Stablaufer-Wicklungsprofil

Die Erfindung betrifft einen eisenlosen Elektromotor und insbesondere einen Elektromotor, der ein hohes Drehmoment bei geringer Baugröße und signifikant verringerten Verlusten aufbringt .

Elektromotoren existieren in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsformen, wobei unter anderem zwischen eisenlosen Maschinen und Eisenmaschinen unterschieden wird. Unter eisenlosen Maschinen, die bisweilen auch als eisenfreie Maschinen bezeichnet werden versteht man Elektromotoren, bei denen ei- senfreie Spulen verwendet werden. Bei Eisenmaschinen sind die Wicklungen um einen Eisenkern herum ausgeführt.

An Bedeutung gewannen eisenlose Elektromotoren in den vergangenen Jahren durch die hohe Dynamik und das geringe Gewicht dieser Motoren, welche nicht durch Eisenmaschinen erreicht werden konnten. Neben dem geringeren Gewicht der bewegten Masse ist dies auf die wegen des fehlenden Eisenkerns gerin ^¬ gere Induktivität der Spule zurückzuführen sowie auf den hö ^¬ heren Kupferfüllfaktor, d.h. auf den höheren Anteil des zum Drehmoment beitragenden Leitervolumens am Gesamtvolumen des für die Erzeugung des Drehmoments vorgesehenen Körpers. Au ^¬ ßerdem weisen eisenlose Elektromotoren vor allem im Bereich kleiner und mittlerer Leistungen bessere Wirkungsgrade auf, da im Spulenkern aufgrund der Eisenfreiheit der Spule keine Eisenverluste entstehen können.

Bei den bekannten eisenlosen Elektromotoren werden die Spulen in den Luftspalten der Motoranordnungen geführt. Die Luftspalte werden von einem magnetischen Feld mit der Induktion B durchsetzt, so dass auf ein im Luftspalt befindliches Lei ^¬ terstück dl, durch das ein skalarer Strom I fließt eine Verschiebekraft

F = I * (1 x B) ( 1 )

ausgeübt wird. Ist das Leiterstück mit einer zu ihm beabstan- deten Drehachse verbunden, kann über die Verschiebekraft ein Drehmoment erzeugt werden.

Zum Erzeugen eines Drehmoments tragen dabei nur diejenigen Leiterabschnitte in dem Wickelprofil einer Spule bei, die von dem Magnetfeld durchsetzt werden. Ferner wird auf Leiterab- schnitte die nicht ideal rechtwinklig zu dem Magnetfeld ange ^¬ ordnet sind eine gemäß dem Vektorprodukt der Gleichung (1) entsprechend geringere Kraft ausgeübt.

In den bekannten eisenlosen Elektromotoren müssen die in dem Magnetfeld verlaufenden Leiterabschnitte durch so genannte Wickelköpfe verbunden werden, die im Allgemeinen außerhalb des Magnetfeldes angeordnet sind und damit nur zu den Kupfer ^¬ verlusten des Spulenanordnung, nicht jedoch zur Drehmomenterzeugung beitragen. Auch wenn sich die Wickelköpfe innerhalb des Magnetfeldes befinden würden, würde die auf sie ausgeübte Verschiebekraft größtenteils in Richtung der Drehachse ge ^¬ richtet sein und damit nicht zur Ausbildung eines Drehmoments führen. Die nicht zum Drehmoment beitragenden Leiterabschnit ^¬ te tragen jedoch erheblich zur Gesamtlänge der Spulenwindun- gen und damit zu den Kupferverlusten der im Motor verwendeten Spule bei. Sie erhöhen ferner die Masse, den Innenwiderstand und die Induktivität der Spulenwicklungen und verringern damit zum Teil die Vorteile, die eisenfreie Elektromotoren ge ^¬ genüber Eisenmaschinen auszeichnen.

Ferner weisen die bekannten Wicklungsprofile eisenloser E- lektromotoren einen geringen Kupferfüllfaktor auf. Einerseits ist dies der Ausbildung der eingesetzten Spulen aus mehrfach gewickelten lackierten Kupferdrähten geschuldet, die wegen der Drahtgeometrie nur eine begrenzte Raumausnutzung gestat ^¬ ten. Andererseits besitzen die gewickelten Spulen eine, einen Leeraum umschließende ringförmige Grundstruktur, innerhalb

derer keine zur Drehmomenterzeugung beitragende Stromführung stattfinden kann.

