Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Motor, wobei der elektrische Motor zumindest einen Stator sowie einen Rotor umfasst. Insbesondere ist der elektrische Motor ein Radialflussmotor (RFM).

Aus der EP 2 072 824 A2 ist ein Elektromotor zur Förderung von gasförmigen oder flüssigen Medien bekannt. Der Stator weist mindestens zwei Statorzähne auf, die zwischen den Statornuten angeordnet sind. Spulen sind in den Statomuten angeordnet. Die Statornuten dienen zumindest teilweise auch als Mediendurch- flussöffnung.

Bei der Führung eines Mediums durch die Staturnuten kann es aufgrund der Viel zahl von Öffnungen und der inhomogenen Oberfläche zu einer Verwirbelung des Mediums kommen. Als Gegenmaßnahme könnte der Luftspalt des Motors groß ausgeführt und ausschließlich dieser als Durchflussöffnung genutzt werden. Ein zusätzliches Vergießen kann dabei helfen, die Oberfläche homogen zu halten.

Bei elektrischen Maschinen mit großem Luftspalt ergibt sich aber das Problem, dass große magnetische Streuflüsse auftreten. Bei bekannten Radialflussmotor ist zur Verringerung der Streuflüsse eine aufwendige, verteilte Wicklung vorgesehen. Dieser Ansatz ist kostenintensiv, insbesondere bei Maschinen mit kleinem Bau raum.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest zu lindem oder gar zu lösen. Insbesondere soll ein elektrischer Motor angegeben werden, der kompakt aufgebaut ist und dabei einen möglichst großen Zwischenraum, also insbesondere einen möglichst großen durchströmbaren Querschnitt, aufweist. Gleichzeitig soll ein möglichst effizienter elektrischer Betrieb des Motors sichergestellt werden. Die magnetischen Streuflüsse sind insbesondere gering zu halten und eine mög lichst einfache Wicklung soll realisiert werden.

Zur Lösung dieser Aufgaben wird ein elektrischer Motor gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegen stand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln auf geführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombi nierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.

Es wird ein elektrischer Motor vorgeschlagen, zumindest aufweisend einen Rotor mit einer Drehachse und einen den Rotor umgebenden ringförmigen Stator. Der Stator erstreckt sich entlang einer zur Drehachse parallelen axialen Richtung und weist jeweils eine in einander entgegengesetzte axiale Richtungen weisende erste Stirnseite und zweite Stirnseite auf (also eine in eine erste axiale Richtung wei sende erste Stirnseite und eine in eine zweite axiale Richtung weisende zweite Stirnseite). Der Stator weist genau bzw. nur zwei Statorzähne auf, die sich ausge hend von einer zwischen den Stirnseiten erstreckenden ringförmigen Umfangsflä che des Stators entlang einer radialen Richtung nach innen hin zum Rotor erstre cken und gegenüber der Drehachse einander gegenüberliegend angeordnet sind (also in einer Umfangsrichtung um 180 Winkelgrad zueinander versetzt). Entlang der Umfangsfläche erstrecken sich zwischen den Statorzähnen eine erste Statomut und eine gegenüber der Drehachse gegenüberliegend angeordnete zweite Statornut. In der ersten Statornut ist mindestens eine erste Wicklung (oder eine Mehrzahl von ersten Wicklungen) und in der zweiten Statomut mindestens eine zweite Wicklung (oder eine Mehrzahl von zweiten Wicklungen) angeordnet, wo- bei sich jede Wicklung über die Stirnseiten und in der radialen Richtung außen und innen um die Umfangsfläche herum erstreckt.

Insbesondere ist die mindestens eine erste Wicklung nur in der ersten Statornut und die mindestens eine zweite Wicklung nur in der zweiten Statornut angeordnet.

Der Stator des elektrischen Motors weist insbesondere ein weichmagnetisches Material auf, zum Beispiel ein sogenanntes„Soft Magnetic Composite“ (SMC), oder eine Kombination aus Elektroblechen und SMC. Das SMC -Material wird hierbei nicht gesintert. Vielmehr erfolgt eine Temperierung auf unterhalb einer Schmelztemperatur, die jedoch ausreichend ist, dass der Stator seine Geometrie dauerhaft bewahrt.

Der Stator weist einen im Wesentlichen ringförmigen Grundkörper (im Folgenden auch als Umfangsfläche bezeichnet) auf, von dem ausgehend sich in der radialen Richtung nach innen zwei Statorzähne erstrecken.

Der Rotor kann einen oder mehrere Permanentmagnete und/oder weichmagneti sche Elemente aufweisen. Bevorzugt kann mit Permanentmagneten ein perma- nenterregter Synchron- oder bürstenloser Gleichstrommotor, abgekürzt BLDC, gebildet werden, während beispielsweise mit weichmagnetischen Elementen ein Reluktanzmotor als elektrischer Motor geschaffen werden kann.

