DE19725525A1

DE19725525A1 - Electronic commutator motor

Info

Publication number: DE19725525A1
Application number: DE1997125525
Authority: DE
Inventors: Christof Bernauer; Wolfgang Krauth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 1998-12-24

Abstract

The motor has a stator carrying at least two windings. The stator has several magnetic poles and grooves. The grooves separate alternate wide magnetic poles and narrow return flow poles. The windings have alternate interwound partial windings each wound around only one pole. The direction of winding from partial winding to partial winding changes or, with different current directions, is the same. Preferably, when the direction of winding changes from coil to coil the first partial winding begins with the same direction and the last partial winding ends with the opposite direction.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft einen elektronisch kommutierter Motor mit einem minde stens zwei Wicklungen tragenden Stator, der in mehrere Pole und Nuten unter teilt ist.The invention relates to an electronically commutated motor with a mind At least two windings-bearing stator, which is divided into several poles and slots shares.

Die bekannten Motoren dieser Art sind mit einem Stator ausgerüstet, der in geo metrisch identische Pole unterteilt ist. Die Wicklungen werden üblicherweise überlappend in die Nuten des Stators gewickelt. So kann z. B. eine erste Wick lung mit einer Anfangs-Teilwicklung um zwei Pole gewickelt werden. Die darauf folgende Teilwicklung wird im entgegengesetzten Wicklungssinn um die näch sten zwei Pole gewickelt usw., wobei von Teilwicklung zu Teilwicklung der Wicklungssinn sich ändert, bis schließlich bei der End-Teilwicklung der Wicklungssinn entgegengesetzt ist wie bei der Anfangs-Teilwicklung der ersten Wicklung. Eine zweite Wicklung wird um einen Pol versetzt in gleicher Weise auf die Pole des Stators aufgewickelt. The known motors of this type are equipped with a stator, which in geo metrically identical poles is divided. The windings are common overlapping in the slots of the stator. So z. B. a first wick with an initial partial winding around two poles. The one on it The following partial winding is in the opposite winding sense around the next Most two poles wound, etc., with the partial winding of the partial winding Sense of winding changes until finally the final partial winding The opposite sense of winding is the same as for the initial partial winding of the first Winding. A second winding is offset by one pole in the same way the poles of the stator coiled.

Bei den bekannten Motoren dieser Art sind schon bei zweisträngiger Ausführung der Statorwicklung eine Vielzahl von Teilwicklungen erforderlich. Da die Wickel zeit hauptsächlich von der Anzahl der zu wickelnden Teilwicklungen abhängt und nur unwesentlich von der Anzahl der Windungen beeinflußt wird, ist die Herstellung des Stators für einen Motor der eingangs erwähnten Art zeitauf wendig und daher sehr teuer. Da sich die Wicklungen überlappen, bilden sich an den axialen Enden des Stators sogenannte Wickelköpfe, die das Volumen des Stators und damit des Motors vergrößern. Die Wickelköpfe bringen zudem einen größeren Ohm'schen Widerstand der Wicklungen, was eine erhöhte Verlust leistung bedingt, die nicht zur Drehmomentenentstehung beiträgt.In the known engines of this type are already in two-strand version the stator winding requires a large number of partial windings. Because the wraps time mainly depends on the number of partial windings to be wound and is only insignificantly influenced by the number of turns, is the Manufacture of the stator for a motor of the type mentioned in the opening paragraph agile and therefore very expensive. As the windings overlap, they form the axial ends of the stator so-called winding heads, which the volume of the Increase the stator and thus the motor. The winding heads also bring one greater ohmic resistance of the windings, resulting in increased loss performance that does not contribute to the generation of torque.

