-
Technisches Gebiet
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische
Maschine, insbesondere einen Innenläufer-Elektromotor.
Ferner betrifft die Erfindung einen Elektromotor, insbesondere einen Lenkmotor
oder Stellantrieb, mit einem erfindungsgemäßen
Stator.
-
Stand der Technik
-
Bei
einer Fertigung von Statoren für elektrische Maschinen,
wie Elektromotoren und elektrische Generatoren, werden in der Regel
gestanzte Bleche zu einem Blechpaket übereinander gestapelt.
Ein solches Blechpaket weist Zähne, Nutschlitze, Nuten etc.
auf. Eine Wicklung für eine Spule der elektrischen Maschine
wird dabei oft durch die Nutschlitze in die betreffende Nut eingebracht.
Bei Innenläufer-Elektromotoren – also einem Elektromotor
mit einem innen liegenden Rotor und einem außen liegenden
Stator – kann es aufwändig sein, eine Spulenwicklung
auf diese Weise zu erzeugen. Ferner ist man bei einer Wahl einer
Nutschlitzbreite durch ein verwendetes Wickelverfahren und einen
Drahtdurchmesser für die Spulenwicklung beschränkt.
-
Aus
diesem Grund werden z. B. geteilte Statorkonzepte eingesetzt, wobei
es unterschiedliche Ausführungsformen gibt; wie z. B. aus
T-Segmenten zusammengesetzte Statoren, Rückschlussringe
für Statoren mit eingesetzten Einzelzähnen (z. B. über ein
Schwalbenschwanzprofil, einen Bajonettverschluss), Statoren mit
einem Rückschlussring-Stern-Konzept, wobei der eigentliche
Rückschlussring als ein Rohr ausgebildet sein kann, u.
a. Bei diesen Statorkonzepten kann die Spulenwicklung direkt und/oder
von außen auf die Zähne aufgebracht werden.
-
Im
Folgenden wird nun das Rückschlussring-Stern-Konzept näher
betrachtet. Hierbei besteht der Stator im Wesentlichen aus zwei
Bauteilen. Das erste Bauteil ist der Rückschlussring, welcher
auch als Joch bezeichnet wird, und das zweite Bauteil ist der Stator-Stern.
Der Rückschlussring kann dabei axial aus mehreren Blechringen,
z. B. durch Stanzpaketieren, Kleben, Schweißen, Backlack
o. ä. zusammengesetzt sein. Ferner ist es möglich,
den Rückschlussring einfach als ein Rohr zu konzipieren.
Beim Rückschlussring-Stern-Konzept gibt es Ausführungsformen
mit vollständig geschlossenen und axial partiell geschlossenen
Nutschlitzen. Bei Ausführungsformen mit geschlossenen Nutschlitzen
ist eine optimale Stabilität des Stators gegeben. Dieses
Konzept hat jedoch den Nachteil von hohen magnetischen Flussverlusten über
die geschlossenen Nutzschlitze.
-
Ein
Stator-Stern – also ein Stator ohne Rückschlussring
und Spulenwicklungen – mit axial partiell geschlossenen
Nutschlitzen gemäß dem Stand der Technik ist derart
aufgebaut, dass eine oder mehrere einstückige Blechlamellen
mit vollständig geschlossenen Nutschlitzen ausgeführt
sind, die jeweils eine vollständige Zahnblechlage bilden.
In axialer Richtung des Stator-Sterns folgen dann ein oder mehrere Polzahnlagen
aus Einzelzahnblechen (Zahnblech), welche dann an der betreffenden
axialen Position des Stator-Sterns an einem vollständigen
Umfang offene Nutschlitze mit geringen magnetischen Flussverlusten
realisieren.