Der Aufbau eines Stators, insbesondere unter Nutzung von SMC sowie weitere Einzelheiten, auch betreffend einen Rotor, geht beispielsweise aus der WO 2016/066714 Al hervor, so dass die dortigen Erläuterungen auch zum Ver ständnis oder der Beschreibung des Stators herangezogen werden kann. Der elektrische Motor weist insbesondere eine elektrische Leistungsaufnahme (also eine maximale Antriebsleistung) von weniger als 20.000 Watt (Nennleis tung), bevorzugt von weniger als 1.000 Watt, besonders bevorzugt von weniger als 100 Watt auf.

Insbesondere wird hier vorgeschlagen, dass sich die Wicklungen nicht um die Statorzähne herum erstrecken, sondern um die ringförmige Umfangsfläche bzw. den ringförmigen Grundkörper. Insbesondere sind die Wicklungen entlang der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet, wobei die Wickelrichtung im We sentlichen entlang der axialen Richtung und entlang der radialen Richtung ver läuft. Zumindest wenn die Wicklungen seriell verbunden sind weisen die Wick lungen auch eine Verlaufskomponente in Umfangsrichtung auf.

Insbesondere sind die erste Wicklung und die zweite Wicklung so zueinander an geordnet (bzw. geschaltet), dass sie von einem elektrischen Strom in einander entgegengesetzten Richtungen durchströmbar sind.

Diese bevorzugte Anordnung der Wicklungen ermöglicht, dass ein magnetischer Fluss entlang der ringförmigen Umfangsfläche, also entlang der Umfangsrichtung, und entlang der radialen Richtung durch die Statorzähne leitbar ist.

Insbesondere sind die erste Wicklung und die zweite Wicklung so zueinander an geordnet und elektrisch verschaltet, dass ein magnetischer Fluss, der durch die jeweilige Wicklung im Betrieb (des elektrischen Motors) erzeugbar ist, im Be reich der Statornuten durch die Umfangsfläche entlang einander entgegengesetzter Umfangsrichtungen gerichtet ist und sich im Bereich der Statorzähne aufaddiert und entlang der radialen Richtung über die Statorzähne und den Rotor leitbar ist.

Insbesondere wird der elektrische Motor mit einem einphasigen Strom betrieben. Gemäß einer ersten Ausgestaltung sind die mindestens eine erste Wicklung und die mindestens eine zweite Wicklung (elektrisch) parallel zueinander verschaltet. Insbesondere sind die erste Wicklung und die zweite Wicklung voneinander un abhängige Wicklungen.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung sind die mindestens eine erste Wicklung und die mindestens eine zweite Wicklung (elektrisch) seriell miteinander verschaltet. Bevorzugt sind die erste Wicklung und die zweite Wicklung durch eine durchge hende Wicklung gebildet (also einteilig miteinander ausgeführt).

Insbesondere sind in jeder Statomut eine Mehrzahl von Wicklungen angeordnet, wobei zumindest die Wicklungen einer Statornut (also erste Wicklungen in der ersten Statomut oder zweite Wicklungen in der zweiten Statornut) miteinander parallel oder seriell verschaltet sind.

Es ist insbesondere auch möglich nur einen Teil der ersten bzw. zweiten Wick lungen einer Statornut miteinander seriell oder parallel zu schalten, während die anderen ersten bzw. zweiten Wicklungen der Statomut anders verschaltet sind. Es ist auch möglich in der ersten Statornut und in der zweiten Statornut voneinander verschiedene Verschaltungen der Wicklungen vorzunehmen.

Insbesondere sind in beiden Statornuten eine gleiche Anzahl von Wicklungen angeordnet.

Eine Wicklung erstreckt sich insbesondere zumindest entlang der axialen Rich tung entlang der Umfangsflächen und entlang der radialen Richtung über die Stirnseiten des ringförmigen Stators hinweg und dabei über die Stirnseiten und in der radialen Richtung außen und innen um die Umfangsfläche herum. Einzelne Wicklungen sind entlang der Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnet.

Die Anordnung der, von einem elektrischen Strom in einander entgegengesetzten Richtungen durchströmten Wicklungen in voneinander durch die zwei Statorzäh ne getrennten Statornuten ermöglicht, dass der magnetische Fluss entlang der Um fangsrichtung durch den Grundkörper und durch die Wicklung hin zum Stator zahn geleitet wird. Am Statorzahn tritt der magnetische Fluss (bzw. die Feldli nien) aus den Wicklungen der einander gegenüberliegenden Statornuten aus und wird entlang der radialen Richtung durch den Statorzahn hin zum Rotor und über den Rotor hin zum anderen Statorzahn geführt. An diesem anderen Statorzahn wird der magnetische Fluss hin zum Grundkörper geführt und dort in Umfangs richtung durch die Wicklungen und durch den Grundkörper weitergeleitet. Die unterschiedlichen polarisierten Enden jeder Wicklung bzw. des die mindestens eine Wicklung in der jeweiligen Statornut bildenden elektrischen Leiters sind da mit maximal voneinander beabstandet, so ein Streufeld möglichst gering ist. Das eine Ende des elektrischen Leiters einer Statornut ist insbesondere in unmittelba rer Nähe des einen Statorzahns und das andere Ende des elektrischen Leiters in unmittelbarer Nähe des anderen Statorzahns angeordnet.

