DE602005001997T2

DE602005001997T2 - Stator für eine rotierende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE602005001997T2
Application number: DE602005001997T
Authority: DE
Inventors: Kenta Suzuki; Masaki Nakano; Takashi Kato; Hisayuki Furuse; Tomoya Imazu
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2005-09-19
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2025-09-20
Also published as: CN100557921C; DE602005001997D1; EP1638187B1; EP1638187A1; JP2006094579A; JP4706215B2; CN1753276A; US7608969B2; US20060061229A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine rotierende elektrische Maschine entsprechend des Oberbegriffs der unabhängigen Ansprüche 1 oder 7. Solch ein Stator kann aus dem Stand der Technik-Dokument US 2004/0124733 A1 entnommen werden.
Überdies betrifft das Stand der Technik Dokument US 2004/0090137 A1 einen Eintauchmotor mit einem Rotor, mit einem Stator mit Polschuhen und mit einem zwischen dem Rotor und Stator positionierten Kunststoffgehäuse. Die Füllstücke sind zwischen den Polschuhen in solch einer Weise positioniert, dass die Füllstücke mit einem weiteren in Kontakt sind, um eine geschlossene Bohrung zu bilden, die als ein Lager für das Kunststoffgehäuse dient. Die Füllstücke haben entsprechende Aussparungen und die Polschuhe haben Vorsprünge, die mit den jeweiligen Aussparungen ineinander greifen. Die Füllstücke und die Aussparungen führen insgesamt zu einer geschlossenen Bohrung, in der ein Kunststoffgehäuse gleichmäßig gelagert wird. Das Kunststoffgehäuse kann hierdurch hohen Drücken widerstehen, da der Druck auf die Oberfläche, die durch die Polschuhe und die Füllstücke gebildet wird, übertragen wird.
Die Erstveröffentlichung der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2001 – 359261 beschreibt eine rotierende elektrische Maschine, die einen zylindrischen Stator und innere und äußere Rotoren enthält, die jeweils drehbar innerhalb und außerhalb des Stators angeordnet sind. Der Stator enthält eine Mehrzahl von Statorkernen mit Spulen, die in Umfangsrichtung derselben angeordnet sind, und einen gegossenen Kunststoff, der zwischen die benachbarten Statorkerne eingefüllt ist.
In solch einem Stator für eine Mehrwellen-Mehrlagen-rotierende elektrische Maschine der zuvor beschriebenen zugehörigen Technik ist es erforderlich, die Biegesteifigkeit in einer radialen Richtung und in einer Richtung des Umfanges des Statorkernes an sich zu verstärken. Es ist jedoch keine Technologie zum Verstärken der Biegesteifigkeit der Statorkerne, die jeweils aus laminierten elektromagnetischen Stahlplatten hergestellt sind, vorgeschlagen worden. Da zusätzlich der Statoraufbau den geformten Kunststoff enthält, der zwischen die benachbarten Statorkerne eingefüllt ist, können die Statorkerne durch den geformten Kunststoff weder in der radialen Richtung, noch in der axialen Richtung der Statorkerne ausreichend steif befestigt werden. Außerdem werden in einem Fall, bei dem der Stator unter Wärme leidet, die darin infolge von Verlusten der Ummagnetisierung und durch den Stromwärmeverlust erzeugt wird, Spalte zwischen den Statorkernen und dem geformten Kunststoff auftreten, die im Koeffizienten der linearen Ausdehnung voneinander unterschiedlich sind. Das Auftreten eines Spaltes verursacht eine Verschlechterung der Rückhaltekraft des geformten Kunststoffs.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung einen Stator für eine rotierende elektrische Maschine, wie zuvor angezeigt, zu schaffen, die in der Lage ist, die Biegesteifigkeit der Statorkerne und eine Rückhaltekraft eines geformten Kunststoffes in Bezug zu den Statorkernen zu verstärken.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch eine Stator für eine rotierende elektrische Maschine gelöst, die die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 hat. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Stator für eine rotierende elektrische Maschine gelöst, die die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 7 hat. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung eines Stators für eine Mehrwellen-Mehrlagen-rotierende elektrische Maschine eines ersten Ausführungsbeispieles entsprechend der vorliegenden Lehre, die in eine Richtung rechtwinklig zu einer zentralen Achse des Stators genommen worden ist.
2 ist eine schematische Schnittdarstellung des Stators, wie in der 1 gezeigt, die in einer Ebene genommen worden ist, die die zentrale Achse des Stators enthält.
3 ist eine schematische Darstellung eines Statorkerns des Stators, wenn aus einer Richtung A, wie in den 1 und 2 gezeigt ist, gesehen wird, die Statorsegmente des Statorkerns und einen geformten Kunststoff zeigt.
Die 4a und 4B stellen ein zweites Ausführungsbeispiel des Stators der vorliegenden Lehre dar, die jeweils gegenüberliegende Endoberflächen eines Statorsegmentes eines Statorkerns zeigt, wenn in einer Richtung der zentralen Achse des Stators gesehen wird.
5 ist eine grafische Darstellung, die Ergebnisse einer Biegeprüfung zeigt, von der der Stator der vorliegende Lehre abgeleitet wird.
