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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Stator für einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Elektronisch kommutierte Elektromotoren sind in vielfältigen Bauformen bekannt und werden beispielsweise in Form von Spindelmotoren insbesondere in Kombination mit fluiddynamischen Lagern zum Antrieb von Speicherplattenlaufwerken, zum Antrieb eines Spiegels in Lidarsystemen, zum Antrieb eines Lüfters oder dergleichen verwendet. Diese Motoren sind langlebig und verschleißarm, da sie elektronisch kommutiert werden, d. h. die einzelnen Phasen der auf einen Stator aufgebrachten Wicklung in Abhängigkeit von der Rotorposition geregelt bestromt werden. Die insbesondere drei Phasen der Wicklung zur Erzeugung eines Drehfeldes wirken auf einen magnetbestückten Rotor, der dadurch in Rotation versetzt wird. Jede Phase der Wicklung weist einen Wicklungsstrang auf, der mehrere Statorspulen umfasst, die auf entsprechenden Statorzähnen des Stators angeordnet sind. Bei einem Stator mit beispielsweise neun Statorzähnen und derselben Anzahl von Statornuten und drei Phasen werden die Statorspulen jedes Wicklungsstranges jeweils auf jedem dritten Statorzahn des Stators angeordnet.
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Spindelmotor zeichnet sich zudem insbesondere durch eine flache Bauweise, ein kleines Rastmoment und eine große Laufruhe aus. Wegen der geringen Bauhöhe ist bei Spindelmotoren die dreiphasige Wicklung bisher nur sternverschaltet mit einem Sternpunkt ausgeführt. Im Sternpunkt sind drei Wicklungsenden zusammengeführt, insbesondere miteinander verlötet, und in einer Statornut angeordnet oder aus dem Stator des Spindelmotors herausgeführt. Hierbei ergibt sich jedoch ein nachteilig hoher Line-Line-Widerstand. Reduzierbar wäre der elektrische Widerstand durch die Verwendung eines dicken Wickeldrahts. Dies ist aufgrund der geringen Bauhöhe jedoch nur eingeschränkt möglich. Zudem nachteilig ist, dass Motor-Performance bzw. die BEMF-Form die Reihenschaltung der Phasen in der Sternschaltung nachteilig beeinträchtigt.
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Aufgabe der Erfindung ist es einen gattungsgemäßen Stator für einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor bereitzustellen, welcher bei geringer Bauhöhe nicht die nachteiligen Eigenschaften der Sternschaltung aufweist. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einem Stator für einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor, welcher einen Statorkern mit einer Mehrzahl von Statorzähnen und einer Mehrzahl von Statornuten sowie eine dreiphasige Wicklung aufweist, welche drei Wicklungsstränge umfasst, die jeweils einer der drei Phasen zugeordnet sind und jeweils auf die Statorzähne gewickelte Statorspulen ausbilden.
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Es wird vorgeschlagen, dass die drei Phasen in einer Dreiecksschaltung miteinander verbunden sind und die drei Phasenausgänge aus drei benachbarten Statornuten aus dem Stator herausgeführt sind.
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Der Stator umfasst einen Statorkern mit mehreren Statorzähnen und zwischen den Statorzähnen angeordneten Statornuten. Der Stator weist eine dreiphasige Wicklung mit drei Wicklungssträngen auf, denen jeweils mehrere der Statorzähne zugeordnet sind. Die Wicklungsstränge sind jeweils von einem Wickeldraht gebildet. Jeder Wicklungsstrang bildet jeweils eine Mehrzahl von Statorspulen aus, welche auf die Statorzähne gewickelt sind. Die Anzahl der Statorspulen eines Wicklungsstrangs ist insbesondere abhängig von einer Anzahl der Statorzähne des Stators. Zwischen den Statorspulen ist der Wickeldraht der Wicklungsstränge zur Verbindung zwischen den Statorspulen jeweils an den Stirnseiten und durch die Statornuten des Statorkerns geführt.
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Die drei Phasen der dreiphasigen Wicklung sind in einer Dreiecksschaltung miteinander verbunden und die drei Phasenausgänge sind aus drei benachbarten Statornuten aus dem Stator herausgeführt. Alternativ ist es auch denkbar, dass die drei Phasenausgänge gemeinsam aus einer Statornut aus dem Stator herausgeführt sind. Hierzu werden die drei Wicklungsstränge derart gewickelt, dass alle Wicklungsstränge in einer Statornut anfangen und enden. Jeder der Phasenausgänge umfasst jeweils zwei Phasendrähte. Die Phasendrähte sind jeweils von einem Anfang oder einem Ende eines der Wicklungsstränge gebildet. So umfasst ein erster Phasenausgang den Anfang des ersten Wicklungsstrangs und das Ende des dritten Wicklungsstrangs. Ein zweiter Phasenausgang umfasst den Anfang des zweiten Wicklungsstrangs und das Ende des ersten Wicklungsstrangs. Ein dritter Phasenausgang umfasst den Anfang des dritten Wicklungsstrangs und das Ende des zweiten Wicklungsstrangs.
