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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Spulenkörper zur Montage an einem Magnetkern z. B. einer sich drehenden elektrischen Maschine sowie auf einen entsprechenden Magnetkern. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen magnetoelektrischen Winkelsensor, insbesondere einen Reluktanzresolver, dessen Stator nach den erfindungsgemäßen Prinzipien aufgebaut ist. Schließlich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Herstellungsverfahren zum Herstellen eines derartigen Reluktanzresolvers.
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Derartige Reluktanzresolver haben einen rotationssymmetrischen, zumindest teilweise weichmagnetischen Stator und einen rotationssymmetrischen, zumindest teilweise weichmagnetischen Rotor, die einander unter Bildung eines Luftspalts gegenüberstehen. Der magnetische Widerstand in dem Luftspalt ändert sich aufgrund einer über den Umfang variierenden Gestaltung des Rotors periodisch.
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Der Winkelsensor weist einen auf dem Stator angeordneten Magnetflusssender auf, der über mindestens ein Polpaar eine vorgegebene Magnetflussverteilung in dem Luftspalt erzeugt. Weiterhin ist auf dem Stator ein Magnetflussempfänger angeordnet, der über mindestens zwei gegeneinander im Winkel versetzt angeordnete Signalpolpaare die Intensität des Magnetfelds misst, wobei aus den beiden Empfängersignalen ein Winkelwert für eine Relativstellung des Rotors gegenüber dem Stator ableitbar ist.
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Derartige Winkelsensoren, die auf dem Prinzip einer veränderlichen Magnetflussintensität in dem Luftspalt zwischen Stator und Rotor basieren, sind in vielfältiger Weise bekannt. Grundsätzlich kommen dabei unterschiedliche Prinzipien zur Erzeugung der magnetischen Durchflutung in Sendeteil und auch unterschiedliche Prinzipien zur Magnetfeldmessung im Empfängerteil in Betracht. Bei den Drehmeldern, also den Resolvern und Syncros, werden elektromagnetische Spulen in Form von Primär- und Sekundärwicklungen verwendet. Solche Drehmelder in Form von Resolvern und Syncros sind seit langem als genaue und robuste Winkelsensoren bekannt. Dabei sind auch sogenannte passive Reluktanzresolver bekannt, bei denen sowohl die Primärwicklung als auch die Sekundärwicklung auf dem Stator untergebracht sind, während der Rotor wicklungslos, also passiv, lediglich mit weichmagnetischen Teilen den Magnetflusskreis beeinflusst. Durch eine ungleichmäßige Gestaltung des weichmagnetischen Rotors, beispielsweise durch Vorsehen von Nocken (englisch „lobes”), wird der Magnetfluss zwischen den Primärwicklungen und den Sekundärwicklungen im Statur unterschiedlich beeinflusst, woraus sich über die induzierte Spannung die Winkelstellung des Rotors ableiten lässt.
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Zur Herstellung eines derartigen Stators gibt es verschiedene technische Realisierungsmöglichkeiten. Zum einen können die Wicklungen direkt auf jeweils einen oder über mehrere Zähne des Magnetkerns gewickelt werden. Zum anderen besteht für Wicklungsschemata, bei denen jeweils nur ein einzelner Zahn von der oder den jeweiligen Wicklungen umschlossen ist, die Möglichkeit, die Wicklungen erst auf Kunststoffspulenkörper aufzubringen und diese Spulenkörper beim Zusammenbau auf die Zähne des Magnetkerns aufzuschieben. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus der
US 5,300,884 bekannt. Bei dieser Anordnung ist jedoch keine mechanische Fixiermöglichkeit gegeben, wie die Spulenkörper an dem Magnetkern gehalten werden könnten.
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Es ist deshalb weiterhin bekannt, Rasthaken 214 an dem Spulenkörper anzuformen, die im montierten Zustand den Jochrücken des Magnetkerns 218 umgreifen und den Spulenkörper 200 auf diese Weise an dem Magnetkern zu fixieren. Die 32 zeigt einen Schnitt durch einen solchen montierten Spulenkörper 200 und die 33 eine perspektivische Darstellung des bekannten Spulenkörpers 200 mit einem Rasthaken 214.