Die 6a und 6B stellen jeweils ein drittes Ausführungsbeispiel des Stators der vorliegenden Lehre und eine Modifikation des dritten Ausführungsbeispieles dar.
Die 7A und 7B stellen jeweils ein viertes Ausführungsbeispiel des Stators der vorliegenden Lehre und eine Modifikation des vierten Ausführungsbeispieles dar.
8 stellt ein fünftes Ausführungsbeispiel des Stators der vorliegenden Lehre dar.
9 stellt ein sechstes Ausführungsbeispiel des Stators der vorliegenden Lehr dar.
Im Folgenden werden die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Lehre in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In Bezug auf die 1–3 wird ein Stator eines erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Lehre, der in einer Mehrwellen-Mehrlagen-rotierenden elektrischen Maschine verwendet wird, erläutert. 1 ist ein schematischer Querschnitt des Stators des ersten Ausführungsbeispieles, das in einer Richtung rechtwinklig zu der zentralen Achse C des Stators genommen worden ist. 2 ist eine schematische Schnittdarstellung des Stators des ersten Ausführungsbeispieles, genommen in einer Ebene, die die zentrale Achse C des Stators enthält. Wie in der 1 dargestellt, hat der Stator 4 eine Ringform. Die inneren und die äußeren Rotoren, nicht gezeigt, sind jeweils innerhalb und außerhalb des Stators 4 angeordnet. Der Stator 4 ist mit den inneren und die äußeren Rotoren gemeinsam und wirkt mit diesen zusammen, um die rotierende elektrische Maschine zu bilden.
Wie in der 1 dargestellt, enthält der Stator 4 eine Mehrzahl von Statorkernen 2, die in der Richtung des Umfanges in beabstandeter Beziehung angeordnet sind, und geformten Kunststoff, der zwischen die benachbarten Statorkerne 2 eingefüllt ist. Jeder der Statorkerne 2 ist in der Form eines Blockes, der, wie in der 1 gezeigt, einen T-förmigen Querschnitt hat, und darum gewickelte Spulen trägt. Der Statorkern 2 enthält eine Mehrzahl von Statorsegmenten 5, die entlang einer Richtung der zentralen Achse C des Stators 4 laminiert sind, um einen Eingriffsabschnitt auf in der Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Statorkerns 2, der im Eingriff mit dem geformten Kunststoff ist, zu bilden. Der Eingriffsabschnitt wird in Bezug auf die 3 später ausführlich erläutert. Jedes der Statorsegmente 5 hat eine im Wesentlichen T-Form, die einen Kopfabschnitt, angeordnet auf der radialen Außenseite und einen Schenkelabschnitt, der auf der radialen Innenseite angeordnet ist, enthält und hat eine Breite in Umfangsrichtung, die kleiner als die des Kopfabschnittes ist. Das Statorsegment 5 ist aus einer elektromagnetischen Stahlplatte hergestellt. Vorzugsweise wird das Statorsegment 5 aus einer Silizium-Stahlplatte hergestellt, die mit einem anorganischen isolierendem Film überzogen ist.
Wie in der 2 dargestellt, werden die Isolatoren 6 mit beiden Enden des Statorkernes 2 gekuppelt, die zueinander in der Richtung der zentralen Achse C des Stators 4 gegenüberliegend sind. Die Spulen 1 sind um den Statorkern 2 gewickelt, um die in Umfangsrichtung befindlichen Seitenoberflächen des Statorkernes 2 und die gegenüberliegenden Endoberflächen des Isolators 6 abzudecken. Die Isolatorabdeckungen 7 sind in die Endabschnitte der jeweiligen Isolatoren 6 eingesetzt. Die Isolatorabdeckungen 7 sind in einer Form gebildet, um die Endabschnitte der Spulen 1 abzudecken, die zueinander in der Richtung der zentralen Achse C des Stators C gegenüberliegend sind. Der Statorkern ist zwischen der vorderen Abdeckung 8 und der hinteren Abdeckung 9 durch die Befestigungsschrauben 10 und 11, die in der 1 gezeigt sind, und Muttern, die nicht gezeigt sind, gelagert.
