DE19958682A1 - Permanenterregter Synchronmotor - Google Patents

Abstract

Permanenterregter Synchronmotor mit einem Stator und einem permanentmagneterregten Rotor, wobei der Stator eine Wicklung (20) umfaßt, die zyklisch sich wiederholende Wicklungsfaktoren DOLLAR I1 = 0,945, DOLLAR I2 = 0,140 und DOLLAR I3 = 0,060 und einen Schrägungswinkel gamma = DOLLAR I4 aufweist, wobei p die Anzahl der Polpaare ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen permanenterregten Synchronmotor.

Hochtourige permanentmagneterregte Synchronmotoren werden aus Gründen der maximalen Umrichterfrequenz vierpolig ausgeführt. Hohe Anforderungen werden bei Synchronmotoren, insbesondere bei Motorspindeln, an die Rundlaufgüte gestellt, so daß die Drehmomentwelligkeit durch geeignete Maßnahmen stark unter­ drückt werden muß. Erreicht werden kann das durch ein relativ aufwendiges Wicklungssystem mit folgender Ausprägung:
Nutzahl des Stators N = 36,
Polzahl 2p = 4
Sehnung w/τ = 7 / 9
Schrägung des Stators γ = 10°.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde ein Wick­ lungssystem für eine Synchronmaschine zu schaffen, das ähnli­ che elektromagnetische Wirkungen wie herkömmliche Wicklungs­ systeme in einem permanentmagneterregten Synchronmotor er­ zeugt und dabei einfacher zu fertigen ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt dadurch, daß ein permanenterregter Synchronmotor einen Stator und einen perma­ nenterregten Rotor aufweist, wobei der Stator eine Wicklung umfaßt, die zyklisch sich wiederholende Wicklungsfaktoren |ξ_p| = 0,945, |ξ_5p| = 0,140 und |ξ_7p| = 0,060 und einen Schrä­ gungswinkel γ = 2π/18p aufweist, wobei p die Anzahl der Polpaare ist.

Bei einer Ausführung des Stators mit N = 18 Nuten ist die Wicklung als Einschichtwicklung ausgebildet, bei der sich die drei möglichen Wicklungsfaktoren zyklisch wiederholen. Der optimale Schrägungswinkel beträgt γ = 2π/18p.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Statornutzahl zu halbieren, so daß nur noch N = 9 Nuten im Ständer vorhanden sind. Die dafür erforderliche Wicklung stellt eine spezielle Zweischichtwicklung dar. Es existieren wieder drei mögliche Wicklungsfaktoren, die mit denen des Wicklungssystems mit N = 18 Nuten identisch sind. Der optimale Schrägungswinkel des Stators beträgt ebenfalls γ = 2π/18p.

Der erfindungsgemäße Aufbau ist insbesondere geeignet für hochtourige vierpolige Synchronspindeln kleiner Baugröße. Die Wicklung ermöglicht zusammen mit einer gegenseitigen Schrä­ gung zwischen Rotor und Stator eine optimale Unterdrückung der Drehmomentwelligkeit. Nutrastungen treten somit erst ab der vierten Nutharmonischen auf.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmal der Unteransprüche werden im folgen­ den anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 den Zonenplan einer Einschichtwicklung mit N = 18 Nu­ ten,

Fig. 2 den Zonenplan einer Zweischichtwicklung mit N = 9 Nu­ ten,

Fig. 3 den Wicklungsplan eines Stranges einer Zweischichtwick­ lung mit N = 9 Nuten.

Fig. 1 zeigt für einen Wicklungsstrang den Zonenplan einer Einschichtwicklung. Der dabei zugrundegelegte Stator weist N = 18 Nuten auf. Die drei möglichen Wicklungsfaktoren erge­ ben sich dabei zu

|ξ_p| = 0,945

|ξ_5p| = 0,140

|ξ_7p| = 0,060.

Diese Wicklungsfaktoren wiederholen sich zyklisch. Dabei sind derartige Wicklungen bei rotatorischen Motoren als auch bei Linearmotoren einsetzbar. Der optimale Schrägungswinkel be­ trägt dabei γ = 2π/18p, wobei
p die Polpaarzahl ist.

Im Zonenplan einer Einschichtwicklung eines Stators mit der Nutenzahl N = 18 gemäß Fig. 1 kennzeichnet ein Kreuz eine Stromrichtung der Wicklung 20 in die Zeichenebene und ein Punkt einen Stromfluß der Wicklung aus der Zeichenebene. Die Wicklung umfaßt zumindest eine Windung. Die Nuten 1 bis 18, in denen sich die Wicklung 20 befindet, sind halboffene oder offene Nuten. Um das Positionieren der Wicklung in den Nuten N = 1 bis 18 des Stators zu erleichtern, weist die Nut­ schlitzbreite zumindest die Hälfte der Nutbreite auf. Die Fi­ xierung der Wicklung 20 in den Nuten N erfolgt durch die be­ kannten Verfahren wie Vergießen oder durch Nutverschlußkeile, die vorzugsweise mechanisch am Blechpaket fixiert sind.

Fig. 2 zeigt einen Zonenplan einer Zweischichtwicklung eines Stators mit den Nutenzahl N = 9. Die Wicklung 20 dieser zwei­ ten Möglichkeit weist die gleichen Wicklungsfaktoren wie die Einschichtwicklung bei einem Stator mit N = 18 Nuten auf.

|ξ_p| = 0,945

|ξ_5p| = 0,140

|ξ_7p| = 0,060.

Fig. 3 zeigt einen Wicklungsplan eines Stranges für den Stator mit N = 9 Nuten nach Fig. 2.

Claims (5)

1. Permanenterregter Synchronmotor mit einem Stator und einem permanentmagneterregten Rotor, wobei der Stator eine Wicklung (20) umfaßt, die zyklisch sich wiederholende Wicklungsfakto­ ren |ξ_p| = 0,945, |ξ_5p| = 0,140 und |ξ_7p| = 0,060 und einem Schrägungswinkel γ = 2π/18p aufweist, wobei p die Anzahl der Polpaare ist.

2. Permanenterregter Synchronmotor nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wicklung (20) eine spezielle 4-polige Zwischichtwicklung ist und der Stator N = 9 Nuten aufweist.

3. Permanenterregter Synchronmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wicklung (20) vorgefertigte Spu­ len umfaßt.

4. Permanenterregter Synchronmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Blechpaket des Stators eine Nut­ schrägung von zumindest einer halben Nutteilung aufweist.

5. Permanenterregter Synchronmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rotor Permanentmagnete aufweist, die an dessen Außenumfang oder im Inneren angeordnet sind.