-
Im
Stator-Stern gemäß dem Stand der Technik werden
die Polzähne durch Einzelzahnbleche realisiert, wobei ab
und zu eine Blechlamelle mit vollständig geschlossenen
Nutschlitzen eingefügt wird, um die Stabilität
des Stator-Sterns zu erhöhen. Eine solche Blechlamelle
mit vollständig geschlossenen Nutschlitzen trägt
dabei zu jedem Polzahn des Stator-Sterns eine Polzahnlage bei. D.
h. eine solche integrale Blechlamelle ist wenigstens in ihrem Inneren ringförmig
ausgelegt. Abgeschlossen wird ein Blechpaket mit Einzelzahnblechen
und dazwischen befindlichen integralen Blechlamellen, wiederum mit
integralen Blechlamellen, die geschlossene Nutschlitze besitzen.
-
Die
Einzelzahnbleche des Stator-Sterns müssen eine feste mechanische
Verbindung untereinander in axialer Richtung und zu den jeweils
in Umfangsrichtung direkt benachbarten Einzelzahnblechen besitzen.
Die mechanische Verbindung der Einzelzahnbleche in einem Polzahn
in axialer Richtung kann durch Stanzpaketierpunkte, Kleben, Schweißen,
Passstifte, Backlack o. ä. realisiert werden. Eine mechanische
Verbindung von zueinander tangential benachbarten Polzahnlagen wird
mittelbar über eine einstückige Blechlamelle mit
vollständig geschlossenen Nutschlitzen realisiert. D. h. über
die axial partiell geschlossenen Nutschlitze erhalten tangential
zueinander benachbarte Einzelzahnbleche eine gewisse mechanische
Stabilität untereinander. Nach einem Bewickeln kann der
Stator-Stern vergossen werden, was den Einzelzahnblechen untereinander
einen zusätzlichen Halt gibt.
-
Ein
Nachteil von solchen Ausführungsformen mit axial partiell
geschlossenen Nutschlitzen ist, dass in einem Polzahn viele Einzelzahnbleche
enthalten sind, die nur in axialer Richtung mechanisch verbunden
sind. Wird die mechanische Halterung eines solchen Einzelzahnblechs
beschädigt, so kann dieses in eine Statorbohrung, in welcher
sich der Rotor dreht, fallen bzw. gezogen werden, was einen Ausfall
der elektrischen Maschine zur Folge hat.
-
Die
WO 2000/017986 A1 ,
die
US 2004/0183393
A1 und die
WO
2006/082135 A1 offenbaren geblechte bzw. lamellierte Stator-Sterne
zur Führung eines magnetischen Felds eines Elektromotors.
Hierbei ist jeweils eine einzelne Zahnblechlage eines Stators des
Elektromotors aus einer einstückigen Blechlamelle aufgebaut,
welche zu jedem Polzahn des Elektromotors eine Blechlage beiträgt.
D. h. die Zahnbleche einer einzelnen Blechlamelle sind über
geschlossene Nutschlitze integral miteinander verbunden. Zur Vermeidung
von Flussverlusten weisen die geschlossenen Nutschlitze bei der
US 2004/0183393 A1 jeweils
eine Ausnehmung auf, welche den betreffenden Nutschlitz dünner
als die eigentliche Blechlamelle macht. Die
WO 2006/082135 A1 lehrt
zur Vermeidung von Flussverlusten zwi schen den geschlossenen Nutschlitzen
eine Wärmebehandlung der betreffenden Nutschlitze, welche
die magnetischen Flusseigenschaften des Materials im Bereich der
geschlossenen Nutschlitze herabsetzt. Problematisch bei diesen drei
Dokumenten sind wiederum die vergleichsweise hohen magnetischen Flussverluste
aufgrund ausschließlich geschlossener Nutschlitze.
-
Die
EP 1 087 497 B1 offenbart
einen Stator für einen als Innenläufermotor ausgebildeten
Elektromotor. Ein Rückschlussring des Stators besteht aus einer
Vielzahl von geschichteten Blechzuschnitten, deren innere kreisförmige
Kontur eine Mehrzahl schwalbenschwanzförmiger Randausnehmungen
für Einzelzahnbleche sowie für Abschlussbleche
aufweist. Nach einem Stanzpaketieren der Blechzuschnitte für
den Rückschlussring werden zunächst ein oder eine
Mehrzahl von Abschlussblechen in den Rückschlussring eingesetzt.