3 ist eine schematische Darstellung des Stators 4, wenn, wie in den 1 und 2 gezeigt, von der radialen Richtung A des Stators gesehen wird. In der 3 sind zum Zwecke der Vereinfachung nur der Statorkern 2 und der geformten Kunststoff 3 gezeigt und die verbleibenden teile sind weggelassen. Wie in der 3 dargestellt, wird der Statorkern 2 durch zwei Arten von Statorsegmenten 5A und 5B, alternierend entlang der Richtung der zentralen Achse C des Stators 4 gebildet, um den Eingriffsabschnitt auf den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Statorkerns 2 zu bilden, der mit dem geformten Kunststoff 3 im Eingriff ist. Die Statorsegmente 5A und 5B können konfiguriert werden, um zumindest in der Form oder der Abmessung voneinander unterschiedlich zu sein. In diesem Ausführungsbeispiel haben die Statorsegmente 5A und 5B im Wesentlichen die T-Form, wenn aus der Richtung der zentralen Achse C gesehen wird, sind aber nicht in der Form miteinander identisch. Insbesondere bilden die Kopfabschnitte der im Wesentlichen T-Form der Statorsegmente 5A und 5B, die alternierend laminiert sind, Aussparungen und Vorsprünge, die alternierend in der Richtung der zentralen Achse C angeordnet sind, um den Eingriffsabschnitt auf den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Statorkerns 2, wie in der 3 gezeigt, zu bilden. Somit wird der Eingriffsabschnitt auf der Oberflächenseite des Stators 2 von den Aussparungen und den Vorsprüngen, die durch die zwei Arten der alternierend laminierten Statorsegmente 5A und 5B gebildet sind, fortgesetzt. Auf den Endoberflächen des Statorkerns 2, die zueinander in der Richtung der zentralen Achse C gegenüberliegend vorgesehen sind, und auf den inneren und äußeren Umfangsoberflächen, ist kein Eingriffsabschnitt vorgesehen. Der geformte Kunststoff 3 ist zwischen den benachbarten Statorkernen 2 mit dem Eingriffsabschnitt der Seitenoberflächen von jedem der Statorkerne 2 im Eingriff.
Mit dem Vorsehen des Eingriffsabschnittes auf den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen von jedem der Statorkerne 2 tritt während der Formgebung von Kunststoff 3 zwischen die benachbarten Statorkerne 2 Kunststoff in die an dem Eingriffsabschnitt der Seitenoberflächen des Statorkerns 2 vorhandenen Aussparungen ein, um dadurch die Biegesteifigkeit der Statorkerne 2 in sowohl der radialen Richtung, als auch in der Richtung des Umfanges zu verstärken. Außerdem wird der geformte Kunststoff 3 mit einer Eingriffsoberfläche gebildet, die mit dem entsprechenden Eingriffs abschnitt der Seitenoberflächen des Statorkerns 2 im Eingriff ist. Die Eingriffsoberfläche des geformten Kunststoffes 3 ist mit dem entsprechenden Eingriffsabschnitt der Seitenoberflächen des Statorkerns 2 im Eingriff, um dadurch die relative Bewegung zwischen dem geformten Kunststoff 3 und dem Statorkern 2 in die Richtung der zentralen Achse C zu begrenzen. Als ein Ergebnis kann der Statorkern 2 in die Richtung der zentralen Achse C steif verbunden werden. Demzufolge kann selbst dann, wenn ein Spalt zwischen dem Statorkern 2 und dem geformten Kunststoff 3 infolge der Wärme, die während des Betriebs der rotierenden elektrischen Maschine erzeugt wird, auftritt, der Statorkern 2 daran gehindert werden, relativ zu dem geformten Kunststoff 3 in die Richtung der zentralen Achse C verlagert zu werden. Außerdem hat der Eingriffsabschnitt der Seitenoberflächen des Statorkerns 2 eine so genannte Kamm-förmige Kontur im Eingriff mit dem geformten Kunststoff 3, wenn, wie in der 3 gezeigt, von der radialen Außenseite entlang einer äußeren Umfangsoberfläche Stators 4 gesehen wird, oder wenn in einem Schnitt rechtwinklig zu der radialen Richtung gesehen wird, und der sich quer über den Kopfabschnitt des Statorkerns 2 erstreckt. Infolge der Kammform des Eingriffsabschnittes kann die Verteilung der magnetischen Anziehungskraft, die zwischen dem Stator 4 und den Rotoren erzeugt wird, die in Abhängigkeit von den Drehpositionen der Rotoren verursacht wird, beträchtlich reduziert werden, um dadurch das so genannte Verblockungsdrehmoment zu unterdrücken, was durch die rotierende elektrische Maschine verursacht werden wird.
In Bezug auf die 4A und 4B wird ein zweites Ausführungsbeispiel des Stators der vorliegenden Lehre erläutert. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der Statorkern 2 durch laminierte Statorsegmente 105C gebildet ist, die die in Bezug auf eine gerade Linie, die sich parallel zu der radialen Richtung des Statorkerns 2 erstreckt, dieselbe Form haben und angeordnet sind, um alternierend entlang der Richtung der zentralen Achse C umgedreht zu sein. Die 4A und 4B zeigen gegenüberliegende Endoberflächen der Statorsegmente 105, wenn aus der Richtung der zentralen Achse C gesehen wird. Wie in den 4A und 4B gezeigt, hat das Statorsegment 105C eine in Bezug auf eine gerade Linie L, die sich durch den Kopfabschnitt und den Schenkelabschnitt in paralleler Beziehung zu der radialen Richtung des Statorkerns 2 erstreckt, deformierte asymmetrische T-Form. Die Statorsegmente 105C sind derart alternierend umgedreht, dass die gegenüberliegenden Endoberflächen, wie in den 4a und 4B gezeigt, in der Richtung der zentralen Achse C alternierend angeordnet sind. Die Kopfabschnitte der asymmetrischen T-förmigen Statorsegmente 105C, die alternierend umgedreht sind, bilden Aus sparungen und Vorsprünge, die den Eingriffsabschnitt auf den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Statorkerns 2 bilden.