Insbesondere kann bei dieser Ausführung eines elektrischen Motors ein Streufeld geringgehalten werden, wobei ein Luftspalt zwischen Statorzahn und Rotor be sonders groß ausgeführt werden kann. Damit kann der Durchmesser des Rotors klein ausgeführt werden, so dass ein großer Durchströmungsquerschnitt im elektrischen Motor realisierbar ist.

Insbesondere weist der Rotor (in der Umfangsrichtung) mindestens einen (Perma- nent-)Magneten bzw. mindestens zwei magnetische Pole (an einem Permanent magneten ausgebildet) auf, der in der radialen Richtung magnetisiert ist. Der Ro- tor weist insbesondere zwei Pole auf, also einen Nordpol und einen Südpol. Die Pole sind insbesondere entlang der Umfangsrichtung um 180 Winkelgrad zuei nander versetzt angeordnet und weisen in einander entgegengesetzte radiale Rich tungen.

Insbesondere weist der Rotor zwei Pole auf und ist radial magnetisiert. Insbeson dere verlaufen die magnetischen Feldlinien im Bereich jedes Pols entlang der ra dialen Richtung. Insbesondere verlaufen also (alle) magnetische Feldlinien eines Pols jeweils senkrecht (oder im Wesentlichen senkrecht) zu einer Außenumfangs- fläche des Rotors.

Insbesondere ist der Rotor ringförmig ausgestaltet und kann so auf einer Welle angeordnet sein, die sich entlang der Drehachse durch den Rotor erstreckt. Die Pole bilden insbesondere Ringsegmente.

Insbesondere weist der Rotor zwischen den Polen eine Grenzfläche auf, die in einer, sich entlang der axialen Richtung und entlang der radialen Richtung erstre ckenden Ebene verläuft und dabei den Rotor insbesondere in zwei Hälften teilt. Damit kann erreicht werden, dass sich der Rotor in einem Ruhezustand des elektrischen Motors (Wicklungen also stromlos geschaltet) so zu den zwei Statorzähnen ausrichtet, dass sich die magnetischen Feldlinien der Pole des Rotors über die Statorzähne kurzschließen. Der Rotor ist dabei insbesondere so ausge richtet, dass die Grenzfläche des Rotors in der radialen Richtung mit der Erstre- ckung der beiden Statorzähne fluchtend angeordnet ist.

In dieser Ausrichtung liegt allerdings auch für den bestromten Zustand des Sta tors, also im Betrieb des elektrischen Motors ein Drehmomentmaximum vor, so dass selbst für einen Betrieb mit einphasigem Strom ein sehr gutes Anfahrverhal ten des elektrischen Motors realisierbar ist.

Insbesondere beträgt ein kleinster Abstand zwischen einer Außenumfangsfläche des Rotors und einer Innenumfangsfläche der Statorzähne mindestens 5 Millime ter, insbesondere mindestens 10 Millimeter, bevorzugt zwischen 5 und 20 Milli metern, besonders bevorzugt zwischen 10 und 15 Millimetern.

Insbesondere erstreckt sich zumindest einer der Statorzähne, bevorzugt beide, besonders bevorzugt beide identisch, ausgehend von einer zwischen den Stirnsei ten erstreckenden ringförmigen Umfangsfläche des Stators entlang einer radialen Richtung nach innen hin zum Rotor bis zu einer Innenumfangfläche des Stator zahns. Entlang dieser Erstreckung weist der Statorzahn insbesondere eine Verjün gung gegenüber der Umfangsrichtung auf, d. h. eine sich in der Umfangsrichtung erstreckende Breite des Statorzahns weist zwischen der in der radialen Richtung nach innen weisenden Umfangsfläche des Stators bzw. des Grundkörpers und der Innenumfangsfläche des Statorzahns ein Minimum auf.

Insbesondere ist die Innenumfangsfläche des zumindest einen Statorzahns entlang der Umfangsrichtung breiter ausgeführt als der Bereich des Statorzahns zwischen der Umfangsfläche des Stators und der Verjüngung.

Der Statorzahn erstreckt sich entlang der radialen Richtung und ausgehend von der Umfangsfläche des Stators bzw. vom Grundkörper (bzw. von einem Über- stand) über einen ersten Abschnitt hin zur Verjüngung und ausgehend von der Verjüngung über einen zweiten Abschnitt hin zur Innenumfangsfläche.

