DE102004058045B4 - Electric machine with tooth coil winding - Google Patents

Abstract

Elektrische Maschine mit einem Nuten (5, 6) und Zähne (7) umfassenden Ständer (2) und mit einem teilweise in den Nuten (5) eingebetteten, mehrere Zahnspulen (9–20) umfassenden Wicklungssystem (8), wobei
a) jeweils mindestens zwei der Zahnspulen (9–20) konzentrisch zueinander angeordnet sind und eine Zahnspulengruppe (21–26) bilden,
b) jede Zahnspule (9–20) mindestens zwei Zähne (7) umschließt, und
c) einige der Nuten (6) zumindest elektrisch unbelegt sind,
d) der Ständer (2) sechsunddreißig Nuten (5,6) und das Wicklungssystem (8) drei Wicklungsstränge (29, 32, 35) umfasst sowie eine Polpaarzahl von zwei vorgesehen ist, wobei
aa) der erste Wicklungsstrang (29)
– eine erste Zahnspulengruppe (21) mit einer ersten und einer zweiten Zahnspule (9, 10), deren Leiter in der ersten und vierunddreißigsten bzw. in der zweiten und dreiunddreißigsten Nut (5) verlaufen, und
– eine zweite Zahnspulengruppe (22) mit einer dritten und einer vierten Zahnspule (11, 12), deren Leiter in der...Electric machine comprising a stator (2) comprising grooves (5, 6) and teeth (7) and a winding system (8) partially embedded in the grooves (5) and comprising a plurality of toothed coils (9-20)
a) at least two of the toothed coils (9-20) are arranged concentrically with one another and form a toothed coil group (21-26),
b) each tooth coil (9-20) encloses at least two teeth (7), and
c) some of the grooves (6) are at least electrically unoccupied,
d) the stator (2) comprises thirty-six slots (5, 6) and the winding system (8) comprises three winding branches (29, 32, 35) and a pole pair number of two is provided
aa) the first winding strand (29)
A first set of toothed coils (21) having a first and a second toothed coil (9, 10) whose conductors extend in the first and thirty-fourth or in the second and thirty-third grooves (5), and
A second set of toothed coils (22) with a third and a fourth toothed coil (11, 12), the conductors of which in the ...

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Nuten und Zähne umfassenden Ständer und mit einem teilweise in den Nuten eingebetteten, mehrere Zahnspulen umfassenden Wicklungssystem.The The invention relates to an electric machine with a groove and Teeth comprising stand and with a partially embedded in the grooves, several tooth coils comprehensive winding system.

Eine elektrische Maschine, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine, weist in einer gängigen Ausführungsform mit einschichtigen Ganzlochwicklungen auf beiden axialen Stirnseiten des Ständers angeordnete, relativ großvolumige Wickelköpfe auf. Diese großen Wickelköpfe führen einerseits zu einem erhöhten Platzbedarf der elektrischen Maschine insgesamt und andererseits zu unerwünschten Stromwärmeverlusten.A electric machine, in particular a permanent-magnet synchronous machine, points in a common embodiment with single - layered whole - hole windings on both axial front sides of the stand arranged, relatively large volume winding heads on. These big ones winding heads to lead on the one hand to an increased Space requirement of the electrical machine overall and on the other hand too unwanted Current heat losses.

Eine andere bekannte Ausführungsform der elektrischen Maschine hat ein auf Zahnspulen basierendes Wicklungssystem, wodurch großvolumige Wickelköpfe vermieden werden. Allerdings weist diese Ausführungsform im Betrieb eine gewisse Drehmomentwelligkeit auf, zu deren Reduzierung verschiedene Maßnahmen bekannt sind. So wird in der DE 199 61 760 A1 beschrieben, dass spezielle Wicklungsfaktoren des Wicklungssystems ebenso wie eine Schrägung der Nuten diesbezüglich hilfreich seien. Gleichfalls kann am Läufer eine schräge Anordnung der Permanentmagnete oder/und eine versetzte Magnetisierung vorgesehen sein. Diese Maßnahmen sind jedoch teils sehr aufwändig und deshalb kostenintensiv.Another known embodiment of the electric machine has a tooth coil-based winding system, whereby large-volume winding heads are avoided. However, this embodiment has a certain torque ripple in operation, to the reduction of various measures are known. So will in the DE 199 61 760 A1 described that special winding factors of the winding system as well as a slant of the grooves are helpful in this regard. Likewise, an oblique arrangement of the permanent magnets and / or an offset magnetization can be provided on the rotor. However, these measures are sometimes very complex and therefore costly.

