Bei herkömmlichen Wicklungen elektrischer Maschinen treten Abweichungen des Luftspaltfeldes von der Sinusform auf, d. h. der Grundwelle werden Oberwellen überlagert, die sich störend auf den Betrieb der elektrischen Maschine auswirken, z. B. in Form von Zusatzverlusten. Um Oberwellenverluste zu verringern werden Wicklungen gesehnt. Dabei entstehen Wicklungen mit Lochzahlen q>1 z. B. q=2 oder q=3 die die Oberwellen reduzie- ren.

Zahnspulenwicklungen, also konzentrierte Wicklungen um einen mechanischen Pol verursachen ein vergleichsweise deutlich hö- heres Spektrum an Luftspaltfeldern, das sich durch oben ge- nannte Methoden aufgrund der Eigenschaften der Zahnspulen- technologie nicht reduzieren lässt. Insbesondere beim Einsatz von Zahnspulenwicklungen bei Asynchronmotoren führt dies zu Störungen des Betriebsverhaltens.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine elekt- rische Maschine zu schaffen, bei der nur ein vorgebbares Spektrum von Luftspaltfeldern eine Spannung in Rotorleitern induziert.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch eine elektri- sche Maschine nach Anspruch 1.

Zahnspulenwicklungen, deren Grundpolpaarzahl des Stators gleich der Nutzpolpaarzahl PN ist, weisen geringe Wickelfak- toren für die Nutzpolpaarzahl und zu hohe Wicklungsfaktoren für ungenutzte Polpaarzahlen auf und sind deshalb nicht zu bevorzugen. Daher wird eine Zahnspulenanordnung vorgeschla-

gen, die einen vergleichsweise hohen Wickelfaktor für die Nutzpolpaarzahl PN hat und zudem störende Polpaarzahlen her- ausfiltert.

Vorteilhafterweise weist dabei der Aufbau des Stators eine fraktionierte Zahnteilung auf. In Umfangsrichtung des Stators betrachtet wechseln sich dabei unterschiedliche, vorzugsweise zwei Zahnteilungsbreiten ab, wobei nur die Zähne mit der grö- ßeren Zahnteilungsbreite mit jeweils zumindest einer Zahnspu- len versehen werden. Durch eine fraktionierte Zahnteilung des Stators, wird ein reduziertes parasitäres Spektrum zugelas- sen, so dass auch die Luftspaltfelder nunmehr lediglich einen gewissen vorgebbaren Anteil des jeweiligen gesamten Spektrums aufweisen.

Um eine weitere Dämpfung von störenden Polzahlen des Luft- spaltfeldes zu erhalten, wird der Rotor und/oder der Stator zusätzlich geschrägt, d. h. die Nuten verlaufen nicht exakt axial sondern weisen einen vorgebbaren Schrägungswinkel auf.

Der Wert des Schrägungswinkels hängt von den zu dämpfenden Polzahlen ab.

Des Weiteren werden die Leiter des Rotors zu Leiterschleifen erfindungsgemäß so geschaltet, dass die Nutzpolpaarzahl PN die Grundpolpaarzahl PGR der Leiterschleifen des Rotors dar- stellt. Für die Lochzahl der Leiterschleifen des Rotors wird bevorzugt q=1 gewählt. Die Nutenzahl der mit Leiterschleifen belegten Nuten ist dabei ein ganzzahliges Vielfaches der dop- pelten Nutzpolpaarzahl.

Um zusätzlich noch Reluktanzpendeldrehmomente zu reduzieren, werden vorteilhafterweise gezielt zusätzliche Nuten im Blech des Rotors vorgesehen, die nicht durch Leiterschleifen belegt sind

Die Leiterschleifen des Rotors mit wenigstens zwei getrennten Zweigen, besteht vorzugsweise aus Alustäben, Kupferstäben, Kupferwicklungen oder aus Litzendrähten.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand schematisch dargestellter Ausfüh- rungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen : FIG 1 eine prinzipielle Wicklung eines Rotors in Mantelab- wicklungsdarstellung, FIG 2 eine tabellarische Aufstellung der Filterwirkungen, FIG 3 die fraktionierte Zahnteilung eines Asynchronmotors mit Nutzpolzahl 2p=8, FIG 4 bis FIG 6 verschiedene Rotorausführungen, FIG 7 elektrische Maschine mit konventioneller Wicklung, FIG 8 elektrische Maschine mit Zahnspulenwicklung FIG 1 zeigt in schematischer Mantelabwicklungsdarstellung ei- nen nicht näher dargestellten Rotor 7 mit drei elektrisch voneinander getrennten Kurzschlusswicklungen 8,9, 10 mit zwölf Nuten und der Grundpolpaarzahl 2pGR=4. Es sind auch mehrere voneinander galvanisch getrennte Kurzschlusswicklungen in oder an einem Rotor 7 möglich. Diese erfindungsgemäßen Kurz- schlusswicklungen werden auch als Leiterkäfige bezeichnet.

Bei zwei elektrisch voneinander getrennten Kurzschlusswick- lungen ist die zweite Wicklung des Rotors 7 um 180° elekt- risch phasenverschoben.