Insbesondere ist eine sich entlang der Umfangsrichtung ersteckende größte Breite des Statorzahns im Bereich des ersten Abschnitts bis zu 50 % größer als die Breite der Verjüngung. Insbesondere beträgt die größte Breite zwischen mehr als 100 % und 150 %, bevorzugt zwischen 120 % und 150 %, der Breite der Verjüngung. Insbesondere ist die größte Breite im Übergang zwischen der Umfangsfläche bzw. dem ringförmigen Grundkörper und dem Statorzahn angeordnet.

Insbesondere erstreckt sich der zweite Abschnitt in der Umfangsrichtung über einen zweiten Winkelbereich, der einen größten ersten Winkelbereich des ersten Abschnitts um mindestens 20 %, bevorzugt um mindestens 50 %, besonders be vorzugt um mindestens 75 %, besonders bevorzugt um mindestens 100 % oder sogar um mindestens 150 %, übersteigt. Der erste und zweite Winkelbereich wird jeweils insbesondere ausgehend von einer Drehachse des Motors ermittelt.

Insbesondere erstreckt sich der erste Winkelbereich über höchstens 40 Winkel grad, bevorzugt über höchstens 25 Winkelgrad.

Insbesondere erstreckt sich der zweite Winkelbereich über mindestens 50 Winkel grad, bevorzugt über mindestens 75 Winkel grad, besonders bevorzugt über min destens 80 Winkelgrad.

Insbesondere erstreckt sich der zweite Winkelbereich über höchstens 120 Winkel grad, bevorzugt über höchstens 100 Winkel grad.

Der erste Abschnitt bis hin zur Verjüngung erstreckt sich ausgehend von der Um fangsfläche des Stators bzw. des Grundkörpers und entlang der radialen Richtung nach innen insbesondere über die mindestens eine Wicklung hinweg.

Der erste Abschnitt umfasst insbesondere mindestens 40 %, bevorzugt mindestens 60 %, besonders bevorzugt mindestens 75 %, der Erstreckung des Statorzahns entlang der radialen Richtung. Insbesondere umfasst der zweite Abschnitt mindes tens 5 % der Erstreckung, bevorzugt mindestens 10 %.

Insbesondere beträgt der kleinste Abstand zwischen einer Außenumfangsfläche des Rotors und einer Innenumfangsfläche zumindest eines Statorzahns mehr als 50 %, insbesondere mehr als 75 %, bevorzugt mehr als 80 %, der Erstreckung des ersten Abschnitts entlang der radialen Richtung. Insbesondere beträgt der kleinste Abstand höchstens 150 %, bevorzugt höchstens 120 %, besonders bevorzugt höchstens 100 % der Erstreckung des ersten Abschnitts entlang der radialen Rich- tung.

Insbesondere beträgt der kleinste Abstand zwischen einer Außenumfangsfläche des Rotors und einer Innenumfangsfläche zumindest eines Statorzahns mehr als 5 %, insbesondere mehr als 15 %, bevorzugt mehr als 20 %, eines größten äußeren Durchmessers der Umfangsfläche des Stators (bzw. des Grundkörpers) entlang der radialen Richtung.

Insbesondere beträgt der kleinste Abstand zwischen einer Außenumfangsfläche des Rotors und einer Innenumfangsfläche zumindest eines Statorzahns weniger als 30 %, insbesondere weniger als 25 %, eines größten äußeren Durchmessers der Umfangsfläche des Stators (bzw. des Grundkörpers) entlang der radialen Rich tung.

Insbesondere erstreckt sich zumindest eine der Statomuten, bevorzugt beide, be- sonders bevorzugt beide identisch, über einen dritten Winkelbereich entlang der Umfangsrichtung von mindestens 120 Winkelgrad, bevorzugt mindestens 150 Winkelgrad und bevorzugt weniger als 180 Winkelgrad. Der dritte Winkelbereich wird insbesondere ausgehend von einer Drehachse des Motors ermittelt. Insbesondere erstreckt sich die mindestens eine Wicklung, die sich um die Um fangsfläche des Stators erstreckt und nur in der einen Statornut angeordnet ist, über einen Anteil von mindestens 50 %, bevorzugt von mindestens 75 %, beson ders bevorzugt mindestens 90 %, dieses dritten Winkelbereichs.

Insbesondere erstreckt sich zumindest einer der Statorzähne, bevorzugt beide, besonders bevorzugt beide identisch, über die mindestens eine Stirnseite (bevor zugt über beide Stirnseiten) hinweg entlang der axialen Richtung und bildet einen Überstand aus. Dieser Überstand gegenüber der mindestens eine Stirnseite des Stators bzw. der Umfangsfläche bzw. des Grundkörpers erstreckt sich insbesonde re über die gesamte Erstreckung des zumindest einen Statorzahns entlang der ra dialen Richtung. Damit kann insbesondere die dem Rotor gegenüberliegende In nenumfangsfläche des zumindest einen Statorzahns vergrößert werden, so dass bei einem gegebenen elektrischen Strom eine magnetische Flussdichte im Bereich der Innenumfangsfläche des zumindest einen Statorzahns verringert und eine magne tische Reluktanz gesenkt werden kann.

