoch mit in einer Anregungsrichtung voneinander beabstandeten abstehenden Statorzähnen, die in Statorzahngruppen unterteilte Hauptstatorzähne und zwischen den Statorzahngruppen angeordneten Abstandsstatorzähne umfassen;
- – Statorspulen, die als Einzelzahnwicklungen um die Hauptstatorzähne angeordnet sind,
wobei die Abstandsstatorzähne unbewickelt sind und eine in Anregungsrichtung verminderte Breite aufweisen.
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Ein Hauptnachteil der aus dem Stand der bekannten fehlertoleranten elektrischen Maschine besteht darin, dass aufgrund der für die Fehlertoleranz benötigten einlagigen Wicklung, bei der in keiner Statornut Spulenseiten über- und nebeneinander liegen, nur jeder zweite Statorzahn umwickelt ist, um so eine physikalische, thermische und magnetische Isolation der Phasen untereinander zu erreichen. Dies kann zu einer Minderung der Leistungsdichte bzw. der Drehmomentendichte der elektrischen Maschine führen. Um die Leistungsdichte bei einer derartigen Änderung des Aufbaus der elektrischen Maschine beizubehalten bzw. die Minderung der der Leistungsdichte auszugleichen, muss die Windungszahl jeder Spule erhöht, insbesondere verdoppelt, werden. Dadurch entstehen sehr große Wickelköpfe, die in axialer Richtung weit überstehen und die Gesamtlänge der elektrischen Maschine deutlich vergrößern.
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Eine Idee der obigen fehlertoleranten elektrischen Maschine besteht darin, den Stator mit bewickelten Hauptstatorzähnen und Abstandsstatorzähnen zu versehen, die die bewickelten Statorzähne bzw. die elektrischen Phasen voneinander trennen. Dadurch kann man eine Wicklung der fehlertoleranten Maschinen erreichen, bei denen bei gleicher Leistungsdichte die Wickelköpfe weniger weit in axialer Richtung überstehen als dies bei fehlertoleranten elektrischen Maschinen aus dem Stand der Technik der Fall ist.
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Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass mehrere bewickelte Hauptstatorzähne vorgesehen werden, die innerhalb einer Statorzahngruppe benachbart sind und einer Phase zugeordnet werden. Die Hauptstatorzähne sind mit Statorspulen in Einzelzahnwicklungen bewickelt. Die Statorzahngruppen werden von Abstandsstatorzähnen getrennt, die Spulenseiten von Statorspulen voneinander trennen, die verschiedenen Statorspulengruppen bzw. verschiedenen Phasen zugeordnet sind. Insbesondere wird dadurch das Kriterium der Fehlertoleranz beibehalten, da selbst ein Kurzschluss zwischen Spulenseiten verschiedener Statorspulen in einer der Hauptstatornuten zwischen den Hauptstatorzähnen lediglich dieselbe Phase betrifft und nur zu einer Leistungsverringerung, jedoch nicht zu einem vollständigen Ausfall der Funktionsfähigkeit der elektrischen Maschine führt. Da die Windungen der Statorspulen, die einer Phase zugeordnet sind, nun auf mehrere nebeneinander liegende bewickelte Statorzähne verteilt sind, kann die Gesamtzahl der Windungen der Statorspulen reduziert werden, so dass die Breite der Wickelköpfe bei gleicher Leistungsdichte verringert ist.
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Weiterhin kann jede Statorspulengruppe, die durch die Statorspulen an den Hauptstatorzähnen einer der Statorzahngruppen gebildet sind, genau einer Phase zugeordnet sein, wobei Statorspulen in einer Statorspulengruppe an benachbart angeordneten Hauptstatorzähnen so verschaltet und angeordnet sind, dass in einer Hauptstatornut zwischen zwei Hauptstatorzähnen liegende Spulenseiten bei einer Bestromung der betreffenden Statorspulengruppe von gleichgerichteten Strömen durchflossen werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die elektrische Maschine als dreiphasige, quasi 12-nutige und 14-polige elektrische Maschine ausgebildet sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Anzahl der Abstandsstatorzähne der Hälfte oder weniger als der Hälfte der Anzahl der Hauptstatorzähne entsprechen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Breite von Hauptnutöffnungen, die zwischen den Hauptstatorzähnen ausgebildet sind, in Anregungsrichtung kleiner als das Doppelte der Breite des effektiven Luftspalts sein.