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Aufgrund der geringen Bauhöhe bei Spindelmotoren ist bei diesen eine Außenverschaltung der Wicklungsstränge an den Phasenausgängen, wie beispielsweise bei BLDC-Motoren durchgeführt wird, nicht möglich. Im Gegensatz zur Außenverschaltung werden die Phasenausgänge, welche jeweils zwei Phasendrähte umfassen, aus dem Stator herausgeführt und direkt mit einer flexiblen Leiterplatte verlötet. Zur Unterscheidung der drei Wicklungsstränge bzw. der drei Phasen, können diese eine unterschiedliche Länge aufweisen oder mit unterschiedlichen Farbmarkierungen versehen sein.
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Durch eine derartige Ausgestaltung der Erfindung kann ein gattungsgemäßer Stator für einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor bereitgestellt werden, welcher bei geringer Bauhöhe nicht die nachteiligen Eigenschaften der Sternschaltung aufweist. Durch die Verschaltung der Phasen in einer Dreiecksschaltung kann für die Wicklung ein dünnerer Wicklungsdraht als bei der Sternschaltung verwendet werden, wodurch ein vorteilhaft kleiner Line-Line-Widerstand erreicht werden kann. Zudem bleibt auch die die BEMF-Form vorteilhaft unverzerrt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass man keine Drähte an einem Sternpunkt zu behandeln hat.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Statorspulen eines ersten Wicklungsstrangs, die Statorspulen eines zweiten Wicklungsstrangs und die Statorspulen eines dritten Wicklungsstrangs jeweils auf jedem dritten Statorzahn des Statorkerns angeordnet sind.
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Vorzugsweise sind die Wicklungsstränge durchgehend gewickelt. Insbesondere sind die drei Wicklungsstränge in einem Zug durchgehend gewickelt. Die gesamte dreiphasige Wicklung weißt somit insbesondere lediglich einen Startpunkt und einen Endpunkt auf. Zudem wird vorgeschlagen, dass alle Statorspulen einen identischen Wicklungssinn aufweisen. Hierdurch kann ein vorteilhaft einfaches Aufbringen der Wicklungsstränge auf den Statorkern ermöglicht werden.
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Vorzugsweise überspannen an Stirnseiten des Statorkerns geführte Abschnitte eines Wicklungsstrangs an der jeweiligen Stirnseite jeweils höchstens zwei Statorspulen der anderen Wicklungsstränge. Besonders bevorzugt überspannen an Stirnseiten des Statorkerns geführte Abschnitte eines Wicklungsstrangs an der jeweiligen Stirnseite jeweils höchstens eine Statorspule der anderen Wicklungsstränge. Hierdurch können die Abschnitte an den Stirnseiten vorteilhaft kurz gehalten werden und die Gefahr von Kurzschlüssen vorteilhaft minimiert werden.
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Es ist denkbar, dass der Statorkern zwölf Statorzähne und zwölf Statornuten aufweist und jeder Wicklungsstrang vier Statorspulen ausbildet. Ebenso ist es denkbar, dass der Statorkern sechs Statorzähne und sechs Statornuten aufweist und jeder Wicklungsstrang zwei Statorspulen ausbildet. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Statorkern neun Statorzähne und neun Statornuten aufweist und jeder Wicklungsstrang drei Statorspulen ausbildet.
