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Patent Searching and Data


Title:
STATOR OF AN ELECTRICAL MACHINE, AND ELECTRICAL MACHINE COMPRISING SUCH A STATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/108279
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a stator (100) of an electrical machine, comprising a plurality of stator teeth (110) arranged around a stator periphery which is adjacent to an air gap, every two adjacent stator teeth being separated by a stator slot (115); the stator slot comprising a slot base (150) and a side (140) of an adjacent stator tooth; said stator being characterised in that a connecting region between the side of the stator tooth and the slot base has an oval-shaped slot base-inner corner curve (161, 162, 163), said slot base-inner corner curve extending concavely from the slot base towards the side of the stator tooth.

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Inventors:
HAGENLOCHER ROLAND (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/081179
Publication Date:
June 21, 2018
Filing Date:
December 15, 2016
Export Citation:
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Assignee:
L 3 COMMUNICATIONS MAGNET MOTOR GMBH (DE)
International Classes:
H02K3/12; H02K1/16; H02K3/34
Domestic Patent References:
WO2006082148A12006-08-10
Foreign References:
DE102013216207A12015-02-19
US4864177A1989-09-05
US20130342070A12013-12-26
US20150311757A12015-10-29
Attorney, Agent or Firm:
SCHMITT-NILSON SCHRAUD WAIBEL WOHLFROM PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Stator (100) einer elektrischen Maschine aufweisend:

eine Mehrzahl von Statorzähnen (110,111 ,112,113), die um einen an einen Luftspalt (300) angrenzenden Umfang des Stators (100) angeordnet sind, wobei je zwei benachbarte Statorzähne (110,111) durch eine jeweilige Statornut (115) getrennt sind;

wobei die Statornut (115) einen Nutgrund (150) und eine Flanke (140) eines angrenzenden Statorzahns (110) aufweist;

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Übergang (160) zwischen der Flanke (140) des Statorzahns (110) und dem Nutgrund (150) eine Oval-förmige Nutgrund-Innenecken-Rundung (161 ,162,163) aufweist;

wobei die Nutgrund-Innenecken-Rundung (161 , 162, 163) sich konkav vom Nutgrund (150) in Richtung der Flanke (140) des Statorzahns (110) erstreckt.

2. Stator (100) nach Anspruch 1 , wobei die Nutgrund-Innenecken-Rundung (163) ein Achsenverhältnis in einem Bereich von 1,2:1 bis 1,6:1 , insbesondere in einem Bereich von 1 ,3:1 bis 1,4:1 , insbesondere ein Achsenverhältnis von 1 ,366:1 , aufweist.

3. Stator (100) nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei wenigstens ein Statorzahn (110,111 ,112,113) der Mehrzahl von Statorzähnen eine Drahtwicklung aufweist.

4. Stator (100) nach Anspruch 3, wobei die Drahtwicklung als Runddraht- Formspule ausgebildet ist.

5. Stator (100) nach einem der Ansprüche 3 und 4, wobei zwischen dem Statorzahn (110) und der Drahtwicklung eine Isolierlage angeordnet ist.

6. Stator (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Stator (100) als Blechpaket aus einer Mehrzahl von übereinander gestapelten Blechen ausgebildet ist.

7. Stator (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Stator (100) einen Statorkern (102) aufweist.

8. Elektrische Maschine, aufweisend:

einen Rotor (200), und

einen Stator (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

9. Elektrische Maschine nach Anspruch 8, wobei der Rotor (200) mit Permanentmagneten bestückt ist.

10. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, wobei die elektrische Maschine als Synchronmaschine mit eingebetteten Magneten ausgebildet ist.

11. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, wobei die elektrische Maschine als Synchronmaschine mit Oberflächen-Magneten ausgebildet ist.

12. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , wobei die elektrische Maschine als Reluktanz-Synchronmaschine ausgebildet ist.

13. Elektrische Maschine nach Anspruch 8, wobei die elektrische Maschine als Asynchronmaschine ausgebildet ist.

Description:
Stator einer elektrischen Maschine, sowie elektrische Maschine mit einem solchen Stator

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Maschine sowie eine elektrische Maschine, die einen erfindungsgemäßen Stator aufweist.

