DE10045760A1

DE10045760A1 - Stator

Info

Publication number: DE10045760A1
Application number: DE10045760A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Rupp; Anton Paweletz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-09-15
Filing date: 2000-09-15
Publication date: 2002-03-28
Also published as: US20030020347A1; WO2002023698A1; US6803689B2; EP1336235A1; JP2004509590A

Abstract

Bei einem Stator nach dem Stand der Technik kommt es zu Geräuschen und Beschädigungen, da es aufgrund eines unerwünschten Spiels zwischen einer Wicklung und einem Polzahn zu Schingungen kommt. DOLLAR A Ein erfindungsgemäßer Stator (3) hat zwischen Wicklung (11) und Polzahn (9) ein elastoplastisches Element (15), das die Wicklung (11) fest an dem Polzahn (9) verspannt und so Schwingungen verhindert.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Stator nach der Gattung des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 5,089,730 ist ein Stator bekannt, bei dem die Spulen vorab auf einem Spulenkörper aufgewickelt sind und der Spulenkörper auf einem Statorpolzahn aufgeschoben und durch ein zusätzliches Ringelement befestigt ist. Ein unerwünschtes Spiel zwischen dem Spulenträger und dem Ringelement führt zu Mikroschwingungen des Systems und Beschädigungen der Verbindungen zwischen den Spulen und einer äusseren Verschaltung der Spulen.

Weiterhin ist ein Wärmefluss zwischen der Wicklung und dem Statorpolzahn sehr schlecht.

Aus der EP 0 205 090 A2 ist ein Rotor bekannt, bei dem ein ringförmiges Rückhalteelement Magnete umgreift und durch axiale und radiale Kraftwirkung in einem Trägerkörper befestigt. Das Rückhaltelement muss in dem Trägerkörper befestigt werden, sonst erfolgt keine Kraftwirkung.

Die Befestigung eines Spulenträgers kann auch durch Einschnappen eines Spulenträgers mittels zu diesem Zweck geschaffener Aussparung in den Zähnen und Schnappelementen in den Spulenkörpern realisiert werden. Durch eine derartige Befestigung muss für jede Spule ein relativ stabiler Spulenkörper vorgesehen werden. Weiterhin wird auch hier ein Wärmefluss und Temperaturausgleich zwischen Wicklung und einem Blechpaket verhindert. Es ist mit dieser Methode auch sehr schwierig, einen zuverlässigen Spielausgleich der gegenseitigen Position von Blechpaket und Spule vollständig und in allen Freiheitsgraden zu gewährleisten, insbesondere wenn ein sehr breiter Betriebstemperaturbereich von -40 bis +180°C gefordert ist.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Stator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 2 hat dem gegenüber den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise eine Wicklung auf einem Blechpaket befestigt ist und ein Wärmefluss zwischen Wicklung und Blechpaket erhöht ist.

Durch die in dem abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspurch 1 bzw. 2 genannten Stators möglich.

Es ist vorteilhaft, wenn der Stator einen Federring hat, der auf ein elastoplastisches Element, das zwischen Polzahn und Wicklung angeordnet ist, eine nach aussen gerichtete Kraft in radialer Richtung ausübt, weil dadurch das elastoplastische Element in einer Lücke zwischen Polzahn und Wicklung gesichert ist und der Federring das Element in die Lücke hineindrückt.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Federring und das elastoplastische Element eine Schnappverbindung bilden, so dass sich der Federring nicht verschieben kann.