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Bei der Ausgestaltung der Erfindung mit neun Statorzähnen und neun Statornuten ist der erste Wicklungsstrang vorzugsweise derart geführt, dass er ausgehend von einer ersten Stirnseite des Statorkerns nacheinander:
- - die erste Statorspule des ersten Wicklungsstrangs ausbildet,
- - auf der zweiten Stirnseite die erste Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs überspannt,
- - durch eine Statornut zwischen der ersten Statorspule des dritten Wicklungsstrangs und der ersten Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs auf die erste Stirnseite geführt ist,
- - auf der ersten Stirnseite die erste Statorspule des dritten Wicklungsstrangs überspannt,
- - die zweite Statorspule des ersten Wicklungsstrangs ausbildet,
- - auf der zweiten Stirnseite die zweite Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs überspannt,
- - durch eine Statornut zwischen der zweiten Statorspule des dritten Wicklungsstrangs und der zweiten Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs auf die erste Stirnseite geführt ist,
- - auf der ersten Stirnseite die zweite Statorspule des dritten Wicklungsstrangs überspannt,
- - die dritte Statorspule des ersten Wicklungsstrangs ausbildet,
- - auf der zweiten Stirnseite die dritte Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs überspannt,
- - durch eine Statornut zwischen der dritten Statorspule des dritten Wicklungsstrangs und der dritten Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs auf die erste Stirnseite geführt ist,
- - auf der ersten Stirnseite die dritte Statorspule des dritten Wicklungsstrangs überspannt,
- - durch eine Statornut zwischen der ersten Statorspule des ersten Wicklungsstrangs und der dritten Statorspule des dritten Wicklungsstrangs auf die zweite Stirnseite geführt ist,
- - auf der zweiten Stirnseite die erste Statorspule des ersten Wicklungsstrangs überspannt
- - und abschließend durch eine Statornut zwischen der ersten Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs und der ersten Statorspule des ersten Wicklungsstrangs auf die erste Stirnseite geführt ist, wo der erste Wicklungsstrang in den zweiten Wicklungsstrang übergeht.
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Der zweite Wicklungsstrang der Ausgestaltung mit neun Statorzähnen und neun Statornuten ist vorzugsweise derart geführt, dass dieser ausgehend von der ersten Stirnseite des Statorkerns nacheinander:
- - die erste Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs ausbildet,
- - auf der zweiten Stirnseite die erste Statorspule des dritten Wicklungsstrangs überspannt,
- - durch eine Statornut zwischen der zweiten Statorspule des ersten Wicklungsstrangs und der ersten Statorspule des dritten Wicklungsstrangs auf die erste Stirnseite geführt ist
- - auf der ersten Stirnseite die zweite Statorspule des ersten Wicklungsstrangs überspannt,
- - die zweite Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs ausbildet,
- - auf der zweiten Stirnseite die zweite Statorspule des dritten Wicklungsstrangs überspannt,
- - durch eine Statornut zwischen der dritten Statorspule des ersten Wicklungsstrangs und der zweiten Statorspule des dritten Wicklungsstrangs auf die erste Stirnseite geführt ist,
- - auf der ersten Stirnseite die dritte Statorspule des ersten Wicklungsstrangs überspannt,
- - die dritte Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs ausbildet,
- - auf der zweiten Stirnseite die dritte Statorspule des dritten Wicklungsstrangs überspannt,
- - durch eine Statornut zwischen der ersten Statorspule des ersten Wicklungsstrangs und der dritten Statorspule des dritten Wicklungsstrangs auf die erste Stirnseite geführt ist,
- - auf der ersten Stirnseite die erste Statorspule des ersten Wicklungsstrangs überspannt,
- - durch eine Statornut zwischen der ersten Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs und der ersten Statorspule des ersten Wicklungsstrangs auf die zweite Stirnseite geführt ist,
- - auf der zweiten Stirnseite die erste Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs überspannt,
- - und abschließend durch eine Statornut zwischen der ersten Statorspule des dritten Wicklungsstrangs und der ersten Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs auf die erste Stirnseite geführt ist, wo der zweite Wicklungsstrang in den dritten Wicklungsstrang übergeht.
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Der dritte Wicklungsstrang der Ausgestaltung mit neun Statorzähnen und neun Statornuten ist vorzugsweise derart geführt, dass dieser ausgehend von der ersten Stirnseite des Statorkerns nacheinander:
- - die erste Statorspule des dritten Wicklungsstrangs ausbildet,
- - auf der zweiten Stirnseite die zweite Statorspule des ersten Wicklungsstrangs überspannt,
- - durch eine Statornut zwischen der zweiten Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs und der zweiten Statorspule des ersten Wicklungsstrangs auf die erste Stirnseite geführt ist,
- - auf der ersten Stirnseite die zweite Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs überspannt,
- - die zweite Statorspule des dritten Wicklungsstrangs ausbildet,
- - auf der zweiten Stirnseite die dritte Statorspule des ersten Wicklungsstrangs überspannt,
- - durch eine Statornut zwischen der dritten Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs und der dritten Statorspule des ersten Wicklungsstrangs auf die erste Stirnseite geführt ist,
- - auf der ersten Stirnseite die dritte Statorspule des zweiten Wicklungsstrangs überspannt,
- - die dritte Statorspule des dritten Wicklungsstrangs ausbildet
- - und abschließend ausgehend von der dritten Statorspule des dritten Wicklungsstrangs auf die erste Stirnseite geführt ist, wo der dritte Wicklungsstrang in den ersten Wicklungsstrang übergeht.