Aus der US 5 519 266 A ist eine elektrische Maschine in Gestalt eines Linearmotors bekannt, der einen Ständer mit Nuten und Zähnen umfasst sowie ein mehrere Spulen umfassendes Wicklungssystem, das teilweise in die Nuten eingebettet ist. Jede Spule hat eine innere und eine äußere Teilspule, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Jede der Teilspulen umschließt mindestens zwei Zähne und im Zentrum der inneren Teilspule befindet sich eine elektrisch unbelegte Nut.From the US 5 519 266 A For example, an electric machine in the form of a linear motor is known, which comprises a stator with grooves and teeth, and a multi-coil winding system, which is partially embedded in the grooves. Each coil has an inner and an outer partial coil, which are arranged concentrically with each other. Each of the sub-coils encloses at least two teeth and in the center of the inner sub-coil is an electrically unoccupied groove.

In der DE 103 17 749 A1 ist eine elektrische Maschine in Gestalt eines Mehrphasenmotors beschrieben, der ein Wicklungssystem ohne Spulenüberlappung umfasst. Mehrere Spulen sind nebeneinander und nicht überlappend als Spulengruppe einer Phase nebeneinander angeordnet. Offenbart ist eine Ausführungsform als Linearmotor und eine weitere Ausführungsform als rotierende elektrische Maschine.In the DE 103 17 749 A1 An electric machine in the form of a polyphase motor is described, which comprises a winding system without coil overlap. Several coils are arranged next to each other and not overlapping as a coil group of a phase next to each other. Disclosed is an embodiment as a linear motor and a further embodiment as a rotating electric machine.

Weiterhin ist aus der DE 115 790 A eine zweipolige elektrische Maschine bekannt, bei der sich die beiden Ständerspulen jeweils aus konzentrisch angeordneten Teilspulen zusammensetzen. Die innerste der Teilspulen umschließt eine unbelegte Nut.Furthermore, from the DE 115 790 A a two-pole electric machine, in which the two stator coils each composed of concentrically arranged partial coils. The innermost of the sub-coils encloses a blank groove.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine elektrische Maschine der eingangs bezeichneten Art anzugeben, die zugleich niedrige Stromwärmeverluste und eine niedrige Drehmomentwelligkeit aufweist.The The object of the invention is therefore an electric machine specify the type described above, the same time low current heat losses and has a low torque ripple.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1.These Task is solved by the characteristics of the independent Patent claim 1.

Aufgrund der Verwendung von Zahnspulen weist die erfindungsgemäße elektrische Maschine relativ kleine Wickelköpfe auf, sodass auch nur verhältnismäßig geringe Stromwärmeverluste anfallen. Im Unterschied zu elektrischen Maschinen, die ein Wicklungssystem gemäß der klassischen Zahnspulwickeltechnik aufweisen, hat die erfindungsgemäße elektrische Maschine eine deutlich höhere Nutanzahl. Dies führt unter anderem dazu, dass einige der Nuten leer bleiben und die Zahnspulen nicht wie sonst üblich nur einen Zahn, sondern mindestens zwei Zähne umschließen. Die hohe Nutanzahl bewirkt eine Unterdrückung oder zumindest eine deutliche Reduzierung des Nutrastens und damit eine geringe Drehmomentwelligkeit, ohne dass aufwändige Maßnahmen wie Schrägungen im Ständer oder Läufer erforderlich sind. Zur Erzielung der hohen Nutanzahl kann vorzugsweise auf die Ständerblechschnitte von gängigen elektrischen Maschinen mit einschichtigen Ganzlochwicklungen zurückgegriffen werden.by virtue of the use of dental coils has the electrical according to the invention Machine relatively small windings so that only relatively small Current heat losses attack. Unlike electric machines that have a winding system according to the classic Have Zahnspulwickeltechnik, has the inventive electrical Machine a much higher Slot number. this leads to among other things, that some of the grooves remain empty and the tooth coils not as usual enclose only one tooth, but at least two teeth. The high number of grooves causes a suppression or at least a significant Reduction of the groove groove and thus a low torque ripple, without requiring elaborate measures like bevels in the stand or runner required are. To achieve the high number of grooves can preferably on the stator laminations of common electrical machines with single-layer all-hole windings used become.