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Alternativ oder zusätzlich können die Querschnittsflächen von Abstandsstatornuten, die zwischen einem der Hauptstatorzähne und einem benachbarten der Abstandsstatorzähne ausgebildet sind, jeweils etwa 40% bis 60% der Querschnittsfläche von Hauptstatornuten zwischen zwei benachbarten Hauptstatorzähnen betragen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die durchschnittliche Breite eines der Abstandsstatorzähne zwischen 40% und 60% der durchschnittlichen Breite eines der Hauptstatorzähne betragen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Breite einer Abstandsnutöffnung, die einen der Hauptstatorzähne von einem der Abstandsstatorzähne trennt, von der Breite einer Hauptnutöffnung, die zwei benachbarte der Hauptstatorzähne voneinander trennt, um nicht mehr als 15 %, insbesondere um nicht mehr als 5% voneinander abweichen.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein Abstandsüberdeckungswinkel, der durch einen der Abstandsstatorzähne bestimmt ist, zwischen 25% und 50%, vorzugsweise zwischen 30% und 40%, insbesondere 33% eines Hauptüberdeckungswinkel des Hauptstatorzahns betragen, wobei der Hauptüberdeckungswinkel bezüglich einer Drehachse zwischen den Mitten von zwei benachbarten der Hauptnutöffnungen bestimmt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Statorspulen der Statorspulengruppen gemäß einem der folgenden Verschaltungsschemata verschaltet sein:
- – In Reihenschaltung mit einem Wicklungssinn jeder der Statorspulen, so dass in einer Hauptstatornut befindliche Spulenseiten bei einer Bestromung die gleiche Stromrichtung aufweisen, und
- – In Parallelschaltung mit einem Wicklungssinn jeder der Statorspulen, so dass in einer Hauptstatornut befindliche Spulenseiten bei einer Bestromung die gleiche Stromrichtung aufweisen.
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Weiterhin kann jede der Statorspulengruppen mit einer von mehreren Sternpunkten verschaltet sein, so dass mehrere separat ansteuerbare Teilmaschinen gebildet sind, wobei insbesondere die einer Teilmaschine zugeordneten Statorspulengruppen am Stator benachbart oder im Wechsel mit Statorspulengruppen anderer Teilmaschinen angeordnet sind.
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Alternativ können eine oder mehrere der Statorspulengruppen jeweils in einen Einzelphasen-Wicklungsteil verschaltet sein, wobei die Einzelphasen-Wicklungsteile vollständig voneinander elektrisch getrennt sind, so dass diese über separate Leistungsteile ansteuerbar sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine elektrische Maschine mit dem obigen Stator und einem Läufer mit oberflächenmontierten Permanentmagneten, die Läuferpole ausbilden, vorgesehen.
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Weiterhin kann ein Hauptüberdeckungswinkel des Hauptstatorzahns von einem Läuferpolwinkel eines der Läuferpole um nicht mehr als 15 % insbesondere um nicht mehr als 5% abweichen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Querschnittsdarstellung durch eine fehlertolerante elektrische Maschine;
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2 eine vergrößerte Darstellung durch einen Ausschnitt der fehlertoleranten Maschine der 1;
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3a und 3b eine Darstellung einer Verschaltung der Statorspulen der elektrischen Maschine der 1;
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4a und 4b eine Darstellung einer alternativen Verschaltung der Statorspulen der elektrischen Maschine der 1;
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5a und 5b eine Darstellung einer alternativen Verschaltung der Statorspulen der elektrischen Maschine der 1;
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6a und 6b eine Darstellung einer alternativen Verschaltung der Statorspulen der elektrischen Maschine der 1;
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7a und 7b eine Darstellung einer alternativen Verschaltung der Statorspulen der elektrischen Maschine der 1;
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8a und 8b eine Darstellung einer alternativen Verschaltung der Statorspulen der elektrischen Maschine der 1; und
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9a und 9b eine Darstellung einer alternativen Verschaltung der Statorspulen der elektrischen Maschine der 1;
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine elektrische Maschine 1. Die elektrische Maschine 1 weist einen Stator 2 auf, der ein kreiszylindrisches Statorjoch 21 und davon nach innen in radialer Richtung R abstehende Statorzähne 22 umfasst. Die Statorzähne 22 sind in Umfangsrichtung U zueinander beabstandet, so dass zwischen den Statorzähnen 22 Statornuten 23 ausgebildet sind. Die Statorzähne 22 umfassen Hauptstatorzähne 22a und Abstandsstatorzähne 22b. Es sind jeweils Statorzahngruppen von zwei oder mehr als zwei nebeneinander in Umfangsrichtung U angeordneten Hauptstatorzähnen 22a vorgesehen, die durch einen Abstandsstatorzahn 22b voneinander getrennt sind. Die Hauptstatorzähne 22a entsprechen den mit den Nummern 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 13, 14, 16 und 17 versehenen Statorzähnen und die Abstandsstatorzähne 22b sind mit den Nummern 3, 6, 9, 12, 15 und 18 versehen.