Anschließend werden in die schwalbenschwanzförmigen
Ausnehmungen des Rückschlussrings Einzelzahnbleche eingesetzt,
welche wiederum von einem oder einer Mehrzahl von Abschlussblechen
abgedeckt werden. Je nach einer axialen Länge des Stators
können auch innerhalb des Rückschlussrings für
eine Versteifung des Stators ein oder eine Mehrzahl von Abschlussblechen vorgesehen
sein. Problematisch bei einem solchen Stator sind wiederum die Einzelzahnbleche,
welche im Betrieb des Elektromotors in die Statorbohrung gelangen
können.
-
Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Stator bzw. einen
verbesserten Stator-Stern für eine elektrische Maschine,
insbesondere einen Elektromotor anzugeben. Insbesondere soll dabei
eine stabile und/oder ausfallsichere Aufbaulösung für
den erfindungsgemäßen Stator bzw. den erfindungsgemäßen
Stator-Stern realisiert sein. Darüber hinaus soll die Erfindung
hohe Kupferfüllfaktoren in den Nuten des Stators bzw. des
Stator-Sterns erlauben. Des Weiteren soll erfindungsgemäß ein
Materialeinsatz bei der Herstellung des Stators bzw. des Stator-Sterns
gering sein, und es sollen bevorzugt sämtliche für
die Polzähne des Stators bzw. des Stator-Sterns benötigten
Zahnbleche aus einer magnetischen Vorzugsrichtung eines Blechcoils
gestanzt werden können. Ferner soll eine Produktion der Zahnbleche
sowie des Stators bzw. des Stator-Sterns möglichst rationell
erfolgen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird mittels eines Stators bzw. eines Stator-Sterns
für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Innenläufer-Elektromotor
gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner wird
die Aufgabe der Erfindung mittels eines Elektromotors gemäß Anspruch
14 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die
folgenden Ausführungen beziehen sich auf einen erfindungsgemäßen
Stator, können jedoch auch auf einen erfindungsgemäßen Stator-Stern übertragen
werden. Hierbei kann der erfindungsgemäße Stator
neben dem erfindungsgemäßen Stator-Stern hauptsächlich
noch einen Rückschlussring und eine oder eine Mehrzahl
von Statorwicklungen, welche z. B. Einzelzahnspulen bilden, aufweisen.
-
Die
Aufgabe der Erfindung wird mittels eines Stators für eine
elektrische Maschine – wie z. B. einen Elektromotor oder
einen elektrischen Generator – gelöst, wobei der
Stator eine Mehrzahl von in einer Umfangsrichtung des Stators zueinander
benachbarten Polzähnen aufweist, welche aus einer Mehrzahl von
Zahnblechlagen zusammengesetzt sind. Erfindungsgemäß weist
dabei im Wesentlichen eine jede Zahnblechlage des Stators ein Mehrfachzahnblech auf.
Hierdurch ist erfindungsgemäß im Vergleich mit einem
Stator aus dem Stand der Technik eine Anzahl von Einzelzahnblechen
wenigstens reduziert.
-
In
bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Polzähnen des Stators keine Einzelzahnbleche mehr vorhanden.
Hierbei ist jedes einzelne Zahnblech eines Polzahns immer mit wenigstens
einem Zahnblech eines in Umfangsrichtung benachbarten Polzahns verbunden.
Ein erfindungsgemäßes Mehrfachzahnblech kann zwei,
drei oder mehr einzelne Zahnbleche umfassen, die bevorzugt stofflich
einstückig miteinander ausgebildet sind. Gemäß der
Erfindung ergibt sich ein Stator mit axial partiell geschlossenen
Nutschlitzen. Ferner ergibt sich hierdurch ein Stator, der kaum
oder keine Zahnblechlagen mit ausschließlich geschlossenen
Nutschlitzen aufweist. Erfindungsgemäß ist es
dabei bevorzugt, dass der Stator kein einziges Einzelzahnblech aufweist,
sondern in einer jeden Zahn blechlage des Stators ein jedes Zahnblech
mit wenigstens einem direkt benachbarten Zahnblech integral ausgebildet
ist.