Dieser Überstand ist insbesondere dann einfach zu realisieren, wenn der Stator nicht aus Blechstapeln sondern aus SMC -Material hergestellt ist.

Der Überstand erstreckt sich entlang der axialen Richtung insbesondere so weit wie die Wicklungen, die im Bereich der Stirnseiten die sogenannten Wickelköpfe ausbilden. Damit können positive Eigenschaften des elektrischen Motors, z. B. hinsichtlich der magnetischen Reluktanz, realisiert werden, wobei die Baugröße des elektrischen Motors durch den Überstand aber nicht vergrößert wird.

Insbesondere ist eine Lagerung des Rotors entlang der axialen Richtung außerhalb des Stators angeordnet. Insbesondere erstreckt sich der Rotor entlang der axialen Richtung über die Erstreckung des Stators also zumindest über eine Stirnseite hin- aus. Insbesondere ist der Rotor über mindestens ein Wälzlager (zumindest gegen über der radialen Richtung, ggf. zusätzlich gegenüber der axialen Richtung) gela gert. Bevorzugt ist der Rotor an beiden Stirnseiten des Stators (gegenüber einer radialen Richtung) gelagert.

Insbesondere weist der Rotor eine Struktur zur Förderung eines Fluids entlang der axialen Richtung durch einen zwischen dem Rotor und dem Stator gebildeten Zwischenraum auf. Die Struktur erzeugt bei Betrieb des Motors insbesondere eine Verdrängung des Fluids in der axialen Richtung, so dass ein Fluidstrom durch den Zwischenraum erzeugbar ist.

Infolge der Anordnung eines Teils der Wicklungen in der radialen Richtung au ßerhalb des Zwischenraums bzw. außerhalb des Stators, kann ein Durchströ mungsquerschnitt des Motors bzw. des Zwischenraums möglichst groß gestaltet werden. Weiter kann durch das Design des Motors mit nur zwei Statorzähnen der Durchströmungsquerschnitt maximiert werden.

Es wird weiter eine Anordnung vorgeschlagen, zumindest umfassend den be schriebenen Motor und mindestens eine Spannungsquelle. Die mindestens eine erste Wicklung und die zweite Wicklung sind so zueinander angeordnet und so (elektrisch) verschaltet, dass sie von einem elektrischen Strom in einander entge gengesetzten Richtungen durchströmbar sind.

Insbesondere sind die erste Wicklung und die zweite Wicklung so zueinander an- geordnet und elektrisch verschaltet, dass ein magnetischer Fluss, der durch die jeweilige Wicklung im Betrieb des elektrischen Motors erzeugbar ist, im Bereich der Statornuten durch die Umfangsfläche entlang einander entgegengesetzter Um fangsrichtungen gerichtet ist und sich im Bereich der Statorzähne aufaddiert und entlang der radialen Richtung über die Statorzähne und den Rotor leitbar ist. Die Ausführungen zu dem Motor gelten insbesondere gleichermaßen für die An ordnung und umgekehrt. Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“,„zwei te“,„dritte“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängig keit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Fi guren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Fi guren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinie ren. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläu- terungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 : eine Anordnung mit einem elektrischen Motor in perspektivischer

Ansicht, teilweise im Schnitt;

Fig. 2: den elektrischen Motor der Anordnung nach Fig. 1 in einer Ansicht entlang der Drehachse; Fig. 3: den elektrischen Motor nach Fig. 2 in einer Ansicht entlang der Dreh achse mit einem Verlauf des magnetischen Flusses;

Fig. 4: den elektrischen Motor nach Fig. 2 und 3 in perspektivischer Ansicht;

und

Fig. 5: ein Diagramm.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung 25 mit einem elektrischen Motor 1 in perspektivi- scher Ansicht, teilweise im Schnitt. Fig. 2 zeigt den elektrischen Motor 1 der An ordnung 25 nach Fig. 1 in einer Ansicht entlang der Drehachse 3. Fig. 3 zeigt den elektrischen Motor 1 nach Fig. 2 in einer Ansicht entlang der Drehachse 3 mit einem Verlauf des magnetischen Flusses 30. Fig. 4 zeigt den elektrischen Motor 1 nach Fig. 2 und 3 in perspektivischer Ansicht. Die Fig. 1 bis 4 werden im Folgen- den gemeinsam beschrieben.

