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DE19503610A1 - Electrical machine stator and rotor design for multi-phase electrical machine - Google Patents

Electrical machine stator and rotor design for multi-phase electrical machine

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DE19503610A1
DE19503610A1 DE19503610A DE19503610A DE19503610A1 DE 19503610 A1 DE19503610 A1 DE 19503610A1 DE 19503610 A DE19503610 A DE 19503610A DE 19503610 A DE19503610 A DE 19503610A DE 19503610 A1 DE19503610 A1 DE 19503610A1
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Abstract

A stator for a polyphase and multipole electrically commutated machine in which the phases are distributed in zones along the stator (3). The winding conductor (8) of a phase within a zone is wound in a meander around a next-following stator pole (5) so that the slot width between two adjacent stator poles (5) corresponds to the with of the winding conductor (8). The rotor poles (9) comprise sheet metal strips with tangentially, magnetised permanent magnets (I) arranged between the rotor poles (9).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ständer und einen Läufer für eine mehrphasige und vielpolige, elektrisch kommutierbare Maschine, wobei die Phasen zonenweise entlang des Ständers verteilt sind, sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung.The invention relates to a stand and a runner for a multi-phase and multi-pole, electrically commutatable Machine, the phases being zoned along the stand are distributed, as well as a process for their preparation.

Herkömmliche elektrische Maschinen weisen üblicherweise Zwei­ schicht- oder Zweietagenwicklungen auf. Da sich dabei die Spulen im Wickelkopf kreuzen und aneinander vorbeigeführt werden müssen, sind die Wickelköpfe und dementsprechend auch die Kupferverluste derartiger Maschinen relativ groß.Conventional electrical machines usually have two layer or two-day windings. Since the Cross the bobbins in the winding head and pass each other need to be, are the winding heads and accordingly the copper losses of such machines are relatively large.

Aus diesem Grund wurde in der Offenlegungsschrift DE 33 20 805 eine mehrphasige elektrische Synchronmaschine mit hoher Polzahl vorgeschlagen, bei der die Spulen derselben Phase ne­ beneinander angeordnet sind und zwei benachbarte Spulen in derselben Nut liegen. Die Phasen sind zonenweise am Umfang verteilt, wobei zwischen den Zonen ein Abstand, der der Win­ kelverschiebung zwischen den Zonen entspricht, eingefügt wurde.For this reason, published patent application DE 33 20 805 a multi-phase synchronous electric machine with high Number of poles proposed, in which the coils of the same phase ne are arranged side by side and two adjacent coils in same groove. The phases are circumferential in zones distributed, with a distance between the zones that the Win angle shift between the zones is inserted has been.

Fig. 12 zeigt ein Beispiel für die konstruktive Ausgestaltung einer derartigen Maschine. Dargestellt ist ein Ausschnitt aus einer Außenpolmaschine, die vorzugsweise als Außenläuferma­ schine eingesetzt wird. Die Erregung wird durch radial magne­ tisierte Permanentmagnete 1 erzeugt, die auf ein Joch 2 des Läufers aufgesetzt sind. In Nuten des Ständerblechpaketes 3 des Ständers sind Spulen 4a, 4b und 4c der Ständerwicklung untergebracht. Die Zähne 5 des Blechpaketes 3 sind mit Pol­ schuhen 6 versehen, welche die Nuten teilweise schließen. Fig. 12 is an example of the structural design shows such a machine. A section of an external pole machine is shown, which is preferably used as an external rotor machine. The excitation is generated by radially magnetized permanent magnets 1 , which are placed on a yoke 2 of the rotor. Coils 4 a, 4 b and 4 c of the stator winding are accommodated in the slots in the stator core 3 of the stator. The teeth 5 of the laminated core 3 are provided with pole shoes 6 , which partially close the grooves.

In Fig. 13 ist ein Ausschnitt aus der Wicklungsanordnung des Ständers dargestellt, der sechs nebeneinanderliegende Spulen S1 bis S6 mit wechselnder Stromflußrichtung R, -R einer er­ sten Zone Z1 (Phase R) und zwei nebeneinanderliegende Spulen S7 und S8 mit wechselnder Stromflußrichtung T, -T einer zwei­ ten Zone Z2 (Phase T) umfaßt, wobei ein räumlicher Abstand a am Übergang von der Wicklungszone Z1 zur Wicklungszone Z2 vorgesehen ist. Die Seiten zweier benachbarter Spulen 1 sind in derselben Nut angeordnet, wobei jeweils die Hälfte der Polnut durch die dem Pol am nächsten liegende Spule ausge­ füllt wird.In Fig. 13 a section of the winding arrangement of the stator is shown, the six adjacent coils S1 to S6 with changing current flow direction R, -R he first zone Z1 (phase R) and two adjacent coils S7 and S8 with changing current flow direction T, - T comprises a second zone Z2 (phase T), a spatial distance a being provided at the transition from the winding zone Z1 to the winding zone Z2. The sides of two adjacent coils 1 are arranged in the same groove, with half of the pole groove being filled out by the coil closest to the pole.

Pro Wicklungsstrang R, S, T sind am Umfang des Ständers eine oder mehrere Wicklungszonen gleicher Breite angeordnet. Der Abstand a zwischen zwei benachbarten Zonen wird bei vorzugs­ weise verwendeten sechs Zonen gleich einem Drittel der Pol­ teilung gewählt. Durch die Summe der räumlichen Abstände a bleibt demgemäß ein Teil des Umfangs unbewickelt, der der doppelten Polteilung entspricht. Somit ist die Polzahldiffe­ renz zwischen Läufer und Ständer gleich zwei.There are one per winding strand R, S, T on the circumference of the stator or arranged several winding zones of the same width. Of the Distance a between two neighboring zones is preferred wise, six zones used a third of the pole division chosen. By the sum of the spatial distances a accordingly remains part of the circumference unwrapped, the corresponds to double pole pitch. Thus is the pole number difference difference between runner and stand is two.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der in der DE 33 20 805 vorgeschlagenen Synchronmaschine kann der Abstand a je­ doch auch gleichmäßig über jede Zone verteilt werden. Dabei ist die Polteilung der Ständerwicklung größer als die Poltei­ lung der Erregung, wodurch sich zwischen benachbarten Spulen eine kleine Phasenverschiebung ergibt, die sich innerhalb ei­ ner Zone zum Phasenwinkel zwischen benachbarten Wicklungs­ strängen addiert. Wegen der Phasenverschiebung müssen die Spulen einer Zone dabei allerdings in Reihe geschaltet wer­ den.According to a further exemplary embodiment of that in DE 33 20 805 proposed synchronous machine, the distance a depending but can also be distributed evenly over each zone. Here the pole pitch of the stator winding is larger than the pole part excitation, which is between adjacent coils there is a small phase shift within ei ner zone to the phase angle between adjacent windings strands added. Because of the phase shift, the However, coils of a zone are connected in series the.

Beim vorstehend beschriebenen Stand der Technik wird der ge­ samte Läufer- bzw. Ständerquerschnitt aus einem Blech ge­ stanzt.In the prior art described above, the ge Entire rotor or stator cross-section from a sheet ge punches.

Dies hat bei der Herstellung einen hohen Materialverlust zur Folge und erfordert aufwendige Stanzformen.This results in a high loss of material during manufacture Consequence and requires elaborate dies.

Da der gesamte Läufer- und Ständerquerschnitt aus dem zur Ma­ gnetfeldkonzentration erforderlichen ferromagnetischen Mate­ rial wie beispielsweise Dynamoblech geformt ist, weisen der­ artig hergestellte Maschinen zudem ein relativ hohes Gewicht und damit ein hohes Trägheitsmoment auf.Since the entire rotor and stator cross-section from the Ma required magnetic field concentration rial such as dynamo sheet, have the well-made machines also have a relatively high weight and thus a high moment of inertia.

Ferner ermöglicht die in Fig. 12 gezeigte Ausgestaltung der Ständerpole und zugehörigen Wicklungsspulen nur eine relativ geringe Polzahl und erfordert aufgrund des relativ großen Polquerschnitts ein entsprechend großes großes Rückflußvolumen im Joch des Ständers und des Läufers und damit ein relativ hohes Gewicht.Furthermore, the configuration of the stator poles and associated winding coils shown in FIG. 12 allows only a relatively small number of poles and, owing to the relatively large pole cross section, requires a correspondingly large reflux volume in the yoke of the stator and the rotor and thus a relatively high weight.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ständer und einen Läufer für eine mehrphasige und vielpolige, elek­ trisch kommutierbare Maschine sowie ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen, durch die eine einfache Herstel­ lung unter geringem Materialverlust sowie eine hohe Leistung der elektrischen Maschine bei geringer Massenträgheit ermög­ licht wird.The invention is therefore based on the object of a stand and a rotor for a multi-phase and multi-pole, elec tric commutatable machine and a method for its To provide manufacturing by which a simple manufac with low material loss and high performance the electrical machine with low mass inertia light becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Ständer bzw. einen Läufer für eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art mittels den kennzeichnenden Merkmalen der Pa­ tentansprüche 1, 12 bzw. 15.This object is achieved by a stand or a rotor for an electrical machine of the beginning mentioned type by means of the characteristic features of Pa Claims 1, 12 and 15.