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Jede der Statorzahngruppen ist einer einzigen Phase zugeordnet, so dass eine an den Hauptstatorzähnen 22a einer Statorzahngruppe vorgesehener Wicklungsteil keinen Kurzschluss zu einem Wicklungsteil einer anderen Phase ausbilden kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sechs Statorzahngruppen vorgesehen, die jeweils einer Phase zum Ansteuern der elektrischen Maschine 1 zugeordnet sind.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die elektrische Maschine 1 als dreiphasige, quasi 12-nutige und 14-polige elektrische Maschine ausgebildet.
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Die Hauptstatorzähne 22a weisen jeweils einen Zahnschaft mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt (bezüglich der radialen Richtung R) auf und können an ihrem abstehendem Ende mit Zahnköpfen 24 versehen sein. Die Zahnköpfe 24 stehen von dem Zahnschaft des Hauptstatorzahns 22a in Umfangsrichtung U, d.h. in Anordnungsrichtung der Statorzähne 22 über, um Nutöffnungen 25 der Statornuten 23 hin zu einem Luftspalt 6 zu verringern. Die Abstandsstatorzähne 22b können ohne Zahnkopf ausgebildet sein oder mit einem kleineren Zahnkopf als die Hauptstorzähne 22a versehen sein.
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Zwischen jeweils zwei benachbarten Hauptstatorzähnen 22a ist eine Hauptnutöffnung 25a einer Hauptstatornut 23a und zwischen jeweils einem Hauptstatorzahn 22a und einem Abstandsstatorzahn 22b ist eine Abstandsnutöffnung 25b einer Abstandsstatornut 23b vorgesehen.
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Der Stator 2 ist mit einer mehrphasigen Statorwicklung versehen, die mehrere Statorspulen 3 umfasst. Die Statorspulen 3 sind als Einzelzahnspulen um die Hauptstatorzähne 22a ausgebildet, um so an den Wickelköpfen Überschneidungen der Einzelzahnspulen zu vermeiden. Die benachbarten Statorspulen 3, die an Hauptstatorzähnen 22a einer Statorzahngruppe angeordnet sind, bilden eine Spulengruppe, die so miteinander verschaltet ist, dass bei einer Bestromung die miteinander in einer Statornut 23 liegenden Spulenseiten in gleicher Richtung von einem Strom durchflossen werden. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass selbst bei einem Kurzschluss zwischen den Spulenseiten in einer Statornut 23 kein nennenswerter Kurzschlussstrom zwischen den Spulenseiten benachbarter Statorspulen 3 fließt. Die Spulenseiten der Statorspulen 3, die unmittelbar benachbart zu einem Abstandsstatorzahn 22b angeordnet sind, d.h. die in der durch den Abstandsstatorzahn 22b und dem benachbarten Hauptstatorzahn 22a gebildeten Nut 23 angeordnet sind, einzeln und dadurch magnetisch, thermisch und physikalisch isoliert.
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Die vom Statorjoch 21 abstehenden Enden der Hauptstatorzähne 22a und der Abstandsstatorzähne 22b bilden eine nach innen gerichtete zylindrische Innenausnehmung 26. In der Innenausnehmung 26 des Stators 2 ist ein Läufer 4 drehbeweglich angeordnet, der mit oberflächenmontierten Permanentmagnete 41 ausgebildete Läuferpole 42 aufweist. Die Permanentmagnete 41 sind dazu auf einer Mantelfläche eines weichmagnetischen Läuferkörpers 43 angeordnet, der zylindrisch ist und einen polygonalen Querschnitt aufweisen kann. Die Permanentmagnete 41 sind an Mantelflächenabschnitte des Läuferkörpers 43 angebracht.