Ausgehend von dem Beschriebenen liegt der Erfindung die Auf- gäbe zugrunde, ein Wicklungsprofil für einen eisenlosen E- lektromotor anzugeben, das ein höheres Drehmoment bei geringerer Verlustleistung des Motors ermöglicht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche.

Die Erfindung umfasst ein Wicklungsprofil für einen Elektro ^¬ motor mit Stäben aus einem elektrisch leitfähigem Material, deren Längsachsen im Wesentlichen auf einer Mantelfläche ei- nes Kreiszylinders angeordnet sind und die jeweils ein erstes Stabende an einer ersten Grundfläche des Kreiszylinders und ein zweites Stabende an einer zweiten Grundfläche des Kreis ^¬ zylinders aufweisen, mit ersten Verbindungselementen zum galvanischen Verbinden der Stäbe an deren ersten Stabenden, und mit zweiten Verbindungselementen zum galvanischen Verbinden der Stäbe an deren zweiten Stabenden. Die ersten und zweiten Verbindungselemente sind hierbei so angeordnet, dass die durch sie bewirkte Verbindung der Stabenden einen Wicklungsstrang bestehend aus einer Reihenschaltung der Stäbe oder be- stehend aus einer Kombination aus Reihenschaltung und Parallelschaltung der Stäbe ergibt.

Die Erfindung umfasst ferner einen Elektromotor mit einem entsprechenden Wicklungsprofil und einer rohrförmigen perma- nentmagnetischen Schicht, die um das Wicklungsprofil herum angeordnet ist.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen zur Aufzählung von Merkmalen verwendeten Begriffe "umfassen", "aufweisen",

"beinhalten" und "mit", sowie deren grammatikalische Abwand ^¬ lungen generell das Vorhandensein von Merkmalen, wie z.B. Verfahrensschritten, Einrichtungen, Bereichen, Größen und

dergleichen mehr angeben, jedoch in keiner Weise das Vorhandensein anderer oder zusätzlicher Merkmale oder Gruppierungen von anderen oder zusätzlichen Merkmalen ausschließen.

Die Erfindung ermöglicht den Bau von eisenlosen Elektromoto ^¬ ren mit hohem Drehmoment, da die das Drehmoment erzeugenden Leiterelemente nahe am äußeren Umfang des Elektromotors ange ^¬ ordnet sind. Da die Stromführung fast vollständig im Magnet ^¬ feld durchsetzten Luftspalt stattfindet, sind die 'Kupferver- luste ' gegenüber herkömmlichen Ausführungsformen eisenloser Motoren stark reduziert, wodurch die Verlustleistung des Motors bei gleich bleibendem Drehmoment beträchtlich verringert ist .

Die Erfindung wird in ihren abhängigen Ansprüchen weitergebildet.

Für eine einfach zu realisierende Stromversorgung weist der Wicklungsstrang vorteilhaft zumindest zwei Anschlüsse zum Einspeisen eines elektrischen Stroms in den Wicklungsstrang auf .

Zur optimalen Nutzung des im Luftspalt eines eisenlosen Motors vorhandenen Raums umfasst das Wicklungsprofil vorzugs- weise zumindest zwei Wicklungsstränge, deren Stäbe im Wesent ^¬ lichen auf derselben Mantelfläche des Kreiszylinders so ange ^¬ ordnet sind, dass jeder Stab eines Wicklungsstrangs zwischen zwei Stäben eines anderen oder zweier anderer Wicklungsstränge angeordnet ist.

Zur unkomplizierten Anordnung mehrerer Wicklungsstränge in einem Wicklungsprofil sind die ersten Verbindungselemente ei ^¬ nes ersten Wicklungsstrangs bevorzugt in einer ersten Schicht angeordnet und die ersten Verbindungselemente eines weiteren Wicklungsstrangs bevorzugt in einer weiteren Schicht angeord ^¬ net, wobei die erste Schicht hierbei einen von der zweiten Schicht verschiedenen Raum einnimmt.

Für eine ineinander verschachtelte Anordnung der Wicklungs ^¬ stränge weisen die zweiten Verbindungselemente eines Wick ^¬ lungsstrangs zweckmäßig öffnungen auf, die so ausgebildet sind, dass sie die Durchführung von Stäben eines oder mehre- rer anderer Wicklungsstränge ohne Kontaktbildung ermöglichen.

