DE102007027896A1

DE102007027896A1 - Electronically commutated motor with improved stator

Info

Publication number: DE102007027896A1
Application number: DE200710027896
Authority: DE
Inventors: Torsten Wilharm; Tilo Koenig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-06-18
Filing date: 2007-06-18
Publication date: 2008-12-24
Also published as: WO2008155293A2; EP2158662A2; WO2008155293A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektronisch kommutierten Elektromotor, umfassend einen Stator, der einen Rotor (20) umgibt, wobei der Stator mehrere Stränge umfasst (A, B, C), die jeweils mindestens ein Spulenpaar (S1, S2; S3, S4; S5, S6) aufweisen, wobei die Spulen dieses Spulenpaares am Umfang des Stators benachbart angeordnet und gegensinnig gewickelt sind.The invention relates to an electronically commutated electric motor comprising a stator which surrounds a rotor (20), the stator comprising a plurality of strings (A, B, C), each having at least one pair of coils (S1, S2; S3, S4; S6), wherein the coils of this coil pair are arranged adjacent to the circumference of the stator and wound in opposite directions.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronisch kommutierten Elektromotor mit einem gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Stator.The The invention relates to an electronically commutated electric motor with one opposite the prior art improved stator.

Stand der TechnikState of the art

Derartige Elektromotoren finden insbesondere in Anwendungsbereichen verstärkte Verbreitung, in denen es auf Langlebigkeit und Verschleißarmut ankommt und kompakte Bauformen unabdingbar sind. Das für die Funktionsweise von derartigen Elektromotoren erforderliche periodische Schalten von magnetfelderzeugenden Spulen erfolgt dabei nicht mehr durch einen mechanischen Kommutator, sondern durch elektronische Schalteinrichtungen. Zur Synchronisation der Schaltvorgänge erfolgt in der Regel die Bestimmung mindestens einer Rotorposition, wobei die Schaltvorgänge in Abstimmung mit der Drehzahl des Rotors derart vorgenommen werden, dass ein magnetisches Drehfeld erzeugt wird.such Electric motors are becoming more widespread, especially in application areas, where longevity and low wear are important and compact Designs are essential. That for the functioning of such electric motors required periodic switching of magnetic field generating coils is no longer done by a mechanical commutator, but by electronic switching devices. To synchronize the switching operations As a rule, the determination of at least one rotor position takes place, the switching operations be made in accordance with the speed of the rotor so that a magnetic rotating field is generated.

Dazu werden mehrere, in der Regel drei, Phasen einer Statorwicklung zur Erzeugung des Drehfeldes elektronisch kommutiert. Das Drehfeld wechselwirkt mit einem magnetbestückten Rotor, was diesen in Rotation versetzt. Jede Phase weist dazu mindestens einen Strang auf, der mehrere Spulen umfasst, die parallel oder in Reihe geschaltet sind.To become several, usually three, phases of a stator winding for Generation of the rotating field electronically commutated. The rotating field interacts with a magnet Rotor, which sets this in rotation. Each phase has at least a strand comprising a plurality of coils which are parallel or are connected in series.

Es ist bekannt, unmittelbar miteinander zu verschaltende Einzelzahnspulen so anzuordnen, dass sie symmetrisch über den Umfang des Stators verteilt sind. Dabei wechseln sich die einzelnen Spulen der unterschiedlichen Stränge am Umfang des Stators ab. Dieser geometrische Aufbau erfordert zur Verschaltung und Kontaktierung der einzelnen Spulen lange Verbindungselemente. Diese Verbindungselemente nehmen relativ viel Platz ein, was der Vorgabe einer kompakten Ausführung derartiger Elektromotoren zuwider läuft. Ein weiterer Nachteil langer Verbindungselemente besteht darin, dass sie zu einer Erhöhung des Wicklungswiderstandes beitragen, was sich durch unnötige ohmsche Verluste bemerkbar macht und zu einer unerwünschten oder kritischen Erwärmung derart ausgelegter Elektromotoren führen kann. Wird die Gesamtanordnung der Spulen nicht durchgewickelt, ist zur Integration der Verbindungselemente zwischen den einzelnen Spulen außerdem eine entsprechende Kontaktierung vorzunehmen, was mit zusätzlichen Kosten verbunden ist und insbesondere bei stark mechanisch beanspruchten Motoren eine potentielle Fehlerquelle darstellt, die bereits in der Fertigung besondere Aufmerksamkeit erfordert.It is known, directly interconnected single tooth coils to be arranged so that it is distributed symmetrically over the circumference of the stator are. The individual coils of the different ones change strands on the circumference of the stator. This geometric structure requires interconnection and contacting the individual coils long connecting elements. These fasteners occupy a relatively large amount of space, what the Specification of a compact design counteracts such electric motors. Another disadvantage long fasteners is that they increase the Winding resistance contribute, resulting in unnecessary ohmic Losses noticeable and cause unwanted or critical warming such lead out designed electric motors can. If the overall arrangement of the coils is not wound through, is to integrate the fasteners between each Coils as well make a corresponding contact, what with additional Cost is associated and in particular at heavily mechanically stressed Motors is a potential source of error already in the production requires special attention.

