DE602004000342T2

DE602004000342T2 - Stator eines elektrischen Motors mit zwei Rotoren und einem Stator

Info

Publication number: DE602004000342T2
Application number: DE602004000342T
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Oshidari; Masaki Nakano; Minoru Arimitsu
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-04-04
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2024-04-06
Also published as: CN100380789C; US20040195929A1; JP2004312845A; EP1465326A2; CN1538597A; DE602004000342D1; US7259493B2; EP1465326B1; EP1465326A3

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Elektromotoren und im Speziellen auf Elektromotoren mit zwei Rotoren und einem Stator, die einen äußeren und inneren Rotor aufweisen, die um und innerhalb eines herkömmlichen Stators rotieren. Speziell betrifft die vorliegende Erfindung den Stator eines Elektromotors mit zwei Rotoren und einem Stator.
2. Stand der Technik
Ein Elektromotor des wie oben beschrieben Typs, wird in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung (Tokkai) 2000-14086 gezeigt. In dem Elektromotor dieser veröffentlichten Anmeldung rotieren nach der Versorgung eines gemeinsamen Stators mit elektrischem Strom durch eine Verbindung, zwei Rotoren, d.h. ein innerer und ein äußerer Rotor relativ um und innerhalb des gemeinsamen Stators. Durch Steuerung des elektrischen Verbindungsstroms, mit dem der Stator versorgt wird, wird die Drehung des inneren und des äußeren Rotors individuell gesteuert.
Normalerweise ist der Stator, der für einen solchen Zwei-Rotor-Motor verwendet wird ein Ausschläger, wobei ein Drehmoment, das von jedem Rotor erzeugt wird, von nur einem axialen Ende des Stators aufgenommen wird und der Stator an ein Gehäuse angebracht ist, das eine strukturelle Basis darstellt. Somit führt während des Betriebs des Motors das Drehmoment, das von jedem Rotor erzeugt wird, zur Erzeugung einer bestimmten Torsionsspannung, die in einer Richtung auf den Stator aufbracht wird, was zu einer Verformung dessen führt. Somit wird, wenn die Spannung groß ist, der Stator verformt.
Die 11a und 11b der beigefügten Zeichnungen zeigen schematisch den Stator 301, der in der veröffentlichten Anmeldung offenbart ist. Wie in 11a gezeigt wird, weist der Stator 301 einen Statorkern auf, der eine Mehrzahl von Statorzähnen SP aufweist, die in Umfangsrichtung um die gemeinsame Achse des Motors in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind. Jeder Statorzahn SP hat die Form eines rechteckigen Parallelepipeds und beinhaltet eine Mehrzahl von gepressten, flachen, magnetischen Stahlplatten, die nahe an der gemeinsamen Achse entlang angeordnet sind und sich gegenseitig genau und dicht berühren. Somit hat der Statorkern nach dem Zusammenbau die Form eines Wasserrads, das eine Mehrzahl von Statorzähnen SP hat, die in Umfangsrichtung um die gemeinsame Achse angeordnet sind. Jeder Statorzahn SP hat eine Spule, die um den Statorzahn herum angeordnet ist, und deren Umdrehungsrichtung parallel zu der gemeinsamen Achse ist. Somit befindet sich der Statorkern, der so zusammengebaut ist, eingeklemmt zwischen zwei in axialer Richtung beabstandeten Halterungsklammern 303a und 303b und ist durch eine Mehrzahl von Schrauben 304 und Muttern 305 festgehalten. Auch wenn es in den Zeichnungen nicht gut gezeigt wird, werden die zwei Halterungsklammern 303a und 303b die Schrauben 304 und die Muttern 305 alle in eine Plastikform eingebettet, um den zylindrischen Stator 301 zu lagern.
Wie in 11b zu sehen, wird bei Drehung der äußeren und inneren Rotoren ein bestimmtes Drehmoment unvermeidlich auf den Stator 301 in eine Richtung aufgebracht was zu einer Verformung und Neigung des Statorzahns SP aus den Gründen, wie oben beschrieben, führt.
JP 11 341757 A bezieht sich auf einen Motor für ein Hybridfahrzeug mit einem inneren und einen äußeren Rotor und einem Planetengetriebe. Der Stator weist eine Mehrzahl von Statorzähnen auf, die aus axial angeordneten flachen magnetischen Stahlplatten bestehen.