Zur Ausbildung von Drehstrommotoren umfasst das Wicklungsprofil vorteilhaft drei Wicklungsstränge. Sollen die drei Wick ^¬ lungsstränge in Stern verschaltet werden, so ist entsprechend einer vorteilhaften Weiterentwicklung jeweils einer der Anschlüsse eines jeden der drei Wicklungsstränge mit den ent ^¬ sprechenden Anschlüssen der jeweils anderen zwei Wicklungsstränge zu einem Sternpunkt zusammen geführt.

Eine Raum sparende Verbindung der Stäbe, die dem Wicklungs ^¬ profil gleichzeitig eine gute mechanische Stabilität verleiht und kostengünstig mit geringem Aufwand zu realisieren ist wird vorteilhaft durch ein Ausbilden der zweiten Verbindungs ^¬ elemente als metallische Schichtgeometrien auf einer Leiter- platte erreicht.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform des Wicklungsprofils werden die zweiten Verbindungselemente eines ersten Wick ^¬ lungsstrangs von metallischen Schichtgeometrien gebildet, die innerhalb einer ersten Schicht einer mehrschichtigen Leiterplatte angeordnet sind und die zweiten Verbindungselemente eines weiteren Wicklungsstrangs von metallischen Schichtgeo ^¬ metrien gebildet werden, die innerhalb einer weiteren, von der ersten Schicht isolierten Schicht angeordnet sind. Hier- durch lassen sich die 'Verdrahtungen' der Stäbe eines Wicklungsstrangs getrennt und isoliert von denen der anderen Wicklungsstränge einfach in einer getrennten Verdrahtungsebe ^¬ ne ausführen.

Da der Magnetfeld durchsetzte Luftspalt eines Motors zum Erz ^¬ eilen eines hohen Drehmoments nach Gleichung (1) möglichst vollständig vom Strom durchflössen werden muss, sollte der Luftspalt im Wesentlichen vollständig mit Strom führenden

Stäben ausgefüllt sein. Um Kurzschlüsse zwischen den Stäben zu vermeiden, ist zwischen den Stäben des Wicklungsprofils zweckmäßig ein elektrisch isolierendes Material angeordnet.

Zur optimalen Nutzung des zur Verfügung stehenden Raums weisen die Stäbe vorteilhaft einen ringsegmentförmigen Quer ^¬ schnitt auf und sind so angeordnet, dass sie zusammen mit dem zwischen ihnen angeordneten isolierenden Material einen geschlossenen Ring bilden.

Damit die Magnetfeldlinien optimal senkrecht zur Stromrichtung in den Stäben verlaufen, kann innerhalb des Wicklungsprofils vorteilhaft ein weiterer rohrförmiger oder zylinderförmiger permanentmagnetischer Körper angeordnet sein.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Figuren. Die einzelnen Merkmale können bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung je für sich o- der zu mehreren verwirklicht sein. Bei der nachfolgenden Erläuterung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung wird auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen, von denen

Figur 1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines einzelnen Wicklungsstrangs eines Wicklungs ^¬ profils in einer Projektionsansicht zeigt,

Figur 2 zwei ineinander verschachtelte Wicklungsstränge von

Figur 1 in der Projektionsansicht von Figur 1 zeigt,

Figur 3 zwei ineinander verschachtelte Wicklungsstränge von Figur 1 in einer weiteren Projektionsansicht zeigt und

Figur 4 den schematischen Aufbau eines Stabläufermotors mit einem Wicklungsprofil aus drei ineinander ver-

schachteln Wicklungssträngen von Figur 1 in einem sektorförmigen Querschnittsdarstellung zeigt.

Die perspektivische Darstellung der Figur 1 zeigt den Grund- aufbau eines Ausführungsbeispiels für ein Wicklungsprofil ei ^¬ nes eisenfreien Elektromotors. Der gezeigte Wicklungs ^¬ strang 10 setzt sich aus Stabwicklungen zusammen, die über den Umfang einer kreiszylinderförmigen Geometrie verteilt angeordnet sind.

