DE102019203272A1 - Electronically commutated motor - Google Patents
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Abstract
Bei einem elektronisch kommutierten Motor mit einem Rotor, der eine zugeordnete Rotorachse aufweist, und einem den Rotor koaxial umgebenden Stator (120) mit einer Mehrzahl von ringförmig angeordneten Statorzähnen (Z,..,) eines Statorkerns, wobei die Statorzähne (Z) zumindest abschnittsweise eine Nutisolation (160) aufweisen und eine Statorwicklung (150) des Motors mindestens drei Phasenwicklungen aufweist und jede Phasenwicklung jeweils mindestens zwei parallel geschaltete und mit einem Draht (198) gewickelte Einzelwicklungen (E) aufweist, die jeweils einem Statorzahn (Z,..,) zugeordnet sind, wobei an einem axialen Ende (182) des Stators (120) zwischen jeweils zwei umfangsseitig unmittelbar benachbarten Statorzähnen (Z,..,) jeweils zumindest ein der Nutisolation (160) zugeordnetes hakenartiges Führungselement (F) vorgesehen ist, weist mindestens ein zumindest abschnittsweise umfangsseitig verlaufender Verbindungsdrahtabschnitt (190) zwischen zwei Einzelwicklungen (E) unterschiedlicher Phase (u, v, w) in zwei umfangsseitig unmittelbar benachbarten Statorzähnen (Z), zwischen denen zumindest ein der Nutisolation (160) zugeordnetes hakenartiges Führungselement (F) vorgesehen ist, mindestens eine Zusatzwindung (240, 242) auf.In the case of an electronically commutated motor with a rotor which has an assigned rotor axis and a stator (120) coaxially surrounding the rotor and having a plurality of annularly arranged stator teeth (Z, ..,) of a stator core, the stator teeth (Z) at least in sections have slot insulation (160) and a stator winding (150) of the motor has at least three phase windings and each phase winding has at least two individual windings (E) connected in parallel and wound with a wire (198), each having a stator tooth (Z, .., ) are assigned, with at least one hook-like guide element (F) assigned to the slot insulation (160) being provided at one axial end (182) of the stator (120) between two circumferentially immediately adjacent stator teeth (Z, ..,) a connecting wire section (190) running at least in sections around the circumference between two individual windings (E) of different types Phase (u, v, w) in two immediately adjacent stator teeth (Z) on the circumference, between which at least one hook-like guide element (F) assigned to the slot insulation (160) is provided, at least one additional turn (240, 242).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektronisch kommutierten Motor mit einem Rotor, der eine zugeordnete Rotorachse aufweist, und einem den Rotor koaxial umgebenden Stator mit einer Mehrzahl von ringförmig angeordneten Statorzähnen eines Statorkerns, wobei die Statorzähne zumindest abschnittsweise eine Nutisolation aufweisen und eine Statorwicklung des Motors mindestens drei Phasenwicklungen aufweist und jede Phasenwicklung jeweils mindestens zwei parallel geschaltete und mit einem Draht gewickelte Einzelwicklungen aufweist, die jeweils einem Statorzahn zugeordnet sind, wobei an einem axialen Ende des Stators zwischen jeweils zwei umfangsseitig unmittelbar benachbarten Statorzähnen jeweils zumindest ein der Nutisolation zugeordnetes hakenartiges Führungselement vorgesehen ist.The present invention relates to an electronically commutated motor with a rotor, which has an assigned rotor axis, and a stator coaxially surrounding the rotor with a plurality of annularly arranged stator teeth of a stator core, the stator teeth having at least some sections of slot insulation and a stator winding of the motor having at least three Has phase windings and each phase winding has at least two individual windings connected in parallel and wound with a wire, which are each assigned to a stator tooth, with at least one hook-like guide element assigned to the slot insulation being provided at one axial end of the stator between two circumferentially immediately adjacent stator teeth.