Bei der Herstellung eines Stators einer elektrischen Maschinen können beträchtliche thermomechanische Spannungen im Stator entstehen. Beispielsweise treten bei Maschinen, deren Statorblechpaket in ein Alugehäuse geschrumpft ist, im kalten Zustand nicht zu vernachlässigende thermomechanische Spannungen u.a. im Blechpaket und dabei insbesondere im Bereich der Statornuten auf. Diese ther- momechanischen Spannungen haben negative Auswirkungen auf die Haltbarkeit der elektrischen Maschine.

Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, den Stator einer elektrischen Maschine zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch einen Stator einer elektrischen Maschine mit der in Anspruch 1 gegebenen Merkmalskombination gelöst.

Dabei weist der Stator eine Mehrzahl von Statorzähnen auf, die um einen an einen Luftspalt angrenzenden Umfang des Stators angeordnet sind, wobei je zwei benachbarte Statorzähne durch eine jeweilige Statornut getrennt sind. Die Statornut weist einen Nutgrund und eine Flanke eines angrenzenden Statorzahns auf. Ein Übergang zwischen der Flanke des Statorzahns und dem Nutgrund weist eine Oval-förmige Nutgrund-Innenecken-Rundung auf. Die Nutgrund-Innenecken-Rundung verläuft konkav zwischen dem Nutgrund und der Flanke des Statorzahns.

Die Nutgrund-Innenecken-Rundung ist insbesondere derart ausgebildet, dass thermomechanische Spannungen in dem Stator maßgeblich verringert werden. Daraus resultiert eine längere Haltbarkeit der elektrischen Maschine. Die Nutgrund-Innenecken-Rundung kann zusätzlich noch den Stator hinsichtlich seiner elektromagnetischen und/oder thermischen Eigenschaften verbessern. Jede Nut des Stators ist zwischen zwei benachbarten Statorzähnen positioniert. Die Nuten sind dabei durch einen Nutgrund und jeweils eine Flanke der beiden benachbarten Statorzähne ausgebildet. Der Nutgrund verläuft in Umlaufrichtung des Stators und zwar in radialer Richtung gegenüber einem oberen Ende der Statorzähne zurückgesetzt. Die oberen Enden der Statorzähne liegen in einer an den Luftspalt angrenzenden Umfangsfläche des Stators, wobei der Luftspalt zwischen dieser Umfangsfläche und einer gegenüber liegenden Umfangsfläche des Rotors gemessen wird. Zwischen Nutgrund und jeweiliger angrenzender Zahnflanke ist oft ein rechter Winkel gebildet. Die beiden Zahnflanken eines jeweiligen Statorzahns sind meist trapez-förmig zueinander hin geneigt, so dass der Zahn im Fall der Ausführung der Maschine als Innenläufer am oberen Ende schmaler ist als am Nutgrund. Auch der Fall von parallelen Zahnflanken und die Ausführung als Stator im Außenläufer ist möglich.

Die Nuten können auf unterschiedliche Weise im Stator ausgebildet werden, vorzugsweise durch Fräsen, durch Schleifen, durch Bohren, oder durch Stanzen. Insbesondere können einzelne Statorbleche entsprechend der Konturen der Nuten ausgestanzt werden und dann zum Stator zusammengesetzt werden.

Die Nuten können bevorzugt mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt ausgebildet sein. Das bedeutet, dass die Nuten so ausgebildet sind, dass die Zahnflanken und der Nutgrund rechtwinklig zueinander stehen.

Insbesondere kann jeder Statorzahn im Übergangsbereich zwischen dem Statorzahn und dem Nutgrund eine entsprechende Nutgrund-Innenecken-Rundung aufweisen. Bei einem herkömmlichen Stator entstehen in den rechtwinkligen Übergängen zwischen Nutgrund und Statorzahnflanke hohe thermomechanische Spannungen, die auf einen kleinen Bereich im rechtwinkligen Übergang konzentriert sind. Diese thermomechanischen Spannungen werden bei den erfindungsgemäßen Nutgrund-Innenecken-Rundungen auf eine größere Fläche verteilt und verbessern somit die Haltbarkeit des Stators.