Eine einzelne Stabwicklung des Wicklungsstrangs 10 setzt sich aus zwei Wicklungsstäben wie z.B. den Stäben 11 und 11' zusammen. Eine Stab- bzw. Spulenwicklung besteht somit aus zwei Windungen, bzw. einem Stabpaar. Die Stäbe sind aus Vollmate- rial gefertigt, sie enthalten daher insbesondere keine Kup ^¬ ferlackdrähte oder ähnliches. Als Stabmaterial wird bevorzugt Kupfer verwendet, da es eine hohe Leitfähigkeit bei guter Verarbeitbarkeit und nicht zu hohen Kosten aufweist.

Die Verbindung zweier Stäbe 11 und 11' zu einer Stabwicklung erfolgt über ein erstes Verbindungselement 12. Das erste Ver ^¬ bindungselement 12 kann, wie in der Darstellung der Figur nahe gelegt ist, als Einzelkörper ausgeführt sein. Es kann hierzu aus Vollkupfer oder einem anderen geeigneten Material gestanzt oder gegossen werden. Vorzugsweise wird die Gesamt ^¬ heit der ersten Verbindungselemente 12 jedoch auf einem Trä ^¬ ger ausgebildet, der die einzelnen ersten Verbindungselemente 12 in einem mechanischen Verbund hält. Als Träger eignen sich z.B. Folien oder Formteile aus einem elektrisch isolie- renden Material, wie z.B. Polyimidfolien, Hartpapier oder E- poxydmaterialien, die eventuell faserverstärkt ausgeführt sein können. Der Träger kann mit einer Schicht aus einem e- lektrisch leitfähigen Material kaschiert sein, aus der die einzelnen ersten Verbindungselemente 12 dann mittels eines geeigneten Verfahrens, z.B. einer Trocken- oder Nassätztech- nik geformt werden. Alternativ können die Verbindungselemente 12 auch direkt auf den Träger aufgebracht werden, bei ^¬ spielsweise unter Verwenden einer Klebetechnik, Stecktechnik

oder einer strukturierten Beschichtung, wie z.B. mittels eines maskierten Aufdampf- oder Kathodenzerstäubungsprozesses.

Die Verbindung der ersten Verbindungselemente 12 mit den ih- nen zugewandten ersten Stabenden der jeweiligen Stäbe 11 und 11' kann mittels Löten, Kleben, Schweißen oder in Form einer Steckverbindung erfolgen. Bei einer Steckverbindung sind die ersten Stabenden der Stäbe 11 und 11' so ausgebildet, dass sie in komplementäre ausgeführte Strukturen an den ersten Verbindungselementen 12 geführt werden können. Die Verbindungsstrukturen an den Stabenden wie an den Verbindungselementen sind dabei bevorzugt so ausgebildet, dass sie beim Zu ^¬ sammenführen einen Formschluss oder Reibschluss ergeben. Soll die Verbindung in Form einer Klebeverbindung ausgeführt wer- den, so muss zum Verkleben der Stabenden mit den Verbindungselementen ein geeigneter Leitkleber verwendet werden, damit der Stromfluß von einem Stab 11 in einen anderen Stab 11' o- der umgekehrt gewährleistet ist.

Am gegenüberliegenden zweiten Ende sind die Stäbe 11 bzw. 11' jeweils über zweite Verbindungselemente 13 mit anderen Stäben des Wicklungsstrangs 10 galvanisch, d.h. elektrisch leitend verbunden. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind die Stäbe des Wicklungsstrangs 10 durch die ersten und zweiten Verbindungselemente in Reihe geschaltet, indem die ersten

Verbindungselemente 12 jeweils zwei benachbarte Stabpaare 11, 11' zu einer Stabwicklung vereinen und diese Stabwicklungen durch eine gegenüber den ersten Verbindungselementen um einen Stab versetzte Anordnung der zweiten Verbindungselemente 13 in Serie geschaltet werden. Diese Serienschaltung der einzel ^¬ nen Stabwicklungen 11-12-11' stellt jedoch nur ein Beispiel für eine mögliche Verbindung der Stäbe 11, 11' zu einem Wicklungsstrang dar. Möglich ist auch eine Parallelschaltung der Stabwicklungen oder eine Kombination von Serien- und Paral- lelschaltung der Stabwicklungen. Da sich eine Stabwicklung stets aus zwei in Serie geschalteten Stäben zusammensetzt, werden die Stäbe daher zur Realisierung eines Wicklungs-

Strangs entweder alle in Reihe geschaltet, oder zu einer Kom ^¬ bination aus Reihen- und Parallelschaltung verbunden.