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Zudem wird ein Spindelmotor mit einem erfindungsgemäßen Stator vorgeschlagen. Der Spindelmotor umfasst neben dem Stator einen Rotor, der relativ zum Stator drehbar gelagert ist. Die Statorspulen der Wicklungsstränge werden in einer vorgegebenen Abfolge bestromt, um den Rotor in Drehung versetzen. Der Spindelmotor ist insbesondere als ein Außenläufermotor ausgebildet.
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Der erfindungsgemäße Stator für einen elektronisch kommutierten Gleichstrommotor soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Stator zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 ein Wickelschema für einen neunpoligen Stator gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung,
- 2 eine Draufsicht auf einen neunpoligen Stator,
- 3 ein Wickelschema für einen zwölfpoligen Stator gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung und
- 4 ein Wickelschema für einen sechspoligen Stator gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein Wicklungsschema gemäß der Erfindung. Der Stator 10 weist einen Statorkern 12 auf, welcher neun Statorzähne 14 umfasst. Zwischen den Statorzähnen 14 sind neun Statornuten 16 angeordnet. Ferner weist der Stator 10 eine dreiphasige Wicklung 18 auf, welche drei Wicklungsstränge 20, 22, 24 umfasst, die jeweils einer von drei Phasen zugeordnet sind. Die Wicklungsstränge 20, 22, 24 bilden jeweils drei auf die Statorzähne 14 gewickelte Statorspulen 28-44 aus. Die Pfeile 60 im Wickelschema zeigen die Wickelrichtung der Statorspulen 28-44 an. Alle Statorspulen 28-44 weisen den gleichen Wicklungssinn auf.
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Zum ersten Wicklungsstrang 20 gehören die Statorspulen 28, 34 und 40. Zum zweiten Wicklungsstrang 22 gehören die Statorspulen 30, 36 und 42. Zum dritten Wicklungsstrang 24 gehören die Statorspulen 32, 38 und 44. Die Statorspulen 28, 34 40 des ersten Wicklungsstrangs 20, die Statorspulen 30, 36, 42 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und die Statorspulen 32, 38, 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 sind jeweils auf jedem dritten Statorzahn 14 des Statorkerns 12 angeordnet. Die drei Phasen sind in einer Dreiecksschaltung miteinander verbunden. Die drei Phasenausgänge 62, 64, 66 sind aus drei benachbarten Statornuten 16 aus dem Stator herausgeführt. Jeder der Phasenausgänge 62, 64, 66 umfasst jeweils zwei Phasendrähte. Die Phasendrähte sind jeweils von einem Anfang oder einem Ende eines der Wicklungsstränge 20, 22, 24 gebildet. So umfasst ein erster Phasenausgang 62 den Anfang des ersten Wicklungsstrangs 20 und das Ende des dritten Wicklungsstrangs 24. Ein zweiter Phasenausgang 64 umfasst den Anfang des zweiten Wicklungsstrangs 22 und das Ende des ersten Wicklungsstrangs 20. Ein dritter Phasenausgang umfasst den Anfang des dritten Wicklungsstrangs 24 und das Ende des zweiten Wicklungsstrangs 22.
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Ein Wickeldraht 68 des ersten Wicklungsstrangs 20 ist von einer ersten Stirnseite 56 des Stators 10 in den Statorkern 12 hineingeführt und bildet zunächst die erste Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 aus. Ausgehend von der ersten Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 überspannt der Wicklungsdraht 68 auf der zweiten Stirnseite 58 die erste Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22. Darauf folgend ist der Wickeldraht 68 durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 und der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 68 die erste Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 und bildet darauf folgend zweite Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 aus. Ausgehend von der zweiten Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 überspannt der Wickeldraht 68 auf der zweiten Stirnseite 58 die zweite Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22. Darauf folgend ist der Wickeldraht 68 durch eine Statornut 16 zwischen der zweiten Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 und der zweiten Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 68 die zweite Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 und bildet darauffolgend die dritte Statorspule 40 des ersten Wicklungsstrangs 20 aus. Ausgehend von der dritten Statorspule 40 des ersten Wicklungsstrangs 20 überspannt der Wicklungsdraht 68 auf der zweiten Stirnseite 58 die dritte Statorspule 42 des zweiten Wicklungsstrangs 22. Darauf folgend ist der Wickeldraht 68 durch eine Statornut 16 zwischen der dritten Statorspule 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 und der dritten Statorspule 42 des zweiten Wicklungsstrangs 22 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht die dritte Statorspule 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 und der dritten Statorspule 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 auf die zweite Stirnseite 58 geführt. Auf der zweiten Stirnseite 58 überspannt der Wickeldraht 68 die erste Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 und ist darauf folgend abschließend durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und der ersten Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 auf die erste Stirnseite 56 geführt, wo der erste Wicklungsstrang 20 in den zweiten Wicklungsstrang 22 übergeht.