Wenn das elastoplastische Element auf vorteilhafte Weise an einem Trägerkörper angeordnet ist, ist es vorteilhaft, wenn der Trägerkörper Durchlassöffnungen für die Anschlussleitungen der Statorwicklung aufweist, weil dadurch die Anschlussleitungen auf einfache Art und Weise an ein Anschlussgitter angeschlossen werden können.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1a, b ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Stators in unmontiertem und in montiertem Zustand,

Fig. 2 eine Anordnung von Federring und elastoplastischem Element,

Fig. 3a, b ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Stators in unmontiertem und in montiertem Zustand, und

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Stators.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1a zeigt Teile eines Elektromotors, bspw. einer elektrisch geschalteten Reluktanzmaschine. Der Elektromotor besteht u. a. aus einem Stator 3, der u. a. beispielsweise durch ein Blechpaket 5 gebildet ist und aus einem bspw. innenliegenden Rotor 7. Der Stator 3 und der Rotor 7 haben bspw. eine gemeinsame Mittelachse 8, die auch eine Symmetrieachse sein kann.

Das Blechpaket 5 hat zumindest einen Polzahn 9, auf dem zumindest eine elektrische Wicklung 11 angeordnet ist. Die elektrische Wicklung 11 ist z. B. eine Backlackspule oder ist auf einem Wicklungskörper aufgewickelt.

Ein elastoplastisches Element 15 wird, dem Rotor 7 zugewandt, zwischen dem Polzahn 9 und der Wicklung 11 angeordnet und befestigt, so dass die Wicklung 11 auf dem Polzahn 9 festsitzt. Das elastoplastische Element 15 gleicht ein Spiel zwischen Blechpaket 5 und Wicklung 11 aus. Das elastoplastische Element 15 ist bspw. aus Gummi, Kunststoff, einem elektrisch isolierenden Werkstoff oder aus einer gut verformbaren, mit Isolationsstoff beschichteten Legierung hergestellt, d. h. es kann nur elastisch, nur plastisch oder elastisch und plastisch verformt werden. Durch eine keilförmige Ausgestaltung des elastoplastischen Elements 15 kann sich das Element 15 jeder verschieden grossen Lücke 23 zwischen Polzahn 9 und Wicklung 11 anpassen. Ein solches Element 15 in Form eines Keils kann als Einzelteil in die Lücke 23 eingebracht werden oder alle Elemente 15 sind bspw. mit einem Trägerkörper 17, bspw. als Ring ausgebildet, verbunden. Je Polzahn 9 und Wicklung 11 werden bspw. zwei Elemente 15 verwendet, d. h. die Wicklung 11 wird mittig zum Polzahn 9 auf dem Polzahn 9 angeordnet und es entstehen pro Polzahn 9 zwei gegenüberliegende Lücken 23.

Zusätzlich kann beispielsweise ein Federring 21 genutzt werden, um das elastoplastische Element 15 fest in der Lücke 23 zwischen Statorpolzahn 9 und Wicklung 11 zu halten.

Das zumindest eine elastoplastische Element 15 ist beispielsweise an zumindest einem Trägerkörper 17 angeordnet. Für den Stator 3 dieses Ausführungsbeispiels werden zwei Trägerkörper 17 verwendet. Das elastoplastische Element 15 hat in diesem Fall einen Verlängerungsarm 16, der ihn mit dem Trägerkörper 17 verbindet. An dem einen Ende des Verlängerungsarms 16 ist ein Vorsprung 18 angeordnet, der die Wicklung 11 umgreift (Fig. 1b).

In dem Trägerkörper 17 sind Durchlassöffnungen 49 für Anschlussdrähte 19 der Wicklung 11 vorgesehen. Der Trägerkörper 17 enthält bspw. ein Stanzgitter (nicht gezeigt) oder ist das Stanzgitter für die Anschlussdrähte 19, welches entsprechend bspw. einer Ansteuerungselektronik (nicht gezeigt) einer geschalteten Reluktanzmaschine elektrisch verbunden ist. Falls das Stanzgitter gleichzeitig die Ansteuerungselektronik trägt, sind dort auch die leistungselektronischen Komponenten befestigt und entsprechend elektrisch angeschlossen.

Ebenso kann beispielsweise der Federring 21 genutzt werden, um das elastoplastische Element 15 fest in der Lücke 23 zwischen Statorpolzahn 9 und Wicklung 11 zu halten.