Das zweite Ausführungsbeispiel kann dieselben Wirkungen wie die im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen zeigen. Zusätzlich kann in dem zweiten Ausführungsbeispiel das Statorsegment 105C unter Verwendung eines einzelnen Werkzeuges hergestellt werden, was, wenn mit dem ersten Ausführungsbeispiel verglichen wird, in dem zwei Arten von Werkzeugen erforderlich waren, um die zwei Arten der Statorsegmente 5A und 5B herzustellen, zu einer Reduzierung der Produktionskosten und zur Erhöhung der Effektivität der Produktion dient.
Die Konstruktion des Statorkerns 2 ist nicht auf das zuvor beschriebene erste und zweite Ausführungsbeispiel begrenzt und kann modifiziert werden, um dieselben T-förmigen Statorsegmente zu enthalten, die alternierend laminiert entlang der Richtung der zentralen Achse C in einer Richtung des Umfanges versetzten Beziehung zueinander sind. Außerdem kann der Statorkern 2 durch zwei Arten von T-förmigen Statorsegmenten gebildet werden, die in der Richtung der Breite des Umfangs des Kopfabschnittes unterschiedlich und alternierend laminiert entlang der Richtung der zentralen Achse C sind.
Die 5 zeigt die Ergebnisse der Biegeprüfung eines stangenförmigen metallischen Untersuchungsprüfstücks, aus denen die vorliegende Lehre abgleitet worden ist. Die Biegeprüfung wurde unter Verwendung von sechs Arten von Untersuchungsmustern ausgeführt. Die Untersuchungsmuster wurden aus einem Stab aus Stahl S45C in der folgenden Weise vorbereitet. Eine erste Art der Untersuchungsmuster wurde durch Polieren der Oberfläche des Stabes vorbereitet. Eine zweite Art von Untersuchungsmustern wurde durch Polieren der Oberfläche des Stabes und durch Unterziehen einer Nutbildung des Stabes vorbereitet, um auf der Oberfläche Formnuten, die sich rechtwinklig zu einer Längsrichtung derselben erstrecken und die eine Breite von 20 μm, eine Tiefe von 20 μm und eine Teilung von 0,27 μm hatten, einzuarbeiten. Eine dritte Art von Untersuchungsmustern wurde vorbereitet durch Polieren der Oberfläche des Stabes und Unterziehen einer Nutbildung des Stabes, um auf der Oberfläche Nuten zu bilden, die sich rechtwinklig zu einer Längsrichtung derselben erstreckten und die eine Breite von 80 μm, eine Tiefe von 80 μm und eine Teilung von 0,27 μm hatten. Eine vierte Art von Untersuchungsmustern wurde durch Polieren der Oberfläche des Stabes und Unterziehen des Stabes des Formgebung vorbereitet, um eine geformte Kunststoffschicht auf der Oberfläche zu bilden. Eine fünfte Art von Untersuchungsmustern wurde durch Unterziehen der Stange des Polierens und des Nutbildens in derselben Weise, wie in der zweiten Art der Untersuchungsmuster vorbereitet und der Stab wurde dem Kunststoffgießen unter worfen, um eine gegossenen Kunststoffschicht auf der Oberfläche zu bilden. Eine sechste Art der Untersuchungsmuster wurde vorbereitet, indem der Stab dem Polieren und dem Nutbilden in derselben Weise wie in dem dritten Ausführungsbeispiel der Untersuchungsmuster unterworfen wurde und der Stab wurde dem Kunststoffgießen unterworfen, um eine gegossenen Kunststoffschicht auf der Oberfläche zu bilden. Die so vorbereiteten Untersuchungsmuster wurden der folgenden Biegeprüfung unterworfen. Jedes der Untersuchungsmuster wurde an zwei voneinander beabstandeten Punkten bei einem Abstand von 60 mm gelagert. Die Last von 30 N wurde auf die jeweiligen Untersuchungsmuster an einem Mittelpunkt zwischen den Punkten aufgebracht und die Verlagerung der Lastpunkte wurde gemessen. Die Verlagerungsgrößen der Lastpunkte der ersten bis dritten Arten der Untersuchungsmuster betrug jeweils 0,149 mm, 0,149 mm und 0,179 mm. Die Verlagerungsgrößen des Lastpunktes in den vierten bis sechsten Arten der Untersuchungsmuster betrug jeweils 0,129 mm, 0,117 mm und 0,119 mm. Die 5 zeigt die Messergebnisse in dem Biegetest. In der 5 sind die Messergebnisse der ersten bis dritten Arten der Untersuchungsmuster durch die unterbrochene Linie angezeigt und die Messergebnisse der vierten bis sechsten Arten der Untersuchungsmuster sind durch die durchgehende Linie angezeigt.