Des weiteren wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Ständers bzw. eines Läufers für eine mehr­ phasige und vielpolige elektrische Maschine anhand der im Kennzeichnungsteil der Patentansprüche 19 bzw. 20 angege­ benen Schritte.Furthermore, the object is achieved by a method for Manufacture of a stand or a runner for one more phase and multipole electrical machine based on the im Labeling part of claims 19 and 20 indicated steps.

Gemäß der erfindungsgemäßen Ständerwicklungsanordnung ent­ spricht die Nutbreite zwischen benachbarten Ständerpolen der Breite eines Wicklungsleiters. Dies ermöglicht eine wesentli­ che Verringerung der Nutbreite und Erhöhung der Polzahl.According to the stator winding arrangement according to the invention speaks the groove width between adjacent stator poles Width of a winding conductor. This enables an essential che reducing the slot width and increasing the number of poles.

Dies wiederum hat zur Folge, daß der magnetische Rückschluß der Ständer- bzw. Läuferpole über ein wesentlich geringeres Volumen erfolgen kann, so daß das Verbindungsjoch der Stän­ der- bzw. Läuferpole durch einen relativ dünnen und damit flexiblen ferromagnetischen Mantel realisierbar ist, so daß das Volumen des aktiven magnetischen Materials drastisch re­ duziert wird.This in turn has the consequence that the magnetic yoke the stator or rotor poles over a much lower one Volume can be done so that the connecting yoke of the stand der- or rotor poles by a relatively thin and therefore flexible ferromagnetic jacket can be realized, so that the volume of active magnetic material drastically re is induced.

Die mantelförmige Ausgestaltung des Verbindungsjochs der Ständerpole ermöglicht ein völlig neuartiges Herstellungsver­ fahren des Ständers, bei dem zunächst die Pole mit den dazwi­ schen befindlichen Wicklungsleitern durch Ausgießen auf einem Träger fixiert werden und erst anschließend die dem Läufer entgegengesetzten Polenden zur Gewährleistung des Rückflusses mittels dem ferromagnetischen Mantel magnetisch verbunden werden. Abschließend wird der innere Träger entfernt.The jacket-shaped design of the connecting yoke Stator poles enables a completely new manufacturing process drive the stand, in which the poles with the dazwi located winding conductors by pouring on a  Carrier are fixed and only then the runner opposite pole ends to ensure backflow magnetically connected by means of the ferromagnetic jacket will. Finally the inner carrier is removed.

Ein Ausstanzen des gesamten Ständerquerschnitts und nachträg­ liches Umwickeln der Ständerpole von der Innenseite her ist somit nicht mehr erforderlich.Punching out the entire stand cross-section and subsequently Lich winding around the stator poles from the inside therefore no longer necessary.

Beispielsweise können die zwischen den Blechpaketen befindli­ chen Wicklungsteile bereits vor dem Zusammenfügen der Blech­ pakete an diesen angebracht werden, so daß der Ständer aus einer Vielzahl identischer Einzelteile zusammensetzbar ist.For example, those located between the laminated cores Chen winding parts before joining the sheet packages are attached to this so that the stand out a large number of identical individual parts can be assembled.

Auch ist es möglich, die Polblechpakete zunächst auf einem zylinderförmigen Körper als sternförmiges Gebilde anzuordnen und anschließend die Wickelleiter vom äußeren Umfang des Ständers her in die Polnuten einzubringen.It is also possible to initially stack the pole laminations on one to arrange cylindrical bodies as a star-shaped structure and then the winding conductor from the outer circumference of the Stand in the pole grooves.

Bei radialer Ausrichtung der Bleche kann das sternförmige Ge­ bilde auch in herkömmlicher Weise gestanzt werden, wobei nach Einbringen der Wicklungen und anschließendem Fixieren, bei­ spielsweise durch Vergießen mittels Kunstharz o. ä., der inne­ re Teil des Stanzquerschnitts entfernt wird.With a radial alignment of the sheets, the star-shaped Ge form also be punched in a conventional manner, whereby after Introduction of the windings and subsequent fixing, at for example by casting with synthetic resin or the like, the inside right part of the punch cross section is removed.

Auf diese Weise kann die Dicke des rohrförmigen Ständerkör­ pers und damit das Volumen des aktiven Materials gegenüber der in Fig. 12 gezeigten, bekannten Ausführungsform erheblich verringert werden, was zu einem geringeren Gewicht des Stän­ ders und zu einer besseren Materialnutzung bei gleichen Mate­ rialkosten führt.In this way, the thickness of the tubular Ständerkör pers and thus the volume of the active material compared to the known embodiment shown in Fig. 12 can be significantly reduced, which leads to a lower weight of the stan ders and to better material use with the same Mate rialkosten.

Erfindungsgemäß kann der Läufer aufgrund der hohen Polzahl als Hybridläufer mit an der dem Ständer gegenüberliegenden Oberfläche befindlichen tangential magnetisierten Permanent­ magneten ausgebildet sein, wobei zwischen die Permanentmagne­ te Blechpakete geschichtet sind, die die Pole des Läufers bilden. According to the invention, the rotor can due to the high number of poles as a hybrid runner with the one opposite the stand Surface of the tangentially magnetized permanent magnets be formed, between the permanent magnet The laminations are layered, which are the poles of the rotor form.  

Dabei geschieht der magnetische Rückfluß im Läufer über die Permanentmagnete, so daß das in Fig. 12 gezeigte zusätzliche ferromagnetisches Joch 2 nicht erforderlich ist und daher das Gewicht des Läufers bedeutend verringerbar ist.The magnetic reflux in the rotor takes place via the permanent magnets, so that the additional ferromagnetic yoke 2 shown in FIG. 12 is not required and the weight of the rotor can therefore be reduced significantly.

Wird der Läufer in derselben Weise wie der Ständer zu einem rohrförmigen Körper geschichtet, so kann der zylindrische In­ nenkörper des Läufers bei einer Innenläufermaschine hohl sein oder aus einem Material mit geringem spezifischen Gewicht wie beispielsweise Aluminium oder Kunststoff hergestellt werden, was zu einer weiteren Verringerung des Gewichts und der Mas­ senträgheit führt.The runner becomes one in the same way as the stand layered tubular body, so the cylindrical In hollow body of the rotor in an internal rotor machine or from a material with a low specific weight such as for example aluminum or plastic are produced, resulting in further weight and mas reduction inertia leads.

Durch Ausstattung des Läufers mit der erfindungsgemäßen Wick­ lungsart, ist eine elektrische Maschine realisierbar, die über den in der Läuferwicklung fließenden Erregerstrom regel­ bar ist.By equipping the runner with the wick according to the invention an electrical machine that can be implemented regulate the excitation current flowing in the rotor winding is cash.

Desweiteren ist ein Aufbau als Reluktanzmotor möglich, bei dem auf der dem Ständer gegenüberliegende Oberfläche des Läu­ fers eine dünne gezahnte ferromagnetische Schicht geformt ist.Furthermore, a construction as a reluctance motor is possible that on the surface of the Läu opposite the stand He formed a thin toothed ferromagnetic layer is.

Bei den vorstehend genannten erfindungsgemäßen Ausführungs­ formen werden bei der Herstellung lediglich rechteckförmige Blechstreifen benötigt, so daß der bisherige Materialverlust aufgrund des Stanzens der Querschnittsform des Läufers bzw. des Ständers vermieden wird.In the above-mentioned embodiment according to the invention shapes are only rectangular in manufacture Sheet metal strips required, so that the previous loss of material due to the punching of the cross-sectional shape of the rotor or of the stand is avoided.

Durch die verglichen mit dem vorgenannten Stand der Technik wesentlich höhere Polzahl kann die Polzahldifferenz zwischen Ständer und Läufer und damit auch die Anzahl der Zonen einer Phase vergrößert werden, wodurch die Kräfteverteilung in der Maschine gleichmäßiger ist.By compared with the aforementioned prior art the difference in the number of poles can be significantly higher Stands and runners and thus also the number of zones in one Phase will be increased, which will result in the distribution of forces in the Machine is more even.

Darüber hinaus ergeben sich aufgrund des geringeren Volumens des aktiven, vom Magnetfeld durchflossenen Materials gerin­ gere magnetische Verluste (Eisenverluste) und aufgrund der durch die erfindungsgemäße Wicklungsanordnung ermöglichten geringen Wicklungsleiterlänge bzw. größeren Wicklungsleiter­ breite geringere ohmsche Verluste (Kupferverluste).In addition, due to the lower volume of the active material through which the magnetic field flows lower magnetic losses (iron losses) and due to the made possible by the winding arrangement according to the invention  short winding conductor length or larger winding conductor wide lower ohmic losses (copper losses).