Dies ist eine sehr preiswerte Lösung. Die erfindungsgemäße elektrische Maschine kombiniert also die Vorteile der Ganzlochwickeltechnik mit denen der manchmal auch als Polspulwickeltechnik bezeichneten Zahnspulwickeltechnik. Die erfindungsgemäße elektrische Maschine kann insbesondere als Synchronmaschine, als Synchron-Reluktanzmaschine oder als Asynchronmaschine mit Kurzschlussläufer oder mit Schleifringläufer ausgeführt sein.This is a very cheap solution. The inventive electrical Machine thus combines the advantages of the whole-hole winding technology sometimes referred to as Polspulwickeltechnik Zahnspulwickeltechnik. The electric machine according to the invention can in particular as a synchronous machine, as a synchronous reluctance machine or be designed as an asynchronous machine with squirrel cage or with slip ring rotor.

Das Wicklungssystem umfasst insbesondere Einschichtwicklungen. Dann verlaufen in jeder elektrisch belegten Nut nur elektrische Leiter einer einzigen Zahnspule, sodass sich eine gute Platzausnutzung der aufgrund der hohen Nutanzahl ohnehin kleinen Nutquerschnittsfläche ergibt. Insbesondere geht kein Platz für eine zusätzliche elektrische Isolation zwischen den Leitern verschiedener Zahnspulen verloren.The Winding system includes in particular single-layer windings. Then Run in each electrically occupied groove only electrical conductors a single tooth coil, so that a good space utilization the results due to the high number of grooves anyway small groove cross-sectional area. In particular, there is no room for an additional electrical insulation between the conductors of different tooth coils lost.

Weiterhin sind die zumindest elektrisch unbelegten Nuten von den Zahnspulen umschlossen. Sie sind insbesondere innerhalb der innersten Zahnspulen der Zahnspulengruppen angeordnet. Die Zahnspulen greifen bevorzugt nicht ineinander. Damit wird die Anzahl der sich im Bereich des Wickelkopfes kreuzenden elektrischen Leiter sehr stark reduziert, sodass eine einfache und vor allem sehr platzsparende Wickelkopf-Verschaltung resultiert.Furthermore, the at least electrically unoccupied grooves are enclosed by the tooth coils. They are arranged in particular within the innermost tooth coils of the dental coil groups. The tooth coils preferably do not interlock. Thus, the number of crossing in the winding head electrical conductor is greatly reduced, so that a simple and especially very space-saving end winding interconnection results.

Das Wicklungssystem hat drei Wicklungsstränge. Ihnen ist insbesondere jeweils ein gleicher Anteil der Zahnspulen und der Zahnspulengruppen zugeordnet. Es resultiert ein günstige Magnetfeldverteilung im Luftspalt zwischen Ständer und Läufer, sodass eine gleichmäßige Antriebswirkung erzielt wird.The Winding system has three winding strands. You are particular in each case an equal share of the tooth coils and the tooth coil groups assigned. It results in a favorable Magnetic field distribution in the air gap between the stator and rotor, so that a uniform drive effect is achieved.

Die Zahnspulengruppen der jeweiligen Wicklungsstränge sind in Umfangsrichtung in zyklisch abwechselnder Reihenfolge angeordnet. Dann stellt sich im Luftspalt eine Magnetfeldverteilung mit Feldanteilen ein, die entsprechend der Stranganzahl und der Polpaarzahl in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind.The Tooth groups of the respective winding strands are in the circumferential direction arranged in cyclic alternating order. Then it turns in the air gap, a magnetic field distribution with field shares, the according to the number of strands and the number of pole pairs in the circumferential direction offset from each other.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ergeben sich aus den Merkmalen der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.advantageous Embodiments of the electric machine according to the invention result arising from the features of the dependent claims of claim 1.

Gemäß einer günstigen Variante sind die zumindest elektrisch unbelegten Nuten mit einem Material aufgefüllt. Dadurch werden die elektrisch unbelegten Nuten verschlossen. Während des Betriebs können sich dann keine Schmutzpartikel in diesen Nuten ablagern und die Funktionsfähigkeit beeinträchtigen. Eine geeignete Wahl des Füllmaterials stellt sicher, dass die günstige Wirkung der hohen Nutanzahl unverändert erhalten bleibt. Das Material ist insbesondere elektrisch isolierend. Bevorzugt ist ein Auffüllen mit einem magnetischen Material, wie beispielsweise gesintertem Eisenpulver. Grundsätzlich kann jedoch auch ein unmagnetischer Stoff eingebracht werden.According to one Great Variant are the at least electrically unused grooves with a Material filled up. As a result, the electrically unoccupied grooves are closed. During the Can operate then deposit any dirt particles in these grooves and the operability affect. A suitable choice of filling material provides sure the cheap Effect of the high number of grooves remains unchanged. The Material is particularly electrically insulating. Preferred is a Fill up with a magnetic material, such as sintered Iron powder. in principle However, a non-magnetic substance can also be introduced.