Aus dem Stand der Technik sind elektronisch kommutierte Motoren mit einem Rotor und einem Stator bekannt. Ferner sind zum Beispiel dreiphasige elektronisch kommutierte Elektromotoren bzw. Motoren bekannt, bei denen entsprechende Phasenwicklungen jeweils mindestens zwei parallel geschaltete Einzelwicklungen aufweisen. Zur Positionierung und elektrischen Kontaktierung zugeordneter Wicklungsdrähte dienen an einer Nutisolation befestigte metallische Führungselemente, die jeweils einen Haken aufweisen, sowie Führungshilfen an der Nutisolation selbst. Des Weiteren ist aus dem Stand der Technik ein elektronisch kommutierter Motor mit Parallelwicklungen bekannt, bei dem Drähte entsprechender Wicklungen bzw. Wicklungsdrähte von einem Haken bis zu einer anderen Nut bzw. einem dieser zugeordneten Statorzahn führen. Hierbei wird ein jeweils zugeordneter Draht umfangsseitig entlang des Stators mithilfe der Führungshilfen der Nutisolation geführt.Electronically commutated motors with a rotor and a stator are known from the prior art. Furthermore, three-phase electronically commutated electric motors or motors are known, for example, in which corresponding phase windings each have at least two individual windings connected in parallel. For positioning and making electrical contact with associated winding wires, metallic guide elements attached to slot insulation, each having a hook, as well as guide aids on the slot insulation itself are used . Guide winding wires from a hook to another slot or a stator tooth assigned to it. Here, a respective assigned wire is guided along the circumference of the stator with the aid of the guide aids of the slot insulation.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektronisch kommutierten Motor mit einem Rotor, der eine zugeordnete Rotorachse aufweist, und einem den Rotor koaxial umgebenden Stator mit einer Mehrzahl von ringförmig angeordneten Statorzähnen eines Statorkerns, wobei die Statorzähne zumindest abschnittsweise eine Nutisolation aufweisen und eine Statorwicklung des Motors mindestens drei Phasenwicklungen aufweist und jede Phasenwicklung jeweils mindestens zwei parallel geschaltete und mit einem Draht gewickelte Einzelwicklungen aufweist, die jeweils einem Statorzahn zugeordnet sind, wobei an einem axialen Ende des Stators zwischen jeweils zwei umfangsseitig unmittelbar benachbarten Statorzähnen jeweils zumindest ein der Nutisolation zugeordnetes hakenartiges Führungselement vorgesehen ist. Mindestens ein zumindest abschnittsweise umfangsseitig verlaufender Verbindungsdrahtabschnitt zwischen zwei Einzelwicklungen unterschiedlicher Phase weist in zwei umfangsseitig unmittelbar benachbarten Statorzähnen, zwischen denen zumindest ein der Nutisolation zugeordnetes hakenartiges Führungselement vorgesehen ist, mindestens eine Zusatzwindung auf.The present invention relates to an electronically commutated motor with a rotor, which has an assigned rotor axis, and a stator coaxially surrounding the rotor with a plurality of annularly arranged stator teeth of a stator core, the stator teeth having at least some sections of slot insulation and a stator winding of the motor having at least three Has phase windings and each phase winding has at least two individual windings connected in parallel and wound with a wire, which are each assigned to a stator tooth, with at least one hook-like guide element assigned to the slot insulation being provided at one axial end of the stator between two circumferentially immediately adjacent stator teeth. At least one connecting wire section running circumferentially at least in sections between two individual windings of different phases has at least one additional turn in two immediately adjacent stator teeth on the circumferential side, between which at least one hook-like guide element assigned to the slot insulation is provided.