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Der Läuferkörper 43 ist an einer Welle 5 angeordnet und drehbeweglich gelagert. Um die Permanentmagnete 41 an dem Läuferkörper 43 zu halten, kann eine zylindrische Haltehülse 44 vorgesehen sein, die vorzugsweise nicht magnetisch ausgebildet ist und den Läufer 4 insgesamt umgibt. Zwischen der Außenfläche der Haltehülse 44 und der Konturfläche der Statorzähne 22 wird der Luftspalt 6 gebildet.
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Die in 1 dargestellte elektrische Maschine weist zwölf Spulen auf, von denen jeweils vier einer Phase zugeordnet sind. Diese sind in Spulengruppen zu je zwei Statorspulen 3 angeordnet, die jeweils einer Phase zugeordnet sind. Zwischen den Spulengruppen ist jeweils ein Abstandsstatorzahn 22b angeordnet. Da die Trennung der Hauptstatorzähne 22a in jeweiligen Statorzahngruppen durch die Abstandsstatorzähne 22b erfolgt, ist die Anzahl der Abstandsstatorzähne 22b geringer als die Anzahl der Hauptstatorzähne; im vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die Anzahl der Abstandsstatorzähne 22b der Hälfte der Hauptstatorzähne 22a.
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In 2 ist eine Querschnittsansicht eines Ausschnitts der elektrischen Maschine der 1 dargestellt. Anhand der 2 sollen bevorzugte Dimensionierungen der Komponenten der elektrischen Maschine 1 dargestellt werden.
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Für eine gute Fehlertoleranz sollte sichergestellt sein, dass die Induktanz einer Phase sich lediglich auf die Selbstinduktanzkomponente erstreckt, so dass der gesamte Fluss, der durch die angeregten Statorspulen 3 einer Spulengruppe erzeugt wird, über den Luftspalt 6 und die Nutöffnungen 25 zu dem jeweils benachbarten Hauptstatorzahn 22a und weiterhin über das Statorjoch 21 verläuft. Um dies zu erreichen, kann die Breite der Nutöffnungen 25 kleiner als das Doppelte des effektiven Luftspalts 6 von dem Durchmesser der Innenausnehmung zu dem Läuferkörper gewählt sein, um zu vermeiden, dass von den Statorspulen 3 bewirkter Fluss über den Läuferkörper 43 zu anderen Phasen zugeordneten Hauptstatorzähnen 22a verläuft, um so eine Kopplungsinduktanzkomponente zu schaffen. Dadurch werden relativ (in radialer Richtung) dicke Oberflächenmagnete und eine nichtmagnetische Haltehülse benötigt 44, um einen großen effektiven Luftspalt 6 zu erzeugen.
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Um für jede der Spulenseiten einen gleichen Nutraum zu schaffen, kann vorgesehen sein, dass die Querschnittsflächen Aslotms der Abstandsstatornuten 23b zwischen einem Hauptstatorzahn 22a und einem benachbarten Abstandsstatorzahn 22b jeweils etwa die Hälfte der Querschnittsfläche Aslotmm der Hauptstatornuten 23a zwischen zwei Hauptstatorzähnen 22a entsprechen. Insgesamt kann vorgesehen sein, dass die Querschnittsflächen Aslotms der Abstandsstatornuten 23b zwischen 40% und 60% insbesondere zwischen 45 und 55% der Querschnittsfläche Aslotmm der Hauptstatornuten 23a beträgt.
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Alternativ oder zusätzlich kann die durchschnittliche Breite wstav eines Abstandsstatorzahns 22b (in Umfangsrichtung U) zwischen 40% und 60% der (durchschnittlichen) Breite wmt eines Hauptstatorzahns 22a (in Umfangsrichtung U) sein und vorzugsweise die Hälfte der (durchschnittlichen) Breite wmt eines Hauptstatorzahns 22a entsprechen, um eine gute Flussführungsfähigkeit der Abstandsstatorzähne 22b zu erreichen. Es gilt: wstav ≈ wmt/2, wobei wstav = (wstmax + wstmin)/2 entspricht.