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Problematisch bei dieser bekannten Lösung ist zum einen, dass der Rasthaken 214 auf dem Zahn des Magnetkerns 218 in vielen Fällen soviel Spiel hat, dass sich die Spule im Betrieb bewegen kann, wodurch die elektrischen Anschlüsse 212 der Spule 200 insbesondere bei Vibrationen teilweise unzulässigen Belastungen ausgesetzt sind. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist, dass die Spule auch in einer rotatorischen Richtung mit Bezug auf die Achse des Zahns und quer zu dieser Achse beweglich ist, wodurch ebenfalls Belastungen an den elektrischen Anschlüssen verursacht werden.
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Um diese Rotation zu vermeiden, ist weiterhin bekannt, in Verlängerung des Rasthakens Quetschrippen 226 anzuformen, die im Zusammenwirken mit dem Magnetkern 218 ein Verklemmen und damit eine Presspassung der Spule 200 auf dem jeweiligen Zahn bewirken. Es hat sich aber gezeigt, dass aufgrund ihrer Position diese Quetschrippen 226 bei der Montage über die scharfen Kanten des Magnetkernblechpakets geführt werden und daher ein großes Risiko besteht, dass die Quetschrippen nicht deformiert, sondern lediglich abgeschert werden. Dadurch werden Kunststoffspäne erzeugt, die zu einer Kontamination der Anordnung führen können.
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Darüber hinaus haben Magnetkerne, die aus aufeinandergeschichteten Blechlamellen hergestellt sind, in Richtung der geschichteten Bleche höhere Toleranzabweichungen bezüglich ihrer Abmessungen als quer dazu. Beispielsweise liegen typische Toleranzwerte für derartige Statorpackungen bei ±8% oder ±1 mal der einfachen Dicke eines Blechs. Die in 33 gezeigten Quetschrippen 226 müssen an derartig hohe Toleranzen angepasst werden, so dass im Fall einer besonders dünnen Blechpackung die Haltekräfte des Spulenkörpers an den Zahn möglicherweise ungenügend sind, dagegen aber im Fall eines besonders dicken Blechpakets Kunststoffspäne abgehobelt werden.
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Weiterhin besteht ein Nachteil der bekannten Rasthaken 214 in der Tatsache, dass sich während der Fertigung die Teile verhaken können und diese Form für die Lötvorgänge ungünstig ist.
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Es besteht daher das Bedürfnis, Spulenkörper an den Zähnen eines Magnetkerns in einer Weise zu fixieren, dass sie einfach montiert werden können, aber im Betrieb einen sicheren und langzeitstabilen Sitz gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Dabei basiert die vorliegende Erfindung auf der Idee, an dem Spulenkörper mindestens eine Halterippe anzuformen, die so mit einer Haltestruktur des Magnetkerns zusammenwirkt, dass der Spulenkörper an den Zahn fixiert ist.
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Insbesondere kann die Halterippe so dimensioniert sein, dass der Spulenkörper mittels einer Presspassung an dem Zahn fixiert ist. Diese Lösung hat den Vorteil, dass eine vergleichsweise hohe Rückhaltekraft erzielt werden kann, die zuverlässig verhindert, dass die Spule von dem Zahn abrutscht. Gleichzeitig kann auch ein Verdrehen der Spule auf dem Zahn und die damit auftretende mechanische Belastung an den elektrischen Anschlüssen zuverlässig verhindert werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Anordnung beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt werden soll, wo es zu starken Vibrationen und Temperaturunterschieden kommt.
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Auf besonders einfache Weise lässt sich die erfindungsgemäße Fixierung dann realisieren, wenn die Halterippe an der Seite des Spulenkörpers angeformt ist, die dem Jochrücken des Magnetkerns zugewandt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist in einem Wicklungskörper, auf dem die Wicklung des Spulenkörpers aufgebracht ist, eine Aufnahme zum Aufnehmen des Zahn des Magnetkerns vorgesehen und an einer Wandung der Aufnahme ist mindestens eine Quetschrippe angeformt, die eine zusätzliche Presspassung zwischen dem Zahn und dem Spulenkörper ermöglicht. Dies erhöht die Sicherheit der Fixierung zusätzlich.