-
Gemäß der
Erfindung erfolgt die integrale Ausbildung zweier oder mehrerer
Zahnbleche innerhalb eines Mehrfachzahnblechs über einen
geschlossenen Nutschlitz. Hierdurch werden erfindungsgemäße
Ausführungsformen realisiert, wobei an einem Zahnblech
eines Mehrfachzahnblechs ein geschlossener und an einer gegenüberliegenden Seite
desselben Zahnblechs desselben Mehrfachzahnblechs ein offener Nutschlitz
zu einem benachbarten Zahnblech bzw. Mehrfachzahnblech in einer Zahnblechlage
existiert. Dies betrifft bevorzugt alle Zahnbleche einer Zahnblechlage
und bevorzugt auch im Wesentlichen – abgesehen von integralen Zahnblechlagen – alle
Zahnblechlagen des Stators.
-
In
bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Stator
derart konfiguriert, dass zwei zueinander im Wesentlichen kongruente
Zahnblechlagen des Stators um eine Nutteilung des Stators gegeneinander
verdreht sind. Dies erfolgt bevorzugt fortgesetzt im Wesentlichen
in einer jeden Zahnblechlage des Stators.
-
In
Ausführungsformen der Erfindung kann der Stator neben stirnseitigen
Abschluss-Zahnblechlagen, zwischen zwei Zahnblechlagen mit Mehrfachzahnblechen
eine integrale Zahnblechlage aufweisen, die zu einer bevorzugt einstückigen
Abschluss-Zahnblechlage kongruent oder wenigstens ähnlich
ist. D. h. dass der erfindungsgemäße Stator nicht
ausschließlich – abgesehen von Abschluss-Zahnblechlagen – aus
Zahnblechlagen mit erfindungsgemäßen Mehrfachzahnblechen
aufgebaut sein muss. Insbesondere aus Stabilitätsgründen kann
innerhalb des Stators eine Zahnblechlage existieren, deren Nutschlitze
alle geschlossen sind.
-
In
Ausführungsformen der Erfindung ist – abgesehen
von integralen Zahnblechlagen – der Stator bevorzugt aus
einer einzigen oder zwei Arten von einander im Wesentlichen deckungsgleichen
Mehrfachzahnblechen zusammengesetzt. Bei einer geraden Anzahl von
Polzähnen im Stator ist es dabei erfindungsgemäß möglich,
den Stator im Wesentlichen aus einer einzigen Art von Mehrfachzahnble chen aufzubauen.
Ist eine Anzahl von Polzähnen innerhalb des Stators ungerade,
so wird ein zusätzliches (Mehrfach-)Zahnblech benötigt.
Hierbei ist es möglich, dieses Zahnblech als Dreifachzahnblech
oder auch als Einzelzahnblech auszugestalten.
-
Bei
der Erfindung ergeben sich – abgesehen von eventuell vorhandenen
integralen Zahnblechlagen – einander in Umfangs- und/oder
Axialrichtung des Stators abwechselnd offene und geschlossene Nutschlitze.
Hierbei sind erfindungsgemäß sämtliche Zahnbleche
bzw. Mehrfachzahnbleche untereinander mechanisch fest verbunden.
-
Erfindungsgemäß gibt
es in den Polzähnen eines Stators, insbesondere eines geteilten
Stators, mit axial partiell geschlossenen Nutschlitzen keine Einzelzahnbleche
mehr, wodurch eine erhöhte Stabilität erreicht
wird. Ferner ist in jedem Polzahn nur ein Verknüpfungspunkt
notwendig, um einen verdrehsicheren Aufbau des Stators zu erzeugen.
Darüber hinaus zeigt die Erfindung eine verbesserte Möglichkeit
für einen Aufbau eines Statorpakets für geteilte Statoren,
wobei darüber hinaus höhere Kupferfüllfaktoren
in den Nuten zwischen den Polzähnen möglich sind.