Hierdurch wird eine Deformation der hakenartigen Führungselemente während eines entsprechenden Wicklungsprozesses der Statorwicklung des elektronisch kommutierten Motors verlässlich vermieden. Eine derartige Deformation kann zum Beispiel auftreten, falls ein entsprechender Haken axial so weit in Relation zu einem zugeordneten Führungselement der Nutisolation versetzt ist, dass die bei der Positionierung des Drahts im Haken, bzw. die beim Herumführen des Drahts um den Haken, hervorgerufene Zugkraft das Verbiegen des Hakens des betreffenden Führungselements bewirkt. In einer solchen Konstellation kann der dementsprechend verbogene Haken den betreffenden Draht der Wicklung sowie gegebenenfalls weitere Drähte nicht mehr zuverlässig in den vorgesehenen Lagen festhalten und/oder positionieren.This reliably prevents deformation of the hook-like guide elements during a corresponding winding process of the stator winding of the electronically commutated motor. Such a deformation can occur, for example, if a corresponding hook is axially offset so far in relation to an assigned guide element of the slot insulation that the tensile force caused when the wire is positioned in the hook or when the wire is guided around the hook Bending the hook of the guide element concerned causes. In such a constellation, the correspondingly bent hook can no longer reliably hold and / or position the relevant wire of the winding and possibly other wires in the intended positions.
Bevorzugt sind die mindestens zwei Zusatzwindungen ausgehend vom axialen Ende des Stators schlaufenartig mäandrierend zumindest teilweise um zwei umfangsseitig unmittelbar benachbarte Statorzähne und ein zugeordnetes Führungselement geführt. Hierdurch korrespondiert die Drahtführung der umfangsseitig verlaufenden Verbindungsdrahtabschnitte zwischen parallel geschalteten Einzelwicklungen der Statorwicklung im Wesentlichen mit der Drahtführung der Standard-Einzelwicklungen.The at least two additional turns, starting from the axial end of the stator, are preferably guided in a loop-like meandering manner at least partially around two stator teeth immediately adjacent on the circumference and an associated guide element. As a result, the wire routing of the circumferential connecting wire sections between parallel-connected individual windings of the stator winding corresponds essentially to the wire routing of the standard individual windings.
Vorzugsweise weist jedes Führungselement mindestens einen Haken auf, wobei die Drähte von Einzelwicklungen mit Hilfe der Haken der Führungselemente im Bereich des ersten axialen Endes zur Schaffung der Statorwicklung lagefixiert und/oder elektrisch verschaltet sind. Infolgedessen ist eine zuverlässige Lagesicherung der Drähte der Einzelwicklungen in der Statorwicklung des elektronisch kommutierten Motors gewährleistet. Darüber hinaus können auch mehrere Drähte in einem Haken positioniert werden.Each guide element preferably has at least one hook, the wires of individual windings being fixed in position and / or electrically connected with the aid of the hooks of the guide elements in the area of the first axial end to create the stator winding. As a result, the wires of the individual windings in the stator winding of the electronically commutated motor are reliably secured in position. In addition, several wires can be positioned in a hook.
Bei einer technisch vorteilhaften Weiterbildung ist im Bereich einer Außenfläche der Nutisolation eine Vielzahl von Führungshilfen zur Lagesicherung von mindestens einem Draht einer Einzelwicklung ausgeformt. Hierdurch ist eine auch bei vergleichsweise hohen Belastungen zuverlässige Führung und/oder Lagesicherung der Drähte der Einzelwicklungen im Bereich der Nutisolation des Stators gewährleistet. Darüber hinaus vereinfachen die Führungshilfen den Fertigungsprozess des Stators mittels einer Wickelmaschine.In a technically advantageous development, a large number of guide aids for securing the position of at least one wire of an individual winding are formed in the area of an outer surface of the slot insulation. This ensures reliable guidance and / or securing of the position of the wires of the individual windings in the area of the slot insulation of the stator even with comparatively high loads. In addition, the Guide aids the manufacturing process of the stator using a winding machine.