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Damit ein Abscheren dieser Quetschrippen durch das Lamellenpaket des Magnetkerns verhindert werden kann, werden erfindungsgemäß die Quetschrippen in einem Eckbereich des Spulenkörpers angeordnet und die Quetschrippen werden weiterhin in zwei Richtungen abgeschrägt. Dadurch sind die Quetschrippen in der Lage, den Spulenkörper mit Bezug auf den Zahn des Magnetkerns zu zentrieren. Da diese Quetschrippen mit der Seite des Magnetkerns zusammenwirken, die in Richtung der planparallelen Schichtung der Lamellen des Magnetkerns verläuft, ändern sich hier die Abmessungen im Lauf der Zeit nicht mehr und die Fixierung bleibt während der gesamten Lebensdauer der Anordnung sicher bestehen.
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Schließlich kann der erfindungsgemäße Spulenkörper eine Aufnahme aufweisen, die so ausgestaltet ist, dass sie sich in ihrem Querschnitt stufenweise verjüngt oder trichterförmig abgeschrägt ist. Auf diese Weise kann im vollständig montierten Zustand eine Presspassung auf einem Endbereich des Zahns des Magnetkerns erreicht werden.
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Erfindungsgemäß werden auch an dem Magnetkern Modifikationen vorgenommen, die zu einer verbesserten und erleichterten Montage der Spulenkörper führen. Zum einen sind an dem Magnetkern Haltestrukturen vorgesehen, die mit den Halterippen an dem Spulenkörper zusammenwirken. Beispielsweise kann diese Haltestruktur durch zwei hakenförmige Vorsprünge gebildet sein, die in die Halterippe eingreifen.
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Da der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Haltevorsprüngen relativ eng sein muss, um die Kunststoffhalterippe zuverlässig greifen zu können, muss ein vergleichsweise kostspieliges Stanzwerkzeug vorgesehen werden, wenn man beide Vorsprünge in jeder einzelnen Blechlamelle vorsehen möchte.
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Demgegenüber ist erfindungsgemäß vorgesehen, jede einzelne Lamelle so auszugestalten, dass in einem ersten und einem dritten Quadranten die Vorsprünge in eine Richtung orientiert sind und in einem zweiten und vierten Quadranten in die entgegengesetzte Richtung. Durch Laminieren der Bleche mit einem radialen Winkelversatz um jeweils 90° zwischen zwei aufeinanderliegenden Blechen lässt sich mechanisch eine nahe beieinander stehende Haltestruktur realisieren, ohne diese engen Strukturbreiten beim Ausstanzen eines einzelnen Lamellenblechs einhalten zu müssen. Um eine einfache Automatisierung des Schichtungsvorgangs zu ermöglichen, können die erfindungsgemäß ausgestalteten Einzellamellen von Lage zu Lage immer in dieselbe Richtung, also im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn, radial versetzt werden.
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Selbstverständlich können auch andere Versatzwinkel mit entsprechend geändertem Layout des Einzelblechs realisiert werden.
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Weiterhin können die einzelnen Zähne des Magnetkerns jeweils mit Polschuhen versehen sein. Diese Polschuhe, die durch entsprechend verbreitert gestaltete Endbereiche des Zahns gebildet sein können, dienen bei der erfindungsgemäßen Anordnung zwei verschiedenen wichtigen Zwecken:
Zum einen kann der magnetische Fluss, der direkt, ohne durch den Rotor geführt zu werden, von Pol zu Pol fließt, durch eine solche Ausformung reduziert werden. Insbesondere bei der Anwendung in Resolvern führt jeder Anteil an magnetischem Fluss, der nicht durch den Luftspalt geht, zu einer Reduktion der Signalstärke und damit der Genauigkeit des Resolvers. Bei Motoren oder Generatoren ist es aus Gründen des Antriebsmoments beziehungsweise der Effizienz erforderlich, dass der magnetische Fluss den Weg durch den Luftspalt und über den Rotor nimmt.
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Zum anderen kann eine derartige Ausgestaltung mit einem Polschuh auch mechanisch für die Befestigung des Spulenkörpers genutzt werden. Hierzu ist es vorteilhaft, dass sich der Spulenkörper im Querschnitt seiner Innenwandung so verjüngt, dass der Spulenkörper erst in seiner vollständig montierten Position in pressende Anlage mit dem Polschuh des Magnetkerns kommt. Um die Kräfte zu reduzieren, die beim Aufstecken auftreten, sollte außerdem nur ein geringer Flächenanteil der Aufnahme des Spulenkörpers in Kontakt mit dem Polschuh des Magnetkerns kommen. Hierzu können weitere Quetschrippen an der Innenwandung des Spulenkörpers vorgesehen sein.