Advantages of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Motor der eingangs erwähnten Art mit einem Stator zu versehen, der einfacher und kostengünstiger herstellbar ist, kleineren Raum beansprucht und den Wirkungsgrad des Motors verbessert.It is an object of the invention to have a motor of the type mentioned to provide a stator that is easier and cheaper to manufacture, takes up less space and improves engine efficiency.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Nuten ab wechselnd breite Magnetpole und schmale Rückflußpole abteilen, daß die Wick lungen abwechselnd ineinander verschachtelte Teilwicklungen aufweisen, die jeweils nur um einen Magnetpol gewickelt sind und von Teilwicklung zu Teil wicklung den Wicklungssinn ändern, oder - bei unterschiedlicher Stromrichtung - gleichsinnig gewickelt sind. This object is achieved according to the invention in that the grooves Divide alternately wide magnetic poles and narrow reflux poles so that the wick lungs have alternately nested partial windings that are each wound around a magnetic pole and from part winding to part change the winding direction, or - with different current direction - are wound in the same direction.

Eine vorteilhafte Maßnahme besteht darin, daß die Anfangs-Teilwicklungen der Wicklungen mit dem gleichen Wicklungssinn beginnen und die End-Teilwick lungen der Wicklungen mit dem entgegengesetzten Wicklungssinn enden.An advantageous measure is that the initial partial windings of the Windings start with the same winding sense and the end partial winding lungs of the windings end with the opposite winding sense.

Mit der Abteilung von breiten Magnetpolen und schmalen Rückflußpolen läßt sich die Anzahl der Teilwicklungen pro Wicklung beachtlich reduzieren. Die Wicklungen können daher in kürzerer Zeit aufgebracht werden, was die Her stellung des Stators und damit des Motors vereinfacht und verbilligt. Da sich die Teilwicklungen der Wicklungen nicht mehr überlappen, fallen die Wickelköpfe an den axialen Enden des Stators kleiner aus. Das Volumen des Stators und damit des Motors kann deutlich verkleinert werden. Kleinere Wickelköpfe reduzieren auch den Ohm'schen Widerstand der Wicklungen, was sich in einer Verbesse rung des Wirkungsgrades des Motors auswirkt. Dies wirkt sich positiv auf das Geräuschverhalten aus.With the division of wide magnetic poles and narrow reflux poles the number of partial windings per winding is considerably reduced. The Windings can therefore be applied in a shorter time, which is what the her position of the stator and thus the motor simplified and cheaper. Since the If the windings no longer overlap part of the windings, the end windings are created the axial ends of the stator smaller. The volume of the stator and therefore of the motor can be reduced significantly. Reduce smaller winding heads also the ohmic resistance of the windings, which is an improvement Efficiency of the engine affects. This has a positive effect on that Noise behavior.

Ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, daß die Magnetpole und die Rück flußpole T-förmig ausgebildet sind, wobei sich Polflächen der Magnetpole etwa über den doppelten Winkelbereich des Stators erstrecken wie die Polflächen der Rückflußpole, dann wird ausreichend großer Wickelraum geschaffen.Is provided according to an embodiment that the magnetic poles and the back flux poles are T-shaped, with pole faces of the magnetic poles approximately extend over the double angular range of the stator like the pole faces of the Return poles, then a sufficiently large winding space is created.

Damit die Erfindung auch auf mehrsträngige Bewicklung des Stators anwendbar ist, sieht eine Ausgestaltung vor, daß die Anzahl der Magnetpole sowie der Rückflußpole jeweils dem Produkt aus der Anzahl der Wicklungen und einem geradzahligen Vielfachen entspricht.So that the invention can also be applied to multi-strand winding of the stator is an embodiment provides that the number of magnetic poles and Return poles each the product of the number of windings and one corresponds to even multiples.

Die Vervollständigung des Motors wird vorzugsweise so ausgeführt, daß der Stator von einem Rotor umschlossen ist, der abwechselnd Nord- und Südpole bildet, und daß sich die Polflächen der Nord- und Südpole des Rotors etwa über denselben Winkelbereich erstrecken wie die Polflächen der Magnetpole. Dabei ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß der Rotor aus Dauermagneten aufgebaut ist.The completion of the engine is preferably carried out so that the Stator is enclosed by a rotor, which alternately north and south poles forms, and that the pole faces of the north and south poles of the rotor about extend the same angular range as the pole faces of the magnetic poles. It is Expediently provided that the rotor is constructed from permanent magnets is.

Selbstverständlich ist die Erfindung auch bei einem als Generator angetriebenen Motor anwendbar.Of course, the invention is also in a driven as a generator Motor applicable.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs beispiel näher erläutert.The invention is based on an embodiment shown in the drawing example explained in more detail.