Die konkave Ausbildung der Nutgrund-Innenecken-Rundung ermöglicht einen weichen, spannungsarmen Übergang vom Nutgrund zur Flanke des Statorzahns. Bei konkaver Ausbildung der Nutgrund-Innenecken-Rundung befinden sich beliebige Punkte auf der Nutgrund-Innenecken-Rundung näher am Nutgrund und/oder der Flanke des Statorzahns als beliebige Punkte einer imaginären Geraden, die einen Startpunkt der Nutgrund-Innenecken-Rundung und einen Endpunkt der Nutgrund- Innenecken-Rundung miteinander verbindet, wobei der Startpunkt auf dem Nutgrund und der Endpunkt auf der Flanke des Statorzahns liegt.

Beispielsweise kann die Nutgrund-Innenecken-Rundung mit einem Innenecken- Radius ausgebildet sein. Dabei weist die Nutgrund-Innenecken-Rundung einen gleichbleibenden Radius auf, bildet also im Querschnitt ein Kreissegment.

Die Oval-förmige Nutgrund-Innenecken-Rundung ermöglicht eine weitere Verringerung der thermomechanischen Spannungen in dem Stator, denn die so ausgebildete Nutgrund-Innenecken-Rundung ermöglicht einen längeren Kurvenbereich als Nutgrund-Innenecken-Rundungen mit einem Innenkreis-Radius. Auf diese Weise kann die Haltbarkeit des Stators weiter erhöht werden. Oval-förmig definiert, dass die Nutgrund-Innenecken-Rundung wenigstens aus zwei Kurven gebildet ist, die je für sich kreisförmig sind und unterschiedliche Radien aufweisen. Beispielsweise können Oval-förmige Rundungen ellipsen- oder splineförmig ausgebildet sein. Die so gebildete Nutgrund-Innenecken-Rundung ist ebenfalls konkav. Eine splineförmige Nutgrund-Innenecken-Rundung ist aus drei oder mehr Radien ausgebildet. Ein Spline ist eine Funktion, die stückweise aus Polynomen höherer Ordnung, insbesondere dritter Ordnung, zusammengesetzt ist.

Die Nutgrund-Innenecken-Rundung kann insbesondere ein Achsenverhältnis in einem Bereich von 1 ,2:1 bis 1 ,6:1 , insbesondere in einem Bereich von 1 ,3:1 bis 1 ,4:1 , insbesondere ein Achsenverhältnis von 1,366:1 , aufweisen. Aus diesen Achsenverhältnissen resultiert eine größere Materialdicke an den Übergängen zwischen dem Nutgrund und der Flanke des Statorzahns, die sich auch vorteilhaft auf die Elektromagnetik und die Statorthermik in der elektrischen Maschine auswirkt, denn ein Zwischenraum zwischen Nutgrund-Innenecken-Rundung und Drahtwicklung wird auf diese Weise verringert. Das Achsenverhältnis beschreibt das Verhältnis zwischen einer längeren Kathete eines durch die Nutgrund-Innenecken-Rundung, den Nutgrund und die Statorzahnflanke rechtwinkligen Dreiecks zu einer kürzeren Kathete dieses Dreiecks, wobei die längere Kathete in der Regel am Nutgrund und die kürzere Kathete in der Regel an der Statorzahnflanke angeordnet ist. Die Nutgrund-Innenecken-Rundung ersetzt in diesem Dreieck die Hypotenuse, wobei die Nutgrund-Innenecken-Rundung innerhalb dieses Dreiecks liegt und sie konkav in Richtung des rechten Winkels, also in Richtung zum rechtwinkligen Übergang zwischen Nutgrund und Statorzahnflanke hin versetzt ist. Wenigstens ein Statorzahn kann mit einer Drahtwicklung versehen sein. In der Regel werden alle Statorzähne bewickelt sein, entweder als Einzelzahnwicklung (d.h. jeder Zahn trägt eine eigene Wicklung) oder als verteilte Wicklung.

Die Statorzähne können einen im Wesentlichen trapez-förmigen Querschnitt aufweisen. Dies bedeutet, dass die Statorzähne zum Luftspalt hin schmäler werden (Innenläufer).