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Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese anhand der in den nachfolgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen und gleichen Bauteilbezeichnungen versehen. Weiterhin können auch einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen für sich genommen eigenständige erfinderisch oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Spulenkörpers ohne Wicklung;
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2 einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Spulenkörper im endmontierten Zustand auf einem Magnetkern;
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3 eine um 180° gedrehte Darstellung des Spulenkörpers aus 1;
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4 eine erste Draufsicht auf den Spulenkörper der 1;
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5 eine geschnittene Darstellung des Spulenkörpers der 1;
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6 eine erste Seitenansicht auf den Spulenkörper der 1;
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7 eine zweite Seitenansicht auf den Spulenkörper;
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8 einen Schnitt durch den Spulenkörper der 7;
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9 eine weitere Draufsicht auf den Spulenkörper der 1;
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10 einen Schnitt durch den Spulenkörper der 9;
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11 eine Draufsicht auf einen Magnetkern gemäß der vorliegenden Erfindung;
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12 ein erstes Detail des Magnetkerns der 11;
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13 ein zweites Detail des Magnetkerns der 11;
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14 eine perspektivische Darstellung der Haltestruktur des Magnetkerns der 11;
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15 eine perspektivische Darstellung des Magnetkerns;
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16 ein Detail der 13;
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17 eine geschnittenen Darstellung des Magnetkerns gemäß 11;
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18 ein Detail aus 17;
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19 eine Draufsicht auf eine einzelne Blechlamelle gemäß der vorliegenden Erfindung;
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20 ein erstes Detail aus der Blechlamelle der 19;
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21 ein zweites Detail aus der Blechlamelle der 19;
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22 eine Seitenansicht eines mit bewickelten Spulenkörpern bestückten Magnetkerns;
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23 eine Draufsicht auf die Anordnung der 22;
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24 ein Detail aus 23;
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25 eine perspektivische Ansicht des bestückten Magnetkerns der 22;
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26 einen Ausschnitt aus einem Magnetkern gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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27 eine perspektivische Ansicht des Magnetkerns gemäß der zweiten Ausführungsform;
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28 einen Ausschnitt aus einem Magnetkern gemäß einer dritten Ausführungsform;
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29 eine perspektivische Ansicht des Magnetkerns gemäß der dritten Ausführungsform;
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30 einen Schnitt durch eine bekannte Spulenkörperfixierung mittels eines Rasthakens;
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31 eine perspektivische Darstellung des bekannten Spulenkörpers.
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Nachfolgend werden mit Bezug auf die Figuren vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Dabei ist festzuhalten, dass, obwohl nachfolgend stets von einem Magnetkern ausgegangen wird, der als Stator in einem Reluktanzresolver eingesetzt werden kann, die vorliegende Erfindung selbstverständlich auch auf jede Art von rotierenden elektrischen Maschinen anwendbar ist. Das bedeutet, die erfindungsgemäße Art der Fixierung von Spulenkörpern kann auch für Motoren und Generatoren eingesetzt werden, und zwar sowohl an Statorkernen wie auch an Rotorkernen.
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Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht auf Ausführungsformen beschränkt, bei denen die Zähne des Magnetkerns von einem ringförmigen Jochrücken in Richtung der Mittelachse nach innen ragen, sondern in entsprechender Analogie können auch an dem Außenumfang eines Kerns angeordnete Magnetkernzähne entsprechend mit den erfindungsgemäßen Spulenkörpern bestückt werden.
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Schließlich können die erfindungsgemäßen Spulenkörper nicht nur mit laminierten Magnetkernen kombiniert werden, sondern auch mit solchen, die einstückig hergestellt sind.
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1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Spulenkörper
100. Der Spulenkörper weist einen Wicklungskörper
102 auf, auf welchem eine Wicklung angeordnet werden kann. Der Spulenkörper
100 hat außerdem einen ersten Flansch
104 und einen zweiten Flansch
106 zum Führen der Wicklung. Über Zuführkanäle
108 können die Anschlüsse der Wicklung zu Wickeldrahtanschlüssen
110, die beispielsweise als so genannte Wirewrap-Anschlüsse (auch als Drahtwickelanschlüsse bezeichnet) ausgebildet sein können, geführt und dort fixiert werden. Die Wickeldrahtanschlüsse
110 sind mit Kontaktstiften
112 leitend verbunden, welche, wie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2009 021 444.5 vorgeschlagen, über eine Lötverbindung mit einer entsprechenden Leiterplatte gemäß dem gewünschten Verdrahtungsmuster miteinander verbunden werden können. Eine Rändelung
130 unterstützt das Aufbringen der Drahtwicklung.