US-B-6 477 7611 bezieht sich auf einen Innenrotormotor, der einen aus geschichteten Stahlplatten hergestellten Statorkern hat. Einige Kerneinheiten, wobei jede aus geschichteten laminiertem Metallschichten besteht, werden im Vorhinein vorbereitet und schließlich zusammengeschichtet.
US-A-5 799 387 bezieht sich auf einen Innenrotormotor, der einen Statorkern aus geschichteten Stahlschichten hat. Einige Schichten der Laminierung haben eine andere Form, um den Zusammenbau des Statorkerns zu vereinfachen.
Zusammenfassung der Erfindung
Wie aus der oben gezeigten Beschreibung und der 11b zu sehen ist, ist es notwendig, die zwei Halterungsklammern 303a und 303b fest miteinander zu verbinden, indem die Schrauben 304 und Muttern 305 fest angezogen werden, um eine ausreichende Steifigkeit der Statorzähne SP gegen Torsion zur Verfügung zu stellen, damit die Verformung oder Neigung unterdrückt wird. Wie dem Fachmann bekannt ist, ist es bei einer festen Verschraubung zwischen den Schrauben 304 und Muttern 305 notwendig, die mechanische Steifigkeit von jeder Schraube 304 und Mutter 305 zu erhöhen, d.h. die Größe von jeder Schraube 304 und Mutter 305 zu erhöhen. Jedoch ist in diesem Fall das Volumenverhältnis der Schrauben 304 und Muttern 305 bezogen auf die gesamte Konstruktion des Stators 301 stark erhöht, was die elektromagnetischen Eigenschaften des Stators 301 verschlechtert. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stator für die Verwendung in einem Elektromotor mit zwei Rotoren und einem einzigen Stator anzugeben, der die oben genannten Nachteile nicht aufweist.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird ein Stator zur Verwendung in einem Elektromotor mit zwei Rotoren und einem einzigen Stator gezeigt, wobei innere und äußere Rotoren unabhängig voneinander innerhalb und um den Stator herum abhängig von dem jeweiligen an den Stator angelegten elektrischen Strom rotieren, und der Stator einen Statorkern aufweist, der eine Mehrzahl von Statorzähnen beinhaltet, die in Umfangsrichtung um die gemeinsame Achse angeordnet sind, und jeder Statorzahn eine Mehrzahl von flachen magnetischen Stahlplatten aufweist, die entlang der gemeinsamen Achse angeordnet sind, wobei sie sich exakt und dicht berühren, und wenigstens eine verbindende ringförmige Platte koaxial in den Statorkern so eingebaut ist, dass die Ringplatte genau zwischen zwei benachbarten flachen magnetischen Stahlplatten eines jeden Statorzahns angeordnet ist, wobei die Ringplatte ein Endlosring ist.
In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stator weiterhin auf: eine Mehrzahl von Wicklungen, die um den jeweiligen Statorzahn angeordnet sind; zwei Halterungsklammern zwischen denen die Statorzähne des Statorkerns eingeklemmt sind; Befestigungen, die die beiden Halterungsklammern befestigen, um die magnetischen Stahlplatten eines jeden Statorzahns exakt und fest miteinander zu verbinden; und eine Plastikform, in die der Statorkern, die verbindende Ringplatte, die Wicklungen, die beiden Halterungsklammern und die Befestigungen eingebettet sind und eine zylindrische Struktur bilden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Ansicht auf einen Hybridantrieb für ein Motorfahrzeug mit Rädern, in den ein Elektromotor mit zwei Rotoren und einem einzigen Stator eingebaut ist;
2 ist eine Teilansicht eines Elektromotors mit zwei Rotoren und einem einzigen Stator in dem ein Stator gemäß der vorliegenden Erfindung praktisch angewendet wird;
3 ist eine Vorderansicht des Stators der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Teilansicht entlang der Linie IV-IV von 3;
5 ist eine Teilansicht entlang der Linie V-V der 4;
6a ist eine schematisch dargestellte Vergrößerung eines Teils des Stators der vorliegenden Erfindung;
6b ist eine Ansicht wie in 6a, die einen Zustand zeigt, in dem der Stator mit einem gewissen Torsionsmoment belastet ist;
7 ist eine Draufsicht einer verbindenden Ringplatte, die in den Stator der vorliegenden Erfindung eingebaut ist;
8 ist eine Draufsicht auf eine andere verbindende Ringplatte, die in den Stator der vorliegenden Erfindung einbaubar ist;
9a und 9b sind Vorder- und Seitenansichten einer Wicklung, die vorgefertigt wurde und in dem Stator der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
10 ist eine Vorderansicht einer anderen Wicklung, die vorgefertigt wurde und in dem Stator der Erfindung verwendet wird; und
11a ist eine schematisch dargestellte vergrößerte Ansicht eines Teiles eines bekannten Stators; und
11b ist eine Ansicht, ähnlich wie in 11a, die allerdings einen Zustand zeigt, in dem der Stator einen gewissen Drehmoment ausgesetzt ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung detailliert mit Hilfe der begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Um das Verständnis zu erleichtern, werden verschiedene Richtungsangaben, wie rechts, links, oben, unten, nach rechts und ähnliche verwendet. Jedoch haben diese Bezeichnungen nur Gültigkeit in Verbindung mit einer Zeichnung oder Zeichnungen, auf denen das entsprechende Teil oder der Teil gezeigt wird.