Ein weiterer Nachteil von Statorkonstruktionen mit am Umfang des Stators angeordneten Spulen, die abwechselnd zu unterschiedlichen Strängen gehören, besteht häufig in einer magnetischen Kopplung zwischen den einzelnen Strängen, was zu einer effektiven Erhöhung der Induktivität führt. Die damit verbundene Strombegrenzung führt häufig zu einer unbefriedigenden Drehmomentenabgabe in mittleren Drehzahlbereichen. Mit der Erfindung werden die genannten Nachteile weitgehend vermieden.One Another disadvantage of stator constructions with on the circumference of the stator arranged coils that belong to different strands alternately consists often in a magnetic coupling between the individual strands, what to an effective increase the inductance leads. The associated current limit often leads to an unsatisfactory Torque output in medium speed ranges. With the invention the disadvantages mentioned are largely avoided.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung beruht darauf, die einzelnen Spulen des Stators so miteinander zu verschalten, dass jeweils zwei direkt am Umfang des Stators benachbarte Spulen zu ein und demselben Strang gehören. Damit entfallen zumindest zur Bildung derartiger Spulenpaare die ansonsten erforderlichen langen Verbindungselemente. Unter Strang im Sinne der Erfindung ist dabei jede Anordnung aus mehreren Spulen des Stators zu verstehen, die während des Betriebes des Elektromotors gleichzeitig bestromt werden. Auf die Art der Zusammenschaltung dieser Spulen kommt es dabei nicht an.The Invention is based on the individual coils of the stator together to connect that two each directly adjacent to the circumference of the stator Coils belong to the same strand. This at least accounts to form such coil pairs the otherwise required long connecting elements. Under strand in the context of the invention is to understand each arrangement of several coils of the stator, the while the operation of the electric motor are energized simultaneously. On the type of interconnection of these coils does not happen at.

Für den Aufbau des Magnetfeldes in erfindungsgemäßen Elektromotoren ist es daneben erforderlich, dass die beiden benachbarten Spulen eines Spulenpaares innerhalb eines Stranges jeweils gegensinnig gewickelt sind. Dieses Schaltungskonzept lässt sich mit Vorteil anwenden, wenn die einzelnen Spulen jeweils nur einen Zahn des Stators umfangen.For the construction the magnetic field in electric motors according to the invention, it is next to it required that the two adjacent coils of a coil pair within a strand are wound in opposite directions. This circuit concept can be apply with advantage if the individual coils only one Surround the tooth of the stator.

Die Erfindung besteht somit in einem elektronisch kommutierten Elektromotor, umfassend einen Stator der einen Rotor umgibt, wobei der Stator mehrere Stränge umfasst, die jeweils mindestens ein Spulenpaar aufweisen, wobei die Spulen dieses Spulenpaares am Umfang des Stators benachbart angeordnet und gegensinnig gewickelt sind.The Invention thus consists in an electronically commutated electric motor, comprising a stator surrounding a rotor, wherein the stator several strands includes, each having at least one coil pair, wherein the coils of this coil pair adjacent to the circumference of the stator arranged and wound in opposite directions.

Statoren für die erfindungsgemäße Bewickelung bzw. Verschaltung von einzelnen Spulen weisen dementsprechend eine Anzahl von Zähnen auf, die durch zwei und durch die Anzahl der Stränge teilbar ist. Vorteilhafterweise gehören mindestens zwei erfindungsgemäß gebildete Spulenpaare jeweils zu einem Strang, wobei sich wiederum vorteilhafterweise diese mindestens zwei Spulenpaare diametral gegenüberliegen. Dadurch ergibt sich eine besonders gute Laufruhe derart ausgeführter Elektromotoren, da die Wechselwirkung zwischen Rotor und Stator ein reines Drehmoment um die Rotationsachse des Rotors erzeugt und Vibrationen weitgehend vermieden werden.stators for the winding according to the invention or interconnection of individual coils have accordingly Number of teeth on, which is divisible by two and by the number of strands. advantageously, belong at least two inventively formed Coil pairs each to a strand, which in turn advantageously this at least two pairs of coils diametrically opposite. This results a particularly good smoothness of such executed electric motors, since the Rotor-stator interaction reverses pure torque the axis of rotation of the rotor generates and vibration largely be avoided.