Vorzugsweise enthält das Wicklungssystem weiterhin zumindest auf einer axialen Stirnseite des Ständers einen Wickelkopf und die konzentrischen Zahnspulen jeder Zahnspulengruppe sind im Bereich des Wickelkopfs jeweils in Reihe geschaltet. Damit ergibt sich eine geteilte Zahnspulwicklung. Ihre Wirkung ist trotz der nur kleineren verfügbaren Nutquerschnittsflächen vergleichbar der der klassischen Zahnspulwickeltechnik mit den ungeteilten Zahnspulen.Preferably contains the winding system further at least on an axial end face of the stand a winding head and the concentric tooth coils of each tooth coil group are each connected in series in the winding head. This results a split tooth coil winding. Their effect is despite the only smaller available Nutquerschnittsflächen comparable to the classical tooth-wound winding technique with the undivided ones Tooth coils.

Vorzugsweise ist die elektrische Maschine eine permanenterregte Maschine, bei der ein Läufer mit Permanentmagneten ausgestattet ist. Permanenterregte Maschine, insbesondere permanenterregte Synchronmaschinen wie Synchronmotoren, sind heute oftmals Massenprodukte, die eine kleine Baugröße haben. Die erfindungsgemäß eingesetzten platzsparenden Zahnspulen tragen dem Rechnung. Die darüber hinaus erzielbare niedrige Drehmomentwelligkeit bietet einen Kostenvorteil, der gerade bei Massenprodukten besondere Relevanz hat.Preferably the electric machine is a permanent-magnet machine, at a runner with Permanent magnet is equipped. Permanent-magnet machine, in particular Permanent-magnet synchronous machines such as synchronous motors are today often mass-produced products that are small in size. The space-saving used in the invention Toothed coils carry the bill. The beyond achievable low Torque ripple provides a cost advantage, especially with mass products has special relevance.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt:Further Features, advantages and details of the invention will become apparent the following description of an embodiment with reference to the Drawing. It shows:

1 eine elektrische Maschine mit einer geteilten Zahnspulwicklung im Querschnitt und 1 an electric machine with a divided tooth coil winding in cross-section and

2 ein Wicklungsschema der elektrischen Maschine von 1. 2 a winding scheme of the electric machine of 1 ,

Einander entsprechende Teile sind in den 1 und 2 mit denselben Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are in the 1 and 2 provided with the same reference numerals.

In 1 ist eine als permanenterregter Synchronmotor ausgebildete elektrische Maschine 1 in Querschnittsdarstellung gezeigt. Sie enthält einen Ständer 2 sowie einen Läufer 3, der um eine Drehachse 4 drehbar gelagert ist. Der Läufer 3 ist ein Innenläufer und mit nicht näher dargestellten Permanentmagneten versehen. Der Ständer 2 enthält an seiner dem Läufer 3 zugewandten inneren Wandung mehrere, im Ausführungsbeispiel von 1 insgesamt sechsunddreißig, gleichmäßig über den Umfang verteilte Nuten 5 und 6, zwischen denen jeweils Zähne 7 gebildet sind. Ein außen umlaufendes Joch verbindet die Zähne 7 miteinander. Elektrische Leiter eines dreisträngigen Wicklungssystems 8 sind in den Nuten 5 angeordnet.In 1 is designed as a permanent magnet synchronous motor electric machine 1 shown in cross-sectional view. It contains a stand 2 as well as a runner 3 that is about a rotation axis 4 is rotatably mounted. The runner 3 is an internal rotor and provided with permanent magnets not shown. The stand 2 contains at its the runner 3 facing inner wall several, in the embodiment of 1 a total of thirty-six, evenly distributed over the circumference grooves 5 and 6 between each teeth 7 are formed. An outer circumferential yoke connects the teeth 7 together. Electrical conductors of a three-phase winding system 8th are in the grooves 5 arranged.