Der elektrische Motor 1 umfasst einen Rotor 2 mit einer Drehachse 3 und einen den Rotor 2 umgebenden ringförmigen Stator 4, der koaxial zum Rotor 2 ange ordnet ist. Der Stator 4 erstreckt sich entlang einer zur Drehachse 3 parallelen axialen Richtung 5 und weist jeweils eine in einander entgegengesetzte axiale Richtungen 5 weisende erste Stirnseite 6 und zweite Stirnseite 7 auf. Der Stator 4 weist genau zwei Statorzähne 8, 9 auf, die sich ausgehend von einer zwischen den Stirnseiten 5, 6 erstreckenden ringförmigen Umfangsfläche 10 des Stators 4 ent lang einer radialen Richtung 11 nach innen hin zum Rotor 2 erstrecken und ge- genüber der Drehachse 3 einander gegenüberliegend angeordnet sind (also in ei ner Umfangsrichtung 27 um 180 Winkelgrad zueinander versetzt). Entlang der Umfangsfläche 10 erstrecken sich zwischen dem ersten Statorzahn 8 und dem zweiten Statorzahn 9 eine erste Statomut 12 und eine gegenüber der Drehachse 3 gegenüberliegend angeordnete zweite Statornut 13. In der ersten Statomut 12 ist eine Mehrzahl von ersten Wicklungen 14 und in der zweiten Statornut 13 eine Mehrzahl von zweiten Wicklungen 15 angeordnet, wobei sich jede Wicklung 14 über die Stirnseiten 6, 7 und in der radialen Richtung 11 außen und innen um die Umfangsfläche 10 herum erstreckt. In den Fig. 1 bis 3 sind die Teile jeder Wick lungen 14, 15, die sich entlang der radialen Richtung 11 entlang der Stirnseiten 6, 7 erstrecken, weggeschnitten und damit nicht dargestellt. Die vollständigen Wick lungen 14, 15 sind nur in Fig. 4 dargestellt.

Die Wicklungen 14, 15 erstrecken sich nicht um die Statorzähne 8, 9 herum, son dern nur um die ringförmige Umfangsfläche 10. Einzelne Wicklungen 14, 15 sind entlang der Umfangsrichtung 27 benachbart zueinander angeordnet.

Die ersten Wicklung 14 und die zweiten Wicklungen 14, 15 sind so zueinander angeordnet und elektrisch verschaltet, dass ein magnetischer Fluss 30, der durch die jeweilige Wicklung 14, 15 im Betrieb des elektrischen Motors 1 erzeugbar ist, im Bereich der Statornuten 12, 13 durch die Umfangsfläche 10 (den Grundkörper des Stators 4) entlang einander entgegengesetzter Umfangsrichtungen 27 gerichtet und sich im Bereich der Statorzähne 8, 9 aufaddiert und entlang der radialen Rich tung 11 über die Statorzähne 8, 9 und den Rotor 2 leitbar ist (siehe Fig. 1, 3 und

4)·

Hier sind die ersten Wicklungen 14 und die zweiten Wicklungen 15 parallel zuei nander verschaltet. Die ersten Wicklungen 14 und die zweiten Wicklungen 15 sind voneinander unabhängige Wicklungen 14, 15.

In jeder Statornut 12, 13 sind eine Mehrzahl von Wicklungen 14, 15 angeordnet, wobei die Wicklungen 14, 15 einer Statomut 12, 13 (also erste Wicklungen 14 in der ersten Statornut 12 oder zweite Wicklungen 15 in der zweiten Statornut 13) miteinander seriell verschaltet sind (siehe Andeutung in Fig. 1). Die ersten Wiek- lungen 14 sind hier also miteinander seriell verschaltet. Weiter sind die zweiten Wicklungen 15 miteinander seriell verschaltet. Die ersten Wicklungen 14 und die zweiten Wicklungen 15 sind zueinander parallel verschaltet. Hier sind in beiden Statornuten 12, 13 eine gleiche Anzahl von Wicklungen 14, 15 angeordnet.

Eine Wicklung 14, 15 erstreckt sich zumindest entlang der axialen Richtung 5 entlang der Umfangsflächen 10 (also außen und innen von der Umfangsfläche 10) und entlang der radialen Richtung 11 über die Stirnseiten 6, 7 des ringförmigen Stators 4 hinweg und dabei über die Stirnseiten 6, 7 und in der radialen Richtung 11 außen und innen um die Umfangsfläche 10 herum.