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Erfindungsgemäß sind an dem Spulenkörper 100 zwei Halterippen 114 angeformt. Jede dieser Halterippen 114 ist, wie aus der Zusammenschau mit der Schnittdarstellung der 2 deutlich wird, so geformt, dass sie in vollständig montiertem Zustand auf dem Zahn 116 eines Magnetkerns 118 zwischen zwei Vorsprüngen 134 einer Haltestruktur 120 eingepresst wird. Weiterhin kann auch mindestens eine Halterippe vorgesehen sein, die mit dem Magnetkern verrastet.
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Wie in 2 gezeigt, hat der Zahn 116, der üblicherweise auch als Pol bezeichnet wird, einen verbreiterten Kopfbereich 122, der als Polschuh wirkt und außerdem mit einer Aufnahme 124 des Spulenkörpers zusammenwirkt, um einen Presssitz des Spulenkörpers 100 auf dem Zahn 116 zu ermöglichen. Damit ist der Spulenkörper sowohl auf der dem ersten Flansch 104 zugeordneten Seite wie auch auf der gegenüberliegenden Seite mechanisch an dem Magnetkern 118 durch Presspassung fixiert.
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Gleichzeitig besitzt der Spulenkörper 100 keine unnötig herausragenden Teile, welche die Lagerung und Montage erschweren könnten.
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Weitere Details des erfindungsgemäßen Spulenkörpers sollen mit Bezug auf die 3 bis 10 näher erläutert werden.
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Damit im endmontierten Zustand die Reibung zwischen dem Polschuh 122 des Zahns 116 und der Aufnahme 124 nicht zu groß wird, sind an der Innenwandung der Aufnahme 124 Quetschrippen 126 vorgesehen. Diese Quetschrippen 126 besitzen Abschrägungen 128, die eine optimierte Führung und Zentrierung des Spulenkörpers 100 bei der Montage erlauben.
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Darüber hinaus ist bei dieser Anordnung vorteilhaft, dass die Quetschrippen 126, wie aus 4 erkennbar, nur an der Seitenfläche mit dem Magnetkern 118 in Anlage kommen, die durch die geschichteten Bleche definiert ist und deren Toleranz allein durch das Stanzwerkzeug bestimmt ist. Dadurch kann verhindert werden, dass der einmal erzielte Sitz sich verschlechtert, wenn im Laufe der Lebensdauer die Dicke des geschichteten Magnetkernpakets abnimmt.
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Weiterhin ist die Aufnahme 124 so gestuft, dass der dem Luftspalt zugeordnete und mit den Quetschrippen 126 versehene Bereich des zweiten Flansches 106 den geringsten Querschnitt hat und mit einem Presssitz auf dem Polschuh des Zahns 116 fixiert werden kann.
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Die Wickeldrahtanschlüsse 110 können mit dem jeweiligen Kontaktstift 112 als ein einstückiges gewinkeltes Element hergestellt und in den Spulenkörper 100 eingegossen sein. Zum Führen und Halten der Bewicklung weist der Wicklungskörper 102 des Spulenkörpers 100 eine Rändelung 130 auf.
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Mit Bezug auf die 11 bis 21 soll im Folgenden auf die erfindungsgemäße Realisierung des Magnetkerns 118 näher eingegangen werden.
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In der gezeigten Ausführungsform weist der Magnetkern
118 insgesamt sechzehn Zähne
116 auf, wie dies beispielsweise zur Realisierung 16-poligen Stators für einen 6-Speed-Resolver gemäß der
DE 10 2009 021 444.5 vorgeschlagen ist. Die einzelnen Zähne
116 sind über einen Jochrücken
132 miteinander verbunden. In dem Übergangsbereich zwischen Jochrücken
132 und Zahn
116 ist jeweils auf beiden Seiten des Zahns
116 ein Paar Haltevorsprünge
134 angeformt. Diese Haltevorsprünge, die beispielsweise in
14 perspektivisch dargestellt sind, greifen in die Halterippen
114 so ein, dass der Spulenkörper
100 fest an dem Zahn
116 fixiert ist.
