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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Ein Elektromotor mit einem drehbaren Rotor und einem einteiligen Stator ist bekannt. Ist der Elektromotor als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet, sind üblicherweise mehrere Statorpole und drei Motorphasen vorgesehen. Jeder Motorphase sind dabei eine Mehrzahl von mit einem Kupferlackdraht umwickelten Statorpolen zugeordnet. Die Drahtwicklung von zwei umfangsseitig benachbarten Statorpolen sollte einen minimalen Füllabstand aufweisen, damit der Drahtwicklungsvorgang durchgeführt werden kann. Außerdem sollte die Wicklungsnut zwischen zwei umfangsseitig benachbarten und einem jeweiligen Statorpol zugeordneten Statorpolzähnen ausreichend gross sein, um den Drahtwicklungsvorgang zu ermöglichen.
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So sollte der minimale Füllabstand und die Wicklungsnut mindestens der Drahtdicke des Kupferlackdrahts entsprechen. Wird die Nadelwickeltechnik zur Drahtwicklung angewandt, so sollte der minimale Füllabstand und die Wicklungsnut grösser als die Nadeldicke sein. Bei der Flyerwickeltechnik zur Drahtwicklung sollte der minimale Füllabstand und die Wicklungsnut ausreichend grösser als die Drahtdicke des Kupferlackdrahts sein. Die Flyerwickeltechnik ist nur bei Aussenläufermotoren anwendbar und kann nicht bei Innenläufermotoren eingesetzt werden.
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Andererseits soll der Statorpolzahn wegen der mit einer Unterschreitung einer bestimmten Breite des Statorpolzahns eintretenden Sättigung des magnetischen Flusses umfangsseitig ausreichend breit sein. Durch die Schichtdicke der Kunststoffschicht auf dem Stator und der bei leistungsfähigen Elektromotoren eingesetzten Vielzahl von Windungen an dem Statorpol kann außerdem ein kleiner Füllabstand entstehen.
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Es ist bekannt, den Stator als Statorpaket, bestehend aus mehreren die Statorpole bildenden Teilsegmenten aufzubauen. Dadurch kann der Drahtwicklungsvorgang vereinfacht werden, wodurch allerdings der Zusammenbau und die Herstellung des Elektromotors aufwendiger ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Elektromotor zu verbessern. Insbesondere soll der Elektromotor einfacher und kostengünstiger herstellbar sein. Außerdem soll die Leistung des Elektromotors gesteigert werden.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch einen Elektromotor mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Entsprechend wird ein Elektromotor vorgeschlagen, aufweisend wenigstens eine erste Motorphase und eine zweite Motorphase und einen drehbaren Rotor und einen Stator, der sich aus einem Statorpaket, bestehend aus einem ersten Teilsegment und einem zweiten Teilsegment, zusammensetzt, wobei das erste Teilsegment eineindeutig der ersten Motorphase und das zweite Teilsegment eineindeutig der zweiten Motorphase zugeordnet ist.
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Dadurch können die durch die Anforderungen an den Füllabstand und die Windungsnut bedingten Umstände während des Drahtwickelvorgangs verbessert werden. Insbesondere kann die an den vereinzelten Teilsegmenten vorgenommene Drahtwicklung vereinfacht werden. Der Elektromotor kann günstiger und schneller hergestellt und zusammengebaut werden. Die Teileanzahl kann verringert werden.
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Der Elektromotor ist bevorzugt ein Innenläufermotor, bei dem der drehbare Rotor von dem Stator umfasst ist.
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Das Statorpaket kann als Blechpaket mit axial hintereinander geschichteten Statorblechen aufgebaut sein.
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Durch die eineindeutige Zuordnung zwischen Teilsegment und Motorphase kann jede Motorphase einem Teilsegment und jedes Teilsegment einer Motorphase zugeordnet werden. Jedes Teilsegment kann getrennt von dem jeweils anderen Teilsegment drahtgewickelt werden. Jede Motorphase kann getrennt von der jeweils anderen Motorphase drahtgewickelt werden. Die Teilsegmente können in vereinzeltem Zustand drahtgewickelt und anschließend zu dem Statorpaket zusammengesetzt werden.