Auch kann die bei höheren Frequenzen im Wicklungsleiter auf­ tretende Stromverdrängung aufgrund des Skin-Effekts durch die erfindungsgemäße Wicklungsleiterausgestaltung verringert wer­ den.It can also occur at higher frequencies in the winding conductor current displacement due to the skin effect by the Winding conductor design according to the invention reduced who the.

Desweiteren kann die Maschine aufgrund des erfindungsgemäßen Aufbaus mit höheren Frequenzen betrieben werden, da sich in­ nerhalb einer Polnut nur ein Wickelleiter befindet.Furthermore, the machine can due to the invention Construction can be operated at higher frequencies, because in there is only one winding conductor within one pole slot.

Der erfindungsgemäße Aufbau ist bei allen elektrisch kommu­ tierbaren Maschinen wie Asynchronmaschinen, Synchronmaschi­ nen, Reluktanzmotoren, Schrittmotoren, Linearmotoren etc. vorteilhaft einsetzbar.The structure according to the invention is electrically commu for all animal machines such as asynchronous machines, synchronous machines reluctance motors, stepper motors, linear motors etc. can be used advantageously.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen aufgeführt.Advantageous embodiments of the invention are in the sub claims listed.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described below with reference to exemplary embodiments len described with reference to the drawing. It demonstrate:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten erfindungs­ gemäßen Ausführungsbeispiels als Synchronmaschine mit Innen­ läufer, Fig. 1 is a perspective view of a first embodiment according to the Invention as a synchronous machine with internal rotor,

Fig. 2 eine Ständerwicklungsanordnung des ersten erfindungs­ gemäßen Ausführungsbeispiels mit drei Phasen und sechs Zonen, Fig. 2 is a stator winding arrangement of the first fiction, modern embodiment with three phases and six zones,

Fig. 3 eine Läuferwicklungsanordnung für eine als Motor oder Generator betriebene Synchronmaschine. Fig. 3 shows a rotor winding arrangement for a synchronous machine operated as a motor or generator.

Fig. 4 eine Schnittansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels als Synchronmaschine mit Innenläufer, Fig. 4 is a sectional view of a second embodiment according to the invention as a synchronous machine with internal rotor,

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt der in Fig. 4 darge­ stellten Schnittansicht des zweiten erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsbeispiel, Fig. 5, for example approximately an enlarged detail of the set in Fig. 4 Darge sectional view of the second exporting according to the invention,

Fig. 6 eine Schnittansicht von zerlegten Ständerpolen mit zu­ gehörigen Wicklungsleiterabschnitten nach dem zweiten erfin­ dungsgemäßen Ausführungsbeispiel, Fig. 6 is a sectional view of the disassembled stator poles associated with to winding conductor portions according to the second embodiment OF INVENTION to the invention,

Fig. 7 eine Schnittansicht eines dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels als Synchronmaschine mit Außenläufer, Fig. 7 is a sectional view of a third embodiment according to the invention as a synchronous machine with external rotor,

Fig. 8 eine Schnittansicht einer Antriebsvorrichtung, in der die Außenläufermaschine gemäß dem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eingesetzt ist, Fig. 8 is a sectional view of a drive device in which the external rotor machine is used according to the third embodiment of the invention,

Fig. 9A eine Schnittansicht eines vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels als Synchronmaschine mit Außenläufer, FIG. 9A is a sectional view of a fourth embodiment according to the invention as a synchronous machine with external rotor,

Fig. 9B ein Ausschnitt einer Schnittansicht einer Abwandlung des vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, bei der der Ständer zur Reduzierung radialer Kräftekomponente zwei­ teilig ausgeführt ist, Fig. 9B is a detail of a sectional view of a modification of the fourth embodiment according to the invention, wherein the stand is carried out pieces to reduce the radial forces two component,

Fig. 10 eine Schnittansicht eines fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels als Linearmotor, Fig. 10 is a sectional view of a fifth embodiment according to the invention as a linear motor,

Fig. 11 einen vergrößerten Ausschnitt der in Fig. 10 darge­ stellten Schnittansicht des fünften Ausführungsbeispiels in teilweise zerlegter Form, Fig. 11 shows an enlarged detail of the presented in FIG. 10 Darge sectional view of the fifth embodiment in partially disassembled form,

Fig. 12 eine konstruktive Ausführung einer Außenläufer-Syn­ chronmaschine gemäß dem Stand der Technik, und Fig. 12 is a constructive embodiment of an external rotor syn chron machine according to the prior art, and

Fig. 13 einen Ausschnitt aus einer Ständerwicklungsanordnung gemäß Stand der Technik. Fig. 13 shows a detail of a stator winding arrangement according to the prior art.

Das in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsbeispiel ist eine Synchronmaschine mit einem Innenläufer 20 und einem Ständer 3. Der Läufer 20 besteht aus einem Innenzylinder 10 und einem den Innenzylinder 10 umschließenden Rohrkörper, der aus Läu­ ferpolen 9, die aus axial ausgerichteten ferromagnetischen Blechstreifenpaketen gebildet sind, mit dazwischenliegenden tangential magnetisierten Permanentmagneten 1 aufgebaut ist. The first exemplary embodiment shown in FIG. 1 is a synchronous machine with an inner rotor 20 and a stator 3 . The rotor 20 consists of an inner cylinder 10 and a tubular body enclosing the inner cylinder 10 , which is constructed from Läu ferpolen 9 , which are formed from axially aligned ferromagnetic sheet strip packages, with tangentially magnetized permanent magnets 1 in between.

Die Magnetisierung der Permanentmagnete 1 ist derart gerich­ tet, daß sich an den Läuferpolenden abwechselnd magnetische Nord- und Südpole ergeben, an denen die magnetischen Feldli­ nien austreten.The magnetization of the permanent magnets 1 is such that it results in alternating magnetic north and south poles at the rotor pole ends, at which the magnetic field lines emerge.

Der Innenzylinder 10 besteht aus Aluminium oder einem sonsti­ gen Material mit geringem spezifischen Gewicht und ausrei­ chender Festigkeit. Der Innenzylinder 10 kann aber auch voll­ ständig entfallen, so daß der Läufer 20 als Hohlkörper ausge­ bildet ist.The inner cylinder 10 is made of aluminum or some other material with a low specific weight and sufficient strength. The inner cylinder 10 can also be completely omitted, so that the rotor 20 forms out as a hollow body.

Die Herstellung des Läufers 20 kann beispielsweise derart er­ folgen, daß die stäbchenförmigen Permanentmagnete 1 zusammen mit den stäbchenförmigen Blechstreifenpaketen zunächst auf der Oberfläche eines zylindrischen Körpers an dessen Stirn­ seite festgeklemmt und anschließend mit einem Kunstharz o. dgl. vergossen werden. Abschließend wird der Läufer 20 durch Ab­ schleifen der Stirnseiten auf seine endgültigen Abmessungen gebracht.The manufacture of the rotor 20 can follow, for example, such that the rod-shaped permanent magnets 1 together with the rod-shaped sheet metal strip packages are first clamped onto the surface of a cylindrical body on its end face and then cast with a synthetic resin or the like. Finally, the rotor 20 is brought to its final dimensions by grinding the end faces.

Der Ständer 3 ist ebenfalls aus einem rohrförmigen Körper ge­ bildet, der axial ausgerichtete Blechstreifenpakete als Stän­ derpole 5 und dazwischen mäanderförmig um die Ständerpole 5 gewickelte isolierte Wicklungsleiter 8 aufweist. Die in Fig. 1 dargestellte Ansicht zeigt den Ständerwickelkopf mit den mehrlagigen Wicklungen einer Zone sowie dem herausgezogenen Läufer 20.The stator 3 is also formed from a tubular body ge, the axially aligned sheet metal strips as Stän derpole 5 and between them meandering around the stator poles 5 has wound winding conductor 8 . The view shown in FIG. 1 shows the stator winding head with the multi-layer windings of one zone and the drawn-out rotor 20 .

Bei der Herstellung werden die Blechstreifenpakete zunächst ebenfalls auf einem zylindrischen Körper befestigt, so daß ein sternförmiger Körper entsteht. Anschließend werden die Wickelleiter von der Außenseite des sternförmigen Körpers her eingebracht. Der so entstandene, zylindrische Ständerkörper kann mit einem Kunstharz oder dergleichen vergossen werden, worauf der zylindrische Innenkörper entfernt und die Innen­ seite des Ständers auf den endgültigen Innendurchmesser ge­ schliffen wird. During manufacture, the sheet metal strip packages are first also attached to a cylindrical body, so that a star-shaped body is created. Then the Winding conductors from the outside of the star-shaped body brought in. The resulting cylindrical stand body can be potted with a synthetic resin or the like, whereupon the cylindrical inner body is removed and the inner side of the stand to the final inside diameter is sanded.  