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Da der erforderliche Abstand d zwischen den beiden Haltevorsprüngen 134 relativ eng sein muss, um mit der Halterippe sicher in Eingriff zu gelangen, müsste ein relativ genau gearbeitetes und teures Stanzwerkzeug zum Erzeugen dieser engen Strukturbreite verwendet werden, wenn beide Haltevorsprünge 134 an jedem Blech des Lamellenstapels, welcher den Magnetkern bildet, vorgesehen wäre. Erfindungsgemäß wird aber jedes einzelne Blech nur mit jeweils einem Haltevorsprung 134 pro Haltestruktur 120 ausgestattet. Dadurch vergrößert sich, wie in 16 angedeutet, die minimale Strukturbreite der auszustanzenden Öffnung auf D.
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Erfindungsgemäß sind, wie aus 19 ersichtlich, die Vorsprünge 134 in einem ersten Quadranten 1 und in einem dritten Quadranten III in eine Richtung orientiert, während sie in dem zweiten und vierten Quadranten (II, IV) in die entgegengesetzte Richtung orientiert sind. Beim Aufbauen des Magnetkerns aus den in 19 gezeigten Lamellen 136 müssen zwei aufeinanderfolgende Lamellen nun nur noch jeweils um 90° gegeneinander verdreht geschichtet werden, um die in 14 gezeigte beidseitige Haltestruktur zu realisieren. Dies kann beispielsweise fortlaufend in einer einheitlichen Drehrichtung geschehen, um die Automatisierung des Stapelvorgangs zu erleichtern.
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Weiterhin weisen die Lamellen 136 Vertiefungen 144 auf, die als Positionierhilfen und zum Sichern des Pakets gegen unbeabsichtigtes Verschieben ineinander passen, wie dies in 18 dargestellt ist. Damit die Außenkontur des Lamellenpakets glatt ist, weist die erste Lamelle 142 an dieser Stelle eine Öffnung auf.
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Vier Montagevorsprünge 140 dienen der Verschraubung und Fixierung des Magnetkerns im endmontierten Zustand z. B. an einem Motorgehäuse.
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Die 22 bis 25 zeigen, wie die vollständig bewickelten Spulen auf dem Magnetkern angeordnet sind.
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Die erfindungsgemäßen Prinzipien lassen sich selbstverständlich auch auf abgewandelte Magnetkernstrukturen anwenden. Wie z. B. aus den 26 und 27 ersichtlich, kann auch ein 32-poliger Stator 118 so ausgestaltet werden, dass Haltevorsprünge 134 zum Fixieren der Spulen zwischen den Zähnen 116 angeordnet sind. Wie beispielsweise aus der Detailansicht der 26 erkennbar, müssen dabei die Lamellen der einzelnen Bleche nicht unbedingt von Blech zu Blech versetzt angeordnet werden, wie dies in der ersten Ausführungsform der 14 gezeigt ist, sondern können auch in kleineren Paketen, die jeweils deckungsgleich übereinander liegen, versetzt aufgebaut sein.
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Eine dritte Ausführungsform ist schließlich in den 28 und 29 gezeigt. Im Unterschied zu den bisherigen Magnetkernen ist hier der Magnetkern aus deckungsgleich aufeinander gelegten gleichartigen Lamellen 136 aufgebaut. Diese einfachste Ausführungsform hat im Vergleich zu den Ausführungsformen der 14 oder 26 zwar den Nachteil, dass die feinen Haltestrukturen mit einem entsprechend feinen Werkzeug und mit geringen Toleranzen gefertigt werden müssen. Allerdings hat diese Lösung wiederum den Vorteil, dass das Schichten der Lamellen um den Magnetkern 118 aufzubauen, einfacher ist und keine aufwendigen Einrichtungen zum Erreichen des Winkelversatzes benötigt werden.
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Mit Bezug auf die 1 bis 25 soll nachfolgend die Montage eines Reluktanzresolverstators gemäß einer ersten Ausführungsform im Detail erläutert werden. Hierzu wird in einem ersten Arbeitsschritt der erfindungsgemäße Spulenkörper 100 bereitgestellt und mit entsprechender Wicklung versehen. Die Drähte werden über die Zuführungen 108 an die Wickeldrahtanschlüsse 110 geführt und dort beispielsweise als Wirewrap fixiert. Alternativ können auch andere Kontaktierungsarten verwendet werden.