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Das erste Teilsegment kann wenigstens einen ersten und zweiten Statorpol aufweisen. Das zweite Teilsegment kann wenigstens einen dritten und vierten Statorpol aufweisen. Der erste Statorpol kann über eine erste Drahtverbindung elektrisch mit dem zweiten Statorpol verbunden sein. Der dritte Statorpol kann über eine zweite Drahtverbindung elektrisch mit dem vierten Statorpol verbunden sein. Die erste Drahtverbindung ist im Wesentlichen in einer ersten axialen Ebene und die zweite Drahtverbindung ist im Wesentlichen in einer zweiten axialen Ebene angeordnet. Die erste Ebene kann zu der zweiten Ebene axial beabstandet sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist außerdem eine dritte Motorphase vorhanden und das Statorpaket umfasst weiterhin ein drittes Teilsegment, das der dritten Motorphase eineindeutig zugeordnet ist. Das dritte Teilsegment kann wenigstens einen fünften und sechsten Statorpol aufweisen. Der fünfte Statorpol kann über eine dritte Drahtverbindung elektrisch mit dem sechsten Statorpol verbunden sein. Die dritte Drahtverbindung ist im Wesentlichen in einer dritten axialen Ebene angeordnet. Die dritte Ebene kann zu der ersten und zweiten Ebene axial beabstandet sein.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung erstreckt sich das erste und/oder zweite und/oder dritte Teilsegment jeweils umfangsseitig über einen Winkel von grösser gleich 120 Grad, 180 Grad, 270 Grad oder vollumfänglich.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ist jedes Teilsegment getrennt von dem jeweils anderen Teilsegment mit einer Kunststoffschicht isoliert.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Eine räumliche Ansicht eines Elektromotors in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 2: Einen Ausschnitt eines Querschnitts eines Elektromotors in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 3: Eine Explosionsansicht eines Statorpakets eines Elektromotors in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
- 4: Eine Explosionsansicht eines Statorpakets eines Elektromotors in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
- 5: Eine räumliche Ansicht eines Elektromotors in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 6: Eine räumliche Ansicht eines ersten Teilsegments eines Statorpakets eines Elektromotors in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 7: Einen Ausschnitt einer räumlichen Ansicht eines Elektromotors in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine räumliche Ansicht eines als Innenläufermotor ausgeführten Elektromotors 10 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Der Elektromotor 10 umfasst einen drehbaren Rotor und einen Stator 12 mit zwölf mit einem Kupferlackdraht 11 umwickelten Statorpolen 14 und insgesamt drei Motorphasen U, V, W. Der Stator 12 ist als Statorpaket 16, bestehend aus einem ersten Teilsegment 18, einem zweiten Teilsegment 20 und einem dritten Teilsegment 22 zusammengesetzt. Das erste Teilsegment 18 ist dabei der ersten Motorphase U, das zweite Teilsegment 20 ist der zweiten Motorphase V und das dritte Teilsegment 22 der dritten Motorphase W jeweils eineindeutig zugeordnet.
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Durch die eineindeutige Zuordnung kann jede Motorphase U, V, W einem Teilsegment 18, 20, 22 und jedes Teilsegment 18, 20, 22 einer Motorphase U, V, W zugeordnet werden. Jedes Teilsegment 18, 20, 22 kann getrennt von dem jeweils anderen Teilsegment drahtgewickelt werden. Jede Motorphase U, V, W kann getrennt von der jeweils anderen Motorphase U, V, W drahtgewickelt werden. Die Teilsegmente 18, 20, 22 können in vereinzeltem Zustand drahtgewickelt und anschließend zu dem Statorpaket 16 zusammengesetzt werden.
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Dadurch kann der Drahtwickelvorgang vereinfacht werden. Insbesondere kann die an den vereinzelten Teilsegmenten 18, 20, 22 vorgenommene Drahtwicklung vereinfacht werden. Der Elektromotor 10 kann günstiger und schneller hergestellt und zusammengebaut werden und die Teileanzahl kann verringert werden.
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In 2 ist ein Ausschnitt eines Querschnitts eines Elektromotors 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das erste Teilsegment 18 formt mit dem zweiten Teilsegment 20 und dem dritten Teilsegment 22 das Statorpaket 16. Ein Teilsegment 18, 20, 22 umfasst dabei jeweils mehrere Statorpole 14, die wiederum jeweils einen Statorpolzahn 24 aufweisen. Jeder Statorpolzahn 24 ist mit einem Kupferlackdraht 11 mehrfach umwickelt, wodurch eine Drahtwicklung 25 gebildet wird.
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Zwischen zwei umfangsseitig benachbarten Drahtwicklungen 25 besteht ein Füllabstand 26. Je öfter der Kupferlackdraht 11 um den jeweiligen Statorpolzahn 24 gewickelt ist, umso kleiner wird der Füllabstand 26. Eine mehrfache Umwicklung des Statorpolzahns 24 mit dem Kupferlackdraht 11 ist bei leistungsfähigen Elektromotoren gewünscht. Dadurch kann es jedoch zu einem sehr kleinen Füllabstand 26 kommen.