Durch die gegensinnige Wicklung der Spulen, die innerhalb eines Stranges ein Spulenpaar bilden, kommt es zu einer weitgehenden magnetischen Entkopplung der einzelnen Stränge untereinander bzw. zu einer magnetischen Entkopplung zwischen benachbarten Spulenpaaren. Das führt zu einer Senkung der effektiv wirksamen Induktivität. Das wirkt sich wiederum vorteilhaft auf das maximale Drehmoment in mittleren Drehzahlbereichen aus, da der Strom durch die geringere wirksame Induktivität weniger stark begrenzt wird und schnelle Stromanstiege in den jeweils bestromten Spulenpaaren ermöglicht werden.Due to the opposing winding of the coils, which form a coil pair within a strand, there is a substantial magnetic decoupling of the individual strands with each other or to a magnetic decoupling between adjacent coil pairs. This leads to a reduction of the effectively effective inductance. This in turn has an advantageous effect on the maximum torque in medium speed ranges, since the current is less strongly limited by the lower effective inductance and rapid current increases are possible in the respective energized coil pairs.

Vorteilhafterweise werden jeweils die beiden Spulen, die innerhalb eines Stranges ein benachbartes Spulenpaar bilden, in Reihe geschaltet betrieben. Das ermöglicht es zumindest, die Spulen jeweils eines Spulenpaares durchzuwickeln. In erfindungsgemäßen Ausführungsformen von Statoren ist es daneben weiterhin möglich, alle Spulen des Stators in einem Wickelschritt durchzuwickeln, was einen erheblichen technologischen Vorteil darstellt.advantageously, In each case, the two coils that are within a strand form adjacent coil pair, operated in series. The allows it at least winding through the coils of each coil pair. In embodiments of the invention of stators it is next possible, all coils of the stator winding through in a winding step, which is a significant technological Advantage represents.

Gehören jeweils mehrere, insbesondere zwei, Spulenpaare zu einem Strang, so können die Spulenpaare jedes Stranges wiederum in Reihe, aber auch parallel geschaltet werden. Besonders vorteilhaft ist es, erfindungsgemäße elektronisch kommutierte Elektromotoren in einer Dreieckschaltung zu betreiben. Eine Dreieckschaltung weist gegenüber einer Sternschaltung den Vorteil auf, dass bei gleicher zur Verfügung stehender Spannung eines Versorgungsnetzes geringere Drahtdicken für die Wicklung der einzelnen Spulen benötigt werden, was insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugelektrik einen erheblichen Vorteil darstellt, da dort mit relativ hohen Strömen und niedrigen Spannungen gearbeitet wird und die daraus resultierenden Drahtdicken ohnehin recht hoch sind. Eine reduzierte Drahtdicke ist insbesondere von Interesse, da durch sie eine bessere Wickelbarkeit gewährleistet wird.Belong each several, in particular two pairs of coils to a strand, so the coil pairs each strand in turn, but also connected in parallel become. It is particularly advantageous according to the invention electronically commutated To operate electric motors in a delta connection. A delta connection points opposite a star connection has the advantage that at the same available Voltage of a supply network lower wire thicknesses for the winding the individual coils needed be, especially in the field of automotive electrical a represents considerable advantage, since there with relatively high currents and low voltages are being worked on and the resulting Wire thicknesses are quite high anyway. A reduced wire thickness is of particular interest because it provides better windability guaranteed becomes.

Zur Erzielung guter Gleichlaufeigenschaften und zur Vermeidung starker Rastmomente ist es von Vorteil, die Zahl der Pole des Rotors etwas höher zu wählen als die Zahl der Spulen des Stators. In diesem Falle ergibt sich eine leichte geometrische Fehlanpassung zwischen den Polen des Rotors und dem Stator, welche die Funktions- bzw. Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Elektromotors nicht beeinträchtigt, das gleichzeitige Auftreten von Rastmomenten in allen Bereichen des Rotors jedoch sicher verhindert. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Zahl der Pole des Rotors um höchstens 20% über der Zahl der Spulen des Stators liegt. Diese Randbedingung lässt sich in erfindungsgemäß ausgelegten Elektromotoren mit Vorteil einhalten, wenn ein zwölfzähniger Stator mit zwölf Spulen und ein vierzehnpoliger Rotor kombiniert werden.to Achieving good synchronization characteristics and avoiding strong ones Cogging moments, it is advantageous, the number of poles of the rotor something to choose higher than the number of coils of the stator. In this case, one results slight geometric mismatch between the poles of the rotor and the stator, which is the performance the electric motor according to the invention not impaired, the simultaneous occurrence of cogging moments in all areas However, the rotor safely prevented. It has proven to be beneficial proved when the number of poles of the rotor by at most 20% above the Number of coils of the stator is. This boundary condition can be designed in accordance with the invention Electric motors comply with advantage when a twelve-toothed stator at twelve Coils and a fourteen-pole rotor can be combined.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