Höhere Kupferfüllfaktoren sind beispielsweise bei
hoch ausgenutzten Motoren (kleiner Bauraum, geringes Gewicht etc.)
von großer Bedeutung.
-
Ferner
können gemäß der Erfindung die Mehrfachzahnbleche
für alle Polzähne des Stators in einer magnetischen
Vorzugsrichtung aus einem Blech gestanzt werden. Hierfür
werden die Mehrfachzahnbleche derart aus einem Blech herausgestanzt, das
die Längserstreckungen der Zahnbleche in der magnetischen
Vorzugsrichtung des Blechs orientiert sind. Dementsprechend ist
der geschlossene Nutschlitz zwischen beiden Zahnblechen eines Mehrfachzahnblechs
entgegen der magnetischen Vorzugsrichtung des Blechs orientiert.
Dies bietet einerseits den Vorteil eines guten magnetischen Flusses
entlang der betreffenden Längserstreckung eines einzelnen
Zahnblechs im Mehrfachzahnblech, und einer schlechten magnetischen
Leitfähigkeit über den geschlossenen Nutschlitz
von einem Polschuh eines Zahnblechs in den Polschuh eines dazu benachbarten
Zahnblechs.
-
Durch
ein ineinander verzahntes, einander gegenüberliegendes
Ausstanzen von Mehrfachzahnblechen kann der Materialeinsatz beim
Stanzen der Mehrfachzahnbleche reduziert werden. D. h. zwei Mehrfachzahnbleche
werden derart aus dem Blech bzw. einem Blechcoil herausgestanzt,
dass ein Zahnblech eines Mehrfachzahnblechs in einer Nut des gegenüberliegenden
Mehrfachzahnblechs orientiert ist und entsprechend beide Mehrfachzahnbleche
bevorzugt zugleich aus dem Blech herausgestanzt werden. Hierdurch
kann ein Stanzwerkzeug kleiner und dadurch auch robuster ausgestaltet
werden, was bei großen Stückzahlen und mehrspurigen
Stanzwerkzeugen von Vorteil ist.
-
Kurzbeschreibung der Figuren
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher
erläutert. In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine
geschnittene Stirnseitenansicht durch eine erste Zahnblechlage eines
erfindungsgemäßen Stator-Sterns, und eine weggebrochene,
geschnittene Stirnseitenansicht durch einen Rückschlussring
für den Stator-Stern;
-
2 eine
geschnittene Stirnseitenansicht durch eine zur ersten benachbarte
Zahnblechlage des erfindungsgemäßen Stator-Sterns,
und eine weggebrochene, geschnittene Stirnseitenansicht durch den
Rückschlussring für den Stator-Stern;
-
3 eine
Orientierung zweier erfindungsgemäßer Mehrfachzahnbleche
für ein Herausstanzen aus einem Blech; und
-
4 eine
abgewickelte Innenansicht auf die Polzähne des erfindungsgemäßen
Stator-Sterns.
-
Gleiche
oder ähnliche Elemente können in den nachfolgend
beschriebenen Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen
versehen sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung
sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination.
Einem Fachmann ist es dabei klar, dass diese Merkma le auch einzeln
betrachtet werden können oder sie zu weiteren, hier nicht
explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können.
-
Beschreibung von Ausführungsformen
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Elektromotors für
den Kraftfahrzeugbereich näher erläutert. Insbesondere
im Kraftfahrzeugbereich spielen als Kleinmotoren ausgebildete, hoch
ausgenutzte Elektromotoren eine bedeutende Rolle und haben in der
Regel eine Leistung bis zu 1 KW. Die Erfindung ist jedoch nicht
auf solche Kleinmotoren beschränkt, sondern kann ganz allgemein
auf elektrische Maschinen – also auch Generatoren oder
andere Elektromotoren – angewendet werden. Ferner soll im
Folgenden unter einem Blech nicht nur ein Walzwerksfertigprodukt
(Blechcoil), sondern ganz allgemein ein dünnes, im Wesentlichen
ebenes Werkstück verstanden werden, dessen Ausdehnung in
einer Blechebene größer ist, als dessen Dicke.