In der ersten Art des Untersuchungsmusters ohne Nuten und in den zweiten und dritten Arten der Untersuchungsmuster mit Nuten, wurde das Folgende wahrgenommen. Die zweite Art der Untersuchungsmuster hatte dieselbe Verlagerungsgröße des Lastpunktes wie die der ersten Art der Untersuchungsmuster. In den zweiten und dritten Arten der Untersuchungsmuster wurde, so wie die Breite der Nut größer wurde, die Verlagerungsgröße erhöht. Demzufolge wurde in den zweiten und dritten Arten der Untersuchungsmuster, so wie die Breite der Nut erhöht wurde, die Biegesteifigkeit reduziert. Andererseits wurde in der vierten Art des Untersuchungsmusters ohne Nut und mit der geschmolzenen Kunststoffschicht die Biegesteifigkeit erhöht, wenn mit den ersten bis dritten Arten von Untersuchungsmustern verglichen wird. In den fünften und sechsten Arten der Untersuchungsmuster mit den Nuten und der geschmolzenen Kunststoffschicht wurde die Verlagerungsgröße des Lastpunktes reduziert und demzufolge wurde die Biegesteifigkeit erhöht, wenn mit der vierten Art von Untersuchungsmustern verglichen wird. Als ein Ergebnis wurde verstanden, dass das Stab-förmige Metallteil dazu neigt, durch Unterziehen der Nutbildung und dem Kunststoffgießen in der Biegesteifigkeit erhöht zu werden.
Aus den obigen Erkenntnissen wird es in betracht gezogen, dass ein Statorkern dieselbe Tendenz hat wie die des Stab-förmige Metallteils. Demzufolge wird es verstanden, dass, wenn die Statorsegmente laminiert sind, um einen Eingriffsabschnitt auf den Seitenoberflächen des Statorkerns zu bilden, und ein geschmolzener Kunststoff zwischen die benachbarten Statorkerne eingefüllt wird, der Statorkern in der Biegesteifigkeit verstärkt werden kann. Die vorliegende Lehre ist auf der Grundlage dieser Erkenntnis erreicht worden.
In Bezug auf die 6A wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Lehre erläutert, das von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Konfiguration des Statorkerns und des geschmolzenen Kunststoffes abweicht. Die 6A ist ein schematischer Querschnitt des Stators, der in einer rechtwinkligen Ebene zu der zentralen Achse C genommen worden ist, und der nur den Statorkern 202 und den geschmolzenen Kunststoff 203 für den Zweck der Vereinfachung zeigt. Der Statorkern 202, der einen im Wesentlichen T-förmigen Schnitt hat, enthält einen Kopfabschnitt, der auf der radialen Außenseite und dem Schenkelabschnitt angeordnet ist, der auf der radialen Innenseite angeordnet ist und eine Umfangsbreite kleiner als die des Kopfabschnittes hat. Die Aussparung 202A ist in der Form einer Nut auf einer radialen Innenseite der gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Schenkelabschnittes des Statorkerns 202 vorgesehen. Die Aussparung 202A erstreckt sich kontinuierlich in der Richtung der zentralen Achse C des Stators zwischen den gegenüberliegenden axialen Endoberflächen des Statorkerns 202. Die Aussparungen 202A sind nämlich auf einer radialen Innenseite von den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Schenkelabschnittes der jeweiligen Statorsegmente 205 in der Richtung der zentralen Achse C laminiert gebildet. Die Aussparungen 202A sind miteinander in Richtung der zentralen Achse C in Ausrichtung. Der geschmolzene Kunststoff 203 wird zwischen die benachbarten Statorkerne 202 eingefüllt und mit einem Vorsprung gebildet, der mit der Aussparung 202A des Statorkerns 202 im Eingriff ist. Somit bildet die Aussparung 202A den Eingriffsabschnitt auf den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Statorkerns 202, der mit dem Vorsprung aus geschmolzenen Kunststoffes 203 im Eingriff ist. Infolge des Eingreifens zwischen der Aussparung 202a und dem Statorkern 202 und dem Vorsprung aus geschmolzenen Kunststoffes 203, kann der Statorkern 202 radial befestigt und daran gehindert werden, relativ zu dem geschmolzenen Kunststoff 203 radial verlagert zu werden.
6B stellt eine Modifikation des dritten Ausführungsbeispieles dar, in dem der Vorsprung 302B auf einer radialen Innenseite der gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Schenkelabschnittes des Statorkerns 302 vorgesehen ist und den Eingriffsabschnitt auf den Seitenoberflächen des Statorkerns 302 bildet. Der Vorsprung 302B erstreckt sich fortlaufend in die Richtung der zentralen Achse C des Stators zwischen gegenüberliegenden Endoberflächen des Statorkerns 302. Insbesondere sind die Vorsprünge 302B auf einer radialen Innenseite der gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Schenkelabschnittes der jeweiligen Statorsegmente 305, die in der Richtung der zentralen Achse C laminiert sind, gebildet.
Die Vorsprünge 302B sind miteinander in der Richtung der zentralen Achse C in Ausrichtung. Der geschmolzene Kunststoff 303 ist zwischen die benachbarten Statorkerne 302 eingefüllt und mit einer Aussparung mit dem Vorsprung 302B des Statorkerns 302 im Eingriff. Infolge des Eingriffs zwischen dem Vorsprung 302B des Statorkerns 302 und der Aussparung des geschmolzenen Kunststoffes 303 kann der Statorkern 302 radial befestigt werden und daran gehindert werden, relativ zu dem geschmolzenen Kunststoff 303 verlagert zu werden. Außerdem wird, da der Statorkern 302 als ein Magnetpfad wirkt, der Vorsprung 302B in einer Aussparung bevorzugt, um einen breiteren Magnetpfad zu schaffen.