An zwei Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im Folgenden erläutert. Es zeigen:At two embodiments the invention will be explained below. Show it:

1 ein Wickelschema für einen Stator zum Betrieb des erfindungsgemäßen Elektromotors in paralleler Dreieckschaltung; 1 a winding diagram for a stator for operating the electric motor according to the invention in parallel delta connection;

2 ein Wickelschema für einen Stator zum Betrieb des erfindungsgemäßen Elektromotors in serieller Dreieckschaltung; 2 a winding diagram for a stator for operating the electric motor according to the invention in a series delta connection;

3 eine Schnittdarstellung eines Statorkörpers eines erfindungsgemäßen elektronisch kommutierten Elektromotors mit eingefügtem Rotor; und 3 a sectional view of a stator body of an electronically commutated electric motor according to the invention with inserted rotor; and

4 einen vereinfachten Schaltplan zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Elektromotors in Dreieckschaltung. 4 a simplified circuit diagram for operating a motor according to the invention in delta connection.

1 zeigt ein Wickelschema für einen Stator zum Betrieb des erfindungsgemäßen Elektromotors in paralleler Dreieckschaltung. Die einzelnen Stränge werden mit A, B und C bezeichnet. Das Wickelschema wird anhand einer möglichen Wickelreihenfolge erklärt. Die Pfeile im Wickelschema zeigen die Wickelrichtung und die Reihenfolge des Wickelvorganges an. Der Stator ist als zwölfzahniger Stator ausgebildet, der für das erfindungsgemäße Wickelschema besonders geeignet ist. 1 shows a winding diagram for a stator for operating the electric motor according to the invention in parallel delta connection. The individual strands are designated A, B and C. The winding scheme is explained based on a possible winding order. The arrows in the winding diagram show the winding direction and the order of the winding process. The stator is designed as a twelve-toothed stator, which is particularly suitable for the winding scheme according to the invention.

Das Wickeln erfolgt derart, dass zuerst Zahn 1 und dann Zahn 2 gegensinnig bewickelt werden. Die beiden Zähne 1 und 2 tragen danach ein Spulenpaar S1, S2, das zum Strang A gehört. Danach wird mit Zahn 3 und 4 fortgefahren, die ein Spulenpaar S3, S4 aufnehmen, welches zu Strang C gehört. Der Wickelsinn des Spulenpaares S3, S4 auf den Zähnen 3 und 4 ist gegenüber dem Spulenpaar S1 S2 auf den Zähnen 1 und 2 umgekehrt. Anschließend wird mit den Zähnen 5 und 6 fortgefahren, die ein Spulenpaar S5, S6 aufnehmen, welches zu Strang B gehört, wobei sich der Wickelsinn des Spulenpaares S5, S6 auf den Zähnen 5 und 6 gegenüber dem Spulenpaar S3, S4 auf den Zähnen 3 und 4 wiederum umkehrt. Nach dieser Vorgehensweise ergibt sich eine Wickelstruktur, nach der benachbarte Spulen S2, S3 benachbarter Spulenpaare S1, S2; S3, S4 jeweils gleichsinnig gewickelt sind.The winding is done in such a way that first tooth 1 and then tooth 2 be wound in opposite directions. The two teeth 1 and 2 then carry a coil pair S1, S2, which belongs to the strand A. After that, with tooth 3 and 4 proceeded to record a pair of coils S3, S4, which belongs to strand C. The winding sense of the coil pair S3, S4 on the teeth 3 and 4 is opposite to the coil pair S1 S2 on the teeth 1 and 2 vice versa. Subsequently, with the teeth 5 and 6 proceeded to record a pair of coils S5, S6, which belongs to strand B, wherein the winding sense of the coil pair S5, S6 on the teeth 5 and 6 opposite the coil pair S3, S4 on the teeth 3 and 4 turn back. After this procedure, a winding structure, according to the adjacent coils S2, S3 adjacent coil pairs S1, S2; S3, S4 are each wound in the same direction.