Hierbei ist es z. B. möglich, dass das Blech nicht aus
einem metallischen Werkstoff besteht, sondern z. B. einen elektrisch
leitenden Kunststoff aufweist.
-
Die 1 und 2 zeigen
jeweils eine stirnseitige Schnittansicht durch einen Stator-Stern 11 eines
Stators 10 für eine elektrische Maschine 1, die
als Innenläufer-Elektromotor 1 ausgebildet ist, wobei
Umlaufkanten an partiell offenen Nutschlitzen 131 des Stator-Sterns 11 weggelassen
wurden. Hierbei ist der Stator-Stern 11 in einem Rückschlussring 12 des
Stators 10 vorgesehen, wobei der Stator 10 in der
Zeichnung ohne Statorwicklungen bzw. Statorspulen dargestellt ist.
Ferner ist in 2 in der elektrischen Maschine 1 ein
Rotor 20 und ein Pol 200 des Rotors 20 angedeutet,
wobei der Rotor 20 in einer Statorbohrung 160 des
Stators 10 drehbar angeordnet ist.
-
1 zeigt
den Rückschlussring 12 – welcher auch
als Joch 12 bezeichnet werden kann – nur weggebrochen
schematisch, wobei der Rückschlussring 12 als
ein Rohr 12 bzw. ein Rohrgehäuse 12 ausgebildet
ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der Stator-Stern 11 in
das Rohrgehäuse 12 eingepresst oder, wie gestrichelt
an einem Polzahn 100 des Stator-Sterns 11 dargestellt,
mittels eines Vorsprungs in einer korrespondierenden Ausnehmung des
Rückschlussrings 12 gehalten. Bevorzugt weist hierbei
eine Mehrzahl von Polzähnen 100 einen solchen
Vorsprung auf, der in eine korrespondierende Ausnehmung im Rückschlussring 12 eingreifen
kann.
-
In 2 ist
der Rückschlussring 12 als ein Blechpaket ausgebildet,
wobei, wie an einem Polzahn 100 gestrichelt dargestellt,
die betreffenden Bleche der Polzähne 100 mittels
eines Schwalbenschwanzprofils in einer betreffenden Blechlamelle 110 des
Blechpakets 12 aufgenommen sind. Die Blechlamellen 110 können
dabei z. B. jeweils als ein Blechring 110 ausgebildet sein.
Andere Möglichkeiten die einzelnen Bleche der Polzähne 100 an
einem Blechpaket 12 zu befestigen, sind natürlich
anwendbar, wobei form- und/oder kraftschlüssige Verbindungen
bzw. hinterschnittene Profile bevorzugt sind; dies gilt natürlich
auch für Ausführungsformen gemäß 1.
Eine kinematische Umkehrung ist dabei natürlich, ebenso
wie auf den Stator 10 aus 1, anwendbar.
-
Im
Folgenden soll unter dem erfindungsgemäßen Stator-Stern 11 eine
Mehrzahl von Zahnblechlagen 120 verstanden werden, wobei
bevorzugt integral bzw. einstückig ausgebildete Abschlusszahnblechlagen 140 (siehe 4)
fehlen. Darüber hinaus kann der erfindungsgemäße
Stator-Stern 11 jedoch bevorzugt integral ausgebildete
Zwischen-Zahnblechlagen 150 (siehe ebenfalls 4) aufweisen.
Der erfindungsgemäße Stator-Stern 11 ist hauptsächlich
bzw. im Wesentlichen bzw. überwiegend aus gestapelten Zahnblechlagen 120 aufgebaut,
wobei eine einzelne Zahnblechlage 120 bevorzugt zu allen
Polzähnen 100 des Elektromotors 1 ein Zahnblech 122 zur
Verfügung stellt, wodurch der Stator-Stern 11 aus
lamellierten Zahnblechen 122 aufgebaut ist.