Fig. 1b zeigt den Stator 3 im montierten Zustand. Die Montage erfolgt beispielsweise wie folgt: Die einzelnen Wicklungen 11 werden auf den Polzähnen 9 mittig zum jeweiligen Polzahn 9 aufgebracht. Dadurch entstehen an dem Blechpaket 5 an axial gegenüberliegenden Seiten des Blechpaktets 5 zwei Lücken 23, in die jeweils ein elastoplastisches Element 15 mit oder ohne Trägerkörper 17 eingebracht wird.

Dann wird der Federring 21 zuerst in radialer Richtung so zusammengedrückt, dass er in axialer Richtung in den durch das Blechpaket 5 gebildeten Innenraum eingeschoben werden kann. Nach Rücknahme der Kraft dehnt sich der Federring 21 aus und der Federring 21 übt eine nach aussen gerichtete radiale Kraft 51, gekennzeichnet durch Pfeile, an dem elastoplastischen Element 15 aus. Dadurch wird das Element 15 in der Lücke 23 verkeilt und übt auf die Wicklung 11 eine nach aussen gerichtete axiale Kraft 53, gekennzeichnet durch Pfeile, aus.

Fig. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Stators 3. Das Element 15 ist an einem Trägerkörper 17 angeordnet. Ein Vorsprung 18, der an dem dem Element 15 gegenüberliegenden Ende des Verlängerungsarms 16 angeordnet ist, umgreift die Wicklung 11. Der Vorsprung 18 ist bspw. wie das elastoplastische Element 15 in seiner Zusammensetzung und Form ausgebildet. Der Verlängerungsarm 16 deckt dabei eine Innenseite 25 der Wicklung 11, die dem Rotor 7 zugewandt ist, zumindest teilweise ab. Der Federring 21 umgreift den Trägerkörper 17 mit einem zweitem Vorsprung 27. Weiterhin sind das elastoplastische Element 15 und der Federring 21 so ausgebildet, dass sie in der Nähe der Lücke 23 eine Art Schnappverbindung 29 bilden, so dass sich der Federring 21 nicht verschieben kann.

Fig. 3a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stators 3.

Das Element 15 ist in der Lücke 23 an einer dem Rotor 7 abgewandten Seite angeordnet. Weiterhin ist zumindest ein Trägerkörper 17 notwendig, der wie folgt aufgebaut ist. Der Trägerkörper 17 hat an einer Trägerkörperinnenseite 31, die in axialer Richtung dem Blechpaket 5 gegenüberliegt, ein zweites Federelement 33 und hat zumindest einen ersten Arm 37 und zumindest einen zweiten Arm 39, die sich in axialer Richtung erstrecken und so eine U-Form bilden.

Zur Montage wird der Trägerkörper 17 in axialer Richtung (parallel zur Mittelachse 8) auf die Wicklung 11 aufgeschoben. Dann liegt der zweite Arm 39 an der Innenseite 25 der Wicklung 11 und das zweite Federelement 33 an der der Trägerkörperinnenseite 31 gegenüberliegenden Aussenseite der Wicklung 11 an. Der erste Arm 37 hat an seinem Ende einen Haken 41, der das elastische Element 15 umgreifen kann und so eine Kraft 53 in axialer Richtung nach aussen auf das Element 15 und die Wicklung 11 ausüben kann, wodurch die Wicklung 11 auf dem Polzahn 9 befestigt ist. Ebenfalls wird der Federring 21, wie schon weiter oben beschrieben, in den Innenraum eingeschoben, wodurch der zweite Arm 39 fest an die Wicklung 11 angedrückt wird und so den Trägerkörper 17 durch eine nach aussen gerichtete radiale Kraft 51 fest in Position hält. Die Wicklung 11 liegt in radialer Richtung an dem Blechpaket an.

Fig. 3b zeigt den Stator 3 im eingebauten Zustand. Der zweite Arm 39 liegt an der Innenseite 25 an.