In Bezug auf die 7A wird ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Lehre erläutert, das in der Konfiguration des Statorkerns und in dem geschmolzenen Kunststoff von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet. Die 7a ist eine schematische Querschnittsdarstellung des Stators, genommen in einer Ebene rechtwinklig zu der zentralen Achse C, und die nur für den Zweck der Vereinfachung den Statorkern 402 und den geschmolzenen Kunststoff zeigt. Der Statorkern 402, der einen im Wesentlichen T-förmigen Schnitt hat, enthält einen auf der radialen Außenseite angeordneten Kopfabschnitt und einen auf der radialen Innenseite angeordneten Schenkelabschnitt und hat eine Umfangsbreite kleiner als die des Kopfabschnittes. Die Aussparung 402C ist in der Form einer Nut auf gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Kopfabschnittes des Statorkerns 402 vorgesehen und bildet den Eingriffsabschnitt auf den Seitenoberflächen desselben, der mit dem geschmolzenen Kunststoff 403, eingefüllt zwischen die benachbarten Statorkerne 402, im Eingriff ist. Die Aussparung 402C erstreckt sich fortlaufend in der Richtung der zentralen Achse C des Stators zwischen den gegenüberliegenden axialen Endoberflächen des Statorkerns 402. Insbesondere sind Aussparungen 402A auf in Richtung des Umfangs gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Kopfabschnittes der jeweiligen Statorsegmente 405, laminiert in der Richtung der in der zentralen Achse C, gebildet. Die Aussparungen 402A sind miteinander in der Richtung der zentralen Achse C ausgerichtet. Der geschmolzene Kunststoff 403, der zwischen die benachbarten Statorkerne 402 eingefüllt ist, ist mit einem Vorsprung gebildet, der mit der Aussparung 402C des Statorkerns 402 im Eingriff ist.
Die 7B stellt eine Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels dar, in dem der Vorsprung 502D auf gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Kopfabschnittes des Statorkerns 502 vorgesehen ist. Der Vorsprung 502D erstreckt sich fortlaufend in der Richtung der zentralen Achse C des Stators zwischen den gegenüberliegenden axialen Endoberflächen des Statorkerns 502. Der Vorsprung 502D bildet den Eingriffsabschnitt auf den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Statorkerns 502, der mit dem geschmolzenen Kunststoff 503, eingefüllt zwischen die benachbarten Statorkerne 502, im Eingriff ist. Insbesondere sind die Vorsprünge 502D auf den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Kopfabschnittes der jeweiligen Statorsegmente 505, die in der Richtung der zentralen Achse C laminiert sind, gebildet. Die Vorsprünge 502D sind miteinander in der Richtung der zentralen Achse C in Ausrichtung. Der geschmolzene Kunststoff 503, der zwischen die benachbarten Statorkerne 502 eingefüllt ist, wird mit einer Aussparung gebildet, die mit dem Vorsprung 502D des Statorkerns 502 im Eingriff ist.
Infolge des Eingriffs zwischen der Aussparung 402C des Statorkerns 402 und dem Vorsprung aus geschmolzenen Kunststoff 403 in dem vierten Ausführungsbeispiel und dem Eingreifen zwischen dem Vorsprung 502D des Statorkerns 502 und der Aussparung von geschmolzenen Kunststoff 503 in deren Modifikation, können die Statorkerne 402 und 502 radial befestigt werden und daran gehindert werden, um nicht radial relativ zu den geschmolzenen Kunststoffen 403 und 503 verlagert zu werden. Außerdem dient das Vorsehen der Aussparung 402C in dem vierten Ausführungsbeispiel für die Reduzierung des Leckageausflusses, wenn mit dem Vorsprung 502D in dessen Modifikation verglichen wird. Da außerdem die Breite in Richtung des Umfanges des Kopfabschnittes der jeweiligen Statorkerne 402 und 502 größer als die des Schenkelabschnittes derselben ist, ist der Einfluss auf eine Größe des Magnetpfades in dem vierten Ausführungsbeispiel und auf die Modifikation desselben kleiner als in der in dem dritten Ausführungsbeispiel und in der Modifikation desselben, in dem die Aussparung 202A und der Vorsprung 302B, wie in den 6A und 6B gezeigt, auf dem Schenkelabschnitt gebildet sind.