Nicht dargestellt sind in Figur 1 die zur Stromversorgung des Wicklungsstrangs 10 erforderlichen Anschlüsse. Diese werden vorzugsweise elektrisch voneinander isoliert an einem speziell ausgebildeten zweiten Verbindungselement 13 ausgeformt.

Die zweiten Verbindungselemente 13 können analog zu den ers- ten Verbindungselementen für eine Löt-, Klebe-, Schweiß- oder Steckverbindung mit den zweiten Enden der Stäbe 11, 11' ausgeformt sein. ähnlich den ersten Verbindungselementen 12 können auch sie als Einzelkörper ausgebildet sein. Vorzugsweise werden jedoch auch die zweiten Verbindungselemente aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt, das auf einem Trä ^¬ ger aus elektrisch isolierendem Material aufgebracht ist. Soll der Wicklungsstrang in einem Glockenläufermotor Verwendung finden, so werden die zweiten Verbindungselemente 13 be ^¬ vorzugt auf einer kreisförmig ausgebildeten Leiterplatte in Form von metallischen Schichtgeometrien angeordnet. Unter metallischer Schichtgeometrie werden hierbei strukturierte Me ^¬ tallschichten verstanden, deren Geometrie der Form des jeweiligen Verbindungselements entspricht. Ein Glockenläufermotor kann insbesondere eine einseitige axiale Lagerung einer Spule aufweisen, so dass durch Lagerung und Spule eine glockenförmige Geometrie gebildet wird.

Die ersten Verbindungselemente 12 und die zweiten Verbin ^¬ dungselemente 13 sind ferner so ausgebildet, dass mehrere Wicklungsstränge 10 ineinander verschränkt werden können um eine optimale Raumnutzung des Luftspalts eines Motors zu er ^¬ zielen. Zur Veranschaulichung der verschränkten Anordnung mehrerer Wicklungsstränge zu einem Wicklungsprofil ist in den Figuren 2 und 3 jeweils eine schematische Darstellung eines aus zwei Wicklungssträngen bestehenden Wicklungsstrangs in unterschiedlicher Perspektive gezeigt.

Der Wicklungsstrang 10 weist hierbei Stäbe 11 und 11', erste Verbindungselemente 12 und zweite Verbindungselemente 13 auf. Analog umfasst der Wicklungsstrang 20 Stäbe 21 und 21', erste Verbindungselemente 22 und zweite Verbindungselemente 23. Die ersten Verbindungselemente 12 des Wicklungsstrangs 10 sind in der dargestellten Anordnung entlang einer Kreislinie positioniert, deren Radius etwas größer ist als der Radius der Kreislinie, entlang der die ersten Verbindungselemente 22 des zweiten Wicklungsstrangs 20 angeordnet sind. Erste Verbin- dungselemente weiterer Wicklungsstränge sind entlang von wei ^¬ teren Kreislinien angeordnet, deren Radien sich von denen der jeweils anderen Kreislinien unterscheiden. Im Ergebnis entsteht hierdurch eine ringförmige Schichtanordnung der ersten Verbindungselemente, wobei den ersten Verbindungselementen eines jeden Wicklungsstrangs jeweils eine eigene Schicht in der ringförmigen Schichtanordnung zugeordnet ist.

Indem die Wicklungsstränge 10 und 20 um einen bestimmten Win ^¬ kel zueinander versetzt ineinander verschränkt werden, passen die Stäbe 11 und 11' des Wicklungsstrangs 10 in die zwischen den Stäben 21 und 21' bestehenden Zwischenräume des Wicklungsstrangs 20 und umgekehrt. Indem die Leeräume in den Stabwicklungen des einen Wicklungsstrangs wie gezeigt von den Stäben eines weiteren Wicklungsstrangs genutzt werden, wird ein höherer Kupferfüllfaktor und vermittelt hierüber, wie o- ben ausgeführt, ein höheres Drehmoment bei gleicher Baugröße des Elektromotors erzielt.