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Außerdem wird durch die Schichtdicke der auf jedem Teilsegment 18, 20, 22 aufgebrachten Kunststoffschicht 27 und einer durch die Sättigung des magnetischen Flusses in dem jeweiligen Statorpolzahn bedingten erforderlichen umfangsseitigen Mindestbreite 28 des Statorpolzahns 24 eine schmale Wicklungsnut 29 gebildet. Durch die mehrteilige Ausführung des Statorpakets 16 wird eine vereinfachte und zuverlässige Möglichkeit der Drahtwicklung jedes einzelnen Teilsegments 18, 20, 22 ermöglicht und dennoch kann ein kleiner Füllabstand 26 und eine schmale Wicklungsnut 29 verwirklicht werden.
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3 zeigt eine Explosionsansicht eines Statorpakets 16 eines Elektromotors 10 in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das erste Teilsegment 18, das zweite Teilsegment 20 und das dritte Teilsegment 22 erstrecken sich jeweils umfangsseitig vollumfänglich, also über 360 Grad. Jedem Teilsegment 18, 20, 22 ist jeweils eine Motorphase U, V, W eineindeutig zugeordnet.
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Jedes Teilsegment 18, 20, 22 umfasst vier Statorpole 14, die wiederum jeweils einen Statorpolzahn 24 aufweisen. Die einzelnen Teilsegmente 18, 20, 22 können nach erfolgter Drahtwicklung zusammengesetzt werden und bilden damit das Statorpaket 16.
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In 4 ist eine Explosionsansicht eines Statorpakets 16 eines Elektromotors 10 in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das erste Teilsegment 18 weist wenigstens einen ersten Statorpol 30 und zweiten Statorpol 32 auf. Das zweite Teilsegment 20 weist wenigstens einen dritten Statorpol 34 und vierten Statorpol 36 auf. Das dritte Teilsegment 22 weist wenigstens einen fünften Statorpol 38 und einen sechsten Statorpol 40 auf.
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Der erste Statorpol 30 ist über eine erste Drahtverbindung 42 elektrisch mit dem zweiten Statorpol 32 verbunden. Der dritte Statorpol 34 ist über eine zweite Drahtverbindung 44 elektrisch mit dem vierten Statorpol 36 verbunden. Der fünfte Statorpol 38 ist über eine dritte Drahtverbindung 46 elektrisch mit dem sechsten Statorpol 40 verbunden.
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Die erste Drahtverbindung 42 ist im Wesentlichen in einer ersten axialen Ebene und die zweite Drahtverbindung 44 ist im Wesentlichen in einer zweiten axialen Ebene angeordnet. Die erste Ebene ist dabei zu der zweiten Ebene axial beabstandet. Die dritte Drahtverbindung 46 ist im Wesentlichen in einer dritten axialen Ebene angeordnet. Die dritte Ebene ist zu der ersten und zweiten Ebene axial beabstandet.
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5 zeigt eine räumliche Ansicht eines Elektromotors 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Zur Bildung des Statorpakets 16 werden das erste Teilsegment 18, das zweite Teilsegment 20 und das dritte Teilsegment 22 nacheinander ineinandergesteckt. Die erste, zweite und dritte Drahtverbindung 42, 44, 46 liegen dadurch axial beabstandet übereinander und ein gegenseitiger Kontakt wird verhindert.
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In 6 ist eine räumliche Ansicht eines ersten Teilsegments 18 eines Statorpakets 16 eines Elektromotors 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die erste Drahtverbindung 42 verbindet dabei den ersten Statorpol 30 elektrisch mit dem zweiten Statorpol 32 und mit den beiden weiteren Statorpolen 14.
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7 zeigt einen Ausschnitt einer räumlichen Ansicht eines Elektromotors 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die der dritten Motorphase W zugeordnete dritte Drahtverbindung 46 liegt axial über der zweiten Drahtverbindung 44, die der zweiten Motorphase V zugeordnet ist und die zweite Drahtverbindung 44 liegt wiederum axial über der ersten Drahtverbindung 42, die der ersten Motorphase U zugeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Elektromotor
- 11
- Kupferlackdraht
- 12
- Stator
- 14
- Statorpol
- 16
- Statorpaket
- 18
- erstes Teilsegment
- 20
- zweites Teilsegment
- 22
- drittes Teilsegment
- 24
- Statorpolzahn
- 25
- Drahtwicklung
- 26
- Füllabstand
- 27
- Kunststoffschicht
- 28
- Mindestbreite
- 29
- Wicklungsnut
- 30
- erster Statorpol
- 32
- zweiter Statorpol
- 34
- dritter Statorpol
- 36
- vierter Statorpol
- 38
- fünfter Statorpol
- 40
- sechster Statorpol
- 42
- erste Drahtverbindung
- 44
- zweite Drahtverbindung
- 46
- dritte Drahtverbindung
- U
- erste Motorphase
- V
- zweite Motorphase
- W
- dritte Motorphase