Die Anordnung der, von einem elektrischen Strom 16 in einander entgegengesetz- ten Richtungen durchströmten Wicklungen 14, 15 in voneinander durch die zwei Statorzähne 8, 9 getrennten Statornuten 12, 13 ermöglicht, dass die Magnetfeldli nien (bzw. der magnetische Fluss 30) entlang der Umfangsrichtung 27 durch den Grundkörper des Stators 4 und durch die Wicklung 14, 15 hin zum Statorzahn 8, 9 geleitet werden. Am ersten Statorzahn 8 treten die Magnetfeldlinien (der magneti- sehe Fluss 30) aus den Wicklungen 14, 15 der einander gegenüberliegenden Statornuten 12, 13 aus und werden entlang der radialen Richtung 11 durch den ersten Statorzahn 8 hin zum Rotor 2 und über den Rotor 2 hin zum zweiten Statorzahn 9 geführt. An diesem zweiten Statorzahn 9 werden die Magnetfeldli nien (der magnetische Fluss 30) hin zum Grundkörper des Stators 4 geführt und dort in Umfangsrichtung 27 durch die Wicklungen 14, 15 und durch den Grund körper des Stators 4 weitergeleitet. Die unterschiedlichen polarisierten Enden je der Wicklung 14, 15 bzw. des die mindestens eine Wicklung 14, 15 in der jewei ligen Statornut 12, 13 bildenden elektrischen Leiters sind damit maximal vonei nander beabstandet, so ein Streufeld möglichst gering ist. Das eine Ende des elektrischen Leiters einer Statornut ist insbesondere in unmittelbarer Nähe des einen Statorzahns 8, 9 und das andere Ende in unmittelbarer Nähe des anderen Statorzahns 9, 8 (siehe Fig. 1) angeordnet.

Bei dieser Ausführung eines elektrischen Motors 1 kann ein Streufeld geringge halten werden, wobei ein Luftspalt bzw. Abstand 18 zwischen Statorzahn 8, 9 und Rotor 2 besonders groß ausgeführt werden kann. Damit kann der Durchmesser des Rotors 2 klein ausgeführt werden, so dass der Zwischenraum 24 des Motors 1 mit einem großen Durchströmungsquerschnitt realisierbar ist.

Die Statorzähne 8, 9 erstrecken sich ausgehend von einer zwischen den Stirnseiten 6, 7 erstreckenden ringförmigen Umfangsfläche 10 des Stators 4 entlang einer radialen Richtung 11 nach innen hin zum Rotor 2 bis zu einer Innenumfangfläche 20 des Statorzahns 8, 9. Entlang dieser Erstreckung 33 weist der Statorzahn 8, 9 eine Verjüngung 34 gegenüber der Umfangsrichtung 27 auf, d. h. eine sich in der Umfangsrichtung 27 erstreckende Breite des Statorzahns 8, 9 weist zwischen der in der radialen Richtung 11 nach innen weisenden Umfangsfläche 10 des Stators 4 und der Innenumfangsfläche 20 des Statorzahns 8, 9 ein Minimum auf.

Die Innenumfangsfläche 20 der Statorzähne 8, 9 ist entlang der Umfangsrichtung 27 breiter ausgeführt als der Bereich des Statorzahns 8, 9 zwischen der Umfangs fläche 10 des Stators 4 und der Verjüngung 34.

Der Statorzahn 8, 9 erstreckt sich entlang der radialen Richtung 11 und ausgehend von der Umfangsfläche 10 des Stators 4 über einen ersten Abschnitt 35 hin zur Verjüngung 34 und ausgehend von der Verjüngung 34 über einen zweiten Ab schnitt 36 hin zur Innenumfangsfläche 20. Der zweite Abschnitt 36 erstreckt sich in der Umfangsrichtung 27 über einen zweiten Winkelbereich 38 von ca. 90 Winkel grad, der einen größten ersten Win kelbereich 37 von ca. 30 Winkelgrad des ersten Abschnitts 35 um ca. 200 % über steigt. Der Winkelbereich 37, 38 wird ausgehend von einer Drehachse 3 des Mo tors 1 ermittelt.

Der erste Abschnitt 35 bis hin zur Verjüngung 34 erstreckt sich ausgehend von der Umfangsfläche 10 des Stators 4 und entlang der radialen Richtung 11 nach innen über die Wicklungen 14, 15 hinweg.

Der erste Abschnitt 35 umfasst ca. 75 % der Erstreckung 33 des Statorzahns 8, 9 entlang der radialen Richtung 11.

Die beiden Statornuten 12, 13 erstrecken sich jeweils über einen dritten Winkelbe reich 39 von ca. 150 Winkelgrad entlang der Umfangsrichtung 27.

Die mindestens eine Wicklung 14, 15, die sich um die Umfangsfläche 10 des Sta tors 4 erstreckt und nur in der einen Statomut 12, 13 angeordnet ist, erstreckt sich über einen Anteil von ca. 97 % dieses dritten Winkelbereichs 39.