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Außerdem wird ein Magnetkern 118 aus gestanzten Blechen 136 geschichtet, wobei jeweils zwei aufeinanderliegende Bleche um 90° gegeneinander verdreht aufeinander geschichtet werden. Dadurch entstehen die einander in dem engen Abstand d gegenüberstehenden Haltevorsprünge 134, die als dreidimensionale Haltestruktur 120 mit den Halterippen 114 an den Spulenkörpern 100 zusammenwirken können. Entsprechend der 26 und 27 kann allgemein ein Versatzwinkel von N·360°/t gewählt werden, wobei N eine natürliche Zahl und t die Anzahl der Zähne bedeutet. Alternativ können auch Gruppen von Lamellen versetzt geschichtet sein.
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Im nächsten Schritt werden die Spulenkörper 100 auf die Zähne 116 aufgeschoben. Dabei helfen die geschrägten Quetschrippen 126 beim Zentrieren der Spulenkörper 100 auf dem Zahn 116. Beim Erreichen der Endposition des Spulenkörpers 100 auf dem Magnetkern 118 sind einerseits die Halterippen 114 so weit zwischen die Haltevorsprünge 134 geschoben, dass der Spulenkörper 100 fest verklemmt ist. Andererseits ist die Innenwandung der Aufnahme 124 des Spulenkörpers 100 mit dem Polschuh des Zahns 116 in Eingriff. Damit ist auch ein Verdrehen der Spule gegenüber dem Zahn im Betrieb nicht mehr möglich.
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In einem nächsten Arbeitsschritt wird eine Platine 148, welche die erforderlichen Verdrahtungen zwischen den einzelnen Spulenwicklungen ermöglicht, über die Kontaktstifte 112 geschoben und ein Lötschritt schließt die elektrische Verbindung. Selbstverständlich können alternativ auch Einpresskontakte oder andere Techniken der elektrischen Verbindung vorgesehen sein.
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Zusammenfassend bietet die erfindungsgemäße Anordnung die folgenden Vorteile sowohl bei Anwendung in Reluktanzresolvern wie auch bei elektrischen Motoren oder Generatoren:
Die Spulenkörper können auf besonders sichere Weise an einem Magnetkern befestigt werden. Dadurch ist eine wesentlich bessere Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie Vibration und Temperatursprüngen gegeben. Weiterhin ist der Spulenkörper auf dem Statorpaket wesentlich besser zentriert, so dass die elektrischen Eigenschaften der elektrischen Maschine verbessert sind, da alle Spulen dieselbe Lage einnehmen.
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Weiterhin kann mit der erfindungsgemäßen Montage verhindert werden, dass Kunststoffspäne die Anordnung kontaminieren. Die Herstellung des Statorpakets wird aber dennoch nicht unnötig verteuert, da durch die erfindungsgemäße Schichtung breitere Strukturen genügen, um die benötigten engen Haltevorsprünge zu realisieren.
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Schließlich ermöglicht die Ausgestaltung des Stators mit integrierten Polschuhen eine bessere Genauigkeit für Resolveranwendungen und eine höhere Effizienz für Motoren und Generatoren. Bezugszeichenliste
| Bezugsziffer | Beschreibung |
| 100 | Spulenkörper |
| 200 | bekannter Spulenkörper |
| 102 | Wicklungskörper |
| 104 | erster Flansch |
| 106 | zweiter Flansch |
| 108 | Zuführkanal für Draht |
| 110 | Wirewrap-Anschluss |
| 111 | Verdrahtung |
| 112 | Kontaktstift zur Leiterplatte |
| 212 | bekannter Kontaktstift zur Leiterplatte |
| 114 | Halterippe |
| 214 | bekannter Rasthaken |
| 116 | Zahn (Pol) |
| 118 | Magnetkern |
| 218 | bekannter Magnetkern |
| 120 | Haltestruktur |
| 122 | Polschuh |
| 124 | Aufnahme |
| 126 | Quetschrippe |
| 226 | bekannte Quetschrippe |
| 128 | Abschrägung an der Quetschrippe |
| 130 | Rändelung für Wicklung |
| 132 | Jochrücken |
| 134 | Haltevorsprünge |
| 136 | Lamelle |
| 140 | Montagevorsprung |
| 142 | erste Lamelle |
| 144 | Positionierhilfe |
| 148 | Platine für Verdrahtung |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5300884 [0005]
- DE 102009021444 [0061, 0071]