Gemäß einer Ausführungsform verläuft ein erster Drahtabschnitt eines Drahtes der mindestens zwei Zusatzwindungen ausgehend vom ersten axialen Ende des Stators durch eine erste Statornut, ein zweiter Drahtabschnitt umläuft ein vom ersten axialen Ende weggerichtetes freies Ende eines der ersten Statornut in Umfangsrichtung benachbarten, ersten Statorzahns, ein dritter Drahtabschnitt verläuft durch eine dem ersten Statorzahn in der Umfangsrichtung unmittelbar benachbarte, zweite Statornut, umschlingt das hakenartige Führungselement und ausgehend von diesem verläuft ein vierter Drahtabschnitt durch die zweite Statornut entgegengesetzt zum dritten Drahtabschnitt, und ein fünfter Drahtabschnitt umläuft ein vom ersten axialen Ende weggerichtetes freies Ende eines der zweiten Statornut in der Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten zweiten Statorzahns und ein sechster Drahtabschnitt verläuft entlang des zweiten Statorzahns bis zur Außenfläche der Nutisolation zurück. Hierdurch ergibt sich der gewünschte, schlaufenartig mäandrierende Verlauf des Drahtes der mindestens zwei Zusatzwindungen. Die Zusatzwindungen werden bevorzugt umfangsseitig mittig zwischen den beiden Einzelwicklungen der Statorwicklung zwischen einem hakenartigen Führungselement in den Statorkern eingebracht.According to one embodiment, a first wire section of a wire of the at least two additional turns runs from the first axial end of the stator through a first stator slot, a second wire section runs around a free end of a first stator tooth adjacent to the first stator slot in the circumferential direction, a third The wire section runs through a second stator groove immediately adjacent to the first stator tooth in the circumferential direction, wraps around the hook-like guide element and, starting from this, a fourth wire section runs through the second stator groove opposite to the third wire section, and a fifth wire section runs around a free end facing away from the first axial end one of the second stator tooth directly adjacent to the second stator slot in the circumferential direction and a sixth wire section runs back along the second stator tooth to the outer surface of the slot insulation. This results in the desired, loop-like meandering course of the wire of the at least two additional turns. The additional turns are preferably introduced into the stator core on the circumferential side in the center between the two individual windings of the stator winding between a hook-like guide element.
Bevorzugt weist jedes der hakenartigen Führungselemente eine im Wesentlichen viereckige Basisplatte auf, in die ein U-förmiger Einschnitt zum Freischneiden einer Lasche eingebracht ist, die zum Ausformen eines integralen Hakens aus einer Ebene der Basisplatte heraus biegbar ist. Aufgrund dessen ist eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit der hakenartigen Führungselemente sichergestellt.Each of the hook-like guide elements preferably has a substantially square base plate in which a U-shaped incision is made for cutting free a tab which can be bent out of a plane of the base plate in order to form an integral hook. Because of this, simple and inexpensive producibility of the hook-like guide elements is ensured.
Vorzugsweise ist zwischen dem Haken und der Basisplatte eine Aufnahme zur Lagefixierung sowie elektrischen Kontaktierung mindestens eines Drahtes gebildet. Hierdurch ist eine zuverlässige Führung und elektrische Kontaktierung eines Drahtes an dem Haken des Führungselementes gegeben.A receptacle for fixing the position and making electrical contact with at least one wire is preferably formed between the hook and the base plate. This provides reliable guidance and electrical contacting of a wire on the hook of the guide element.