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Ein Wickeldraht 70 des zweiten Wicklungsstrangs 22 ist von der ersten Stirnseite 56 in den Statorkern 12 hineingeführt und bildet zunächst die erste Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 aus. Ausgehend von der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 überspannt der Wickeldraht 70 auf der zweiten Stirnseite 58 die erste Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der zweiten Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 und der ersten Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 70 die zweite Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 und bildet darauffolgend die zweite Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22 aus. Ausgehend von der zweiten Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22 überspannt der Wickeldraht 70 auf der zweiten Stirnseite 58 die zweite Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der dritten Statorspule 40 des ersten Wicklungsstrangs 20 und der zweiten Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 70 die dritte Statorspule 40 des ersten Wicklungsstrangs 20 und bildet darauffolgend die dritte Statorspule 42 des zweiten Wicklungsstrangs 24 aus. Ausgehend von der dritten Statorspule 42 des zweiten Wicklungsstrangs 24 überspannt der Wickeldraht 70 auf der zweiten Stirnseite 58 die dritte Statorspule 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 und der dritten Statorspule 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 70 die erste Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und der ersten Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 auf die zweite Stirnseite geführt. Auf der zweiten Stirnseite 58 überspannt der Wickeldraht 70 die erste Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und ist darauf folgend abschließend durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 und der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 auf die erste Stirnseite 56 geführt ist, wo der zweite Wicklungsstrang 22 in den dritten Wicklungsstrang 24 übergeht.
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Ein Wickeldraht 72 des dritten Wicklungsstrangs 24a ist von der ersten Stirnseite 56 in den Statorkern 12a eingeführt und bildet zunächst die erste Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 aus. Ausgehend von der ersten Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 überspannt der Wickeldraht 72 auf der zweiten Stirnseite 58 die zweite Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der zweiten Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 24 und der zweiten Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 72 die zweite Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und bildet darauffolgend die zweite Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 aus. Ausgehend von der zweiten Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 überspannt der Wickeldraht 72 auf der zweiten Stirnseite 58 die dritte Statorspule 40 des ersten Wicklungsstrangs 20 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der dritten Statorspule 42 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und der dritten Statorspule 40 des ersten Wicklungsstrangs 20 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 72 die dritte Statorspule 42 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und bildet darauf folgend dritte Statorspule 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 aus. Abschließend ist der Wickeldraht 72 ausgehend von der dritten Statorspule 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 auf die erste Stirnseite 56 geführt, wo der dritte Wicklungsstrang 24 in den ersten Wicklungsstrang 20 übergeht.
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2 zeigt eine Draufsicht auf den Stator 10. Der Stator 10 weist einen Statorkern 12 mit neun Statorzähnen 14 auf. Die Statorzähne 14 sind gleichmäßig verteilt über den Umfang des Statorkerns 12 angeordnet. Der Stator 10 umfasst eine erste Stirnseite 56 und eine zweite Stirnseite 58. Die Statorzähne 14 sind entsprechend dem Wicklungsschema der 1 bewickelt. Der Stator 10 aus 2 kann insbesondere Teil eines Spindelmotors sein.
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3 zeigt ein alternatives Wicklungsschema gemäß der Erfindung. Der Stator 10 weist einen Statorkern 12 auf, welcher zwölf Statorzähne 14 umfasst. Zwischen den Statorzähnen 14 sind zwölf Statornuten 16 angeordnet. Ferner weist der Stator 10 eine dreiphasige Wicklung 18 auf, welche drei Wicklungsstränge 20, 22, 24 umfasst, die jeweils einer von drei Phasen zugeordnet sind. Die Wicklungsstränge 20, 22, 24 bilden jeweils vier auf die Statorzähne 14 gewickelte Statorspulen 28-44 aus. Die Pfeile 60 im Wickelschema zeigen die Wickelrichtung der Statorspulen 28-50 an. Alle Statorspulen 28-50 weisen den gleichen Wicklungssinn auf.