Wie der Motoraufbau nach der Zeichnung zeigt, wird ein Stator St von einem Rotor R umschlossen, der abwechselnd Nord- und Südpole N und S trägt. Diese Nord- und Südpole N und S können Dauermagnete sein, die mit konkaven Pol flächen dem Stator St zugekehrt sind. Der Stator St selbst ist durch Nuten NT unterteilt, die T-förmige Magnetpole MP1, MP2, MP3, MP4, MP5, MP6, MP7 und MPn sowie Rückflußpole RP1, RP2, RP3, RP4, RP5, RP6, RP7 und RP8 ab teilen. Die Magnetpole MP1 bis MPn sind mit konvexen Polflächen dem Rotor R zugekehrt, wobei zwischen den Polflächen von Rotor R und Stator St ein Luft spalt gebildet ist. Die Polflächen der Magnetpole MP1 bis MPn des Stators St und die Polflächen der Nord- und Südpole N und S des Rotors R erstrecken sich etwa über denselben Winkelbereich, während die Polflächen der schmalen Rückflußpole RP1 bis RPn sich nur etwa über den halben Winkelbereich wie die Magnetpole MP1 bis MPn und der Nord- und Südpole N und S erstrecken.As the motor structure according to the drawing shows, a stator St becomes one Enclosed rotor R, which alternately carries north and south poles N and S. This North and south poles N and S can be permanent magnets with a concave pole are facing the stator St. The stator St itself is NT through slots divided, the T-shaped magnetic poles MP1, MP2, MP3, MP4, MP5, MP6, MP7 and MPn and reflux poles RP1, RP2, RP3, RP4, RP5, RP6, RP7 and RP8 divide. The magnetic poles MP1 to MPn are the rotor R with convex pole faces facing, an air between the pole faces of rotor R and stator St gap is formed. The pole faces of the magnetic poles MP1 to MPn of the stator St and the pole faces of the north and south poles N and S of the rotor R extend about the same angular range, while the pole faces of the narrow Return poles RP1 to RPn are only about half the angular range as that Magnetic poles MP1 to MPn and the north and south poles N and S extend.

Bei der zweisträngigen Ausführung der Statorwicklung wird die erste Wicklung W1 als Teilwicklungen TW11, TW12. . .auf die Magnetpole MP1, MP3. . .MP7 aufgebracht, während die zweite Wicklung W2 mit ihren Teilwicklungen TW21, TW22. . .auf die Magnetpole MP2, MP4, MP6 und MPn aufgebracht ist.In the double-strand version of the stator winding, the first winding W1 as partial windings TW11, TW12. . on the magnetic poles MP1, MP3. . .MP7 applied while the second winding W2 with its partial windings TW21, TW22. . . is applied to the magnetic poles MP2, MP4, MP6 and MPn.

Die Wicklungen W1 und W2 sind mit ihren Teilwicklungen TW11, TW12. . .so wie TW21, TW22. . .ineinander verschachtelt und überlappen sich nicht. Die Anzahl der Magnetpole MP1 bis MPn und der Rückflußpole RP1 bis RPn ist so gewählt, daß die im Wicklungsraum sich ändernden Teilwicklungen TW11, TW12. . .bzw. TW21, TW22. . .der Wicklungen W1 und W2 im gleichen Wick lungssinn beginnen und mit dem entgegengesetzten Wicklungssinn enden. Bei k = 2 Wicklungen W1 und W2 und einem geradzahligen Vielfachen v = 4 ergeben sich acht Magnetpole MP1 bis MPn und pro Wicklung W1 und W2 jeweils vier Teilwicklungen. Dabei überlappen sich die Teilwicklungen beider Wicklungen W1 und W2 nicht.The windings W1 and W2 with their partial windings are TW11, TW12. . .so like TW21, TW22. . nested and do not overlap. The The number of magnetic poles MP1 to MPn and the reflux poles RP1 to RPn is so chosen that the partial windings TW11, which change in the winding space, TW12. . .respectively. TW21, TW22. . . of windings W1 and W2 in the same winding Start sense of direction and end with the opposite sense of winding. At k = 2 windings W1 and W2 and an even multiple v = 4 there are eight magnetic poles MP1 to MPn and four for each winding W1 and W2 Partial windings. The partial windings of both windings W1 overlap and W2 not.