In 1 wird ein Hybridantrieb HTDU zur Verwendung in einem Motorfahrzeug mit Rädern gezeigt, in dem ein Elektromotor mit zwei Rotoren und einem einzigen Stator eingebaut ist.
Der Hybridantrieb HTDU weist allgemein einen Motor (Verbrennungsmotor oder Ähnliches) E, einen Elektromotor mit zwei Rotoren und einem einzigen Stator M, ein Ravigneaux-Planetengetriebe G und einen Antriebsausgangsmechanismus D auf. Wie gezeigt, ist der Elektromotor M mit einer Motorabdeckung 1 und einem Motorgehäuse 2 abgedeckt, das Planetengetriebe G ist in einem Getriebegehäuse 3 eingebaut und ein offenes rechtes Ende des Getriebegehäuses 3 wird durch eine Vorderabdeckung 4 abgedeckt.
Der Motor E ist die primäre Triebkraft für den Antrieb HTDU, wobei der Antrieb eine Ausgangswelle 5 hat, die mit einem zweiten Zahnkranz R2 des Planetengetriebes G über einen Rotationsschwankungsdämpfer 6 und eine Mehrfachscheibenkupplung 7, wie gezeigt, verbunden werden kann.
Der Elektromotor M ist ein Hilfsmotor für den Antrieb HTDU, der zwei Motorantriebsfunktionen hat, obwohl er sich wie ein einziger Motor darstellt. Der Elektromotor M weist einen Stator S auf, der an das Motorgehäuse 2 befestigt ist und eine Mehrzahl von Wicklungen aufweist, die auf den Stator S aufgebracht sind, weiterhin weist der Elektromotor M einen inneren Rotor IR auf, der drehbar im Stator angeordnet ist und eine Mehrzahl von Permanentmagneten hat, die auf ihm angeordnet sind, und schließlich weist der Elektromotor M noch einen äußeren Rotor OR auf, der drehbar um den Stator S angeordnet ist und eine Mehrzahl von Permanentmagneten, die auf den Stator S angeordnet sind, hat. Wie gezeigt, sind der Stator S, der innere Rotor IR und der äußere Rotor OR konzentrisch angeordnet und bilden eine dreilagige zylindrische Konstruktion.
Eine erste Welle 8, die hohl ist, ist koaxial mit dem inneren Rotor IR verbunden und rotiert mit diesem. Diese erste Welle 8 erstreckt sich in axialer Richtung nach rechts, um mit einem ersten Sonnenrad S1 des Planetengetriebes G verbunden zu werden. Eine zweite Welle 9 ist durch eine Drehmomentübertragungsplatte OR-1 mit dem äußeren Motor OR verbunden und dreht sich mit diesem. Diese zweite Welle 9 erstreckt sich nach rechts in die hohle Welle und ist mit einem zweiten Sonnenrad S2 des Planetengetriebes G, wie gezeigt, verbunden.
Das Ravigneaux-Planetengetriebe G ist ein stufenlos variabler Übertragungsmechanismus, der ein Übersetzungsverhältnis stufenlos durch gesteuerte Drehungen des inneren und äußeren Rotors IR und OR des Elektromotors M ändern kann.