Um den so erhaltenen rohrförmigen Ständerkörper wird ein fer­ romagnetischer Mantel 7 gewickelt, der das Joch der Ständer­ pole 5 bildet.Around the tubular stator body thus obtained, a ferro-magnetic jacket 7 is wound, which forms the yoke of the stator pole 5 .

Es ist jedoch auch eine radiale Ausrichtung der Ständerpol­ bleche möglich, wobei zunächst der Querschnitt des sternför­ migen Körpers aus einem Blech gestanzt und anschließend der Wicklungsleiter um die Enden der geschichteten Bleche gewik­ kelt wird. Nach dem Vergießen und Ummanteln des so entstande­ nen zylindrischen Körpers wird ein zylindrischer Innenteil des Körpers entfernt.However, there is also a radial alignment of the stator pole sheet metal possible, with the cross-section of the sternför stamped body from a sheet and then the Winding conductor around the ends of the layered sheets is celt. After pouring and sheathing the resulting NEN cylindrical body becomes a cylindrical inner part removed from the body.

Im Betrieb verlaufen die Feldlinien eines Permanentmagneten 1 des Läufers 20 durch die benachbarten Läuferpole 9, von wo aus sie aus der Läuferoberfläche des Läufers 20 austreten und sich durch die gegenüberliegenden Ständerpole 5 und den als Joch und damit als Rückschluß für das magnetische Feld die­ nenden Teil des Mantels 7 schließen.In operation, the field lines of a permanent magnet 1 of the rotor 20 run through the adjacent rotor poles 9 , from where they emerge from the rotor surface of the rotor 20 and through the opposing stator poles 5 and the part which is used as a yoke and thus as a conclusion for the magnetic field of the jacket 7 close.

Vorzugsweise werden die Ständerpole 5 in gleichmäßige Zonen aufgeteilt, deren Wicklungen eine entsprechende Drehstrompha­ se zugeordnet ist. Aufgrund der realisierbaren hohen Polzahl ist, verglichen mit dem vorstehend genannten Stand der Tech­ nik, eine höhere Polzahldifferenz zwischen Ständer 3 und Läu­ fer 20 möglich, so daß die Anzahl der Zonen pro Phase erhöht werden kann.The stator poles 5 are preferably divided into uniform zones, the windings of which are assigned a corresponding three-phase phase. Due to the high number of poles that can be implemented, a higher pole number difference between stator 3 and rotor 20 is possible compared to the prior art mentioned above, so that the number of zones per phase can be increased.

Dadurch ergibt sich im Betrieb eine gleichmäßigere Kraftver­ teilung längs des Umfangs, wodurch die Unwucht der Maschine verringert wird und damit ein besserer Rundlauf und eine ge­ ringere Geräuschentwicklung erzielbar ist.This results in a more even power distribution during operation division along the circumference, causing the imbalance of the machine is reduced and thus a better concentricity and a ge less noise can be achieved.

Fig. 2 zeigt eine Ständerwicklungsanordnung eines Ständers mit 48 Polen und 6 Zonen sowie den dazugehörigen Anschlüssen R, S, T, U, V und W. Innerhalb einer Zone ist der Wickellei­ ter mäanderförmig um die aufeinanderfolgenden Ständerpole 5 gewickelt. Fig. 2 shows a stator winding arrangement of a stator with 48 poles and 6 zones and the associated connections R, S, T, U, V and W. Within a zone, the winding conductor is wound meanderingly around the successive stator poles 5 .

Im Falle eines Generatorbetriebs weist der Läufer 20 anstelle der Permanentmagnete 1 eine Erregerwicklung auf. Der Wickel­ leiter der Erregerwicklung wird in gleicher Weise wie die Ständerwicklungen mäanderförmig um die aus Blechstreifenpake­ ten gebildeten Läuferpole 5 gewickelt, so daß ein rohrförmi­ ger Läuferkörper entsteht, der auf den in Fig. 1 gezeigten Innenzylinder 10 aufgesteckt wird.In the case of generator operation, the rotor 20 has an excitation winding instead of the permanent magnets 1 . The winding conductor of the excitation winding is wound in the same way as the stator windings meandering around the rotor poles 5 formed from Blechstreifenpake th, so that a rohrörmi ger rotor body is formed, which is plugged onto the inner cylinder 10 shown in Fig. 1.

Wird die Erregerwicklung von einem Erregergleichstrom durch­ flossen, so bilden sich an den Läuferpolenden abwechselnd ma­ gnetische Nord- und Südpole. Durch Drehung des Läufers 20 wird in den Ständerwicklungen eine sinusförmige Spannung in­ duziert, deren Höhe durch den Erregerstrom regelbar ist.If an excitation direct current flows through the excitation winding, magnetic north and south poles alternate at the rotor pole ends. By rotating the rotor 20 , a sinusoidal voltage is induced in the stator windings, the level of which can be regulated by the excitation current.

Fig. 3 zeigt eine abgewickelte Läuferwicklungsanordnung mit Anschlußpolen für eine Erregergleichstromquelle. Dabei wird der Wicklungsleiter entlang des gesamten Läuferumfangs mäan­ derförmig um die Läuferpole 9 gewickelt. Fig. 3 is a developed armature winding arrangement with connecting poles for excitation DC power source. The winding conductor is wound meandering around the rotor poles 9 along the entire rotor circumference.

Der so aufgebaute Läufer 20 mit Erregerwicklung kann auch zur Realisierung einer Asynchronmaschine verwendet werden.The rotor 20 with excitation winding constructed in this way can also be used to implement an asynchronous machine.

Fig. 4 zeigt ein Schnittbild eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels mit 78 Ständerpolen 5 und 80 Läuferpolen 9. Die dargestellte Innenläufer-Synchronmaschine weist an de­ ren Läuferoberfläche entsprechend dem in Fig. 1 gezeigten er­ sten Ausführungsbeispiel Permanentmagnete 1 mit dazwischen befindlichen, in axialer Richtung ausgerichteten Blechstrei­ fenpaketen als Läuferpole 9 auf. Fig. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the invention with 78 stator poles and 80 rotor poles 9 5. The internal rotor synchronous machine shown has on the rotor surface corresponding to the first embodiment shown in FIG. 1, he permanent magnet 1 with intermediate, in the axial direction aligned Blechstrei fenpaketen as rotor poles 9 .

Zwischen den ebenfalls aus Blechstreifenpaketen gebildeten Ständerpolen 5 sind axial ausgerichtete, stabförmige Wick­ lungsleiterabschnitte 8 angeordnet, die an den jeweiligen Stirnseiten des Ständers 3 in der Weise leitend verbunden sind, daß sich der erfindungsgemäße mäanderförmige Wicklungs­ verlauf ergibt.Between the stator poles 5 also formed from laminated strip packages, axially aligned, rod-shaped winding conductor sections 8 are arranged, which are conductively connected to the respective end faces of the stator 3 in such a way that the meandering winding according to the invention is produced.

In vorbestimmten Zonen des Ständers 3 sind verkürzte Ständer­ pole 11 eingebracht, die nicht mit dem die Ständerpole 5 um­ gebenden ferromagnetischen Mantel 7 verbunden sind und zwi­ schen denen sich keine Wicklungsleiterabschnitte 8 befinden. In predetermined zones of the stator 3 shortened stator poles 11 are introduced, which are not connected to the stator poles 5 to give the ferromagnetic sheath 7 and between which there are no winding conductor sections 8 .

Anstelle der Wicklungsleiterabschnitte 8 können zwischen den verkürzten Ständerpole 11 Hall-Sensoren 12 oder andere Senso­ ren eingebracht werden, mittels denen die Drehzahl oder Win­ kelstellung des Läufers 20 feststellbar ist.Instead of the winding conductor sections 8 , 11 Hall sensors 12 or other sensors can be introduced between the shortened stator poles, by means of which the speed or angular position of the rotor 20 can be determined.

Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des zweiten Aus­ führungsbeispiels, wobei der Luftspalt 13 zwischen Ständer 3 und Läufer 20 erkennbar ist. Fig. 5 shows an enlarged section of the second exemplary embodiment, wherein the air gap 13 between the stator 3 and rotor 20 can be seen.

Eine Draufsicht auf einen Teil eines zerlegten Ständers 3 ge­ mäß dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6 dargestellt, wobei der Ständer 3 aus identischen Pol- Wicklungs-Komponenten aufgebaut ist. Dieser Aufbau führt zu einer wesentlich vereinfachten Herstellung des Ständers 3.A top view of a part of a dismantled stand 3 according to the second exemplary embodiment according to the invention is shown in FIG. 6, the stand 3 being constructed from identical pole-winding components. This structure leads to a considerably simplified production of the stand 3 .