Die Drahtwicklung kann durch einen Wickeldraht ausgebildet sein. Häufig wird der Wickeldraht auf den Statorzahn vom Luftspalt beginnend aufgewickelt, insbesondere bei trapez-förmigen Statorzähnen. Eine letzte Windung des Wickeldrahts einer ersten Drahtlage ist in einem bestimmten Abstand zum Nutgrund positioniert. Bei Spulen, die eine gleiche Windungszahl pro Lage aufweisen, beträgt dieser bestimmte Abstand eine halbe Drahtdicke. Auf diese erste Lage wird dann eine zweite Lage gewickelt, wobei eine erste Windung der zweiten Lage sowohl am Nutgrund als auch an der letzten Windung der ersten Lage anliegt. Diese Anordnung der Wicklungslagen in Kombination mit der erfindungsgemäßen Nutgrund-Innenecken-Rundung ermöglicht es, dass die Rundung an die Wicklung angepasst ist, so dass zwischen der Nutgrund-Innenecken-Rundung und den Wicklungslagen praktisch gar kein, aber jedenfalls ein kleinerer Freiraum als bei einem herkömmlichen Stator ausgebildet ist. Dadurch erhält der Stator auch eine verbesserte Statorthermik und eine ebenfalls verbesserte Elektromagnetik.

Der Wickeldraht kann aus Kupfer oder einem anderen leitfähigen Material ausgebildet sein.

In einer Ausführungsform kann die Drahtwicklung als Runddraht-Formspule ausgebildet sein. Die Nutgrund-Innenecken-Rundung ist besonders gut an die Geometrie der Wicklungslagen angepasst.

Zwischen dem Statorzahn und der Drahtwicklung können eine oder mehrere Isolierlagen angeordnet sein.

Der Stator kann als ein Blechpaket aus einer Mehrzahl von übereinander gestapelten Blechen ausgebildet sein. Auf diese Weise können Wirbelstromverluste innerhalb des Stators wirksam verringert werden. Ein Stator aus einem Blechpaket kann insbesondere durch Stanzen der einzelnen Bleche und flächiges Zusammenfügen der Bleche einfach hergestellt werden. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine elektrische Maschine, die einen mit Permanentmagneten bestückten Rotor und einen erfindungsgemäßen Stator aufweist. Diese elektrische Maschine weist durch das Verwenden des erfindungsgemäßen Stators eine besonders hohe Haltbarkeit auf.

Die oben mit Bezug auf den Stator angegebenen Vorteile und Ausführungsformen treffen in gleicher Weise auf die erfindungsgemäße elektrische Maschine zu. Diese werden, um Wiederholungen zu vermeiden, nicht noch einmal aufgeführt.

Der Rotor der elektrischen Maschine kann mit Permanentmagneten versehen sein, die gegenüber den Elektromagnetpolen des Stators angeordnet und durch den Luftspalt voneinander getrennt sind.

Die elektrische Maschine kann als Synchronmaschine ausgebildet sein. Soweit der Rotor Permanentmagnete trägt, können diese als eingebettete Magneten oder als Oberflächen-Magneten ausgebildet sein.

In einer weiteren Ausführungsform kann die elektrische Maschine als Reluktanz- Synchronmaschine ausgebildet sein.

In einer weiteren Ausführungsform kann die elektrische Maschine als Asynchronmaschine ausgebildet sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Ausführungsform einer elektrischen Maschine mit einem erfindungsgemäßen Stator; und

Fig. 2 einen Ausschnitt durch einen Teil des erfindungsgemäßen Stators im Querschnitt, der eine Flanke eines Statorzahns, einen Nutgrund, einen Übergang zwischen Statorzahn und Nutgrund, und zwei schematisch angedeutete Lagen von Drahtwindungen zeigt.

Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer elektrischen Maschine im Querschnitt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dabei zeigt der Ausschnitt einen Sektor eines Stators 100, einen Sektor eines Rotors 200 und einen zwi- sehen diesen angeordneten Luftspalt 300. Die in Figur 1 gezeigte elektrische Maschine ist als Innenläufer ausgebildet. Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch bei elektrischen Maschinen Anwendung finden kann, die als Außenläufer oder als Scheibenläufer ausgebildet sind. Der Stator ist dann nicht radial außen angeordnet wie in Figur 1, sondern radial innen oder axial neben dem Läufer.