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Zum ersten Wicklungsstrang 20 gehören die Statorspulen 28, 34, 40 und 46. Zum zweiten Wicklungsstrang 22 gehören die Statorspulen 30, 36, 42 und 48. Zum dritten Wicklungsstrang 24 gehören die Statorspulen 32, 38, 44 und 50. Die Statorspulen 28, 34, 40, 46 des ersten Wicklungsstrangs 20, die Statorspulen 30, 36, 42, 46 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und die Statorspulen 32, 38, 44, 50 des dritten Wicklungsstrangs 24 sind jeweils auf jedem dritten Statorzahn 14 des Statorkerns 12 angeordnet. Die drei Phasen sind in einer Dreiecksschaltung miteinander verbunden. Die drei Phasenausgänge 62, 64, 66 sind aus drei benachbarten Statornuten 16 aus dem Stator herausgeführt. Jeder der Phasenausgänge 62, 64, 66 umfasst jeweils zwei Phasendrähte. Die Phasendrähte sind jeweils von einem Anfang oder einem Ende eines der Wicklungsstränge 20, 22, 24 gebildet. So umfasst ein erster Phasenausgang 62 den Anfang des ersten Wicklungsstrangs 20 und das Ende des dritten Wicklungsstrangs 24. Ein zweiter Phasenausgang 64 umfasst den Anfang des zweiten Wicklungsstrangs 22 und das Ende des ersten Wicklungsstrangs 20. Ein dritter Phasenausgang umfasst den Anfang des dritten Wicklungsstrangs 24 und das Ende des zweiten Wicklungsstrangs 22.
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Ein Wickeldraht 68 des ersten Wicklungsstrangs 20 ist von einer ersten Stirnseite 56 des Stators 10 in den Statorkern 12 hineingeführt und bildet zunächst die erste Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 aus. Ausgehend von der ersten Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 überspannt der Wicklungsdraht 68 auf der zweiten Stirnseite 58 die erste Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22. Darauf folgend ist der Wickeldraht 68 durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 und der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 68 die erste Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 und bildet darauffolgend zweite Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 aus. Ausgehend von der zweiten Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 überspannt der Wickeldraht 68 auf der zweiten Stirnseite 58 die zweite Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22. Darauf folgend ist der Wickeldraht 68 durch eine Statornut 16 zwischen der zweiten Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 und der zweiten Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 68 die zweite Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 und bildet darauffolgend die dritte Statorspule 40 des ersten Wicklungsstrangs 20 aus. Ausgehend von der dritten Statorspule 40 des ersten Wicklungsstrangs 20 überspannt der Wicklungsdraht 68 auf der zweiten Stirnseite 58 die dritte Statorspule 42 des zweiten Wicklungsstrangs 22. Darauf folgend ist der Wickeldraht 68 durch eine Statornut 16 zwischen der dritten Statorspule 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 und der dritten Statorspule 42 des zweiten Wicklungsstrangs 22 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 68 die dritte Statorspule 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 und bildet darauffolgend die vierte Statorspule 46 des ersten Wicklungsstrangs 20 aus. Ausgehend von der vierten Statorspule 46 des ersten Wicklungsstrangs 20 überspannt der Wickeldraht 68 die vierte Statorspule 48 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der vierten Statorspule 50 des dritten Wicklungsstrangs 24 und der vierten Statorspule 48 des zweiten Wicklungsstrangs 22 auf die erste Stirnseite geführt. Darauffolgend überspannt der Wickeldraht 68 die vierte Statorspule 50 des dritten Wicklungsstrangs 24 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 und der vierten Statorspule 50 des dritten Wicklungsstrangs 24 auf die zweite Stirnseite 58 geführt. Auf der zweiten Stirnseite 58 überspannt der Wickeldraht 68 die erste Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 und ist darauf folgend abschließend durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und der ersten Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 auf die erste Stirnseite 56 geführt, wo der erste Wicklungsstrang 20 in den zweiten Wicklungsstrang 22 übergeht.
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Ein Wickeldraht 70 des zweiten Wicklungsstrangs 22 ist von der ersten Stirnseite 56 in den Statorkern 12 hineingeführt und bildet zunächst die erste Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 aus. Ausgehend von der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 überspannt der Wickeldraht 70 auf der zweiten Stirnseite 58 die erste Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der zweiten Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 und der ersten Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 70 die zweite Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 und bildet darauffolgend die zweite Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22 aus. Ausgehend von der zweiten Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22 überspannt der Wickeldraht 70 auf der zweiten Stirnseite 58 die zweite Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der dritten Statorspule 40 des ersten Wicklungsstrangs 20 und der zweiten Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 70 die dritte Statorspule 40 des ersten Wicklungsstrangs 20 und bildet darauffolgend die dritte Statorspule 42 des zweiten Wicklungsstrangs 24 aus. Ausgehend von der dritten Statorspule 42 des zweiten Wicklungsstrangs 24 überspannt der Wickeldraht 70 auf der zweiten Stirnseite 58 die dritte Statorspule 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der vierten Statorspule 46 des ersten Wicklungsstrangs 20 und der dritten Statorspule 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 70 die dritte Statorspule 46 des ersten Wicklungsstrangs 20 und bildet darauffolgend die vierte Statorspule 48 des zweiten Wicklungsstrangs 22 aus. Ausgehend von der vierten Statorspule 48 des zweiten Wicklungsstrangs 22 überspannt der Wickeldraht 70 auf der zweiten Stirnseite 58 die vierte Statorspule 50 des dritten Wicklungsstrangs 24 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 und der vierten Statorspule 50 des dritten Wicklungsstrangs 24 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 70 die erste Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und der ersten Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 auf die zweite Stirnseite geführt. Auf der zweiten Stirnseite 58 überspannt der Wickeldraht 70 die erste Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und ist darauf folgend abschließend durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 und der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 auf die erste Stirnseite 56 geführt ist, wo der zweite Wicklungsstrang 22 in den dritten Wicklungsstrang 24 übergeht.