-
Der
Stator-Stern 11 des geteilten Stators 10 ist derart
aufgebaut, dass im Wesentlichen immer wenigstens zwei Zahnbleche 122 von
in Umfangsrichtung U des Stator-Sterns 11 direkt benachbarten Polzähnen 100 über
einen geschlossenen Nutschlitz 132 verbunden sind, wodurch
sich ein erfindungsgemäßes Doppel- bzw. Mehrfachzahnblech 121 ausbildet.
Erfindungsgemäß ist dabei ein Mehrfachzahn blech 121 nicht
derart ausbildet, dass es zu allen Polzähnen 100 des
Stator-Sterns 111 ein Zahnblech 122 zur Verfügung
stellt.
-
Insbesondere
bei einer geradzahligen Anzahl von Polzähnen 100 im
Stator-Stern 11 kann dieser im Wesentlichen ausschließlich
aus den erfindungsgemäßen Mehrfachzahnblechen 121 aufgebaut
sein, wobei ein zu einem Mehrfachzahnblech 121 in Umfangsrichtung
U benachbartes Mehrfachzahnblech 121 über einen
offenen Nutschlitz 131 beabstandet angeordnet ist. Der
jeweilige geschlossene Nutschlitz 132 in einem Mehrfachzahnblech 121 verbindet
zwei Zahnbleche 122 im Bereich zweier zugewandter Polschuhe 101 von
zwei in Umfangsrichtung U zueinander direkt benachbarten Polzähnen 100.
-
Eine
in Axialrichtung A (siehe 4) folgende
Zahnblechlage 120 des Stator-Sterns 11 kann um eine
Nutteilung τ10 verdreht sein, sodass
in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Axialrichtung
A des Stator-Sterns 11 – abgesehen von einstückigen
Zwischen-Zahnblechlagen 150 – nur jeder zweite
Nutschlitz 132 geschlossen ist, ohne dass dabei einzelne
Zahnbleche 122 bzw. Einzelzahnbleche vorhanden sind. Erfindungsgemäß wird
bei einer Beschädigung eines Polzahns 100 jedes
im Stator-Stern 11 enthaltene Zahnblech 122 durch
ein in Umfangsrichtung U benachbartes Zahnblech 122 gehalten
und kann nicht in einen Luftspalt 30 (siehe 2)
der elektrischen Maschine 1 gezogen werden. In Axialrichtung
A können dabei die Mehrfachzahnbleche 121 auf
alle bekannten Weisen (Stanzpaketieren, Kleben, Spannstifte, Clipsen,
Backlack, Schweißen, etc.) miteinander fest verbunden werden.
-
Die 1 und 2 zeigen
zwei Zahnblechlagen 120, die aus identischen Doppelzahnblechen 121 aufgebaut
sind. Im Stator-Stern 11 ist axial immer eine Zahnblechlage 120 – die
insgesamt auch als Blechlamelle bezeichnet werden kann – wie
in 1 und direkt daran anschließend eine
wie in 2 angeordnet, wobei letztere um eine Nutteilung τ10 gegenüber der Ersten gedreht
ist, sodass axial und auch tangential einem geschlossenen Nutschlitz 132 ein
offener Nutschlitz 131 folgt und umgekehrt. Dies ist auch
in 4 dargestellt, siehe hierzu unten.
-
Erfindungsgemäß ist
es möglich, Mehrfachzahnbleche 121 mit mehr als
zwei Zahnblechen 122 vorzusehen. Dies ist z. B. bei einem
Stator-Stern 11 der Fall, welcher eine ungeradzahlige Anzahl
von Polzähnen 100 besitzt. Hierbei ist es dann
bevorzugt, dass neben Doppelzahnblechen 121 auch ein Dreifachzahnblech
in der jeweiligen Zahnblechlage 120 vorgesehen ist. Darüber
hinaus ist es erfindungsgemäß auch möglich,
statt eines solchen Dreifachzahnblechs eine Mehrzahl von Doppelzahnblechen 121 und
ein einzelnes Zahnblech 122 in der betreffenden Zahnblechlage 120 vorzusehen.