Um eine entsprechende Verschränkung mehrerer Wicklungsstränge zu ermöglichen, ist eine besondere Ausbildung der zweiten

Verbindungselemente 13 und 23 gefordert, wenn diese wie dar ^¬ gestellt eine Ausdehnung in radialer Richtung des Wicklungsprofils aufweisen.

Um ein berührungsloses Verschachteln zweier oder mehrerer

Wicklungsstränge zu ermöglichen, weisen die zweiten Verbindungselemente 13 und 23 eines jeden der Wicklungsstränge eine öffnung 13a bzw. 23a auf, durch die die Stäbe 21, 21' bzw.

11, 11' hindurchgeführt werden können. Die Abmessungen der öffnung sind dabei ausreichend groß gewählt, um im Bereich des jeweiligen zweiten Verbindungselements befindliche Stäbe nicht zugehöriger Wicklungsstränge inklusive einer eventuell an diesen Stäben befindlichen Isolierung so durch die öffnung hindurchzuführen, dass keine elektrische Verbindung mit die ^¬ sen Stäben ausgebildet wird. Einzig die Windungsstäbe des dem jeweiligen zweiten Verbindungselements zugehörigen Wicklungs ^¬ strangs sind mit diesem galvanisch verbunden.

Zur einfachen Herstellung eines Wicklungsprofils mit mehreren Wicklungssträngen können die zweiten Verbindungselemente dieser Wicklungsstränge auf einer gemeinsamen Leiterplatte aus ^¬ gebildet werden. Die Leiterplatte ist hierzu zweckmäßig als Mehrschichtleiterplatte ausgebildet, bei der sich die zweiten Verbindungselemente enthaltenden Schichten mit isolierenden Schichten abwechseln. Vorzugsweise sind die zweiten Verbindungselemente für einen bestimmten Wicklungsstrang ausschließlich in einer Schicht der Mehrschichtleiterplatte aus- gebildet. So befinden sich die zweiten Verbindungselemente eines jeden Wicklungsstrangs jeweils auf einer eigenen Lei ^¬ terplattenschicht, die von den Schichten mit zweiten Verbindungselementen für andere Wicklungsstränge durch Isolations ^¬ schichten getrennt ist.

Alternativ können die zweiten Verbindungselemente eines Wicklungsstrangs auf mehrere Schichten der Mehrschichtleiterplat ^¬ te verteilt angeordnet sein, wodurch sich unterschiedliche Verdrahtungsmuster für einzelne Wicklungsstränge oder auch der Wicklungsstränge untereinander vorbereiten lassen. Eine gewünschte Verdrahtung bzw. Verschaltung von Wicklungen und/oder Wicklungssträngen kann dann z.B. einfach mittels Durchkontaktierungen hergestellt werden. Werden die Wicklungsstränge für unterschiedliche Phasen verwendet, bei- spielsweise bei einem Drehstrom-Synchronmotor, so sind die

Wicklungsstränge der einzelnen Phasen jedoch stets voneinander isoliert.

In der Mehrschichtleiterplatte sind öffnungen ausgebildet, die ein einfaches Einstecken von Stäben 11, 11', 21 und 21' der Wicklungsstränge 10, 20 und weiterer ermöglichen. Insbe ^¬ sondere sind die die öffnungen so ausgebildet, dass eine e- lektrisch leitfähige Verbindung nur zwischen Stäben eines

Wicklungsstrangs und den zu diesem Wicklungsstrang gehörigen zweiten Verbindungselementen bewirkt wird. Stäbe eines Wicklungsstrangs die durch ein zweites Verbindungselement eines anderen Wicklungsstrangs geführt werden, werden wie oben be- schrieben durch die in diesem Verbindungselement ausgebildete öffnung ohne Ausbilden einer elektrischen Verbindung hindurch geführt .

Figur 4 zeigt einen sektorförmigen Querschnitt durch einen eisenlosen bzw. eisenfreien Elektromotor 40 mit einem erfindungsgemäßen Wicklungsprofil. Das Wicklungsprofil setzt sich aus 3 Wicklungssträngen 10, 20 und 30 mit den jeweiligen Strangwindungen bzw. -Stäben 11, 11', 21, 21' und 31, 31' zusammen .