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Ein Wickeldraht 72 des dritten Wicklungsstrangs 24a ist von der ersten Stirnseite 56 in den Statorkern 12a eingeführt und bildet zunächst die erste Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 aus. Ausgehend von der ersten Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 überspannt der Wickeldraht 72 auf der zweiten Stirnseite 58 die zweite Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der zweiten Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 24 und der zweiten Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 72 die zweite Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und bildet darauffolgend die zweite Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 aus. Ausgehend von der zweiten Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 überspannt der Wickeldraht 72 auf der zweiten Stirnseite 58 die dritte Statorspule 40 des ersten Wicklungsstrangs 20 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der dritten Statorspule 42 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und der dritten Statorspule 40 des ersten Wicklungsstrangs 20 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 72 die dritte Statorspule 42 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und bildet darauffolgend dritte Statorspule 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 aus.
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Ausgehend von der dritten Statorspule 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 überspannt der Wickeldraht 72 auf der zweiten Stirnseiten 56 die vierte Statorspule 46 des ersten Wicklungsstrangs 20 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der vierten Statorspule 48 des zweiten Wicklungsstrangs 48 und der vierten Statorspule 46 des ersten Wicklungsstrangs 20 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 72 die vierte Statorspule 48 des zweiten Wickelungsstrangs 20 und bildet darauffolgend die vierte Statorspule 50 des dritten Wicklungsstrangs 24 aus. Abschließend ist der Wickeldraht 72 ausgehend von der dritten Statorspule 44 des dritten Wicklungsstrangs 24 auf die erste Stirnseite 56 geführt, wo der dritte Wicklungsstrang 24 in den ersten Wicklungsstrang 20 übergeht.
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4 zeigt ein weiteres alternatives Wicklungsschema gemäß der Erfindung. Der Stator 10 weist einen Statorkern 12 auf, welcher sechs Statorzähne 14 umfasst. Zwischen den Statorzähnen 14 sind sechs Statornuten 16 angeordnet. Ferner weist der Stator 10 eine dreiphasige Wicklung 18 auf, welche drei Wicklungsstränge 20, 22, 24 umfasst, die jeweils einer von drei Phasen zugeordnet sind. Die Wicklungsstränge 20, 22, 24 bilden jeweils zwei auf die Statorzähne 14 gewickelte Statorspulen 28-38 aus. Die Pfeile 60 im Wickelschema zeigen die Wickelrichtung der Statorspulen 28-38 an. Alle Statorspulen 28-38 weisen den gleichen Wicklungssinn auf.
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Zum ersten Wicklungsstrang 20 gehören die Statorspulen 28 und 34. Zum zweiten Wicklungsstrang 22 gehören die Statorspulen 30 und 36. Zum dritten Wicklungsstrang 24 gehören die Statorspulen 32 und 38. Die Statorspulen 28, 34 des ersten Wicklungsstrangs 20, die Statorspulen 30, 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und die Statorspulen 32, 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 sind jeweils auf jedem dritten Statorzahn 14 des Statorkerns 12 angeordnet. Die drei Phasen sind in einer Dreiecksschaltung miteinander verbunden. Die drei Phasenausgänge 62, 64, 66 sind aus drei benachbarten Statornuten 16 aus dem Stator herausgeführt. Jeder der Phasenausgänge 62, 64, 66 umfasst jeweils zwei Phasendrähte. Die Phasendrähte sind jeweils von einem Anfang oder einem Ende eines der Wicklungsstränge 20, 22, 24 gebildet. So umfasst ein erster Phasenausgang 62 den Anfang des ersten Wicklungsstrangs 20 und das Ende des dritten Wicklungsstrangs 24. Ein zweiter Phasenausgang 64 umfasst den Anfang des zweiten Wicklungsstrangs 22 und das Ende des ersten Wicklungsstrangs 20. Ein dritter Phasenausgang umfasst den Anfang des dritten Wicklungsstrangs 24 und das Ende des zweiten Wicklungsstrangs 22.