Anschließend werden die Zähne 7 bis 12 in gleicher Weise bewickelt. Auf diese Weise wird der gesamte Stator ohne Absetzen und lange Wickelschritte zwischen einzelnen Zähnen 1 bis 12 bewickelt. Es sind also kaum verlustreiche Wickelbrücken enthalten, da im günstigsten Fall lediglich der Abstand zwischen zwei benachbarten Spulen zu überbrücken ist und selbst im ungünstigsten Fall lediglich die Ausdehnung von zwei benachbarten Spulen überbrückt werden muss, wobei Teile dieser Brücke dann bereits in die Wickelstruktur der einzelnen Spulen einbezogen sein können. Anfang und Ende des Wickeldrahtes werden miteinander verbunden. Jeweils zwischen Spulen, die zu unterschiedlichen Spulenpaaren, also zu unterschiedlichen Strängen gehören, wird der Draht jeweils in geeigneter Weise abgelegt, so dass eine einfache Kontaktierung der Strangenden zu einer in 4 gezeigten Endstufe möglich ist.Then the teeth become 7 to 12 wrapped in the same way. In this way, the entire stator without settling and long winding steps between individual teeth 1 to 12 wound. So there are hardly lossy winding bridges included, since in the best case, only the distance between two adjacent coils to about bridges and even in the worst case, only the extent of two adjacent coils must be bridged, with parts of this bridge can then already be included in the winding structure of the individual coils. The beginning and end of the winding wire are connected together. Between each coil, which belong to different coil pairs, so different strands, the wire is stored in each case in a suitable manner, so that a simple contacting of the strand ends to a in 4 shown power amplifier is possible.

Das dargestellte Wickelschema ergibt einen Stator mit drei Strängen A, B, C, die jeweils zwei Spulenpaare S1, S2; S3, S4 sowie S5, S6; S7, S8 sowie S9, S10; S11, S12 umfassen, die sich jeweils am Umfang des Stators diametral gegenüberliegen, wobei die einzelnen Stränge A, B, C magnetisch weitgehend voneinander entkoppelt sind.The shown winding diagram results in a stator with three strands A, B, C, each having two coil pairs S1, S2; S3, S4 and S5, S6; S7, S8 and S9, S10; S11, S12 include, each on the perimeter diametrically opposite the stator, the individual strands A, B, C are magnetically largely decoupled from each other.

Zum Betrieb in paralleler Dreieckschaltung wird jeder Strang über Kontaktelemente 13, 14, 15 bestromt, die an jeweils zwei Punkten zwischen jeweils benachbarten Spulenpaaren angreifen. Auf diese Weise befindet sich jeweils nur ein bestromtes Spulenpaar zwischen zwei Kontaktstellen, über die die Stromeinspeisung erfolgt. Die Kontaktelemente 13, 14, 15 übernehmen in dieser Ausgestaltung gleichzeitig die Funktion von Verbindungselementen zur Überbrückung der Entfernung zwischen den einzelnen sich diametral am Umfang des Stators gegenüberliegenden Spulenpaaren.For operation in parallel delta connection, each strand is connected via contact elements 13 . 14 . 15 energized, which attack at two points between each adjacent coil pairs. In this way, there is only one energized pair of coils between two contact points, via which the power supply takes place. The contact elements 13 . 14 . 15 take over in this embodiment, at the same time the function of connecting elements for bridging the distance between the individual diametrically opposite to the circumference of the stator coil pairs.