Betrachtet man demgegenüber einen Motor, bei dem die Magnetpole gleich wie die Rückflußpole ausgebildet und letztlich ebenfalls als Magnetpole Teilwick lungen tragen, so hätte der Stator 24 Pole. Die sich überlappenden Teilwick lungen würden auf jeweils zwei Pole gewickelt werden, so daß sich bei zwei Wicklungen schon 24 Teilwicklungen ergeben, die zu großen Wickelköpfen füh ren. Daraus ist deutlich erkennbar, worin der Vorteil des neuen Statoraufbaues liegt.In contrast, consider a motor in which the magnetic poles are the same as the reflux poles are formed and ultimately also as magnetic poles lungs, the stator would have 24 poles. The overlapping partial wick lungs would be wound on two poles each, so that two Windings already result in 24 partial windings, which lead to large winding heads This clearly shows what the advantage of the new stator structure is lies.

Der neue Statoraufbau kann auch zur Verkleinerung des Volumens eines Motors ausgenützt werden. Aus einem gegebenen Volumen des gesamten Motors kann andererseits auch mehr Leistung genommen werden. The new stator structure can also be used to reduce the volume of a motor be exploited. From a given volume of the entire engine can on the other hand, more power can be taken.

Die Anzahl n der Magnetpole und der Rückflußpole kann auf mehr als zwei Wicklungen abgestimmt werden, wenn k die Anzahl der Wicklungen ist und be achtet wird, daß n=kv, wobei v ein geradzahliges Vielfaches ist. Bei Wicklungen und v=2 sind daher mindestens 6 Magnetpole und 6 Rückflußpole vorzusehen.The number n of the magnetic poles and the reflux poles can be more than two Windings are matched when k is the number of windings and be care is taken that n = kv, where v is an even multiple. At Windings and v = 2 are therefore at least 6 magnetic poles and 6 reflux poles to provide.

Claims

1. Electronically commutated motor with a stator carrying at least two windings, which is divided into several poles and slots,
characterized by
that the slots (NT) alternately divide wide magnetic poles (MP1 ... MPn) and narrow reflux poles (RP1 ... RPN),
that the windings (W1, W2) have alternately nested partial windings (TW11, TW21, TW12, TW22 ...) which are each wound around only one magnetic pole (MP1, MP3 ... ...; MP2, MP4 ...) and change the winding direction from partial winding to partial winding (TW11 to TW12..., TW21 to TW22...) or - with different current directions - are wound in the same direction.

2. Electronically commutated motor according to claim 1, characterized, that from partial winding to partial winding (TW11 to TW12..., TW21 to TW22. . .) changed winding direction the initial partial windings (TW11; TW21) of the windings (W1, W2) with the same winding Start with the end partial windings of the windings (W1, W2) end in the opposite direction.

3. Motor according to claim 1 or 2, characterized, that the magnetic poles (MP1 ... MPN) and the reflux poles (RP1 ... RPn) T-för mig are formed, with pole faces of the magnetic poles (MP1 ... MPN) extend approximately over twice the angular range of the stator (St) like the pole faces of the reflux poles (RP1 ... RPN).

4. Motor according to one of claims 1 to 4, characterized, that the number (n) of magnetic poles (MP1 ... MPn) and the reflux poles (RP1 ... RPN) each the product of the number (e.g. K = 2) of the wick lungs (W1, W2) and an even multiple (e.g. v = 2,4,6...) corresponds.

5. Motor according to one of claims 1 to 4, characterized in
that the stator (St) is enclosed by a rotor (R), which alternately forms north and south poles (N, S), and
that the pole faces of the north and south poles of the rotor (R) extend approximately over the same angular range as the pole faces of the magnetic poles (MP1 ... MP2).

6. Motor according to claim 5, characterized, that the rotor (R) is made up of permanent magnets.

7. Motor according to one of claims 1 to 6, characterized, that it is driven as a generator.