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Ein Wickeldraht 68 des ersten Wicklungsstrangs 20 ist von einer ersten Stirnseite 56 des Stators 10 in den Statorkern 12 hineingeführt und bildet zunächst die erste Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 aus. Ausgehend von der ersten Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 überspannt der Wicklungsdraht 68 auf der zweiten Stirnseite 58 die erste Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22. Darauf folgend ist der Wickeldraht 68 durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 und der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 68 die erste Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 und bildet darauf folgend zweite Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 aus. Ausgehend von der zweiten Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 überspannt der Wickeldraht 68 auf der zweiten Stirnseite 58 die zweite Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22. Darauf folgend ist der Wickeldraht 68 durch eine Statornut 16 zwischen der zweiten Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 und der zweiten Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 68 die zweite Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 und der zweiten Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 auf die zweite Stirnseite 58 geführt. Auf der zweiten Stirnseite 58 überspannt der Wickeldraht 68 die erste Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 und ist darauf folgend abschließend durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und der ersten Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 auf die erste Stirnseite 56 geführt, wo der erste Wicklungsstrang 20 in den zweiten Wicklungsstrang 22 übergeht.
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Ein Wickeldraht 70 des zweiten Wicklungsstrangs 22 ist von der ersten Stirnseite 56 in den Statorkern 12 hineingeführt und bildet zunächst die erste Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 aus. Ausgehend von der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 überspannt der Wickeldraht 70 auf der zweiten Stirnseite 58 die erste Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der zweiten Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 und der ersten Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 70 die zweite Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 und bildet darauffolgend die zweite Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22 aus. Ausgehend von der zweiten Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22 überspannt der Wickeldraht 70 auf der ersten Stirnseite 56 die zweite Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 und die erste Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und der ersten Statorspule 28 des ersten Wicklungsstrangs 20 auf die zweite Stirnseite geführt. Auf der zweiten Stirnseite 58 überspannt der Wickeldraht 70 die erste Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und ist darauf folgend abschließend durch eine Statornut 16 zwischen der ersten Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 und der ersten Statorspule 30 des zweiten Wicklungsstrangs 22 auf die erste Stirnseite 56 geführt ist, wo der zweite Wicklungsstrang 22 in den dritten Wicklungsstrang 24 übergeht.
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Ein Wickeldraht 72 des dritten Wicklungsstrangs 24a ist von der ersten Stirnseite 56 in den Statorkern 12a eingeführt und bildet zunächst die erste Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 aus. Ausgehend von der ersten Statorspule 32 des dritten Wicklungsstrangs 24 überspannt der Wickeldraht 72 auf der zweiten Stirnseite 58 die zweite Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 und ist darauf folgend durch eine Statornut 16 zwischen der zweiten Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 24 und der zweiten Statorspule 34 des ersten Wicklungsstrangs 20 auf die erste Stirnseite 56 geführt. Auf der ersten Stirnseite 56 überspannt der Wickeldraht 72 die zweite Statorspule 36 des zweiten Wicklungsstrangs 22 und bildet darauffolgend die zweite Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 aus. Abschließend ist der Wickeldraht 72 ausgehend von der zweiten Statorspule 38 des dritten Wicklungsstrangs 24 auf die erste Stirnseite 56 geführt, wo der dritte Wicklungsstrang 24 in den ersten Wicklungsstrang 20 übergeht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Stator
- 12
- Statorkern
- 14
- Statorzahn
- 16
- Statornut
- 18
- Wicklung
- 20
- Wicklungsstrang 1
- 22
- Wicklungsstrang 2
- 24
- Wicklungsstrang 3
- 28
- Statorspule 1.1
- 30
- Statorspule 2.1
- 32
- Statorspule 3.1
- 34
- Statorspule 1.2
- 36
- Statorspule 2.2
- 38
- Statorspule 3.2
- 40
- Statorspule 1.3
- 42
- Statorspule 2.3
- 44
- Statorspule 3.3
- 46
- Statorspule 1.4
- 48
- Statorspule 2.4
- 50
- Statorspule 3.4
- 56
- Stirnseite
- 58
- Stirnseite
- 60
- Pfeil
- 62
- Phasenausgang 1
- 64
- Phasenausgang 2
- 66
- Phasenausgang 3
- 68
- Wickeldraht 1
- 70
- Wickeldraht 2
- 72
- Wickeldraht 3