D.h. das Planetengetriebe G weist fünf Rotationselemente auf, nämlich einen gemeinsamen Träger C, der die beidseitig in Eingriff stehenden ersten und zweiten Ritzel P1 und P2 trägt, das oben genannte erste Sonnenrad S1, das mit dem ersten Ritzel P1 in Verbindung steht, das oben genannte zweite Sonnenrad 2, das mit dem zweiten Ritzel P2 in Verbindung steht, einem ersten Zahnkranz R1, der mit dem ersten Ritzel P1 im Eingriff ist und ein zweiter Zahnkranz R2, der mit dem zweiten Ritzel P2 in Eingriff ist. Zwischen dem ersten Zahnkranz R1 und dem Getriebegehäuse 3 ist eine Mehrfachscheibenbremse 10 angeordnet und mit dem gemeinsamen Träger C ist ein Ausgangszahnrad 11 verbunden.
Der Antriebsausgangsmechanismus D weist das oben genannte Ausgangszahnrad 11, ein erstes Gegenzahnrad 12, das mit dem Ausgangszahnrad 11 in Eingriff steht, ein zweites Gegenzahnrad 13, das sich auf einer Welle mit dem ersten Gegenzahnrad 12 befindet, ein Antriebszahnrad 14, das sich mit dem zweiten Gegenzahnrad 13 im Eingriff befindet, ein Differenzialgetriebe 15, das sich mit dem Antriebszahnrad 14 im Eingriff befindet und Antriebswellen 16a und 16b, die sich nach links und nach rechts von dem Differenzialgetriebe 15 entsprechend erstrecken, auf. Somit wird ein Torsionsmoment, das von dem Planetengetriebe G auf das Ausgangszahnrad 11 übertragen wird, über das erste Gegenzahnrad 12, das zweite Gegenzahnrad 13, das Antriebszahnrad 14 und das Differenzialgetriebe 15 an die linken und rechten Antriebswellen 16a und 16b weitergeleitet, wodurch das zugehörige Motorfahrzeug über die Antriebsräder (nicht gezeigt) angetrieben wird. D.h, dass in dem Hybridantrieb HTDU der zweite Zahnkranz R2 mit der Ausgangswelle 5 des Motors E verbunden ist, dass das erste Sonnenrad S1 mit der ersten Welle 8 des Elektromotors M verbunden ist, dass das zweite Sonnenrad S2 mit der zweiten Welle 9 des Elektromotors M verbunden ist und dass der gemeinsame Träger C mit dem Ausgangszahnrad 11 verbunden ist.
In 2 ist eine Teilansicht des Elektromotors M mit zwei Rotoren und einem einzigen Stator gezeigt. Wie im Folgenden detailliert beschrieben wird, kann der Stator gemäß der vorliegenden Erfindung für einen solchen Elektromotor M verwendet werden.
Wie in 2 zu erkennen, weist der Elektromotor M einen ringförmigen Stator 101, einen inneren Rotor 102, der drehbar in dem ringförmigen Stator 101 angebracht ist und einen äußeren Rotor 103, der drehbar um den ringförmigen Stator 101 angeordnet ist, auf. Wie gezeigt, sind diese drei Elemente 101, 102 und 103 konzentrisch angeordnet und in ein Gehäuse 104 installiert.
Der innere Rotor 102 weist einen laminierten Kern 124 auf, der eine Mehrzahl von gepressten, flachen, magnetischen Stahlplatten hat, die entlang einer gemeinsamen Achse O des Elektromotors M ausgerichtet sind und eine Mehrzahl von Permanentmagneten hat, die in und um den laminierten Kern 124 in gleichmäßigen Abständen eingebettet sind. Jeder Permanentmagnet erstreckt sich parallel mit der gemeinsamen Achse O.
Ähnlich wie der innere Rotor 102 weist der äußere Rotor 103 einen laminierten Kern 125 auf, der eine Mehrzahl von gepressten, flachen, magnetischen Stahlplatten hat, die entlang einer gemeinsamen Achse O aufgereiht sind und weist weiterhin eine Mehrzahl von Permanentmagneten auf, die in und um den laminierten Kern 125 in gleichmäßigen Abständen eingebettet sind. Jeder Permanentmagnet erstreckt sich parallel mit der gemeinsamen Achse O.