Bereits bei der Herstellung der Pol-Wicklungs-Komponenten werden die Wicklungsleiter elektrisch isoliert um die Stän­ derpole 5 gewickelt, wobei die an der einen Seite der Stän­ derpole 5 angeordneten Wicklungsleiterabschnitte 8 genau ge­ genüber dem Zwischenraum zwischen den Wicklungsleiterab­ schnitten 8 der anderen Seite angeordnet sind. An den Stirn­ seiten der Pol-Wicklungs-Komponenten sind die jeweiligen axialen Wicklungsleiterabschnitte 8 der beiden Seiten über schräg verlaufende Verbindungsabschnitte 15 miteinander ver­ bunden.Already in the manufacture of the pole-winding components, the winding conductors are wound in an electrically insulated manner around the stan derpole 5 , the winding conductor sections 8 arranged on one side of the stan derpole 5 being precisely cut across the gap between the winding conductor sections 8 on the other side . On the end sides of the pole-winding components, the respective axial winding conductor sections 8 of the two sides are connected to one another via obliquely extending connecting sections 15 .

Auf diese Weise können die Pol-Wicklungs-Komponenten ineinan­ der eingreifend aneinandergeschichtet werden, so daß die Zwi­ schenräume zwischen den Ständerpolen 5 vollständig von den Wicklungsleiterabschnitten 8 ausgefüllt werden, wobei der Po­ labstand lediglich eine Wicklungsbreite beträgt.In this way, the pole-winding components can be interleaved with one another so that the interstices between the stator poles 5 are completely filled by the winding conductor sections 8 , the pole spacing being only one winding width.

Zwischen die aneinandergeschichteten Pol-Wicklungs-Komponen­ ten ist eine dünne Isolierfolie 14 zur elektrischen Isolie­ rung der Wicklungsleiterabschnitte 8 untereinander bzw. ge­ genüber den Ständerpolen 5 angeordnet.Between the stacked pole winding components th is a thin insulating film 14 for electrical insulation tion of the winding conductor sections 8 with each other or ge compared to the stator poles 5 .

Das Seitenverhältnis der Wicklungsleiterquerschnitte ändert sich in radialer Richtung, wobei die Querschnittsfläche kon­ stant bleibt. Diese Ausgestaltung dient der weiteren Verrin­ gerung der durch den Skineffekt hervorgerufenen Stromverdrän­ gung.The aspect ratio of the winding conductor cross-sections changes in the radial direction, the cross-sectional area being con remains constant. This configuration serves the further Verrin  reduction of the current displacement caused by the skin effect supply.

Der Wicklungsverlauf wird durch mittels Verlöten oder Metal­ lisieren hergestellte elektrische Verbindungen 17 zwischen den entsprechenden Enden der axial ausgerichteten Wicklungs­ leiterabschnitte 8 an den jeweiligen Stirnseiten der Pol- Wicklungs-Komponenten bestimmt.The winding profile is determined by means of soldering or metalizing electrical connections 17 between the corresponding ends of the axially aligned winding conductor sections 8 on the respective end faces of the pole-winding components.

Auch hierbei ergibt sich hinsichtlich der Stromrichtung ein mäanderförmiger Wicklungsverlauf um die Ständerpole 5.Here, too, there is a meandering winding profile around the stator poles 5 with respect to the current direction.

Die Pfeilmarkierungen 16 zeigen den Verlauf des elektrischen Stroms durch die Wicklungsleiterabschnitte 8.The arrow marks 16 show the course of the electrical current through the winding conductor sections 8 .

Die Herstellung des Ständers 3 erfolgt durch ineinander ein­ greifendes Schichten der Pol-Wicklungs-Komponenten gemäß Fig. 6 zu einem Hohlzylinder und anschließendem Vergießen mit ei­ nem Kunstharz o.a. Danach werden Innen- und Außendurchmesser sowie die Stirnseiten auf Maß gebracht. Abschließend wird der so gebildete Hohlzylinder mit dem ferromagnetischen Mantel 7 am Außenumfang ummantelt.The stator 3 is produced by interlocking layers of the pole winding components according to FIG. 6 to form a hollow cylinder and subsequent casting with a synthetic resin or the like. Then the inside and outside diameters and the end faces are made to measure. Finally, the hollow cylinder formed in this way is encased with the ferromagnetic jacket 7 on the outer circumference.

Fig. 7 zeigt ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbei­ spiel der elektrischen Maschine, die in diesem Fall als Au­ ßenläufer-Synchronmaschine aufgebaut ist, wobei der außenlie­ gende Läufer 20 neunzig Pole und der innenliegende Ständer 3 neunundachtzig Pole aufweist. Fig. 7 shows a third exemplary embodiment according to the invention of the electrical machine, which is constructed in this case as an external rotor synchronous machine, the external rotor 20 having ninety poles and the internal stator 3 having eighty-nine poles.

Die Blechpaketstreifen der Ständerpole 5 sind bei diesem Aus­ führungsbeispiel U-formig ausgebildet und mit nach außen ge­ richteten Öffnungen auf der Außenoberfläche 19 eines Hohlzy­ linders 18 angebracht. Der Hohlzylinder 18 weist Bohrungen 22 auf, mittels denen er an einer den Motor beinhaltenden An­ triebsvorrichtung angeschraubt wird, wobei der Innendurchmes­ ser 21 gegen einen konischen Teil der Antriebsvorrichtung ge­ preßt wird.The laminated core strips of the stator poles 5 are U-shaped in this exemplary embodiment and are attached with outwardly directed openings on the outer surface 19 of a hollow cylinder 18 . The hollow cylinder 18 has bores 22 , by means of which it is screwed to a drive device containing the motor, the inner diameter 21 being pressed against a conical part of the drive device.

Das Abschleifen des Innendurchmessers der U-förmigen Blechpa­ ketstreifen 5 entfällt im vorliegenden Fall. The grinding of the inner diameter of the U-shaped Blechpa ketstreifen 5 is omitted in the present case.

Die jeweiligen Schenkel der Blechpaketstreifen bilden die Ständerpole 5, wobei zwischen den Schenkeln eines jeden U- förmigen Blechpaketstreifens die axial orientierten Wick­ lungsleiterabschnitte 8 eingebracht sind, so daß auch im vor­ liegenden Fall identische Pol-Wicklungs-Komponenten entste­ hen, aus denen der Ständer 3 durch Aneinanderschichten und anschließendes elektrisches Verbinden der Wicklungsleiterab­ schnitte 8 an den jeweiligen Enden hergestellt wird.The respective legs of the laminated core strips form the stator poles 5 , the axially oriented winding conductor sections 8 being introduced between the legs of each U-shaped laminated core strip, so that identical pole-winding components also arise in the present case, from which the stator 3rd by layering and then electrically connecting the Wicklungsleiterab sections 8 is made at the respective ends.

Der rohrförmige Außenläufer 20 besteht aus axial ausgerichte­ ten Blechpaketen als Läuferpole 9, die abwechselnd mit tan­ gential magnetisierten Permanentmagneten 1 zu einer Rohrform aneinandergeschichtet sind.The tubular outer rotor 20 consists of axially aligned th laminated cores as rotor poles 9 , which are alternately layered together with tan gential magnetized permanent magnets 1 to a tube shape.

Aufgrund der tangentialen Magnetisierung der Permanentmagnete 1 schließen sich die aus den Läuferpolenden austretenden, den magnetischen Rückschluß bildenden, magnetischen Feldlinien über die Permanentmagnete 1. Daher ist die derart geschich­ tete Rohrform von einem nichtmagnetischen Mantel 2A umgeben.Due to the tangential magnetization of the permanent magnets 1 , the magnetic field lines emerging from the rotor pole ends and forming the magnetic yoke close via the permanent magnets 1 . Therefore, such geschich ended tubular form is surrounded by a non-magnetic casing 2 A.

Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht einer den Außenläufermotor gemäß Fig. 7 aufweisenden Antriebsvorrichtung. FIG. 8 shows a sectional view of a drive device having the external rotor motor according to FIG. 7.