Im Fall einer günstigen Weiterbildung ist jedes der Führungselemente als ein Stanz- und Umformteil aus einem metallischen Blech gebildet. Infolgedessen ist eine großserientaugliche und kostengünstige Fertigung der Führungselemente gegeben. Durch das elektrisch leitfähige Blechmaterial der Führungselemente kann zugleich ein elektrischer Anschluss der Drähte und somit die Verschaltung der ganzen Statorwicklung bzw. Motorwicklung erfolgen.In the case of a favorable development, each of the guide elements is formed as a stamped and formed part from a metal sheet. As a result, the guide elements can be manufactured inexpensively and suitable for mass production. Due to the electrically conductive sheet metal material of the guide elements, an electrical connection of the wires and thus the interconnection of the entire stator winding or motor winding can take place at the same time.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist mindestens eine Einzelwicklung zur Kompensation eines magnetischen Einflusses der mindestens zwei Zusatzwindungen eine entsprechend angepasste, vorzugsweise reduzierte Windungszahl auf. Hierdurch werden die ursprünglichen induzierten Spannungen in den jeweiligen parallel geschalteten Wicklungen wiederhergestellt.According to a further embodiment, at least one individual winding has a correspondingly adapted, preferably reduced number of turns in order to compensate for a magnetic influence of the at least two additional turns. This restores the original induced voltages in the respective parallel-connected windings.
Bevorzugt ist die Nutisolation mit einer Mehrzahl von umfangsseitig angeordneten Isolierkörpern gebildet, wobei jedem Statorzahn bevorzugt jeweils mindestens ein Isolierkörper zugeordnet ist. Hierdurch lässt sich die Nutisolation des Stators mit einer Vielzahl von konstruktiv vergleichsweise einfach aufgebauten Kunststoffspritzteilen realisieren.The slot insulation is preferably formed with a plurality of circumferentially arranged insulating bodies, with each stator tooth preferably being assigned at least one insulating body. As a result, the slot insulation of the stator can be implemented with a large number of plastic injection-molded parts that are relatively simple in terms of construction.
FigurenlisteFigure list
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines elektronisch kommutierten Motors mit einem Rotor und einem Stator, -
2 eine Draufsicht auf den Stator von1 , -
3 eine schematische Draufsicht auf eine Innenseite des in die Zeichenebene abgewickelten Stators von2 , -
4 eine perspektivische Teildraufsicht auf den Stator von3 , -
5 ein elektrisches Schaltbild des Stators von3 , und -
6 eine perspektivische Ansicht eines Führungselements mit einem Haken.
-
1 a schematic cross-sectional representation of an electronically commutated motor with a rotor and a stator, -
2 a top view of the stator of FIG1 , -
3 a schematic plan view of an inside of the stator developed in the plane of the drawing from FIG2 , -
4th a perspective partial top view of the stator of FIG3 , -
5 an electrical schematic of the stator from3 , and -
6th a perspective view of a guide element with a hook.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung bevorzugt für Statoren von elektronisch kommutierten Motoren mit einem Außendurchmesser von weniger als 100 mm vorgesehen ist, die bei höheren Drehzahlen betrieben werden, kann jedoch auch bei beliebig anderen Außendurchmessern sowie niedrigeren Drehzahlen Anwendung finden. Es sei an dieser Stelle ferner darauf hingewiesen, dass der elektronisch kommutierte Motor
Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass der elektronisch kommutierte Motor
Die Nutisolation
Der Stator
Im Bereich eines axialen Endes
Weiterhin sind zwei phasenverschiedene Einzelwicklungen E1,2 der Statorwicklung
Mindestens und illustrativ sind drei Führungselemente, vorzugsweise jedoch fünf Führungselemente F1,2,5,6,7, zur Führung und/oder Kontaktierung der (Kupfer-) Drähte
Ein Verbindungsdrahtabschnitt
Ausgehend von dem mindestens einen Haken
Zur Kompensation des magnetischen Einflusses der Zusatzwindungen
Zur Führung und/oder elektrischen Kontaktierung des Kupferdrahtes
Durch das Aufbiegen der freigeschnittenen Lasche
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DE102019203272.9A DE102019203272A1 (en) | 2019-03-11 | 2019-03-11 | Electronically commutated motor |
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- 2020-03-11 CN CN202010165326.5A patent/CN111682675A/en active Pending
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CN113765263A (en) * | 2021-09-30 | 2021-12-07 | 陕西航空电气有限责任公司 | High-rotating-speed rotary armature connecting structure |
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