Die inneren und äußem Rotoren 102, 103 haben unterschiedliche Polstücke, so dass diese Rotoren 102 und 103 unterschiedliche Polpaare haben. In einem Beispiel haben der innere und der äußere Rotor 102, 103 jeweils 12 Permanentmagnete. In diesem Fall, da der innere Rotor 102 so konstruiert ist, dass er einen Pol mit Hilfe von zwei Perma nentmagneten bildet, ist die Zahl der Polpaare des inneren Rotors 102 drei und, da der äußere Rotor 103 so konstruiert ist, dass er einen Pol mit Hilfe von einem Permanentmagneten bildet, ist die Zahl der Polpaare des äußeren Rotors 103 sechs.
Wie in 2 gezeigt, ist der laminierte Kern 125 des äußeren Rotors 103 an seiner äußeren Oberfläche an eine innere Oberfläche einer Drehmomentübertragungsplatte 105 gesichert, so dass der äußere Rotor 103 und die Drehmomentübertragungsplatte 105 als gemeinsame Einheit rotieren. Die axialen Enden der Drehmomentübertragungsplatte 105 sind drehbar auf axial beabstandeten, zylindrischen Teilen 104A und 104B des Gehäuses 104 durch entsprechende Lager 107 und 108 gehalten.
Wie gezeigt, hat die Drehmomentübertragungsplatte 105 ein linkes Zentrum, das an ein linkes Ende einer äußeren Rotorwelle 109 befestigt ist, so dass die Drehmomentübertragungsplatte 105 und die äußere Rotorwelle 109 als einzige Einheit rotieren.
Wie in 2 gezeigt, hat der laminierte Kern 124 des inneren Rotors 102 eine zentrale Bohrung durch die eine hohle, innere Rotorwelle 110 axial hindurchgeht. Die oben genannte äußere Rotorwelle 109 befindet sich drehfrei in der hohlen, inneren Rotorwelle 110.
Wie gezeigt, ist der laminierte Kern 124 des inneren Rotors 102 mit einer inneren Rotorwelle 110 verbunden, wobei sie als einzige Einheit rotieren. Ein zentraler Teil der inneren Rotorwelle 110 ist drehbar über einen Lager 112 auf einer festen Statorklammer 113 gelagert, die das rechte Ende des Stators 101 hält. Ein linkes Endteil der inneren Rotorwelle 110 ist drehbar über ein Lager 114 auf einem linken Ende des Mittelteils der Drehmomentübertragungsplatte 105 des äußeren Rotors 103 angeordnet.
Wie in den 3, 4 und 5, bzw. speziell in der 5 erkennbar ist, weist der Stator 101 einen Statorkern auf, der eine Mehrzahl (achtzehn in der dargestellten Ausführungsform) von Statorzähnen SP beinhaltet, die in Umfangsrichtung um die gemeinsame Achse O des Motors M in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind. Jeder Statorzahn SP hat die Form eines rechteckigen Parallelepipeds und beinhaltet eine Mehrzahl von gepressten, flachen, magnetischen Stahlplatten, die dicht entlang der gemeinsamen Achse O angeordnet sind und sich genau berühren. Wie in den Zeichnungen erkennbar ist, hat jede magnetische Stahlplatte im Allgemeinen einen i-förmigen Querschnitt.
Somit, wie aus 5 erkennbar, hat nach dem Zusammenbau der Statorkern die Form eines Wasserrads, das eine Mehrzahl Zähne oder Statorzähne SP hat, die in Umfangsrichtung um die gemeinsame Achse O angeordnet sind.
Wie aus den 4 und 5 erkennbar, hat jeder Statorzahn SP eine Wicklung 117, die um den Zahn herum angeordnet ist, die Umdrehungen in paralleler Richtung zur gemeinsamen Achse O macht.
Wie in 2 erkennbar, ist der Statorkern, der wie oben gezeigt zusammengebaut ist, zwischen den axial beabstandeten zwei Halterungeklammern 113, 118 eingeklemmt und mit einer Mehrzahl von Schrauben 119 und Muttern 119A befestigt.
Es ist anzumerken, dass der Statorkern die beiden Halterungsklammern 113 und 118 die Schrauben 119 und die Muttern 119A alle in die Plastikform 120 eingebettet sind und einen zylindrischen Stator 101 bilden.
Wie aus den 2 und 5 erkennbar ist, hat die Plastikform 120 eine Mehrzahl von Kühlmitteltaschen 141, die sich jeweils axial in paralleler Richtung mit der gemeinsamen Achse O zwischen und entlang den benachbarten Schrauben 119 erstrecken und die Bolzen 119 erstrecken sich axial auf inneren und äußeren Radien der Plastikform 120 bezüglich den zugehörigen Kühlmitteltaschen 141.