Der Außenläufer 20 ist an der Innenseite eines glockenförmi­ gen Körpers 25 angebracht, der zur Kraftübertragung dient und der an einer drehbar gelagerten Antriebswelle 24 befestigt ist. Der Hohlzylinder 18 ist mittels Schrauben 23 am Gehäuse 27 der Antriebsvorrichtung befestigt. Weiterhin sind in die­ sem Schnittbild die Wicklungsleiterabschnitte 8 erkennbar, deren Enden 26 abwechselnd an einer der beiden Stirnseiten des Außenläufermotors hervorstehen, so daß sie mittels den in Fig. 6 gezeigten elektrischen Verbindungen 17 zur Festlegung des mäanderförmigen Wicklungsverlaufs miteinander verbunden werden können.The external rotor 20 is attached to the inside of a body 25 bell-shaped, which serves for power transmission and which is fastened to a rotatably mounted drive shaft 24 . The hollow cylinder 18 is fastened to the housing 27 of the drive device by means of screws 23 . Furthermore, the winding conductor sections 8 can be seen in this sectional view, the ends 26 of which alternately protrude from one of the two end faces of the external rotor motor, so that they can be connected to one another by means of the electrical connections 17 shown in FIG. 6 to define the meandering winding course.

Ein viertes Ausführungsbeispiel als Außenläufer-Synchronma­ schine mit fünfzig Läuferpolen und achtundvierzig Ständerpo­ len ist in Fig. 9A dargestellt. A fourth embodiment as an external rotor synchronous machine with fifty rotor poles and forty-eight stator poles is shown in FIG. 9A.

Der Außenläufer 20, der bei einem Einsatz des Motors gemäß Fig. 8 auch selbst glockenförmig sein kann, besteht hierbei aus einem ferromagnetischen Metallrohr 28 als Joch, auf des­ sen Innenseite radial magnetisierte Permanentmagnete 29 als Läuferpole angebracht sind, wobei die Magnetisierungsrichtung benachbarter Permanentmagnete 29 umgekehrt ist, so daß sich an den Läuferpolenden abwechselnd magnetische Nord- und Süd­ pole ergeben.The outer rotor 20 , which can also be bell-shaped when the motor according to FIG. 8 is used, consists of a ferromagnetic metal tube 28 as a yoke, on the inside of which radially magnetized permanent magnets 29 are attached as rotor poles, the magnetization direction of adjacent permanent magnets 29 being reversed is, so that there are alternating magnetic north and south poles at the rotor pole ends.

Der Ständer 3 ist in der in Fig. 7 gezeigten Weise aufgebaut, wobei die die. Ständerpole 5 bildenden Schenkel der Blech­ streifenpakete an deren äußeren Enden aufgebogen sind, so daß die Polenden vergrößert und an die Abmessung der Läuferpole 29 angepaßt sind.The stand 3 is constructed in the manner shown in Fig. 7, the die. Stator poles 5 forming legs of the sheet metal strip packages are bent at their outer ends, so that the pole ends are enlarged and adapted to the dimensions of the rotor poles 29 .

Diese Ausgestaltung führt zu einer Verringerung der magneti­ schen Flußdichte an den Polenden des Ständers 3 und des Läu­ fers 20 und damit zu geringen Kräften, geringerer Geräusch­ entwicklung und der Möglichkeit einen größeren Luftspalt vor­ zusehen.This configuration leads to a reduction in the magnetic flux density rule's at the pole ends of the stator 3 and the Läu fers 20 and thus to low forces, less noise development and the possibility to see a larger air gap before.

Eine derartige Ausgestaltung der Pol enden durch Aufbiegen der Polbleche ist auch bei allen anderen beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispielen möglich, um dadurch die vorstehend genannten Vorteile zu erzielen.Such a configuration of the pole ends by bending the Polbleche is also in all other versions described tion examples possible, thereby the above To gain benefits.

Der Ständer 3 des vierten Ausführungsbeispiels weist sechs Zonen auf, die durch einen vergrößerten Polabstand 30 vonein­ ander getrennt sind. Der Läufer 20 umfaßt 25 Polpaare. Da die Polteilung innerhalb der Ständerzonen der des Läufers 20 ent­ spricht, ergibt sich die Polzahldifferenz zwischen Ständer 3 und Läufer 20 aus der Summe der Polabstandsverbreiterungen entlang des Ständerumfangs.The stator 3 of the fourth exemplary embodiment has six zones which are separated from one another by an enlarged pole spacing 30 . The rotor 20 comprises 25 pole pairs. Since the pole pitch within the stator zones corresponds to that of rotor 20 , the difference in the number of poles between stator 3 and rotor 20 results from the sum of the pole spacing widenings along the circumference of the stator.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wirken auf die Läuferpole und somit auch auf die Lager der Antriebs­ welle 24 radiale Kräfte, die zur Verringerung der Lebensdauer der Lager führen. In the embodiments described above act on the rotor poles and thus also on the bearings of the drive shaft 24 radial forces that lead to a reduction in the life of the bearings.

Durch die in Fig. 9B dargestellte Abwandlung des vierten Aus­ führungsbeispiels ist eine deutliche Verringerung der radia­ len Kräftekomponenten erzielbar.Through the modification of the fourth exemplary embodiment shown in FIG. 9B, a significant reduction in the radial force components can be achieved.

Der Ständer besteht dabei aus einem, dem in Fig. 9A darge­ stellten Ständer 3 entsprechenden, inneren Ständerteil 3 und einem konzentrischen äußeren Ständerteil 3A mit identischer Polzahl, wobei die Wicklungen des inneren und des äußeren Ständerteils 3, 3A seriell geschaltet und die Größen der Pol­ nut-Querschnittsflächen gleich sind.The stator consists of a, the 9A Darge presented in Fig. Pedestal 3 corresponding inner stator part 3 and a concentric outer stator part 3 A with identical number of poles, the windings of the inner and outer stator part 3, 3A connected in series and the sizes the pole cross-sectional areas are the same.

Die Polenden von sich entsprechenden Polen gleicher Phase der beiden Ständerteile 3, 3A sind gegenüberliegend angeord­ net, so daß die Magnetfeldlinien an einem Polende des einen Ständerteils austreten und durch den Permanentmagneten 29 des Läufers 20 hindurch zu dem gegenüberliegenden Polende des zweiten Ständerteils 3A verlaufen.The pole ends of corresponding poles of the same phase of the two stator parts 3 , 3 A are located opposite one another, so that the magnetic field lines emerge at one pole end of one stator part and extend through the permanent magnet 29 of the rotor 20 to the opposite pole end of the second stator part 3 A .

Da der magnetische Rückfluß hierbei über das äußere Ständer­ teil 3A erfolgt, entfällt das ferromagnetische Joch 28.Since the magnetic reflux takes place via the outer stator part 3 A, the ferromagnetic yoke 28 is omitted.

Der Läufer 20 kann auch in der in Fig. 4 dargestellten Weise mit tangential magnetisierten Permanentmagneten aufgebaut sein.The rotor 20 can also be constructed in the manner shown in FIG. 4 with tangentially magnetized permanent magnets.

Aufgrund der seriellen Schaltung der Wicklungen sind die Ströme in den Wicklungen der beiden Ständerteile 3, 3A und damit auch die magnetischen Flüsse in den entsprechenden ge­ genüberliegenden Polen gleich, so daß sich die auf den Läufer 20 wirkenden, radialen Kräftekomponenten aufheben.Due to the serial connection of the windings, the currents in the windings of the two stator parts 3 , 3 A and thus also the magnetic fluxes in the corresponding ge opposite poles are the same, so that the radial force components acting on the rotor 20 cancel each other out.

Die Stromflußrichtung in den mäanderförmig um die Pole gewik­ kelten Wicklungsleitern ist mittels in die Polnuten der bei­ den in Fig. 9B dargestellten Ständerteile 3, 3A eingezeichne­ ten Pfeilmarkierungen gekennzeichnet.The current flow direction in the meandering winding poles of the winding conductors is marked by means of arrow marks marked in the pole grooves of the stator parts 3 , 3 A shown in FIG. 9B.

Ferner zeigt Fig. 9A einen Wechsel der Wicklungsphase von R nach S, der in beiden Ständerteilen an derselben Stelle ange­ ordnet ist. Furthermore, Fig. 9A shows a change in the winding phase from R to S, which is arranged in both stand parts at the same point.

Ein derartiger, zweiteiliger Ständeraufbau zur Verringerung der radialen Kräftekomponenten ist selbstverständlich auch bei den übrigen beschriebenen Ausführungsbeispielen des Stän­ ders 3 möglich.Such a two-part stator structure to reduce the radial force components is of course also possible in the other described embodiments of the stan 3 .

Fig. 10 zeigt ein fünftes erfindungsgemäßes Ausführungsbei­ spiel als Linearmotor. Fig. 10 shows a fifth game according to the invention Ausführungsbei as a linear motor.

Die Ausgestaltung des dargestellten Linearmotors entspricht dem in Fig. 4 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel, wobei Läufer 20 und Ständer 3 in linearer ("abgewickelter") Form ausgebildet sind.The design of the linear motor shown corresponds to the second exemplary embodiment shown in FIG. 4, rotor 20 and stator 3 being designed in a linear (“unwound”) form.