Um eine elektrische Isolierung zwischen den Stäben 11, 11', 21, 21' und 31, 31' der Wicklungsstränge zu gewährleisten, sind zwischen den Stäben dünne Isolationsschichten 45 angeordnet. Für eine gute elektrische Isolation auch gegenüber anderen Bauteilen des Elektromotors sind die Stäbe vorzugs ^¬ weise auch an allen ihren offenen Flächen mit einem geeigneten elektrisch isolierenden und widerstandsfähigem Dünnschichtmaterial, beispielsweise Parylene, überzogen oder be ^¬ schichtet. Die Isolationsschicht 45 ermöglicht eine volle Nutzung des Luftspalts für die stromführenden Stäbe der Wicklungsstränge. Einzig der von der Isolation eingenommene Raum steht einem Stromfluss und damit der Drehmomenterzeugung nicht zur Verfügung.

Zur optimalen Nutzung des zur Verfügung stehenden Raums können die Stäbe 11, 11', 21, 21' und 31, 31' mit einem ringseg- mentförmigen Querschnitt ausgeführt werden, so dass sie im montierten Zustand zusammen mit dem zwischen ihnen angeordne-

ten isolierenden Material einen geschlossenen Ring bilden, der den, von dem Magnetfeld durchsetzten Luftspalt praktisch vollständig ausfüllt.

In der Figur 4 ist ein Ausschnitt des Wicklungsprofils mit einer vollständigen dreiphasigen Wicklung mit jeweils 2 Windungen pro Pol gezeigt. Sollen die Wicklungen in Sternschal ^¬ tung verwendet werden, so weisen die Wicklungen vorteilhaft einen gemeinsamen Anschluss auf, der z.B. auf der Leiterplat- te für die Verbindungselemente ausgebildet ist. Alternativ können die entsprechenden Anschlüsse der einzelnen Wicklungsstränge auf der Leiterplatte, beispielsweise mittels Durch ^¬ kontaktierung oder geeigneter 'Verdrahtung', zusammengeführt werden. Um den Außenumfang des Wicklungsprofils ist ein Per- manentmagnet 41 angeordnet, dessen magnetisches Feld im We ^¬ sentlichen radial zur Rotationssymmetrieachse des Wicklungs ^¬ profils verläuft. Damit die Magnetfeldlinien optimal senk ^¬ recht zur Stromrichtung in den Stäben 11, 11', 21, 21' und 31, 31' verlaufen, kann am Innenradius des Wicklungsprofils ein weiterer, ringförmiger Permanentmagnet 42 angeordnet sein .

Der Motor wird vorteilhaft von einem Gehäuse 43 nach außen hin abgeschlossen. Eine Ausführung des Gehäuses aus Weichei- sen ermöglicht die Abschirmung des Magnetfeldes nach außen und bildet gleichzeitig den magnetischen Rückschluss für Ele ^¬ mente des Magneten 41. Zur Lagerung der Permanentmagnete 41 und 42 dient das Lager 44.

Auch wenn die Erfindung unter Bezug auf einige konkrete Aus ^¬ führungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere ist die Anzahl der in einem Wicklungsprofil verwendeten Wicklungsstränge nicht auf eine bestimmte Anzahl beschränkt. Auch kann ein erfin- dungsgemäßer Wicklungsstrang bei anderen als dem beschriebenen Drehstrom-Synchronmotor verwendet werden und ist insbesondere auch bei Generatoren unterschiedlicher Bauart anwend-

bar. Insbesondere kommen hier auch Linearantriebe - sowohl synchrone als auch asynchrone - in Betracht.

Bezugszeichenliste

10 Wicklungsstrang eins

11, 11' Stäbe, Windungen von Wicklungsstrang eins 12 erstes Verbindungselement Wicklungsstrang eins

13 zweites Verbindungselement Wicklungsstrang eins

13a öffnung in zweitem Verbindungselement Wick ^¬ lungsstrang eins 20 Wicklungsstrang zwei

21, 21' Stäbe, Windungen von Wicklungsstrang zwei

22 erstes Verbindungselement Wicklungsstrang zwei

23 zweites Verbindungselement Wicklungsstrang zwei 23a öffnung in zweitem Verbindungselement Wick ^¬ lungsstrang zwei 31, 31' Stäbe, Windungen von Wicklungsstrang drei

40 Elektromotor

41 äußerer Permanentmagnet 42 innerer Permanentmagnet

43 Gehäuse

44 Lager

45 Isolation