2 zeigt ein Wickelschema für einen Stator zum Betrieb des erfindungsgemäßen Elektromotors in serieller Dreieckschaltung. Der Unterschied zum in 1 dargestellten Wickelschema besteht darin, dass zunächst alle vier Spulen eines Stranges bewickelt werden, bevor zum nächsten Strang gewechselt wird. Dazu wird in analoger Weise begonnen, indem zuerst Zahn 1 und dann Zahn 2 gegensinnig bewickelt werden. Die beiden Zähne 1 und 2 tragen danach ein Spulenpaar S1, S2, das zum Strang A gehört. Anschließend wird der Wickeldraht in einem großen Wickelschritt bis zum Zahn 7 geführt. Danach wird mit Zahn 7 und 8 fortgefahren, die ein Spulenpaar S7, S8 aufnehmen, welches ebenfalls zu Strang A gehört. Danach wird mit Zahn 9 und 10 fortgefahren, die ein Spulenpaar S9, S10 aufnehmen, welches zu Strang C gehört. Anschließend wird der Wickeldraht in einem großen Wickelschritt bis zum Zahn 3 geführt. Danach wird mit Zahn 3 und 4 fortgefahren, die ein Spulenpaar S3, S4 aufnehmen, welches ebenfalls zu Strang C gehört. Danach wird mit Zahn 5 und 6 fortgefahren, die ein Spulenpaar S5, S6 aufnehmen, welches zu Strang B gehört. Anschließend wird der Wickeldraht in einem großen Wickelschritt bis zum Zahn 11 geführt. Danach wird mit Zahn 11 und 12 fortgefahren, die ein Spulenpaar S11, S12 aufnehmen, welches ebenfalls zu Strang B gehört. Auf diese Weise werden große Wickelschritte zwar nicht vollständig vermieden, ihre Anzahl wird jedoch gegenüber herkömmlichen Statorausführungen deutlich reduziert, was mit den anfangs beschriebenen Vorteilen verbunden ist. Anfang und Ende des Wickeldrahtes werden wiederum miteinander verbunden. Jeweils zwischen Spulen, die zu unterschiedlichen Spulenpaaren und zu unterschiedlichen Strängen gehören, wird der Draht im Bereich eines kurzen Wickelschrittes jeweils in geeigneter Weise abgelegt, so dass eine einfache Kontaktierung der Strangenden zu einer nicht dargestellten Endstufe möglich ist. Durch die wickeltechnisch realisierte Serienschaltung aller Spulen eines Stranges genügt in diesem Falle jeweils eine einfache Kontaktierung, wodurch die Kontaktelemente 16, 17, 18 besonders einfach ausgestaltet werden können. Die erfindungsgemäße magnetische Entkopplung zwischen den einzelnen Strängen A, B, C lässt sich auch mit einem derartigen Wickelschema realisieren. 2 shows a winding diagram for a stator for operating the electric motor according to the invention in a series delta connection. The difference to in 1 shown winding scheme is that initially all four coils of a strand are wound before changing to the next strand. This is done in an analogous way by first tooth 1 and then tooth 2 be wound in opposite directions. The two teeth 1 and 2 then carry a coil pair S1, S2, which belongs to the strand A. Subsequently, the winding wire is in a large winding step to the tooth 7 guided. After that, with tooth 7 and 8th proceeded to record a pair of coils S7, S8, which also belongs to strand A. After that, with tooth 9 and 10 which take a coil pair S9, S10, which belongs to strand C continued. Subsequently, the winding wire is in a large winding step to the tooth 3 guided. After that, with tooth 3 and 4 continued to record a pair of coils S3, S4, which also belongs to strand C. After that, with tooth 5 and 6 proceeded to record a pair of coils S5, S6, which belongs to strand B. Subsequently, the winding wire is in a large winding step to the tooth 11 guided. After that, with tooth 11 and 12 proceeded to record a pair of coils S11, S12, which also belongs to strand B. Although large winding steps are not completely avoided in this way, their number is significantly reduced compared to conventional stator designs, which is associated with the advantages described initially. The beginning and end of the winding wire are in turn connected to each other. Between each coil, which belong to different pairs of coils and different strands, the wire is stored in each case in a suitable manner in the region of a short winding step, so that a simple contacting of the strand ends to an output stage, not shown, is possible. By winding technology realized series connection of all the coils of a strand suffices in this case each a simple contact, causing the contact elements 16 . 17 . 18 can be designed particularly simple. The inventive magnetic decoupling between the individual strands A, B, C can also be realized with such a winding scheme.