Details des Wicklungssystems 8 gehen aus dem vereinfachten Wicklungsschema gemäß 2 hervor. Das Wicklungssystem 8 umfasst insgesamt zwölf Zahnspulen 9 bis 20, von denen jeweils zwei konzentrisch zueinander angeordnet sind und eine von sechs Zahnspulengruppen 21 bis 26 bilden. Die innere Zahnspule jeder der Zahnspulengruppen 21 bis 26 umschließt im Ausführungsbeispiel drei der Zähne 7, die äußere Zahnspule dagegen fünf. Die konzentrische Anordnung bewirkt, dass die zentralen drei Zähne 7 sowohl von der inneren als auch von der äußeren Zahnspule der jeweiligen Zahnspulengruppe 21 bis 26 umschlossen werden.Details of the winding system 8th go from the simplified winding scheme according to 2 out. The winding system 8th comprises a total of twelve tooth coils 9 to 20 of which two are each arranged concentrically with each other and one of six sets of toothed coils 21 to 26 form. The internal tooth coil of each of the dental coil groups 21 to 26 encloses in the embodiment three of the teeth 7 while the outer tooth coil is five. The concentric arrangement causes the central three teeth 7 both from the inner and the outer tooth coil of the respective tooth coil group 21 to 26 be enclosed.

Aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit sind in die Querschnittsdarstellung gemäß 1 nur die erste und die zweite Zahnspulengruppe 21 bzw. 22 mit den Zahnspulen 9 und 10 bzw. 11 und 12 eingezeichnet.For reasons of clarity, the cross-sectional representation in FIG 1 only the first and second tooth coil groups 21 respectively. 22 with the dental coils 9 and 10 respectively. 11 and 12 located.

Die Zahnspulen 9 bis 12 sind wie auch die anderen Zahnspulen 13 bis 20 einschichtig ausgebildet. Die elektrischen Leiter der jeweiligen Zahnspulenwindungen füllen die Nuten 5, in denen sie verlegt sind, im Wesentlichen vollständig aus.The tooth coils 9 to 12 are like the other tooth coils 13 to 20 single-layered. The electrical conductors of the respective tooth coil turns fill the grooves 5 in which they are installed, essentially completely.

Jede der Zahnspulen 9 bis 20 umschließt zwei Nuten 6, die elektrisch unbelegt sind, d. h. in denen sich keine elektrischen Leiter des Wicklungssystems 8 befinden. Es ergeben sich also insgesamt zwölf derartige elektrisch unbelegte Nuten 6, die im Ausführungsbeispiel komplett frei bleiben. Bei Bedarf können diese zwölf Nuten 6 aber auch mit einem geeigneten Material aufgefüllt sein.Each of the dental coils 9 to 20 encloses two grooves 6 , which are electrically unoccupied, ie in which there are no electrical conductors of Wicklungssys tems 8th are located. This results in a total of twelve such electrically empty grooves 6 , which remain completely free in the embodiment. If necessary, these twelve grooves 6 but also be filled with a suitable material.

Wie in 2 angedeutet ist in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse 4, auf beiden Stirnseiten des eigentlichen aktiven Teils des Ständers 2 jeweils ein Bereich für einen Wickelkopf 27 und 28 vorgesehen. Während im Bereich des Wickelkopfes 27 lediglich die Leiter der Zahnspulenwindungen umgelenkt werden, erfolgt im Bereich des Wickelkopfs 28 auch eine elektrische Zusammenschaltung der Zahnspulen 9 bis 20. Dennoch sind beide Wickelköpfe 27 und 28 in etwa gleich groß.As in 2 is indicated in the axial direction, ie in the direction of the axis of rotation 4 , on both ends of the actual active part of the stand 2 one area each for a winding head 27 and 28 intended. While in the area of the winding head 27 only the head of the Zahnspulenwindungen be deflected takes place in the region of the winding head 28 also an electrical interconnection of the dental coils 9 to 20 , Nevertheless, both windings are 27 and 28 in about the same size.

So sind die innere und äußere Zahnspule jeder der Zahnspulengruppen 21 bis 26 im Bereich des Wickelkopfs 28 elektrisch in Serie geschaltet, sodass jede der Zahnspulengruppen 21 bis 26 auch als eine einzige übergeordnete geteilte Zahnspule aufgefasst werden kann. Außerdem sind die erste und die zweite Zahnspulengruppe 21 bzw. 22 in Reihe geschaltet. Sie bilden einen ersten Wicklungsstrang 29, der zwei Zuleitungen 30 und 31 aufweist. Entsprechend sind die dritte und die vierte Zahnspulengruppe 23 bzw. 24 in Reihe geschaltet zu einem zweiten Wicklungsstrang 32 mit zwei Zuleitungen 33 und 34. Die Reihenschaltung der fünften und der sechsten Zahnspulengruppe 25 bzw. 26 bildet einen dritten Wicklungsstrang 35 mit zwei Zuleitungen 36 und 37.Thus, the inner and outer tooth coils of each of the tooth coil groups 21 to 26 in the area of the winding head 28 electrically connected in series, so that each of the tooth coil groups 21 to 26 Also, as a single parent shared tooth coil can be construed. In addition, the first and second tooth coil groups 21 respectively. 22 connected in series. They form a first winding strand 29 , the two feeder lines 30 and 31 having. Accordingly, the third and the fourth tooth coil group 23 respectively. 24 connected in series with a second winding strand 32 with two supply lines 33 and 34 , The series connection of the fifth and the sixth tooth coil group 25 respectively. 26 forms a third winding strand 35 with two supply lines 36 and 37 ,