Allgemein gilt für die Phasenverschiebung (yp-p m-strängiger erfindungsgemäßer Wicklungssysteme eines Rotors 7 : ap-p = 360°/m FIG 1 zeigt außerdem ein 3-strängiges System mit einer Pha- senverschiebung von asp = 120°. Eine Strangzahl m mit m > 3 ist möglich. Mit m =3 ist eine vergleichsweise gute Rundlauf-

güte der elektrischen Maschine gegeben. Mit zunehmender Strangzahl m steigt der Herstellungsaufwand eines Wicklungs- systems. Somit stellt ein Wicklungssystem mit m=3 ein guten Kompromiss zwischen Herstellungsaufwand und Rundlaufgüte dar.

Zusätzliche vorgebbare Schrägungen von Rotor 7 und/oder Sta- tor 3 im Bereich einer x-fachen Nutteilung, wobei 0<x<2, 6 ist, verbessern den Rundlauf, und reduzieren Verluste, da 0- berwellen gedämpft werden.

FIG 2 zeigt in einer Auflistung die möglichen Filterwirkungen wie Wicklung des Rotors 7, Schrägung von Stator 3 und Rotor 7, fraktionierte Zahnteilung und Zahnspulenwicklung des Sta- tors 3 auf die jeweiligen Oberwellen wirken. Mit den gewähl- ten Maßnahmen wird im dargestellten Polzahlenbereich bei ei- ner achtpoligen Asynchronmaschine nur ein Luftspaltfeld mit p=4 zu einem Drehmoment führen.

Die beschriebene Erfindung ist vorzugsweise für Asynchronma- schinen mit Zahnspulenwicklung geeignet, sie ist aber auch für Synchronmaschinen mit fraktionierter Zahnteilung bei zu- sätzlichem Induktionsrotor geeignet, um störende Polpaarzah- len zu dämpfen bzw. zu eliminieren.

Unter Zahnspulen werden dabei konzentrierte Spulen verstan- den, die jeweils einen mechanischen Pol oder Zahn 5 umfassen und somit Hin-und Rückleiter der Zahnspule 6 in unmittelbar benachbarten Nuten des Zahns 5 angeordnet sind. Die Zahnspu- len 6 können dabei vorzugsweise vorgefertigt zur Verfügung gestellt werden.

Unter einer fraktionierten Zahnteilung wird gemäß FIG 3 ver- standen, dass sich in Umfangsrichtung des Stators 3 einer Drehstrommaschine, Zähne 4,5 mit unterschiedlichen Zahntei- lungsbreiten abwechseln, wobei lediglich die Zähne 5 mit der größeren Zahnteilungsbreite lzp vorzugsweise mit Zahnspulen 6 versehen sind. Vorteilhafterweise entspricht die Zahntei-

lungsbreite lzp des bewickelten Zahnes 5 dem o, 66 bis 1,0 fa- chen der Polteilung eines nicht näher dargestellten Rotors.

Aus fertigungstechnischer Hinsicht ist es vorteilhaft den Blechschnitt eines derartigen Stators 3 einteilig auszufüh- ren.

FIG 4 zeigt einen Rotor 7 mit drei voneinander galvanische getrennten Leiterkäfigen 8,9, 10 mit einer Nutzahl des Rotors 7 N2= 14, wobei zwei Leiter 11 nicht kontaktiert sind. Am Au- ßenumfang des Rotors 7 befinden sich Permanentmagnete 12, die u. a. durch nicht näher dargestellte Bandagen oder Hülsen am Rotor 7 befestigt sind.

FIG 5 zeigt einen weiteren Rotor 7 mit einer Nutzpolzahl von 2p=8 und einer Nutzahl N2=24. Es sind wieder drei voneinander galvanisch getrennte Leiterkäfige 8,9, 10 vorhanden.

FIG 6 zeigt einen weiteren Rotor 7 für eine Nutzpolzahl von 2p= 8 und einer Nutzahl N2=27. Es sind wieder drei voneinan- der galvanisch getrennte Leiterkäfige 8, 9,10 vorhanden. Drei Nutenleiter 11 sind nicht kontaktiert und sind um 120 Grad in Umfangsrichtung betrachtet versetzt angeordnet.

FIG 7 zeigt eine elektrische Synchronmaschine 13 mit einem Stator 3, der ein klassisches Wicklungssystem aufweist, d. h. es liegen gesehnte Wicklungen vor. In die Statorbohrung wird z. B. ein Rotor 7 gemäß FIG 4 eingesetzt.

FIG 8 zeigt einen Stator 3 eines Asynchronmotors mit zwölf Zahnspulen 6. Der Rotor 7 ist mit N2= 27 Nuten versehen, wo- bei drei Nutenleiter 11 nicht elektrische kontaktiert sind.

Es sind drei galvanisch voneinander getrennte Kurzschluss- wicklungen, auch Leiterkäfige 8,9, 10 genannt, vorhanden. Die- ser Rotor 7 weist beispielsweise keine Permanentmagnete auf.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine eignet sich insbe- sondere für Produktionsmaschinen, z. B. Werkzeugmaschinen ebenso wie für Antriebe elektrischer Fahrzeuge.