Wie in 2 erkennbar, hat jede Schraube 119 ein geschraubtes linkes Ende, auf das eine Mutter 119a aufgeschraubt wird. Somit sind, wenn die Muttern 119A in Befestigungsrichtung gedreht werden, die Statorzähne des Statorkerns fest und dicht miteinander befestigt. Wenn gewünscht, können anstatt der Schrauben und Muttern Nietstifte zur Befestigung der Statorzähne verwendet werden.
Wein 5 zu sehen, weisen drei der achtzehn Statorzähne SP Ölkanäle 224 auf, die jeweils einen Luftspalt, der zwischen dem Stator 101 und dem inneren Rotor IR gebildet wird und einen Luftspalt, der zwischen dem Stator 101 und dem äußeren Rotor OR gebildet wird, verbinden. Mit diesen Ölkanälen 224 kann der Stator 101 effektiv gekühlt werden. Wie in 2 zu sehen, sind die ersten und zweiten Geschwindigkeitssensoren 147 und 148 in dem Motor M angeordnet, um die Drehgeschwindigkeit der äußeren und inneren Rotoren 103 und 102 zu messen. Genauer gesagt, nach dem Abtasten der jeweiligen Winkelpositionen der äußeren und inneren Rotoren 103 und 102 wird ein zu sammengesetzter elektrischer Strom, der einen Strom für den Antrieb des äußeren Rotors 103 und einen Strom für den Antrieb des inneren Rotors 102 beinhaltet, an die elektromagnetischen Windungen 117 angelegt, damit in dem Stator 101 ein magnetisches Feld für den äußeren Rotor 103 und ein anderes magnetisches Feld für den inneren Rotor 102 erzeugt wird. Damit können der äußere Rotor 103 und der innere Rotor 102 unabhängig voneinander relativ zu dem Stator 101 rotieren. Der Strom für den äußeren Rotor 103 und der für den inneren Rotor 102 kann verschiedene Phasen haben.
Um die Struktur des Stators 101 der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, wird die Grundkonstruktion des Stators nochmals mit Bezug auf die 3 bis 5 beschrieben.
Wie aus 4 erkennbar, weist der Statorkern des Stators 101 achtzehn Statorzähne SP auf, die in Umfangsrichtung um die gemeinsame Achse O des Motors M in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind. Jeder Statorzahn SP hat die Form eines rechteckigen Parallelepipeds und beinhaltet eine Mehrzahl von gepressten, i-förmigen, flachen, magnetischen Stahlplatten, die eng entlang einer gemeinsamen Achse O angeordnet sind und sich gegenseitig genau berühren. Somit hat der Statorkern die Form eines Wasserrads, das achtzehn Zähne SP hat, die in Umfangsrichtung um die gemeinsame Achse O angeordnet sind. Jeder Statorzahn SP hat eine Wicklung 117, die um diesen herum angeordnet ist wobei die Umdrehungen der Wicklungen in eine Richtung parallel zur gemeinsamen Achse weisen. Die Form der Wicklung 117 ist aus der 9A und 9B erkennbar.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Merkmale für den Statorkern des Stators 101 hinzugefügt, um eine zufriedenstellende Festigkeit gegen das genannte Drehmoment, das auf diesen aufgebracht wird, zu erhalten.
Dies wird erreicht durch, wie in den 6A und 7 erkennbar, vier axial beabstandete verbindende Ringplatten 202A, die koaxial in den Statorkern des Stators 101 eingebaut sind. Wie in 7 zu sehen, weist jede verbindende Ringplatte 202A ein ringförmiges inneres Basisteil 202Aa und achtzehn Fingerteile 202Ab auf, die sich radial nach außen von dem ringförmigen Basisteil 202Aa erstrecken.