Unter Berücksichtigung der in 2 zusätzlich eingetragenen durchgehenden Nummerierung der Nuten 5 und 6 ergibt sich für das Wicklungssystem 8 mit den drei Wicklungssträngen 29, 32 und 35 folgender Aufbau:
Der erste Wicklungsstrang 29 enthält die erste Zahnspulengruppe 21 mit der ersten und der zweiten Zahnspule 9 bzw. 10, deren Leiter in der ersten und vierunddreißigsten bzw. in der zweiten und dreiunddreißigsten Nut 5 verlaufen, und die zweite Zahnspulengruppe 22 mit der dritten und der vierten Zahnspule 11 bzw. 12, deren Leiter in der sechzehnten und neunzehnten bzw. in der fünfzehnten und zwanzigsten Nut 5 verlaufen. Der zweite Wicklungsstrang 32 enthält die dritte Zahnspulengruppe 23 mit der fünften und der sechsten Zahnspule 13 bzw. 14, deren Leiter in der achtundzwanzigsten und einunddreißigsten bzw. in der siebenundzwanzigsten und zweiunddreißigsten Nut 5 verlaufen, und die vierte Zahnspulengruppe 24 mit der siebten und der achten Zahnspule 15 bzw. 16, deren Leiter in der zehnten und dreizehnten bzw. in der neunten und vierzehnten Nut 5 verlaufen. Der dritte Wicklungsstrang 35 enthält die fünfte Zahnspulengruppe 25 mit der neunten und der zehnten Zahnspule 17 bzw. 18, deren Leiter in der zweiundzwanzigsten und fünfundzwanzigsten bzw. in der einundzwanzigsten und sechsundzwanzigsten Nut 5 verlaufen, und die sechste Zahnspulengruppe 26 mit der elften und der zwölften Zahnspule 19 bzw. 20, deren Leiter in der vierten und siebten bzw. in der dritten und achten Nut 5 verlaufen.Taking into account the in 2 additionally registered continuous numbering of the grooves 5 and 6 results for the winding system 8th with the three winding strands 29 . 32 and 35 following structure:
The first winding strand 29 contains the first group of dental coils 21 with the first and the second tooth coil 9 respectively. 10 , whose ladder in the first and thirty-fourth or in the second and thirty-third groove 5 run, and the second set of teeth coil 22 with the third and the fourth tooth coil 11 respectively. 12 whose leaders are in the sixteenth and nineteenth, and in the fifteenth and twentieth, respectively 5 run. The second winding strand 32 contains the third tooth coil group 23 with the fifth and the sixth tooth coil 13 respectively. 14 whose leaders are in the twenty-eighth and thirty-first, and in the twenty-seventh and thirty-second, respectively 5 run, and the fourth tooth coil group 24 with the seventh and the eighth tooth coil 15 respectively. 16 , whose ladder in the tenth and thirteenth or in the ninth and fourteenth groove 5 run. The third winding strand 35 contains the fifth tooth coil group 25 with the ninth and the tenth tooth coil 17 respectively. 18 whose leaders are in the twenty-second and twenty-fifth, and in the twenty-first and twenty-sixth, respectively 5 run, and the sixth tooth coil group 26 with the eleventh and twelfth tooth coil 19 respectively. 20 , whose ladder in the fourth and seventh or in the third and eighth groove 5 run.

Für den Ständer 2 der elektrischen Maschine 1 kommt der gleiche Blechschnitt zum Einsatz wie bei einer gängigen elektrischen Maschine, die mittels einer einschichtigen Ganzlochwicklung realisiert ist. Bei einer derartigen gängigen elektrischen Maschine ergibt sich eine Nutanzahl N von sechsunddreißig aus der Beziehung: N = 2·p·q·m (1)wobei mit p eine Polpaarzahl, die den Wert zwei annimmt, mit q eine Lochzahl, die den Wert drei annimmt, und mit m eine Stranganzahl, die den Wert drei aufweist, bezeichnet ist.For the stand 2 the electric machine 1 The same sheet metal cut is used as in a common electrical machine, which is realized by means of a single-layer all-hole winding. In such a popular electric machine, a groove number N of thirty-six results from the relationship: N = 2 · p · q · m (1) where p is a number of pole pairs assuming the value two, q is a number of holes assuming the value of three, and m is a number of strings having the value of three.