Der Stator 100 weist einen Statorkern 102 auf. Der Statorkern 102 umfasst einen ringförmigen Bereich der einen Statorrücken 104 bildet, von dem sich vier Statorzähne 110, 111 , 112 und 113 nach innen weg erstrecken. Die Statorzähne 110 bis 113 sind im Querschnitt trapezförmig und jeweils voneinander durch jeweilige Statornuten 115, 116 und 117 beabstandet. Die Statorzähne 110 bis 113 können jeweils von hier nicht gezeigten Drahtwicklungen umgeben sein, die Magnetspulen eines ersten Elektromagnetpols, eines zweiten Elektromagnetpols, eines dritten Elektromagnetpols und eines vierten Elektromagnetpols bilden. In der beispielhaften Ausführungsform von Figur 1 sind die Statorzähne 110 bis 113 aus geblechtem Eisen ausgebildet. Die Statorzähne 110 bis 113 können jedoch auch aus einem Stück Eisen ausgebildet sein. Der Statorkern 102 und die Statorzähne 110 bis 113 sind einstückig ausgebildet. Sie können jedoch auch aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt sein.

Die zwischen den Statorzähnen 110 bis 113 vorgesehenen Statornuten 115, 116 und 117 sind im Querschnitt näherungsweise rechteckige Ausnehmungen. Die Nuten 115, 116 und 117 weisen jeweils einen Nutgrund 150 auf, der durch den Statorrücken 104 gebildet ist. Jeweils eine Flanke 140 und 142 von benachbarten Statorzähnen bildet eine Seitenwand einer Statornut, die sich vom Nutgrund aus nach innen erstreckt. Die Statorzähne 110 bis 113 sind im Querschnitt näherungsweise trapez-förmig ausgebildet und werden somit schmäler in radialer Richtung zum Luftspalt.

Die Nuten 115, 116 und 117 sind genau so breit, dass die in der Nut zu liegen kommenden, nicht gezeigten Drahtwindungen die Nutbreite im Wesentlichen vollständig ausfüllen. Es ist aber auch möglich, dass die Drahtwicklungen von benachbarten Statorzähnen die Nuten 115, 116 und 117 nur begrenzt ausfüllen, wie zum Beispiel zur Hälfte oder zu drei-viertel ausfüllen.

Der gezeigte Ausschnitt des Rotors 200 zeigt einen Rotorkern 202, in dem eine Mehrzahl von Permanentmagneten eingebettet ist. In dem gezeigten Ausschnitt sind vier Permanentmagnete 204, 205, 206 und 207 in ihrer Gänze zu sehen, während ein fünfter Permanentmagnet 208 und ein sechster Permanentmagnet 209 nur teilweise dargestellt sind. Je ein Paar von Permanentmagneten bilden einen Rotorpol 210. Die Rotorpole sind in dem Umfang des Rotors mit einem Rotorpolabstand zwischen sich angeordnet. Die Permanentmagnete 204 bis 209 sind so angeordnet, dass sich die Polung zweier benachbarter Rotorpole abwechselt. In diesem Ausführungsbeispiel sind je zwei Permanentmagnete im Querschnitt V- förmig zueinander angeordnet, wobei je zwei benachbarte Permanentmagnete, die mit ihren radial inneren Enden einander zugewandt sind und eine Spitze des V bilden, einen jeweiligen Magnetpol bilden. Die einander zugewandten Seiten der beiden V-Schenkel sind magnetisch gleich polarisiert, so dass sich eine Konzentration des magnetischen Flusses im Bereich zwischen den V-Schenkeln ergibt. In alternativen Ausführungsformen sind die Permanentmagnete nicht V-förmig, sondern der Krümmung des Rotors folgend angeordnet. Dann bildet jeder Permanentmagnet einen Rotorpol. Eine weitere Möglichkeit ist es, die Permanentmagnete als Oberflächen-Magnete auf einer Rotormantelfläche anzuordnen.

Der Rotorkem 202 ist in dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 zylindrisch ausgebildet. Dieser zylindrische Rotorkern 202 kann an einer Achse der elektrischen Maschine gelagert sein, auf die die Bewegung des Rotorkerns 202 oder von der die Bewegung des Rotorkerns 202 übertragen wird. Der Rotorkern 202 besteht aus ferromagnetischem Material. Achse und Rotorkern 202 können einstückig ausgebildet sein.

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts durch einen Teil des erfindungsgemäßen Stators 100 aufweisend einen Statorzahn 110 und eine Statornut 115. Figur 2 zeigt insbesondere eine Flanke 140 des Statorzahns 110, einen Nutgrund 150, einen eine Nutgrund-Innenecken-Rundung bildenden Übergang 160 zwischen der Flanke 140 und dem Nutgrund 150, eine erste Lage 170 von Drahtwindungen und eine zweite Lage 180 von Drahtwindungen.