In Bezug auf die 8 wird ein fünftes Ausführungsbeispiel des Stators der vorliegenden Lehre erläutert, das in der Konfiguration des Statorkerns und im geschmolzenen Kunststoff von dem ersten Ausführungsbeispiel abweicht. Die 8 ist ein schematischer Querschnitt des Stators, genommen in einer Ebene rechtwinklig zu der zentralen Achse C, und die zum Zwecke der Vereinfachung nur den Statorkern 602 und den geschmolzenen Kunststoff zeigt. Der Statorkern 602, der einen im Wesentlichen T-förmigen Schnitt hat, enthält einen auf der radialen Außenseite angeordneten Kopfabschnitt und einen auf der radialen Innenseite angeordneten Schenkelabschnitt und hat eine Breite in Umfangsrichtung kleiner als die des Kopfabschnittes. Ein Ausschnitt 602E ist an den Ecken gebildet, in denen die in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Kopfabschnittes des Statorkerns 602 einer äußeren Umfangsoberfläche der selben begegnet. Der Ausschnitt 602E bildet somit den Eingriffsabschnitt auf den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Statorkerns 602, der mit dem zwischen die benachbarten Statorkerne 602 eingefüllten geschmolzenen Kunststoff 603 im Eingriff ist. Der Ausschnitt 602E erstreckt sich in der Richtung der zentralen Achse C des Stators und bildet einen rechtwinkligen Querschnitt des Eingriffsabschnittes, genommen in einer Ebene rechtwinklig zu der zentralen Achse C. D. h., die Ausschnitte 602e sind an den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Kopfabschnittes der jeweiligen Statorsegmente 605, die in der Richtung der zentralen Achse C laminiert sind, gebildet. Die Ausschnitte 602E sind miteinander in der Richtung der zentralen Achse C in Ausrichtung. Der geschmolzene Kunststoff 603, der zwischen den benachbarten Statorkerne 602 eingefüllt ist, ist mit einem Vorsprung, der mit dem Ausschnitt 602E des Statorkerns 602 im Eingriff ist, gebildet.
Infolge des Eingriffs zwischen dem Ausschnitt 602E des Statorkerns 602 und dem Vorsprung aus geschmolzenen Kunststoff 603 in dem fünften Ausführungsbeispiel kann der Statorkern 602 radial fixiert und daran gehindert werden, relativ zu dem geschmolzenen Kunststoff 603 verlagert zu werden. Außerdem wird durch das Vorhandensein des Ausschnitts 602E ein Luftspalt zwischen dem Statorkern 602 und dem äußeren Rotor in der Nähe der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Kopfabschnittes des Statorkerns 602 schrittweise variiert. Als ein Ergebnis kann eine Verteilung der magnetischen Anziehungskraft, die in Abhängigkeit von der Drehposition des äußeren Rotors erzeugt wird, beträchtlich reduziert werden, um dadurch das Verblockungsdrehmoment, das in der rotierenden elektrischen Maschine erzeugt wird, zu unterdrücken.
Im Bezug auf die 9 wird ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Lehre erläutert, das in der Konfiguration des Ausschnittes von dem fünften Ausführungsbeispiel abweicht. Der Ausschnitt 702F ist an den Ecken in den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Kopfabschnittes des Statorkerns 702, die eine äußere Umfangsoberfläche derselben treffen, gebildet. Der ausschnitt 702F bildet den Eingriffsabschnitt auf den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Statorkerns 702, der mit dem zwischen die benachbarten Statorkerne 702 eingefüllten geschmolzenen Kunststoff 703 im Eingriff ist. Der Ausschnitt 702F bildet einen sich verjüngenden Abschnitt des Eingriffsabschnittes, der in einer Ebene rechtwinklig zu der zentralen Achse C genommen worden ist. Der sich verjüngende Abschnitt ist in die Richtung zu der radialen Innenseite des Statorkerns 702 geneigt. Der Ausschnitt 702F erstreckt sich in die Richtung der zentralen Achse C des Stators. D. h., die Ausschnitte 702F sind in den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Kopf abschnittes der jeweiligen Statorsegmente 705, die in der Richtung der zentralen Achse C laminiert sind, gebildet. Die Ausschnitte 702F sind miteinander in der Richtung der zentralen Achse C ausgerichtet. Der zwischen die benachbarten Statorkerne 702 eingefüllte geschmolzene Kunststoff 703 ist mit einem Vorsprung gebildet, der mit dem Ausschnitt 702F des Statorkerns 702 im Eingriff ist. Infolge des Eingriffs zwischen dem Ausschnitt 702F des Statorkerns 702 und dem Vorsprung aus geschmolzenen Kunststoff 703 kann der Statorkern 702 radial befestigt und daran gehindert werden, relativ zu dem geschmolzenen Kunststoff 703 verlagert zu werden. Außerdem wird infolge des Ausbildens des Ausschnittes 702F ein Luftspalt zwischen dem Statorkern 702 und dem äußeren Rotor in der Nähe der in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Kopfabschnittes des Statorkerns 702 allmählich variiert. Das sechste Ausführungsbeispiel kann demzufolge die Wirkung des Unterdrückens des Verblockungsdrehmomentes, das durch die rotierende elektrische Maschine verursacht wird, zeigen. Mittlerweile kann die rotierende elektrische Maschine, in der der Stator der vorliegenden Erfindung angewandt wird, sowohl einen Motor, als auch einen Generator enthalten.