3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Statorkörpers 19 eines erfindungsgemäßen elektronisch kommutierten Elektromotors mit eingefügtem Rotor 20. Der Statorkörper 19 ist radialsymmetrisch aufgebaut und weist zwölf Zähne 1 bis 12 auf, die der Aufnahme von Spulen (nicht dargestellt) dienen, welche jeweils einen Zahn des Stators umfangen. Im zentralen Bereich des Statorkörpers 19 ist ein vierzehnpoliger Rotor 20 angeordnet. Die Ausführung als zwölfzahniger Stator ermöglicht die erfindungsgemäße Ausbildung von drei Strängen, die entsprechend der vorangegangenen Wickelschemata aus jeweils zwei gegenüberliegenden Spulenpaaren gebildet werden können, wobei die drei Stränge in Form einer Dreiecksschaltung betrieben werden. Ein derartiger Aufbau des Stators ermöglicht eine besonders effektive magnetische Entkopplung der einzelnen Stränge untereinander, was zu den bereits angesprochenen Vorteilen führt. Die Form des Statorkörpers 19 wird dabei in bekannter Weise durch die Konturierung eines Stapels sogenannter Elektrobleche vorgenommen. Die einzelnen Zähne 1 bis 12 des Statorkörpers 19 weisen rotorseitig Zahnköpfe 21 auf, welche die Form des Spaltes zwischen auf dem Rotor 20 angeordneten Permanentmagneten 22 und den Zähnen 1 bis 12 des Statorkörper bestimmen. Ihre gegenüber den Zähnen verbreiterte Form sorgt zudem für eine effektive Führung des Magnetflusses und eine sichere Stützung der auf die einzelnen Zähne gewickelten Spulen. 3 shows a sectional view of a stator body 19 an electronically commutated electric motor according to the invention with an inserted rotor 20 , The stator body 19 is radially symmetrical and has twelve teeth 1 to 12 on, which serve to receive coils (not shown), which each surround a tooth of the stator. In the central area of the stator body 19 is a fourteen-pole rotor 20 arranged. The design as a twelve-toothed stator allows the inventive construction of three strands, which can be formed according to the previous winding schemes of two opposite pairs of coils, wherein the three strands are operated in the form of a triangular circuit. Such a structure of the stator allows a particularly effective magnetic decoupling of the individual strands with one another, which leads to the advantages already mentioned. The shape of the stator body 19 is done in a known manner by contouring a stack of so-called electric sheets. The individual teeth 1 to 12 of the stator body 19 have rotor-side tooth heads 21 on what the shape of the gap between on the rotor 20 arranged permanent magnets 22 and the teeth 1 to 12 determine the stator body. Their widened form opposite to the teeth also ensures effective guidance of the magnetic flux and secure support of the wound on the individual teeth coils.

Der Darstellung ist die vorteilhafte geometrische Fehlanpassung zwischen den Polen des Rotors 20 und dem zwölfzahnigen Stator zu entnehmen, die sich ergibt, wenn der Rotor 20 als vierzehnpoliger Rotor ausgeführt ist. In diesem Falle sind stets einige der auf dem Rotor 20 befindlichen Permanentmagneten 22 symmetrisch vor jeweils einem Zahnkopf 21 angeordnet, während andere gerade zwischen zwei Zahnköpfen 21 angeordnet sind. Das führt zur Erzielung guter Gleichlaufeigenschaften und zur Vermeidung starker Rastmomente. Das Verhältnis zwischen magnetischen Polen des Rotors und der Anzahl der Zähne des Stators beträgt im vorliegenden Beispiel 7 zu 6, wobei die Randbedingung einer geradzahligen Polzahl des Rotors bei diesem Verhältnis zur Mindestzahnzahl von 12 für einen erfindungsgemäß ausgestalteten Stator führt. Die daraus folgende leichte geometrische Fehlanpassung zwischen Rotor und Stator beeinträchtigt die Funktions- bzw. Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Elektromotors nicht.The illustration is the advantageous geometric mismatch between the poles of the rotor 20 and the twelve-toothed stator, which results when the rotor 20 is designed as a fourteen-pole rotor. In this case, there are always some on the rotor 20 located permanent magnet 22 symmetrically in front of a tooth head 21 while others are just between two tooth heads 21 are arranged. This leads to the achievement of good synchronization properties and to avoid strong cogging moments. The ratio between magnetic poles of the rotor and the number of teeth of the stator in the present example is 7 to 6, wherein the boundary condition of an even number of poles of the rotor at this ratio to the minimum number of teeth 12 for a stator designed according to the invention. The resulting slight geometric mismatch between rotor and stator does not affect the performance of the electric motor of the present invention.

4 zeigt einen vereinfachten und an sich bekannten Schaltplan zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Elektromotors in Dreieckschaltung. Der Elektromotor umfasst drei Stränge A, B, C, die jeweils als einfache Spule dargestellt sind. Auf die konkrete Ausgestaltung des Zusammenschaltens mehrerer Spulen zu einem Strang kommt es für den Betrieb der dargestellten Schaltung nicht an. Eine Spannungsversorgung 23 stellt eine erforderliche Betriebsspannung bereit. 4 shows a simplified and known circuit diagram for operating a motor according to the invention in delta connection. The electric motor comprises three strands A, B, C, which are each shown as a simple coil. On the specific embodiment of the interconnection of multiple coils to a strand is not important for the operation of the circuit shown. A power supply 23 provides a required operating voltage.