In der Figur 2 ist durch drei, in unterschiedlicher Form dargestellte Linien beim Übergang 160 verdeutlicht, dass der Übergang 160 verschiedene Ausführungen mit jeweils unterschiedlicher Nutgrund-Innenecken-Rundung bilden kann.

Der Übergang 160 gemäß der gepunkteten Linie ist eine Nutgrund-Innenecken- Rundung 161 mit einem an der Drahtdicke incl. Isolierlagen angepassten Innene- cken-Radius. Dies bedeutet, dass die Nutgrund-Innenecken-Rundung 161 einen gleichbleibenden Radius, insbesondere in Form eines Kreissegments, aufweist.

Der Übergang 160 gemäß der gestrichelten Linie bildet ebenfalls eine Nutgrund- Innenecken-Rundung 162 mit einem Radius aus, allerdings eine Nutgrund-Innenecken-Rundung 162, die einen größeren Innenecken-Radius aufweist als die Nutgrund-Innenecken-Rundung 161.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Übergang 160 gemäß der Strich- Punkt-Linie mit einer Nutgrund-Innenecken-Rundung 163 versehen, die Oval-för- mig, insbesondere Ellipsen- oder Spline-förmig ausgebildet ist. Der Begriff Oval- förmig ist so definiert, dass die Nutgrund-Innenecken-Rundung 163 wenigstens aus zwei Kurven gebildet ist, die je für sich kreisförmig sind und unterschiedliche Radien aufweisen. Beispiele für derartige Rundungen sind Ellipsen- oder Spline- förmig ausgebildet. Als Spline-förmig ist zu verstehen, dass die Nutgrund-Innenecken-Rundung 163 aus drei oder mehr Radien zusammengesetzt ist. Ein Spline ist eine Funktion, die stückweise aus Polynomen höherer Ordnung, insbesondere dritter Ordnung, zusammengesetzt ist.

Die Nutgrund-Innenecken-Rundungen 161, 162 und 163 ermöglichen es, dass thermomechanische Spannungen in dem Übergang 160 verringert werden und so die Haltbarkeit des Stators verbessert wird, denn die thermomechanischen Spannungen zentrieren sich nicht in einem Punkt, sondern sind auf einer der Nutgrund- Innenecken-Rundungen 161 bis 163 verteilt.

Die Nutgrund-Innenecken-Rundungen 161 bis 163 sind konkav ausgebildet. Dies bedeutet, dass sich beliebige Punkte auf der Nutgrund-Innenecken-Rundung 161 bis 163 näher am Nutgrund 150 und/oder der Flanke 140 des Statorzahns 110 befinden als beliebige Punkte einer imaginären Geraden, die einen Startpunkt, der am Nutgrund 150 anliegt, und einen Endpunkt der Nutgrund-Innenecken-Rundung 161 bis 163, der an der Statorzahnflanke 140 anliegt, miteinander verbindet.

Die Flanke 140 ist in einem rechten Winkel zum Nutgrund 150 angeordnet. An der Flanke 140 ist die erste Lage 170 von Drahtwindungen, die aus einer Drahtwicklung um den Statorzahn 111 entstehen, angeordnet, wobei eine letzte Drahtwindung 171 vom Nutgrund 150 beabstandet ist. Zur Vereinfachung wird im weiteren Verlauf von Windungen anstatt von Drahtwindungen gesprochen. Auf dieser ersten Lage 170 ist die zweite Lage 180 von Windungen so positioniert, dass die bei- den Lagen 170 und 180 parallel zueinander angeordnet sind und jeweils eine Windung der zweiten Lage 180 in einem von jeweils zwei Windungen der ersten Lage 170 gebildeten Zwischenraum positioniert ist. Lediglich eine erste Windung 181 der zweiten Lage 180 liegt nicht an zwei Windungen der ersten Lage 170 an, sondern am Nutgrund 150 und an der letzten Windung 71 der ersten Lage 170.