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Das Letztere gilt im Fall, dass sich der Abstandsstatorzahn 22b in Richtung des Läufers 4 hin trapezförmig verjüngt, wobei wstmax der größten Breite des Abstandsstatorzahn 22b in Umfangsrichtung U und wstmin der kleinsten Breite des Abstandsstatorzahn 22b in Umfangsrichtung U entspricht.
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Die Breite wsoms einer Abstandsnutöffnung 25b, die einen Hauptstatorzahn 22a von einem Abstandsstatorzahn 22b trennt, kann alternativ oder zusätzlich so gewählt sein, dass sie der Breite wsomm einer Hauptnutöffnung 25a, die zwei Hauptstatorzähne 22a voneinander trennt, entspricht oder von dieser um nicht mehr als 15 % insbesondere von dieser um nicht mehr als 5% abweicht.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein Hauptüberdeckungswinkel θmt des Hauptstatorzahns 22a bezüglich der Drehachse X (gemessen von der Mitte der zwei benachbarten Nutöffnungen 25) dem Läuferpolwinkel θp eines Läuferpols 42, der durch die Permanentmagnete 41 gebildet wird, entspricht oder von diesem um nicht mehr als 15 % insbesondere von diesem um nicht mehr als 5% abweicht. Indem der Hauptüberdeckungswinkel θmt dem Läuferpolwinkel θp gleichgesetzt wird, kann erreicht werden, dass ein fundamentaler Wicklungsfaktor von 1 erreicht wird, so dass die elektrische Maschine 1 den gesamten verfügbaren magnetischen Fluss von den Permanentmagneten 41 zum Erzeugen eines Drehmoments nutzt.
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Ein Abstandsüberdeckungswinkel θst bezüglich der Drehachse X, der durch einen der Abstandsstatorzähne 22b abgedeckt wird, kann zwischen 25% und 50% des Hauptüberdeckungswinkel θmt insbesondere zwischen 30% und 35%, vorzugsweise einem Drittel des Hauptüberdeckungswinkel θmt entsprechen oder von dem Drittel des Hauptüberdeckungswinkel θmt um nicht mehr als 15 % insbesondere um nicht mehr als 5% abweichen.
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Weiterhin wird in jeder der Statorspulen 3 einer Statorspulengruppe phasengleich angesteuert, so dass jede der Statorspulengruppe in einer Phase entweder seriell oder parallel verschaltet werden kann, was zwei mögliche Spulenvarianten ermöglicht, zum Beispiel eine Statorspule mit N Windungen mit einem Spulendrahtdurchmesser von D bei einer Serienverschaltung oder eine Statorspule von 2N Windungen mit einem Spulendrahtdurchmesser von √2 D bei einer parallelen Verschaltung. Dies ermöglicht zusätzliche Freiheitsgrade im Bewicklungsprozess. Dagegen ist es bei einer herkömmlichen dreiphasigen Maschine nur mit 12 Nuten und 14 Polen nur möglich, die Statorspulen seriell zu verschalten, da ansonsten die Phasenverschiebung der elektromotorischen Kräfte, die durch die zwei Statorspulen hervorgerufen werden, unerwünschte Kreisströme in dem Parallelpfad hervorrufen würden.
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In den 3a, 3b bis 9a, 9b sind verschiedene Wicklungsanordnungen zur Verwendung mit einer der zuvor beschriebenen elektrischen Maschinen mit zwölf Statorspulen 3 dargestellt, wobei sich die Bewicklungsprinzipien auch auf elektrische Maschinen mit davon abweichender Anzahl von Statorspulen 3 übertragen lassen. Die Figuren a) zeigen jeweils eine schematische Ansicht der Verschaltung der Statorspulen und die Figuren b) das sich daraus ergebende Wicklungsschema. Die Nummerierung links neben den in den Figuren a) gezeigten Statorspulen 3 zeigt den mit der betreffenden Statorspule 3 bewickelten Statorzahn 22a entsprechend der Nummerierung in 1.