Eine andere ebenfalls gängige elektrische Maschine, die mittels der klassischen Zahnspulwicklung realisiert ist, hat demgegenüber eine deutlich niedrigere Nutanzahl N. Gleichung (1) liefert einen Wert von nur sechs. Während die Polpaarzahl p mit dem Wert zwei und die Stranganzahl m mit dem Wert drei unverändert sind, hat die Lochzahl q einen Wert von ½. Dadurch kommt die niedrige Nutanzahl N von sechs zustande.A others also common electric machine, which means the classic tooth coil winding realized, in contrast, has a significantly lower number of slots N. Equation (1) yields a value of only six. While the pole pair number p with the value two and the strand number m with the Value three unchanged are, the number of holes q has a value of ½. This brings the low Number of grooves N of six states.

Die elektrische Maschine 1 ist in gewisser Hinsicht aus den beiden genannten gängigen Typen abgeleitet. Zum einen wird die hohe Anzahl aller Nuten 5 und 6 von sechsunddreißig beibehalten. Zum anderen kommen Zahnspulen 9 bis 20 zum Einsatz. Der Wert der Stranganzahl m und der Polpaarzahl p liegt unverändert bei drei bzw. bei zwei. Berücksichtigt man, dass von den sechsunddreißig vorhandenen Nuten 5 und 6 nur die vierundzwanzig Nuten 5 mit elektrischen Leitern der Zahnspulen 9 bis 20 belegt sind, lässt sich aus Gleichung (1) eine fiktive Lochzahl q mit einem Wert von zwei ermitteln. Dies entspricht gerade dem Kehrwert der Lochzahl q, die für die gängige elektrische Maschine mit der klassischen Zahnspulwicklung gilt.The electric machine 1 is in a sense derived from the two common types mentioned. First, the high number of grooves 5 and 6 maintained by thirty-six. On the other hand come tooth coils 9 to 20 for use. The value of the strand number m and the pole pair number p is unchanged at three or at two. Considering that of the thirty-six existing grooves 5 and 6 only the twenty-four grooves 5 with electrical conductors of the dental coils 9 to 20 are occupied, can be derived from equation (1) a notional hole number q with a value of two. This corresponds exactly to the reciprocal of the number of holes q, which applies to the conventional electric machine with the conventional tooth coil winding.

Das Wicklungssystem 8 der elektrischen Maschine 1 bietet die unter Fertigungsgesichtspunkten günstige Möglichkeit, Zahnspulen 9 bis 20 einzusetzen und zugleich auf eine ansonsten übliche aufwändige Schrägung oder Staffelung der Nuten 5 und 6 oder der Permanentmagnete zu verzichten. Trotzdem resultiert aufgrund der relativ hohen Nutanzahl N eine sehr niedrige Drehmomentwelligkeit. Insbesondere unterdrückt das Wicklungssystem 8 das Nutrasten. Insgesamt ergibt sich eine einfach und preiswert herzustellende elektrische Maschine 1.The winding system 8th the electric machine 1 offers the cheapest possibility of manufacturing tooth coils 9 to 20 use and at the same time on an otherwise usual elaborate skewing or staggering of the grooves 5 and 6 or to dispense with the permanent magnets. Nevertheless, due to the relatively high number of grooves N results in a very low torque ripple. In particular, suppresses the winding system 8th the cogging. Overall, results in a simple and inexpensive to manufacture electric machine 1 ,

Claims (4)

Elektrische Maschine mit einem Nuten (5, 6) und Zähne (7) umfassenden Ständer (2) und mit einem teilweise in den Nuten (5) eingebetteten, mehrere Zahnspulen (9–20) umfassenden Wicklungssystem (8), wobei a) jeweils mindestens zwei der Zahnspulen (9–20) konzentrisch zueinander angeordnet sind und eine Zahnspulengruppe (21–26) bilden, b) jede Zahnspule (9–20) mindestens zwei Zähne (7) umschließt, und c) einige der Nuten (6) zumindest elektrisch unbelegt sind, d) der Ständer (2) sechsunddreißig Nuten (5,6) und das Wicklungssystem (8) drei Wicklungsstränge (29, 32, 35) umfasst sowie eine Polpaarzahl von zwei vorgesehen ist, wobei aa) der erste Wicklungsstrang (29) – eine erste Zahnspulengruppe (21) mit einer ersten und einer zweiten Zahnspule (9, 10), deren Leiter in der ersten und vierunddreißigsten bzw. in der zweiten und dreiunddreißigsten Nut (5) verlaufen, und – eine zweite Zahnspulengruppe (22) mit einer dritten und einer vierten Zahnspule (11, 12), deren Leiter in der sechzehnten und neunzehnten bzw. in der fünfzehnten und zwanzigsten Nut (5) verlaufen, enthält, bb) der zweite Wicklungsstrang (32) – eine dritte Zahnspulengruppe (23) mit einer fünften und einer sechsten Zahnspule (13, 14), deren Leiter in der achtundzwanzigsten und einunddreißigsten bzw. in der siebenundzwanzigsten und zweiunddreißigsten Nut (5) verlaufen, und – eine vierte Zahnspulengruppe (24) mit einer siebten und einer achten Zahnspule (15, 16), deren Leiter in der zehnten und dreizehnten bzw. in der neunten und vierzehnten Nut (5) verlaufen, enthält und cc) der dritte Wicklungsstrang (35) – eine fünfte Zahnspulengruppe (25) mit einer neunten und einer zehnten Zahnspule (17, 18), deren Leiter in der zweiundzwanzigsten und fünfundzwanzigsten bzw. in der einundzwanzigsten und sechsundzwanzigsten Nut (5) verlaufen, und – eine sechste Zahnspulengruppe (26) mit einer elften und einer zwölften Zahnspule (19, 20), deren Leiter in der vierten und siebten bzw. in der dritten und achten Nut (5) verlaufen, enthält.Electric machine with a groove ( 5 . 6 ) and teeth ( 7 ) comprehensive stand ( 2 ) and with a partially in the grooves ( 5 ) embedded, several tooth coils ( 9 - 20 ) comprehensive winding system ( 8th ), wherein a) at least two of the tooth coils ( 9 - 20 ) are arranged concentrically to one another and a tooth coil group ( 21 - 26 ), b) each tooth coil ( 9 - 20 ) at least two teeth ( 7 ) and c) some of the grooves ( 6 ) are at least electrically unoccupied, d) the stand ( 2 ) thirty-six grooves ( 5 . 6 ) and the winding system ( 8th ) three winding strands ( 29 . 32 . 35 ) and a pole pair number of two is provided, wherein aa) the first winding strand ( 29 ) - a first tooth coil group ( 21 ) with a first and a second tooth coil ( 9 . 10 ), whose leaders in the first and thirty-fourth or in the second and thirty-third 5 ), and - a second set of tooth coils ( 22 ) with a third and a fourth tooth coil ( 11 . 12 ), whose leaders in the sixteenth and nineteenth or in the fifteenth and twentieth 5 ), bb) contains the second winding strand ( 32 ) - a third tooth coil group ( 23 ) with a fifth and a sixth tooth coil ( 13 . 14 ), whose leaders in the twenty-eighth and thirty-first, or in the twenty-seventh and thirty-second 5 ), and - a fourth tooth coil group ( 24 ) with a seventh and an eighth tooth coil ( 15 . 16 ), whose leaders in the tenth and thirteenth and ninth and fourteenth 5 ), and cc) contains the third winding strand ( 35 ) - a fifth tooth coil group ( 25 ) with a ninth and a tenth tooth coil ( 17 . 18 ), whose leaders are in the twenty-second and twenty-fifth or in the twenty-first and twenty-sixth 5 ), and - a sixth set of tooth coils ( 26 ) with an eleventh and a twelfth tooth coil ( 19 . 20 ) whose leaders are in the fourth and seventh or in the third and eighth groove ( 5 ) contains. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest elektrisch unbelegten Nuten (6) mit einem Material aufgefüllt ist.Electrical machine according to claim 1, characterized in that the at least electrically unoccupied grooves ( 6 ) is filled with a material. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wicklungssystem (8) zumindest auf einer axialen Stirnseite des Ständers einen Wickelkopf (27, 28) enthält und die konzentrischen Zahnspulen (9–20) jeder Zahnspulengruppe (21–26) im Bereich des Wickelkopfs (28) jeweils in Reihe geschaltet sind.Electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that the winding system ( 8th ) at least on an axial end face of the stator a winding head ( 27 . 28 ) and the concentric tooth coils ( 9 - 20 ) of each tooth coil group ( 21 - 26 ) in the region of the winding overhang ( 28 ) are each connected in series. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Läufer (3) mit Permanentmagneten vorgesehen ist.Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that a rotor ( 3 ) is provided with permanent magnets.