Die Strangenden der Stränge A, B, C sind über entsprechende Halbleiterschalter T1 bis T6 mit Phasen U, V, W verbindbar, wodurch das zum Betrieb des erfindungsge mäßen Elektromotors erforderliche Drehfeld innerhalb erfindungsgemäß ausgestalteter Statoren erzeugt werden kann. Dem Fachmann erschließt sich ohne weiteres, dass die Zahl der Stränge und Phasen bei entsprechender Fortsetzung der dargestellten Schaltung, also einer Erweiterung um weitere Halbleiterschalter und Induktivitäten und einer entsprechenden Abwandlung der von der Anzahl der Phasen abhängigen Synchronisation der zur Erzeugung eines Drehfeldes erforderlichen Schaltvorgänge variiert werden kann.The Strand ends of the strands A, B, C are over corresponding semiconductor switches T1 to T6 can be connected to phases U, V, W, whereby the required to operate the erfindungsge MAESSEN electric motor rotating field within inventively ausgestalteter stators can be generated. The skilled person will readily understand that the number of strands and phases with a corresponding continuation of the illustrated circuit, So an extension to more semiconductor switches and inductors and a corresponding modification of the number of phases dependent synchronization the switching operations required to produce a rotating field varies can be.

Claims

Elektronisch kommutierter Elektromotor, umfassend einen Stator, der einen Rotor (20) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator mehrere Stränge umfasst (A, B, C), die jeweils mindestens ein Spulenpaar (S1, S2; S3, S4; S5, S6) aufweisen, wobei die Spulen dieses Spulenpaares am Umfang des Stators benachbart angeordnet und gegensinnig gewickelt sind.Electronically commutated electric motor comprising a stator having a rotor ( 20 ), characterized in that the stator comprises a plurality of strings (A, B, C), each having at least one pair of coils (S1, S2, S3, S4, S5, S6), the coils of this pair of coils adjacent to the circumference of the stator arranged and wound in opposite directions.

Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strang (A, B, C) des Stators jeweils mindestens zwei Spulenpaare (S1, S2, S7, S8; S3, S4, S9 S10; S5, S6, S11, S12) aufweist, die sich am Umfang des Stators diametral gegenüberliegen.Electric motor according to claim 1, characterized each strand (A, B, C) of the stator is at least two Coil pairs (S1, S2, S7, S8, S3, S4, S9, S10, S5, S6, S11, S12), which are diametrically opposite each other on the circumference of the stator.

Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator drei Stränge (A, B, C) umfasst.Electric motor according to claim 1 or 2, characterized that the stator has three strands (A, B, C).

Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (20) ein mit Permanentmagneten (22) bestückter vierzehnpoliger Rotor ist.Electric motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rotor ( 20 ) with permanent magnets ( 22 ) equipped fourteen-pole rotor is.

Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Spulen (S1 bis S12) des Stators durchgehend gewickelt sind.Electric motor according to one of Claims 1 to 4, characterized that all coils (S1 to S12) of the stator wound continuously are.

Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils beide Spulen (S1 bis S12) eines Spulenpaares (S1, S2 bis S11, S12) in Reihe geschaltet sind.Electric motor according to one of claims 1 to 5, characterized that in each case both coils (S1 to S12) of a coil pair (S1, S2 to S11, S12) are connected in series.

Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Spulenpaare (S1, S2, S7, S8; S3, S4, S9 S10; S5, S6, S11, S12) eines Stranges (A, B, C) in Reihe geschaltet sind. Electric motor according to one of claims 2 to 6, characterized two coil pairs (S1, S2, S7, S8, S3, S4, S9, S10, S5, S6, S11, S12) of a strand (A, B, C) are connected in series.

Elektromotor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Spulenpaare (S1, S2, S7, S8; S3, S4, S9 S10; S5, S6, S11, S12) eines Stranges (A, B, C) parallel geschaltet sind.Electric motor according to one of claims 2 to 6, characterized two coil pairs (S1, S2, S7, S8, S3, S4, S9, S10, S5, S6, S11, S12) of a strand (A, B, C) are connected in parallel.

Elektromotor nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stränge (A, B, C) des Stators in einer Dreieckschaltung geschaltet sind.Electric motor according to one of Claims 3 to 8, characterized that the strands (A, B, C) of the stator are connected in a delta connection.

Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Spulen (S2, S3; S4, S5; S6, S7; S8, S9; S10, S11; S12, S1) benachbarter Spulenpaare jeweils gleichsinnig gewickelt sind.Electric motor according to one of claims 1 to 9, characterized in that adjacent coils (S2, S3, S4, S5; S6, S7; S8, S9; S10, S11; S12, S1) of adjacent coil pairs respectively wound in the same direction.