Ferner ist es erfindungsgemäß möglich,
Vielfachzahnbleche 121 mit mehr als drei Zahnblechen 122 anzuwenden.
-
Nach
dem Verbinden der Zahnblechlagen 120 zum erfindungsgemäßen
Stator-Stern 11, können von außen auf
die Polzähne 100 in die zwischen den Polzähnen 100 entstandenen
Nuten 130, entsprechende Spulen- bzw. Statorwicklungen
für die betreffenden Polzähne 100 vorgesehen
werden. Darauf folgend wird der bewickelte Stator-Stern 11 im Rückschlussring 12 untergebracht,
wodurch sich ein erfindungsgemäßer Stator 10 ergibt.
-
Die
erfindungsgemäßen Doppel- 121 bzw. Mehrfachzahnbleche 121 können
gut aus einem Band 300 bzw. einem Blech 300 gestanzt
werden, was in 3 dargestellt ist. Hierbei sind
zwei Mehrfachzahnbleche 121 derart angeordnet, dass ein Zahnblech 122 eines
ersten Mehrfachzahnblechs 121 in einem Zwischenraum zwischen
zwei Zahnblechen 122, der späteren Nut 130,
des zweiten Mehrfachzahnblechs 121 angeordnet ist.
-
Hierbei
ist es bevorzugt, dass eine Längserstreckung L des jeweiligen
Zahnblechs 122 im Wesentlichen bzw. so parallel wie für
alle Zahnbleche 122 eines einzelnen Mehrfachzahnblechs 121 möglich,
in einer magnetischen Vorzugsrichtung M (siehe 3)
des Blechs 300 angeordnet ist. Hierbei liegt dann der betreffende
geschlossene Nutschlitz 132 des Mehrfachzahnblechs 121 entgegen
der magnetischen Vorzugsrichtung M, wodurch ein magnetischer Fluss über
die jeweiligen Polschuhe 101 und die betreffenden axial
geschlossenen Nutschlitze 132 erschwert ist. Erfindungsgemäß können
daher im Wesentlichen alle Zahnbleche 122 für
den Stator-Stern 11 in der magnetischen Vorzugsrichtung
M aus dem Blech 300 gestanzt werden.
-
Erfindungsgemäß kann
dieses Konzept bei Statoren 10 mit einer beliebigen Anzahl
an Polzähnen 100 eingesetzt werden. Insbesondere
können erfindungsgemäß auch mehr als
zwei einzelne Zahnbleche 122 tangential miteinander verbunden
sein, was insbesondere bei Topologien mit einer ungeradzahligen
Anzahl an Polzähnen 100 notwendig ist. Um magnetische
Flussverluste über die geschlossenen Nutschlitze 132 zu
verringern, kann das betreffende Mehrfachzahnblech 121 an
der Stelle des geschlossenen Nutschlitzes 132 axial und/oder
radial dünner gestanzt werden. D. h. es befindet sich dann
im betreffenden geschlossen Nutschlitz 132 eine Ausnehmung
(in der Zeichnung nicht dargestellt).
-
Ist
eine Erhöhung einer Festigkeit des Stators 10 erforderlich,
so kann ein axialer Anfang und/oder ein axiales Ende des Stator-Sterns 11 mit einer
Zahnblechlage bzw. einer Blechlamelle versehen werden, deren gesamte
Nutschlitze geschlossen sind. Eine solche Abschluss-Zahnblechlage 140 ist
in der 4 dargestellt. Darüber hinaus ist es
möglich, innerhalb des Stator-Sterns 11 Zwischen-Zahnblechlagen 150 vorzusehen,
bei welchen, ebenfalls wie bei der Abschlusszahnblechlage 140,
sämtliche Nutschlitze 132 geschlossen sind. Dies
ist an einer Stelle innerhalb des Stator-Sterns der 4 zu
erkennen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 2000/017986
A1 [0009]
- - US 2004/0183393 A1 [0009, 0009]
- - WO 2006/082135 A1 [0009, 0009]
- - EP 1087497 B1 [0010]