Bei der Montage wird das zweite Federelement 33 in axialer Richtung zumindest teilweise zusammengedrückt, bis der Haken 41 das Elemen 15 umgreift. Danach wird die Kraft auf das zweite Federelement 33 bzw. das Trägerelement 17 zumindest teilweise zurückgenommen und der Federring 21 wird montiert, so dass das Trägerelement 17 fest in seiner Postition verbleibt. Das zweite Federelement 33 liegt dann analer Wicklung 11 an und übt eine Kraft nach aussen in axialer Richtung auf den Tägerkörper 17 aus, so dass der erste Arm 37 an dem elastoplastischen Element 15 angreift und in eine axiale Richtung 53 nach aussen dehnt. Dadurch wird die Wicklung 11 zusätzlich im Bezug zum Blechpaket 5 verstemmt.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Stators 3.

Der Polzahn 9 hat an seinem freien radialen Ende zumindest zwei nach innen radial vorstehende Noppen 43, die elastisch und/oder plastisch verbiegbar sind (Position A) und ein elastoplastisches Element 15 bilden. Die Noppen 43 sind bspw. einteilig mit dem Blechpaket 5 ausgeführt. Zur Befestigung der Wicklung 11 auf dem Statorpolzahn 9 wird der Federring 21 eingeführt, welcher die Noppen 43 auseinanderbiegt (Position B), so dass die umgebogenen Noppen 43 an die Wicklung 11 angedrückt werden (51) und diese am Blechpaket 5 befestigen (Position C). Dabei wird das jeweilige Spiel der einzelnen Wicklung 11 und dem dazugehörigen Polzahn 9 ausgeglichen.

Diese Anordnungen von Wicklungen 11 auf einem Polzahn 9 ermöglichen zumindest teilweise einen direkten Kontakt zwischen Wicklung 11 und Blechpaket 5, so dass dieses als Kühlkörper für die Wicklung 11 genutzt werden kann. Ein Wicklungskörper muss keine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, so dass er dünn ausgeführt werden kann und so einen guten Wärmeaustausch ermöglicht.

Claims

1. Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen elektrischen Motor,
bestehend aus einem Blechpaket (5),
wobei das Blechpaket (5) zumindest einen Polzahn (9) bildet, und zumindest einer Wicklung (11), die an einem der Polzähne (9) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein elastoplastisches Element (15) zwischen Wicklung (11) und dem Polzahn (9) angeordnet ist.

2. Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen elektrischen Motor,
bestehend aus einem Blechpaket (5),
wobei das Blechpaket (5) zumindest einen Polzahn (9) bildet, und zumindest einer Wicklung (11), die an einem der Polzähne (9) befestigt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Polzahn (9) zumindest ein elastoplastisches Element (15) aufweist.

3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Federring (21) auf das elastoplastische Element (15) eine Kraft in radialer Richtung (51) ausübt.

4. Stator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring (21) und das elastoplastische Element (15) eine Schnappverbindung (29) bilden.

5. Stator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine elastoplastische Element (15) mit zumindest einem Trägerkörper (17) durch einen Verlängerungsarm (16) verbunden ist.

6. Stator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Wicklung (11) Anschlussleitungen (19) hat, und
dass der Trägerkörper (17) zumindest eine Durchlassöffnung (49) für die Anschlussleitungen (19) aufweist.

7. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Stator (3) zumindest einen Trägerkörper (17) hat,
dass zumindest ein Federring (21) eine radiale Kraft (51) auf den Trägerkörper (17) ausübt.

8. Stator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass der Trägerkörper (17) U-förmig ist,
dass der Trägerkörper (17) zumindest einen ersten Arm (37) hat, der an das elastoplastische Element (15) angreift,
dass der Trägerkörper (17) zumindest einen zweiten Arm (39) hat, der an dem Blechpaket (5) anliegt, und an den der Federring (21) angreift.

9. