DE19838335A1

DE19838335A1 - Stator for an electric drive motor

Info

Publication number: DE19838335A1
Application number: DE1998138335
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Krauth; Gerd Knoepfel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-08-24
Filing date: 1998-08-24
Publication date: 2000-03-02
Also published as: TW431050B; WO2000011775A1

Abstract

The invention relates to a stator for an electrical drive motor comprising a plurality of teeth separated by grooves and a three-phase winding having, for instance, several phases, wherein a phase comprises several coils (20 to 23) and the individual coils comprise several teeth. In order to improve said stator in such a way that better filling of the grooves and a higher degree of efficiency is achieved, the invention provides that several teeth of the stator (4, 5, 6) are assembled to form a tooth with several heads, preferably at approximately half the height of the neck of the tooth.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft einen Stator für einen elek trischen Antriebsmotor mit einer Anzahl durch Nuten getrennte Statorzähne und mit einer mehrsträngigen Wicklung, insbesondere Drehstromwicklung, wobei ein Strang mehrere Spulen umfaßt und einzelne Spulen jeweils mehrere Zähne umfassen.The invention relates to a stator for an elek trical drive motor with a number by grooves separate stator teeth and with a multi-stranded Winding, in particular three-phase winding, a Strand comprises several coils and individual coils each include several teeth.

Genutete Statoren für elektrische Antriebsmotoren mit einer Anzahl symmetrischer Statorzähne und einer mehr strängigen Drehstromwicklung sind bekannt.Grooved stators for electric drive motors with a number of symmetrical stator teeth and one more stranded three-phase winding are known.

Ein Beispiel für einen bekannten 24-nutigen Stator ist in Fig. 1 dargestellt. Üblicherweise ist eine drei- oder mehrsträngige Drehstromwicklung (Sternwicklung) so aufgebaut, daß die einzelnen Spulen 1, 2 jeweils mehrere Zähne 3 umfassen und sich gegenseitig überlappen. Die tiefer liegenden Spulen 1 verhindern, daß die nachfolgenden Spulen bis in den Nutengrund gleiten können. Die Nuten werden daher schlecht ausgenutzt. Ferner ergibt sich ein hoher Wickelkopf durch die sich überlagernden Spulen. In Fig. 1 ist der Übersichtlichkeit halber nur ein Teil der Spulen gezeichnet. Die beschriebenen Nachteile nehmen nach außen hin immer mehr zu.An example of a known 24-slot stator is shown in FIG. 1. Usually, a three-strand or multi-strand three-phase winding (star winding) is constructed in such a way that the individual coils 1 , 2 each comprise several teeth 3 and overlap one another. The lower-lying coils 1 prevent the subsequent coils from sliding into the bottom of the slot. The grooves are therefore poorly used. Furthermore, a high winding head results from the overlapping coils. For the sake of clarity, only a part of the coils is drawn in FIG. 1. The disadvantages described increase more and more towards the outside.

Bekanntlich wird der Wirkungsgrad eines Stators wesent lich von seiner Nutfüllung, d. h. dem gesamten Leiter querschnitt in bezug auf die Gesamtfläche des Stators, bestimmt.As is well known, the efficiency of a stator becomes essential Lich from its groove filling, d. H. the entire leader cross section in relation to the total area of the stator, certainly.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stator für elektrische Antriebsmotoren der gattungs gemäßen Art derart zu verbessern, daß eine höhere Nutfüllung ermöglicht wird.The invention is therefore based on the object Stator for electric drive motors of the genus to improve according to the manner that a higher Groove filling is made possible.

Advantages of the invention

Diese Aufgabe wird bei einem Stator für einen elektrischen Antriebsmotor der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils mehrere Statorzähne, vorzugsweise auf etwa halber Höhe des Zahnhalses, zu einem Zahn zusammengefaßt werden (zusammengefaßter Zahn).This task is for a stator for one electric drive motor of the type described Art solved according to the invention that in each case several Stator teeth, preferably at about half the height of the Tooth neck, to be combined into one tooth (summarized tooth).

Die Zusammenfassung mehrerer Statorzähne zu einem Zahn hat den wichtigen Vorteil, daß durch die unsymmetrische, spezifische Gestaltung der Statorzähne ein hoher Leiter querschnitt je Nutfläche, das heißt ein hoher Nutfüll faktor, erreicht wird und dadurch eine hohe Leistungs dichte sowie ein hoher Wirkungsgrad des elektrischen Antriebsmotors zustande kommt.The combination of several stator teeth into one tooth has the important advantage that the asymmetrical, specific design of the stator teeth a high conductor cross-section per groove surface, that means a high groove fill factor, is achieved and therefore high performance density as well as a high efficiency of the electrical Drive motor comes about.

Der erfindungsgemäße Stator ermöglicht zudem die Ver wendung eines niedrigeren und einfacheren Wickelkopfes. Dies reduziert die Wicklungszeiten und den Wicklungswiderstand. Letzteres hat ebenfalls eine höhere Leistungsdichte und einen höheren Wirkungsgrad des elektrischen Antriebsmotors zur Folge.The stator according to the invention also enables the Ver use of a lower and simpler winding head. This reduces the winding times and the Winding resistance. The latter also has a higher one Power density and higher efficiency electric drive motor result.

Auf den erfindungsgemäßen Stator werden die Spulen zwar magnetisch überlappend gewickelt, sind aber vorteilhafterweise mechanisch voneinander getrennt.The coils are on the stator according to the invention but are magnetically overlapping advantageously mechanically separated.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Stators sieht vor, jeweils drei Statorzähne, vorzugsweise auf halber Höhe des Zahnhalses, zu einem Zahn mit drei Zahnköpfen zusammenzufassen.A particularly advantageous embodiment of the inventions stator according to the invention provides, three each Stator teeth, preferably halfway up the Tooth neck, to a tooth with three tooth heads summarize.

Ein zusätzlicher Vorteil ist es, wenn die Zahnköpfe der äußeren Zähne des zusammengefaßten Zahns unsymmetrisch an ihre jeweiligen Zahnhälse angeordnet sind. Durch diese Unsymmetrie läßt sich die aktive Nutfläche nochmals vergrößern.An additional advantage is when the tooth tips of the outer teeth of the merged tooth asymmetrical are arranged on their respective tooth necks. By this asymmetry can be the active groove area enlarge again.

Ferner ist bei dem erfindungsgemäßen Stator von Vorteil, daß der Nutengrunddurchmesser geringer als bei vergleichbaren herkömmlichen Statoren sein kann, da nicht alle Nuten nach innen geführt werden und sich die einzelnen Nuten nach innen hin nicht so stark verjüngen. Dies gilt insbesondere für vielnutige Statoren. Dadurch wird ermöglicht, daß der untere Bereich des Zahnfußes des zusammengefaßten Zahns breiter sein kann als der Zahnfuß der ursprünglichen einzelnen Zähne. Außerdem wird durch den geringeren Nutengrunddurchmesser eine bessere Ausnutzung des Bauraumes, d. h. eine höhere Leistungsdichte erreicht.It is also advantageous in the stator according to the invention that the groove base diameter is less than at comparable conventional stators can be there not all grooves are led inwards and the individual grooves do not taper so much towards the inside. This applies in particular to multi-slot stators. Thereby allows the lower area of the tooth base of the combined tooth can be wider than that Original individual teeth. Moreover becomes a due to the smaller groove base diameter better utilization of the installation space, d. H. a higher one Power density reached.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf jeweils einen zusammen gefaßten Zahn ein alleinstehender folgt und diese Anord nung auf dem Statorumfang sich mehrere Male, insbesondere 6mal, wiederholt.Another advantageous embodiment of the invention is characterized in that one at a time tooth is followed by a single and this arrangement on the circumference of the stator several times, especially 6 times, repeated.

Prinzipiell können unterschiedliche Wicklungsschemata zur Anwendung kommen. Eine vorteilhafte Ausführung sieht beispielsweise vor, daß die Wicklung drei Stränge und vier Spulen pro Strang umfaßt.In principle, different winding schemes come into use. An advantageous embodiment sees for example, that the winding has three strands and comprises four coils per strand.

Vorzugsweise sind zur Ausbildung eines Stranges jeweils zwei Spulen in den außen liegenden oberen Nuten angeord net, während die beiden anderen Spulen in den innen liegenden unteren Nuten angeordnet sind.Preferably each are to form a strand two coils arranged in the outer upper grooves net while the other two coils in the inside lying lower grooves are arranged.

Zusätzlich können vorteilhafterweise die beiden oben und die beiden unten liegenden Spulen eines Stranges mitein ander elektrisch in Reihe geschaltet werden. Dadurch ist der Wicklungswiderstand aller Stränge gleich.In addition, the two above can advantageously and the two coils of a strand below others are electrically connected in series. This is the winding resistance of all strands is the same.

Bezüglich der Anordnung der zusammengefaßten Zähne auf dem Statorumfang sind auch andere Ausführungen denkbar. So kann beispielsweise vorgesehen werden, daß sich auf dem Statorumfang nur zusammengefaßte Zähne befinden.Regarding the arrangement of the combined teeth on other designs are also conceivable for the stator circumference. For example, it can be provided that the stator circumference is only combined teeth.

drawing

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegen stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.Further features and advantages of the invention are opposed stood the following description and the graphic representation of an embodiment.

Fig. 1 zeigt einen aus dem Stand der Technik bekann ten, obenbeschriebenen Stator, Fig. 1 shows a th, the above-described stator known from the prior art,

Fig. 2 zeigt schnittbildlich einen Stator mit 24 Zähnen, wobei 6mal jeweils drei Statorzähne zu einem Zahn mit drei Zahnköpfen zusammengefaßt sind. Das dreisträngige Wicklungsschema mit vier Spulen pro Strang ist ebenfalls gezeigt. Fig. 2 shows a sectional view of a stator with 24 teeth, 6 times three stator teeth are combined to form a tooth with three tooth heads. The three-strand winding scheme with four coils per strand is also shown.

Description of the embodiment

Bei dem beispielhaft beschriebenen Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 2, handelt es sich um einen 24-nutigen Stator mit einer dreisträngigen Sternwicklung und einem 8-poligen Magnetkreis. Somit bilden jeweils drei Statorzähne einen magnetischen Pol. Die Spulen der Wicklung, insbesondere der Drehstromwicklung umfassen entsprechend je drei Zähne, wobei jeweils nur der Nordpol (oder alternativ der Südpol) bewickelt wird.The exemplary embodiment described by way of example, shown in FIG. 2, is a 24-slot stator with a three-strand star winding and an 8-pin magnetic circuit. Thus, three stator teeth form a magnetic pole. The coils of the winding, in particular the three-phase winding, each comprise three teeth, with only the north pole (or alternatively the south pole) being wound.

Der Blechschnitt des Statorpaketes ist derart gestaltet, daß jeweils drei Zähne 4, 5 und 6, auf etwa halber Höhe des Zahnhalses 7, zu einem Zahn zusammengefaßt werden. Der vierte Zahn 8 steht einzeln.The cut of the stator core is designed in such a way that three teeth 4 , 5 and 6 are combined into one tooth at about half the height of the tooth neck 7 . The fourth tooth 8 stands individually.

Diese Anordnung wiederholt sich auf dem Umfang 6mal. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß durch diese Anordnung der Zähne die innen liegenden Spulen 20 einen größeren Wickelraum erhalten und der Nutfüllfaktor gegenüber herkömmlichen Statoren entsprechend größer ist.This arrangement is repeated 6 times on the circumference. From Fig. 2 it can be seen that this arrangement of the teeth gives the inner coils 20 a larger winding space and the slot filling factor is correspondingly larger compared to conventional stators.

Da die Wicklungsdrähte der außenliegenden Spulen 21 jeweils nur an einer Seite der Zähne 4 und 6 anliegen, können die Zahnköpfe 9 der äußeren Zähne des zusammengefaßten Zahns unsymmetrisch an ihren jeweiligen Zahnhälsen 10 angeordnet werden.Since the winding wires of the outer coils 21 each rest only on one side of the teeth 4 and 6 , the tooth tips 9 of the outer teeth of the combined tooth can be arranged asymmetrically on their respective tooth necks 10 .

Als Folge des erfindungsgemäßen Raumgewinns am Nutengrund wird der untere Bereich 11 des Zahnfußes des zusammengefaßten Zahns breiter bemessen als der Zahnfuß der ursprünglichen einzelnen Zähne.As a result of the gain in space at the bottom of the groove according to the invention, the lower region 11 of the tooth base of the combined tooth is dimensioned wider than the tooth base of the original individual teeth.

Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel weist drei Spulenstränge auf. Zur Ausbildung eines Stranges müssen vier Spulen 20 bis 23 gewickelt werden, wobei jeweils zwei Spulen 21 und 23 in die außen liegenden oberen Nuten fallen, während die beiden anderen Spulen 20 und 22 in die innen liegenden unteren Nuten kommen. Dies gilt für alle drei Stränge gleichermaßen. Der Wicklungswiderstand ist in den unteren und oberen Spulen als Folge der unterschiedlichen Drahtlängen zunächst verschieden. Bezogen auf den gesamten Strang wird dies jedoch wieder ausgeglichen, da jeder Strang aus zwei unteren- und zwei oberen in Reihe geschalteten Spulen aufgebaut wird. Die Stränge haben demnach gleiche Wider stände, und die Bestromung ist symmetrisch.The exemplary embodiment described here has three coil strands. To form a strand, four coils 20 to 23 must be wound, two coils 21 and 23 each falling into the outer upper grooves, while the other two coils 20 and 22 come into the inner lower grooves. This applies equally to all three strands. The winding resistance is initially different in the lower and upper coils due to the different wire lengths. However, this is compensated for in relation to the entire strand, since each strand is built up from two lower and two upper coils connected in series. The strands therefore have the same resistance, and the current supply is symmetrical.

Claims

1.Stator for an electric drive motor with a number of stator teeth separated by grooves and with a multi-strand winding, in particular three-phase winding, wherein one strand comprises several coils and individual coils each comprise several teeth, characterized in that in each case several stator teeth ( 4 , 5 , 6 ), preferably at about half the height of their tooth neck, can be combined to form a tooth with several tooth heads (combined tooth).

2. Stator according to claim 1, characterized in that in each case three stator teeth ( 4 , 5 , 6 ), preferably at about half the height of the tooth neck, are combined to form a tooth with three tooth heads.

3. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the tooth heads ( 9 ) of the outer teeth of the combined tooth are asymmetrically metrically arranged on their respective tooth necks ( 10 ).

4. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the lower region ( 11 ) of the tooth base of the combined tooth is wider than the tooth base of individual teeth not combined.

5. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that a single tooth ( 8 ) follows each grouped tooth and this arrangement is repeated several times on the circumference of the stator.

6. Stator according to claim 5, characterized in that the arrangement on the stator circumference 6 times repeated.

7. Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the winding three Strands and four coils per strand includes.

8. Stator according to claim 7, characterized in that two coils ( 21 , 23 ) are arranged in the outer upper grooves to form a strand, while the other two coils ( 20 , 22 ) are arranged in the inner lower grooves .

9. Stator according to claim 8, characterized in that the two are at the top and the two at the bottom Coils are electrically connected in series.

10. Stator according to claims 1 to 4, characterized characterized that only on the stator circumference summarized teeth are.