Der Rotor 2 weist (entlang der Umfangsrichtung 27 nebeneinander) zwei Pole 17 eines Permanentmagneten auf, die jeweils in der radialen Richtung 11 magneti siert sind (siehe Fig. 2). Die Pole 17 sind entlang der Umfangsrichtung 27 um 180 Winkel grad zueinander versetzt angeordnet und weisen in einander entgegenge setzte radiale Richtungen 11. Die Pole 17 sind durch eine Grenzfläche voneinan der getrennt, die sich hier (gestrichelte Linie in Fig. 2) quer zu einer Erstreckung 33 der Statorzähne 8, 9 erstreckt. Ein kleinster Abstand 18 zwischen einer Außenumfangsfläche 19 des Rotors 2 und einer Innenumfangsfläche 20 der Statorzähne 8, 9 beträgt mindestens 5 Mil limeter. In Fig. 1 und 4 ist erkennbar, dass sich die Statorzähne 8, 9 über beide Stirnseiten 6, 7 hinweg entlang der axialen Richtung 5 erstrecken und dabei an jeder Stirnsei te 6, 7 einen Überstand 40 ausbilden. Dieser Überstand 40 erstreckt sich über die gesamte Erstreckung 33 des jeweiligen Statorzahns 8, 9 entlang der radialen Rich tung 11. Damit kann die dem Rotor 2 gegenüberliegende Innenumfangsfläche 20 des jeweiligen Statorzahns 8, 9 vergrößert werden, so dass bei einem gegebenen elektrischen Strom eine magnetische Flussdichte im Bereich der Innenumfangs fläche 20 der Statorzähne 8, 9 verringert und eine magnetische Reluktanz gesenkt werden kann. Eine Lagerung 21 des Rotors 2 ist entlang der axialen Richtung 5 außerhalb des Stators 4 angeordnet. Der Rotor 2 erstreckt sich entlang der axialen Richtung 5 (aber insbesondere nicht die Pole 17 des Magneten) über die Erstreckung des Sta tors 4, also zumindest über eine Stirnseite 6, 7, hier die erste Stirnseite 6, hin aus. Ggf. können sich auch die Pole 17 über die Erstreckung des Stators 4 hinaus erstrecken, so dass ein mögliches Drehmoment erhöht werden kann.

Der Rotor 2 weist eine Struktur 22 zur Förderung eines Fluids 23 entlang der axia len Richtung 5 durch einen zwischen dem Rotor 2 und dem Stator 4 gebildeten Zwischenraum 24 auf. Die Struktur 23 erzeugt bei Betrieb des Motors 1 eine Ver- drängung des Fluids 23 in der axialen Richtung 5, so dass ein Fluidstrom durch den Zwischenraum 24 erzeugbar ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung 25 umfasst den Motor 1 und eine Span nungsquelle 26. Die Spannungsquelle 26 ist insbesondere eine Sinusquelle (und keine DC-Quelle) bzw. eine schaltbare Spannungsquelle bzw. Leistungselektro nik. Die Mehrzahl erste Wicklungen 14 und die Mehrzahl zweite Wicklungen 15 sind so zueinander angeordnet und so verschaltet, dass sie von einem elektrischen Strom 16 in einander entgegengesetzten Richtungen durchströmbar sind, so dass ein magnetischer Fluss 30 ausgehend von den Polen 17 des Magneten in der ra dialen Richtung 11 über die Statorzähne 8, 9 in die Umfangsfläche 10 des Stators 4 und entlang der Umfangsrichtung 27 durch die Umfangsfläche 10 des Stators 4 geleitet wird. Fig. 5 zeigt ein Diagramm. An der horizontalen Achse ist eine Drehzahl 29 in Umdrehungen pro Minute des elektrischen Motors 1 aufgetragen. An der vertika len Achse ist ein von dem elektrischen Motor 1 erzeugbares Drehmoment 28 in Newtonmeter aufgetragen. Der erste Verlauf 31 zeigt das Drehmoment 28 eines anders aufgebauten elektrischen Motors 1. Der zweite Verlauf 32 zeigt das in fast allen Betriebspunkten höhere erreichbare Drehmoment 28 des hier beschriebenen elektrischen Motors 1.

Bezugszeichenliste

I Motor

2 Rotor

3 Drehachse

4 Stator

5 axiale Richtung

6 erste Stirnseite

7 zweite Stirnseite

8 erster Statorzahn

9 zweiter Statorzahn

10 Umfangsfläche

I I radiale Richtung

12 erste Statornut

13 zweite Statornut

14 erste Wicklung

15 zweite Wicklung

16 Strom [Ampere], also [A]

17 Pol

18 Abstand

19 Außenumfangsfläche

20 Innenumfangsfläche

21 Lagerung

22 Struktur

23 Fluid

24 Zwischenraum

25 Anordnung

26 Spannungsquelle Umfangsrichtung

Drehmoment [Newtonmeter], also [Nm]

Drehzahl [Umdrehung pro Minute], also [U/min]

Magnetischer Fluss [Teslaquadrameter], also [T*m ² ] erster Verlauf

zweiter Verlauf

Erstreckung

Verjüngung

erster Abschnitt

zweiter Abschnitt

erster Winkelbereich

zweiter Winkelbereich

dritter Winkelbereich

Üb erstand