Der bandförmige Läufer 20 besteht aus abwechselnd aneinander geschichteten Permanentmagneten und Blechpaketen und kann durch Erzeugen eines Wanderfelds im Ständer 3 mittels den Phasenanschlüssen R, S, T auf dessen Oberfläche linear vor- und zurückbewegt werden, wobei die Anschlüsse U, V, W ein ge­ meinsames Bezugspotential aufweisen.The band-shaped rotor 20 consists of alternately layered permanent magnets and laminated cores and can be moved back and forth linearly on its surface by generating a traveling field in the stator 3 by means of the phase connections R, S, T, the connections U, V, W being a common one Have reference potential.

In vorliegendem Beispiel bewegt sich der Läufer 20 während einer Phasenänderung von 360° an den Phasenanschlüssen um ein Läuferpolpaar weiter.In the present example, the rotor 20 moves further by one pair of rotor poles at the phase connections during a phase change of 360 °.

Die Geschwindigkeit ergibt sich somit aus dem Polabstand des Läufers 20 und der Frequenz des durch den Ständer 3 fließen­ den Drehstroms.The speed thus results from the pole spacing of the rotor 20 and the frequency of the three-phase current flowing through the stator 3 .

Der Ständer 3 besteht aus ineinander eingreifend geschichte­ ten Pol-Wicklungs-Komponenten, die entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel aus quer zur Bewegungsrichtung des Läu­ fers 20 ausgerichteten Blechstreifenpaketen als Ständerpole 5 und daran befestigten Wicklungsleiterabschnitten 8 aufgebaut sind, wobei hier allerdings die Querschnittsabmessungen aller Wicklungsleiterabschnitte 8 gleich sind, da der Ständer 3 li­ near aufgebaut ist.The stator 3 consists of interlocking layered pole winding components which, according to the second exemplary embodiment, are constructed from sheet metal strip packs oriented transversely to the direction of movement of the rotor 20 as stator poles 5 and winding conductor sections 8 attached thereto, although here the cross-sectional dimensions of all winding conductor sections 8 are the same are, since the stand 3 is constructed near.

Ein teilweise zerlegter Ausschnitt des Linearmotors ist in Fig. 11 vergrößert dargestellt. Dabei weisen die den in Fig. 6 gezeigten Bestandteilen entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen auf.A partially disassembled section of the linear motor is shown enlarged in FIG. 11. The parts corresponding to the components shown in FIG. 6 have the same reference numerals.

Auch die übrigen, vorstehend beschriebenen Ausführungsbei­ spielen sind entsprechend dem in Fig. 10 und 11 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel als Linearmotor ausführbar, wobei sich die nötigen Änderungen für den Fachmann in naheliegender Weise ergeben.The other, Ausführungsbei described above play can be carried out according to the fifth embodiment shown in FIGS. 10 and 11 as a linear motor, the necessary changes for the expert in an obvious manner.

Mehrphasige und vielpolige, elektrisch kommutierbare Maschine mit einem Ständer und einem Läufer. Zur Vereinfachung der Herstellung und Erhöhung von Leistung und Drehmoment wird der Wicklungsleiter in mäanderförmiger Weise um die Ständerpole gewickelt, so daß der Polabstand benachbarter Ständerpole der Breite des Wicklungsleiters entspricht und damit stark ver­ ringert ist. Durch die daraus resultierende hohe Polzahl läßt sich der Ständer auf einfache Weise durch Aneinanderschichten von Ständerblechstreifen und dazwischen angeordneten Wick­ lungsleiterabschnitten herstellen, wobei die Ständerpole erst nach dem Einbringen der Wicklungsleiter mittels eines den Rückschluß bildenden ferromagnetischen Mantels an deren einem Polende magnetisch verbunden werden. Der Läufer kann in ähn­ licher Weise durch Aneinanderschichten von Läuferpolen und dazwischen angeordneten, tangential magnetisierten Perma­ nentmagneten hergestellt werden, wodurch auch dessen Gewicht beträchtlich reduzierbar ist. Durch den Aufbau wird eine ef­ fektivere Materialnutzung und eine wesentlich geringere Mas­ senträgheit der bewegten Teile erzielt. Das Aufbauprinzip ist für Asynchron-, Synchronmaschinen, Linearmotoren, Schrittmo­ toren sowie Reluktanzmotoren anwendbar.Multi-phase and multi-pole, electrically commutatable machine with a stand and a runner. To simplify the Production and increase in power and torque is the Winding conductor in a meandering manner around the stator poles wound so that the pole spacing of adjacent stator poles Corresponds to the width of the winding conductor and thus ver wrestles. Due to the resulting high number of poles the stand can be easily stacked together of stand sheet metal strips and wick arranged between them Produce cable conductor sections, the stator poles first after inserting the winding conductor using a Inference-forming ferromagnetic cladding at one of them Pole ends are magnetically connected. The runner can do similar Licher way by layering rotor poles and arranged in between, tangentially magnetized perma Magnets are manufactured, which also its weight is considerably reducible. Due to the structure, an ef more effective material use and a much lower mas inertia of the moving parts achieved. The principle of construction is for asynchronous, synchronous machines, linear motors, step mo gates and reluctance motors applicable.

Claims (20)