Um die thermomechanischen Spannungen im Übergang 160 auf ein Minimum zu verringern haben die Erfinder herausgefunden, dass Nutgrund-Innenecken-Rundungen 161 bis 163 besonders vorteilhaft sind, denn sie ermöglichen eine Verteilung der thermomechanischen Spannungen zwischen Nutgrund und Statorzahn- fianke auf die gesamte Rundung. Dabei weisen die Nutgrund-Innenecken-Rundungen 161 und 162 jeweils einen Innenecken-Radius in Form eines Kreissegments auf. Die Nutgrund-Innenecken-Rundung 163 weist einen Oval-förmigen Querschnitt mit einem Achsenverhältnis in einem Bereich von 1,2:1 bis 1,6:1 , insbesondere in einem Bereich von 1,3:1 bis 1 ,4:1 , auf. Als besonders vorteilhaft erweist sich ein Achsenverhältnis von 1,366:1.

Die letzte Windung 171 der ersten Lage 170 ist so an der Statorzahnflanke 140 angeordnet, dass sie am Endpunkt der Nutgrund-Innenecken-Rundungen 162 und 163 anliegt. In einer weiteren Ausführungsform kann die letzte Windung 171 von dem Endpunkt der Nutgrund-Innenecken-Rundungen 162 und 163 beabstandet angeordnet sein.

Die erste Windung 181 der zweiten Lage 180 ist so am Nutgrund angeordnet, dass sie, wenn der Übergang 160 als Nutgrund-Innenecken-Rundung 162 ausgebildet ist, von dem Startpunkt der Nutgrund-Innenecken-Rundung 162 beabstandet ist, und dass sie, wenn der Übergang 160 als Nutgrund-Innenecken-Rundung 163 ausgebildet ist, aufgrund der Oval-förmigen Ausbildung am Startpunkt der Nutgrund-Innenecken-Rundung 163 anliegt.

Die Nutgrund-Innenecken-Rundung 163 ermöglicht, dass zwischen der Nutgrund- Innenecken-Rundung 163, der letzten Windung 171 der ersten Lage 170 und der ersten Windung 181 der zweiten Lage 180 praktisch gar kein, aber jedenfalls ein kleinerer Freiraum 164 als bei einem herkömmlichen Stator ausgebildet ist. Dies ermöglicht auch eine verbesserte Statorthermik und eine ebenfalls verbesserte Elektromagnetik des Stators 100. Jeder Statorzahn kann separat mit einem Wickeldraht versehen werden. Dabei wird mit einer ersten Windung der ersten Lage 170 an einem Statorzahn in der Nähe des Luftspalts 300 begonnen und weitere Windungen in Richtung des Nutgrunds 150 hin gewickelt. Sobald die letzte Windung 171 der ersten Lage 170 gewickelt wurde, kommt die erste Windung 181 der zweiten Lage 180 zwischen der letzten Windung 171 der ersten Lage 170 und dem Nutgrund 150 zum Liegen. Dabei werden die Windungen der zweiten Lage 180 nun aus Richtung des Nutgrunds 150 in Richtung des Luftspalts 300 an den Windungen der ersten Lage 170 fortgesetzt. Es ist genauso möglich, dass die Drahtwicklung nicht direkt am Statorzahn erfolgt, sondern dass die Drahtwicklung als Formspule, insbesondere als Runddraht-Formspule, ausgebildet ist. Ferner ist es möglich, dass wenigstens eine weitere Lage an Windungen auf die zweite Lage 180 aufgewickelt werden kann.

Es wird ausdrücklich betont, dass bei den Ausführungsformen die Rollen von Stator und Rotor vertauscht sein können. So kann der Stator über Permanentmagnete verfügen, und der Rotor Elektromagnetpole aufweisen. Anstatt Permanentmagneten kann auch ein zweiter Satz von Elektromagnetpolen vorgesehen sein. Dann gilt die hier beschriebene Ausbildung von Nuten natürlich auch für den Rotor. Der Stator kann in Radialrichtung sowohl außen als auch innen angeordnet sein, woraus sich sofort ergibt, dass auch der Rotor sowohl außen als auch innen bezüglich des Stators angeordnet sein kann. Eine erfindungsgemäße Rotor/Stator-Kombination kann sowohl als Elektromotor als auch als Generator betrieben werden. Auch ein Linearmotor, bei dem sich ein erstes, mit einer Mehrzahl von Magnetelementen versehenes Motorelement relativ zu einem zweiten, ebenfalls mit einer Mehrzahl von Magnetelementen versehenen Motorelement linear bewegt, kann nach den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgestaltet sein. Derartige Ausführungsformen werden als äquivalente Lösungen des oben genannten Problems angesehen.