Claims

Stator für eine rotierende elektrische Maschine, aufweisend: eine Mehrzahl von Statorkernen (2; 202; 302; 402; 502; 602; 702) angeordnet in einer in Umfangsrichtung beabstandeten Beziehung um eine zentrale Achse (C) des Stators; und einen geschmolzenen Kunststoff (3; 203; 303; 403; 503; 603; 703), eingefüllt zwischen den benachbarten Statorkernen, wobei jeder der Mehrzahl von Statorkernen (2; 202; 302; 402; 502; 602; 702) einen Eingriffsabschnitt enthält, der mit dem geschmolzenen Kunststoff (3; 203; 303; 403; 503; 603; 703) in Eingriff ist und auf in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Statorkerns gebildet ist, wobei jeder der Mehrzahl von Statorkernen (2; 202; 302; 402; 502; 602; 702) eine Mehrzahl von Statorsegmenten (5; 105C; 205; 305; 405; 505; 605; 705) enthält, laminiert entlang einer Richtung der zentralen Achse (C), um den Eingriffsabschnitt zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffsabschnitt Aussparungen und Vorsprünge aufweist, die alternierend entlang der Richtung der zentralen Achse (C) angeordnet sind.
Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Mehrzahl von Statorkernen (2) durch zwei Arten von Statorsegmenten (5A, 5B) gebildet ist, die in zumindest einem von Form oder Größe unterschiedlich sind und alternierend entlang der Richtung der Zentrale Achse (C) angeordnet sind.
Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorsegmente (105C) eine selbe Form haben, asymmetrisch in Bezug auf eine gerade Linie (L), die sich parallel zu einer radialen Richtung von jeder der Mehrzahl der Statorkerne erstreckt, wobei die Statorsegmente (105C) angeordnet sind, um alternierend umgedreht entlang der Richtung der zentralen Achse (C) zu sein.
Stator nach einem der Anspüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Mehrzahl von Statorsegmenten (5; 105C; 205; 305; 405; 505; 605; 705) aus einer elektromagnetischen Stahlplatte hergestellt ist.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator für eine Motorwellen-Mehrlagen-rotierende elektrische Maschine anwendbar ist.
Stator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator für eine rotierende elektrische Maschine mit zwei Rotoren anwendbar ist.
Stator für eine rotierende elektrische Maschine, aufweisend: eine Mehrzahl von Statorkernen (2; 202; 302; 402; 502; 602; 702), angeordnet in einer in Umfangsrichtung beabstandeten Beziehung um eine zentrale Achse (C) des Stators; und einen geschmolzenen Kunststoff (3; 203; 303; 403; 503; 603; 703), eingefüllt zwischen den benachbarten Statorkernen, wobei jeder der Mehrzahl von Statorkernen (2; 202; 302; 402; 502; 602; 702) einen Eingriffsabschnitt enthält, der mit dem geschmolzenen Kunststoff (3; 203; 303; 403; 503; 603; 703) im Eingriff ist und auf in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Statorkerns gebildet ist, wobei jeder der Mehrzahl von Statorkernen (2; 202; 302; 402; 502; 602; 702) eine Mehrzahl von Statorsegmenten (5; 105C; 205; 305; 405; 505; 605; 705) enthält, laminiert entlang einer Richtung der zentralen Achse (C), um den Eingriffsabschnitt zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffsabschnitt aufweist eines von einer Aussparung (202A; 402C; 602E; 702F) oder einem Vorsprung (302B; 502D), die/der sich fortlaufend in die Richtung der zentralen Achse (C) erstreckt.
Stator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Mehrzahl von Statorkernen (202) eine T-Form hat, mit einem Schenkelabschnitt, angeordnet auf der radialen Innenseite des Statorkerns, wobei die Aussparung (202A) auf in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Schenkelabschnittes gebildet ist.
Stator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Mehrzahl von Statorkernen (402) eine T-Form hat, mit einem Kopfabschnitt, angeordnet auf einer radialen Außenseite des Statorkerns, wobei die Aussparung (402C) auf in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Kopfabschnittes gebildet ist.
Stator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Mehrzahl von Statorkernen (302) eine T-Form hat, die einen Schenkelabschnitt enthält, angeordnet auf einer radialen Innenseite des Statorkerns, wobei der Vorsprung (302B) auf in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Schenkelabschnittes gebildet ist.
Stator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Mehrzahl von Statorkernen (502) eine T-Form hat, die einen Kopfabschnitt enthält, angeordnet auf der radialen Außenseite des Statorkerns, wobei der Vorsprung (502D) auf in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Kopfabschnittes gebildet ist.
Stator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Mehrzahl von Statorkernen (602; 702) eine T-form hat, die einen Kopfabschnitt enthält, angeordnet auf der radialen Außenseite des Statorkerns, wobei die Aussparung (602E; 702F) in der Form eines Ausschnittes ist, gebildet an Ecken, in den in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seitenoberflächen des Kopfabschnittes auf eine äußere Umfangsoberfläche desselben treffen.
Stator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausschnitt einen rechtwinkligen Schnitt der Aussparung (602E) bildet, erhalten in einer Ebene rechtwinklig zu der zentralen Achse (C).
Stator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausschnitt einen sich verjüngenden Schnitt der Aussparung (702F) bildet, erhalten in einer Ebene rechtwinklig zu der zentralen Achse (C).
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Mehrzahl von Statorsegmenten (5; 105C; 205; 305; 405; 505; 605; 705) aus einer elektromagnetischen Stahlplatte hergestellt ist.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator für eine Mehrwellen-Mehrlagen-rotierende elektrische Maschine anwendbar ist.
Stator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator für eine rotierende elektrische Maschine mit zwei Rotoren anwendbar ist.