1. Ständer für eine mehrphasige und vielpolige, elektrisch kommutierbare Maschine, wobei die Phasen zonenweise entlang des Ständers (3) verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsleiter (8) einer Phase innerhalb einer Zone mäanderförmig um aufeinanderfolgende Ständerpole (5) gewik­ kelt ist, so daß die Nutbreite zwischen zwei benachbarten Ständerpolen (5) der Breite des Wicklungsleiters (8) ent­ spricht.1. Stand for a multi-phase and multi-pole, electrically commutatable machine, the phases being distributed zone by zone along the stator ( 3 ), characterized in that the winding conductor ( 8 ) of a phase within a zone is meandered around successive stator poles ( 5 ) , so that the groove width between two adjacent stator poles ( 5 ) speaks the width of the winding conductor ( 8 ) ent. 2. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerpole (5) aus Blechstreifen gebildet sind und an deren einem Läufer (20) entgegengesetzten Ende über einen ferromagnetischen Mantel (7) miteinander magnetisch leitend verbunden sind.2. Stand according to claim 1, characterized in that the stator poles ( 5 ) are formed from sheet metal strips and at the one end ( 20 ) opposite end of which are connected to one another in a magnetically conductive manner via a ferromagnetic jacket ( 7 ). 3. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen der Ständerpole (5) U-förmig ausgebildet sind und deren Schenkel die Ständerpole (5) bilden.3. Stand according to claim 1, characterized in that the sheet metal strips of the stator poles ( 5 ) are U-shaped and whose legs form the stator poles ( 5 ). 4. Ständer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen der Ständerpole (5) quer zur Bewegungsrich­ tung des Läufers (20) ausgerichtet sind.4. Stand according to claim 2 or 3, characterized in that the metal strips of the stator poles ( 5 ) are aligned transversely to the direction of movement of the rotor ( 20 ). 5. Ständer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (3) einen sternförmigen Querschnitt aufweist und aus sternförmig gestanzten Blechen gebildet ist, wobei die dem Läufer (20) entgegengesetzten Polenden des Ständers (3) über einem ferromagnetischen Mantel (7) verbunden sind.5. Stand according to claim 1, characterized in that the stand ( 3 ) has a star-shaped cross-section and is formed from star-shaped stamped sheets, wherein the rotor ( 20 ) opposite pole ends of the stand ( 3 ) connected via a ferromagnetic jacket ( 7 ) are. 6. Ständer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsleiter (8) mehrlagig in abwechselnder Richtung um die Ständerpole (5) einer Zone gewickelt ist.6. Stand according to claim 4, characterized in that the winding conductor ( 8 ) is wound in several layers in an alternating direction around the stator poles ( 5 ) of a zone. 7. Ständer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklungsleiter stabförmige Wicklungsleiterabschnitte (8) aufweist, die parallel zur Ständeroberfläche übereinander und elektrisch voneinander isoliert zwischen den Ständerpolen (5) angeordnet sind, so daß der gesamte Zwischenraum zwischen den Ständerpolen (5) von den Wicklungsleiterabschnitten (8) aus­ gefüllt ist, wobei die Enden (26) der Wicklungsleiterab­ schnitte (8) eines Zwischenraums entsprechend dem Wicklungs­ verlaufs mit entsprechenden Enden der Wicklungsleiterab­ schnitte (8) benachbarter Zwischenräume über elektrisch lei­ tende Verbindungsstücke (15, 17) miteinander verbunden sind.7. Stand according to claim 2, characterized in that the winding conductor has rod-shaped winding conductor sections ( 8 ) which are arranged parallel to the stator surface one above the other and electrically insulated from one another between the stator poles ( 5 ), so that the entire space between the stator poles ( 5 ) of the winding conductor sections ( 8 ) is filled, the ends ( 26 ) of the winding conductor sections ( 8 ) of a space corresponding to the winding profile with corresponding ends of the winding conductor sections ( 8 ) of adjacent spaces being connected to one another via electrically conductive connectors ( 15 , 17 ) are. 8. Ständer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in vorbestimmten Zonen des Ständers (3) verkürzte Ständerpole (11) eingebracht sind, deren Enden nicht mit dem ferromagne­ tischen Mantel (7) verbunden sind und zwischen denen Sensoren (12) angeordnet sind.8. Stand according to claim 7, characterized in that in predetermined zones of the stand ( 3 ) shortened stator poles ( 11 ) are introduced, the ends of which are not connected to the ferromagnetic table ( 7 ) and between which sensors ( 12 ) are arranged. 9. Ständer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (3) aus identischen Pol-Wicklungs-Komponenten zu­ sammengesetzt ist, die aus Ständerpolen (5) mit an deren Sei­ tenflächen versetzt angebrachten Wicklungsleiterabschnitten (8) bestehen, wobei die Wicklungsleiterabschnitte (8) der ei­ nen Seitenfläche gegenüber den Zwischenräumen der Wicklungs­ leiterabschnitte der anderen Polseite angeordnet sind.9. Stand according to claim 7 or 8, characterized in that the stand ( 3 ) is composed of identical pole-winding components, which consist of stator poles ( 5 ) with at their faces Be offset staged winding conductor sections ( 8 ), the Winding conductor sections ( 8 ) of the side face opposite the gaps of the winding conductor sections of the other pole side are arranged. 10. Ständer nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Ständerpolzwischenraum nach außen hin verbreitert, wobei sich die Breite der Wicklungsleiterabschnitte (8) ent­ sprechend den Abmessungen des Ständerpolzwischenraums ändert, die Größe der Querschnittsfläche der Wicklungsleiterab­ schnitte (8) jedoch gleich bleibt.10. Stand according to one of claims 7 to 9, characterized in that the stator pole gap widens outwards, the width of the winding conductor sections ( 8 ) accordingly changing the dimensions of the stator pole gap, the size of the cross-sectional area of the winding conductor sections ( 8 ) however remains the same. 11. Ständer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen läuferseitig aufgebogen sind, um dadurch die Polenden (29) der Ständerpole (5) zu verbreitern.11. Stand according to claim 2 or 3, characterized in that the sheet metal strips are bent up on the rotor side, thereby broadening the pole ends ( 29 ) of the stator poles ( 5 ). 12. Läufer für eine mehrphasige und vielpolige, elektrisch kommutierbare Maschine, wobei die Phasen zonenweise entlang eines Ständers (3) verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferpole (9) aus Blechstreifen bestehen und daß zwi­ schen den Läuferpolen (9) tangential magnetisierte Permanent­ magnete (1) angeordnet sind, deren Magnetisierung derart ge­ richtet ist, daß sich an den Läuferpolenden abwechselnd ma­ gnetische Nord- und Südpole ergeben.12. rotor for a multi-phase and multi-pole, electrically commutatable machine, the phases being distributed in zones along a stator ( 3 ), characterized in that the rotor poles ( 9 ) consist of sheet metal strips and that between the rotor poles ( 9 ) tangentially magnetized permanent Magnets ( 1 ) are arranged, the magnetization of which is directed such that there are alternating magnetic north and south poles at the rotor pole ends. 13. Läufer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen der Läuferpole (9) quer zur Bewegungsrich­ tung des Läufers (20) ausgerichtet sind.13. Runner according to claim 12, characterized in that the sheet metal strips of the rotor poles ( 9 ) are aligned transversely to the direction of movement of the rotor ( 20 ). 14. Läufer nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferpole (9) und die dazwischenliegenden Permanentma­ gnete (1) auf einem Körper (10) mit geringem spezifischen Ge­ wicht angeordnet sind. 14. Runner according to claim 12 or 13, characterized in that the rotor poles ( 9 ) and the intermediate permanent magnet ( 1 ) are arranged on a body ( 10 ) with low specific weight. 15. Läufer für eine mehrphasige und vielpolige, elektrisch kommutierbare Maschine, wobei die Phasen entlang eines Stän­ ders (3) verteilt sind, gekennzeichnet durch eine Erregerwicklung (Fig. 3), die in gleicher Weise wie die Ständerwicklung nach Anspruch 1 aufgebaut ist, wobei die Wicklungsleiter seriell geschaltet sind.15. rotor for a multi-phase and multi-pole, electrically commutatable machine, the phases being distributed along a stander ( 3 ), characterized by an excitation winding ( FIG. 3), which is constructed in the same manner as the stator winding according to claim 1, wherein the winding conductors are connected in series. 16. Mehrphasige und vielpolige, elektrisch kommutierbare Ma­ schine mit einem Ständer (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6 bis 9 und 11 und einem Läufer (20) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer und der Läufer (20) linear aufgebaut sind.16. Multi-phase and multi-pole, electrically commutatable Ma machine with a stand ( 3 ) according to one of claims 1 to 4, 6 to 9 and 11 and a rotor ( 20 ) according to claim 13 or 14, characterized in that the stator and the rotor ( 20 ) are linear. 17. Mehrphasige und vielpolige, elektrisch kommutierbare Ma­ schine mit einem Ständer (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen Läufer (20), dessen Pole aus senkrecht zur Läuferober­ fläche magnetisierten Permanentmagneten (29) gebildet sind, die an deren den Statorpolenden entgegengesetzten Enden über ein ferromagnetisches Joch (28) miteinander verbunden sind.17. Multi-phase and multi-pole, electrically commutatable Ma machine with a stand ( 3 ) according to one of claims 1 to 11, characterized by a rotor ( 20 ), the poles of which are formed from perpendicular to the rotor surface magnetized permanent magnets ( 29 ), which at the other ends opposite the stator pole ends are connected to one another via a ferromagnetic yoke ( 28 ). 18. Mehrphasige und vielpolige, elektrisch kommutierbare Ma­ schine mit einem Ständer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer aus zwei Ständerteilen (3, 3A) mit identischer Polzahl gebildet ist, deren einander entsprechende Wicklungen seriell geschaltet sind und die derart angeordnet sind, daß sich die entsprechenden Polenden der beiden Ständerteile (3, 3A) gleicher Phasen gegenüberliegen und daß sich zwischen den beiden Ständerteilen (3, 3A) der Läufer (20) befindet, wobei die Läuferpole in radialer Richtung derart magnetisiert sind, daß sich an den Läuferpolenden abwechselnd magnetische Nord- und Südpole ergeben.18. Multi-phase and multi-pole, electrically commutatable Ma machine with a stand according to one of claims 1 to 11, characterized in that the stand is formed from two stand parts ( 3 , 3 A) with an identical number of poles, the corresponding windings of which are connected in series and which are arranged in such a way that the corresponding pole ends of the two stator parts ( 3 , 3 A) lie opposite the same phases and that the rotor ( 20 ) is located between the two stator parts ( 3 , 3 A), the rotor poles being magnetized in the radial direction in this way are that there are alternating magnetic north and south poles at the rotor pole ends. 19. Verfahren zur Herstellung eines Ständers für eine mehr­ phasige und vielpolige elektrische Maschine, gekennzeichnet durch die Schritte:
sternförmiges Anordnen von Ständerpolen,
Umwickeln der Ständerpole mit einem Wicklungsleiter,
Fixieren der so entstandenen Pol-Wicklungsanordnung, und
Verbinden der einem Läufer entgegengesetzten Ständerpolenden mittels eines das Ständerjoch bildenden ferromagnetischen Mantels.
19. A method of manufacturing a stand for a multi-phase and multi-pole electrical machine, characterized by the steps:
star-shaped arrangement of stator poles,
Wrapping the stator poles with a winding conductor,
Fixing the resulting pole winding arrangement, and
Connecting the stator pole ends opposite to a rotor by means of a ferromagnetic jacket forming the stator yoke.
20. Verfahren zur Herstellung eines Ständers für eine mehr­ phasige und vielpolige elektrische Maschine, gekennzeichnet durch die Schritte:
Herstellen von Pol-Wicklungskomponenten, die aus Ständerpolen und um diese gewickelten Wicklungsleiterabschnitten aufgebaut sind,
Aneinanderschichten der Pol-Wicklungskomponenten,
Fixieren der so entstandenen Pol-Wicklungsanordnung, und
Verbinden der einem Läufer entgegengesetzten Ständerpolenden mittels eines das Ständerjoch bildenden ferromagnetischen Mantels.
20. Method for producing a stand for a multi-phase and multi-pole electrical machine, characterized by the steps:
Manufacture of pole winding components, which are made up of stator poles and winding conductor sections wound around them,
Layering the pole winding components,
Fixing the resulting pole winding arrangement, and
Connecting the stator pole ends opposite to a rotor by means of a ferromagnetic jacket forming the stator yoke.
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