Jede verbindende Ringplatte 202A ist bevorzugterweise aus einer magnetischen Stahlplatte gefertigt. In diesem Fall sind die elektromagnetischen Eigenschaften des Stators 101 erhöht. Jedoch kann, wenn erwünscht, nichtmagnetisches Metall so wie Aluminium, Edelstahl oder etwas Ähnliches für die verbindende Ringplatte 202A verwendet werden. Wenn die Ringplatte 202A in den Stator eingebaut ist, befindet sich jeder der achtzehn Fingerteile 202Ab der Ringplatte 202A genau zwischen zwei (vorne und hinten) der gepressten, flachen, magnetischen Stahlplatten, die einen der Statorzähne SP bilden. Somit werden die Teile der Einheit, die aus den achtzehn Statorzähnen SP und den vier Ringplatten 202A besteht, die in die Statorzähne SP eingebaut sind, alle miteinander zwischen den Halterungsklammern 118 und 113 befestigt, wenn die Muttern 119A vor der Anordnung der Einheit in der Plastikform 120 angezogen werden. Natürlich wird, nachdem die Einheit in der oben genannten Art zusammengebaut wurde, eine Plastikform an dieser angebracht, so dass der Statorkern inklusive den vier Ringplatten 202A zwei Halterungsklammern 113 und 118, Bolzen 119 und Muttern 119A, in die Plastikform 120 eingebettet ist.
Wie in 6B zu sehen, wird bei Drehung des äußeren und inneren Rotors OR und IR ein bestimmtes Drehmoment auf den Stator 101 in eine Richtung angebracht, was eine Verformung oder Kippung des Statorzahns SP hervorruft. Jedoch besitzen die eingebauten vier verbindenden Ringplatten 202A, die fest in den Statorzahn SP eingebaut sind, einen hohen Widerstand gegen Verformung oder Kippung des Statorzahns SP, wie es aus der Zeichnung ersichtlich ist. D.h., dass in der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu dem Bolzen 119 und den Muttern 119A die vier verbindenden Ringplatten 202A für das feste Verbinden der Statorzähne SP verwendet werden. Somit wird unerwünschte Verformung oder Kippung der Statorzähne SP unterdrückt oder zumindest minimiert.
Es sei angemerkt, dass der oben genannte Vorteil durch nur eine verbindende Ringplatte 202A erreicht wird.
In 8 wird eine andere verbindende Ringplatte 202B gezeigt. Auch in diesem Fall wird zumindest eine verbindende Ringplatte 202B in der oben genannten Art verwendet. Wie gezeigt, weist die verbindende Ringplatte 202B ein äußeres, ringförmiges Basisteil 202Ba und achtzehn Fingerteile 202Bb auf, die sich radial nach innen von dem äußeren ringförmigen Basisteil 202Ba erstrecken. Wegen den gleichen Gründen, wie oben genannt, besitzt der Statorkern, in den die Ringplatten 202B eingebaut sind, einen hohen Widerstand gegen Verformung oder Kippung des Statorzahns SP.
Es sei angemerkt, dass in dem Fall, dass der Stator 101 eine verbindende Ringplatte 202A aus 7 oder dass Stator 101 eine verbindende Ringplatte 202B aus 8 auf weist, die Anbringung der Wicklungen 117 an den Statorzahn SP leicht durchgeführt werden kann, da die Ringplatten 202A und 202B je ein offenes radiales Ende aufweisen.
Dazu ist, wie aus den 9A und 9B ersichtlich, jede Wicklung 117 vorgeformt, so dass sie eine rechteckige Öffnung aufweist, die mit der Form des Statorzahns SP zusammenpasst, so dass wenn der Statorzahn SP richtig in der oben genannten Art zusammengebaut ist, jede vorgeformte Wicklung 117 auf den betreffenden Statorzahn SP von der offenen Seite der verbindenden Ringplatte 202A oder 202B aufgesteckt wird.
In 10 wird eine andere Wicklung 117A gezeigt, die auch vorgeformt ist. In diesem Fall ist jede Wicklung 117A axial über den entsprechenden Statorzahn SP in Richtung des Pfeils mit der Bezeichnung X eingebaut, d.h., sie wird in paralleler Richtung zur gemeinsamen Achse O eingebaut und anschließend werden die offenen Enden 117Aa der Wicklung miteinander verbunden und die Wicklung 117A fertiggestellt.
Im Folgenden werden Abänderungen des Stators 101 der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie aus den 7 und 8 ersichtlich, ist der Arbeitsvorgang um die vorgeformten Wicklungen 117 (siehe 9A und 9B) auf die entsprechenden Statorzähne SP aufzusetzen, wesentlich einfacher durchführbar, wenn jeder Statorzahn SP, der eine verbindende Ringplatte 202A oder 202B aufweist, ein radiales, kegelförmiges Vorderende hat.