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Für die obigen Ausführungsbeispiele können wie in 3a und 3b dargestellt die sechs Statorspulengruppen über zwei separate Sternpunkte S1, S2 miteinander verschaltet werden. Es werden so zwei Teilmaschinen generiert, deren Stator 2 Spulengruppen jeweils einander benachbart angeordnet sind. Die Teilmaschinen können von zwei getrennten Leistungselektroniken angesteuert werden. Die zwei Statorspulen 3 jeder Statorspulengruppe sind seriell verschaltet. Bei dieser Anordnung sind beide dreiphasigen Wicklungsteile vollständig physikalisch und elektrisch voneinander getrennt und jeweils einer Hälfte der elektrischen Maschine 1 zugeordnet. Diese Anordnung erlaubt einen fortgesetzten Betrieb der elektrischen Maschine 1, wenn in einer der dreiphasigen Wicklungsteile oder der entsprechenden Leistungselektronik ein Fehler auftritt.
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In den 4a und 4b ist eine zweite Möglichkeit einer Wicklungsanordnung dargestellt. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform der 3a, 3b, wobei jedoch die Statorspulengruppen, die einer der Teilmaschinen zugeordnet sind, um 120° an dem Stator 2 versetzt angeordnet sind. Hiermit wird eine erste Teilwicklung durch die Statorspulengruppen mit den Statorspulen A3, A4 und B1, B2 und C1, C2 und eine zweite Teilwicklung durch die Statorspulengruppen mit den Statorspulen A1, A2 und B3, B4 und C3, C4 gebildet. Wie bei der Ausführungsform der 3a, 3b können die Teilwicklungen durch getrennte Leistungselektroniken angesteuert werden, wobei die Statorspulen 3 der Statorspulengruppen seriell miteinander verschaltet sind. Die gezeigte Anordnung ermöglicht eine symmetrische Anordnung der Statorspulengruppen jeder der Teilwicklungen um den Stator 2, was hinsichtlich der Geräusch- und Vibrationsentwicklung nach einem Ausfall einer der Teilwicklungen bzw. der zugeordneten Leistungselektroniken vorteilhaft ist.
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Die Ausführungsform der 5a, 5b entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform der 3a, 3b, abgesehen davon, dass die Statorspulen 3 jeder Statorspulengruppe parallel miteinander verschaltet sind.
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In den 6a, 6b ist eine weitere Wicklungsanordnung dargestellt, die der Wicklungsverschaltung der 4a, 4b entspricht, abgesehen davon, dass die Statorspulen 3 jeder Statorspulengruppe parallel miteinander verschaltet sind.
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In den 7a, 7b sind Wicklungsverschaltungen, die getrennte Einphasenwicklungen aufweisen. Ein erster Wicklungsteil 30a wird durch die Statorspulengruppe mit den vier in Reihe geschalteten Statorspulen A1, A2 und A3, A4 gebildet, ein zweiter Wicklungsteil 30b wird durch die Statorspulengruppe mit den vier in Reihe geschalteten Statorspulen B1, B2 und B3, B4 und ein dritter Wicklungsteil 30c durch die Statorspulengruppe mit den vier in Reihe geschalteten Statorspulen C1, C2 und C3, C4 gebildet. Die drei vollständig voneinander getrennten Wicklungsteile 30a, 30b, 30c können von drei vollständig voneinander getrennten Leistungsteilen angesteuert werden, so dass diese vollständig voneinander elektrisch isoliert sind und die Fehlertoleranz der elektrischen Maschine 1 verbessern. Die Wicklungsverschaltung hat auch den Vorteil, dass der Phasenstrom einer einzelnen Phase unabhängig von den zwei anderen Phasen gesteuert werden kann. Wenn daher zum Beispiel in einer Einzelphase ein Fehler auftritt, durch den ein Kurzschlussstrom auftritt, der in einen hohen Drehmomentenrippel resultiert, können die Phasenströme der zwei anderen Phasen so gesteuert werden, um das hohe Drehmomentenrippel zu kompensieren, um ein konstantes Drehmoment zu erzeugen.
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Die Ausführungsformen der 8a, 8b zeigen die Statorspulen (im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Statorspulen) für jeden Einzelphasen- Wicklungsteil 30a, 30b, 30c jeder Phase, die in einer Kombination aus Serienund Parallelschaltung (im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die zwei Statorspulen eines parallel geschalteten Spulenpaars miteinander in Serie verschaltet), und die Ausführungsform der 9a, 9b zeigen für die Einzelphasen-Wicklungsteile 30a, 30b, 30c eine Parallelverschaltung aller (vier) Statorspulen 3, die einer Phase zugeordnet sind.