In 5 wird eine weitere Abänderung gezeigt. In dieser Abänderung sind die Hilfsstatorteile 223 (es wird nur eins gezeigt) in Umfangsrichtung an einer zylindrischen Außenfläche des Stators 101 angeordnet. Wie gezeigt, weist jedes Hilfsstatorteil 223 einen nicht-magnetischen metallischen Grundstab 221 auf, der in die Plastikform eingebettet ist und weist weiterhin zwei magnetische Metallstäbe 222 auf, die in die Plastikform eingebettet sind und mit dem vorderen und hinteren Statorzahn SP verbunden sind. Mit diesen Hilfsstatorteilen 223 werden die elektromagnetischen Eigenschaften des Motors stark verbessert.
Obwohl die Erfindung oben mit der oben gezeigten Ausführungsform beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform eingeschränkt. Verschiedene Abänderungen und Variationen dieser Ausführungsform können hinsichtlich der obigen Beschreibung durch einen Fachmann durchgeführt werden.

Claims

Stator (101) zur Verwendung in einem Elektromotor mit zwei Rotoren und einem Stator, in dem der innere und äußere Rotor (IR, OR) unabhängig innerhalb und um den Stator 101 herum abhängig von der angelegten Stromstärke rotieren, wobei der Stator (101) aufweist: einen Statorkern mit einer Mehrzahl von Statorkernen (SP), die in Umfangsrichtung um die gemeinsame Achse O angeordnet sind, wobei jeder Statorzahn SP eine Mehrzahl von flachen, magnetischen Stahlplatten aufweist, die entlang der gemeinsamen Achse O aufgereiht sind und sich exakt und dicht gegenseitig berühren und wenigstens eine verbindende Ringplatte (202A, 202B), die koaxial in den Statorkern so eingebaut ist, dass die Ringplatte (202A, 202B) exakt zwischen zwei benachbarte, flache, magnetische Stahlplatten eines jeden Statorzahns angebracht wird, wobei die Ringplatte (202A, 202B) aus einem Endlosringteil gemacht ist.
Stator nach Anspruch 1, wobei die verbindende Ringplatte (202A) aufweist: ein ringförmiges inneres Basisteil (202Aa) und eine Mehrzahl von Fingerteilen (202Ab), die sich radial von dem ringförmigen inneren Basisteil nach außen erstrecken.
Stator nach Anspruch 1, wobei die verbindende Ringplatte (202A) aufweist: ein ringförmiges äußeres Basisteil (202Ba) und eine Mehrzahl von Fingerteilen (202Bb), die sich radial nach innen von dem ringförmigen äußeren Basisteil erstrecken.
Stator nach Anspruch 1, wobei die verbindende Ringplatte (202A, 202B) aus einer magnetischen Stahlplatte gefertigt ist.
Stator nach Anspruch 1, wobei die verbindende Ringplatte (202A), 202B) aus einem nichtmagnetischen Metall gefertigt ist.
Stator nach Anspruch 1, wobei jeder Statorzahn (SP) einen rechteckigen Querschnitt hat.
Stator nach Anspruch 1, wobei der rechteckige Querschnitt eine kegelförmige Vorderkante hat.
Stator nach Anspruch 1, wobei jeder Statorzahn (SP) an seinem radialen Vorderende mit einem Hilfsstatorteil (222) ausgestattet ist, das aus einem magnetischen Stahl gefertigt ist.
Stator nach Anspruch 8, wobei die Hilfsstatorteile (222) eines Statorzahns (SP) und die Hilfsstatorteile (222) eines benachbarten Statorzahns (SP) durch ein nichtmagnetisches Metallteil (221) getrennt sind, dass zwischen den beiden Statorzähnen (SP) angeordnet ist.
Stator nach Anspruch 1, wobei der Stator weiterhin aufweist: eine Mehrzahn von Wicklungen 117, die um den jeweiligen Statorzahn (SP) angebracht sind, zwei Halterungsklammern (118, 113), zwischen denen die Statorzähne (SP) des Statorkerns eingeklemmt sind, Halterungsteile (119, 119A), die die beiden Halterungsklammern (118, 113) befestigen, um die magnetische Stahlplatten eines jeden Statorzahns (SP) fest und exakt miteinander zu verbinden, und eine Plastikform, in die der Statorkern, die verbindende Ringplatte (202A, 202B), die Wicklungen (117), die beiden Halterungsklammern (118, 113) und die Halterungsteile (119, 119A) eingebettet sind und eine zylindrische Struktur bilden.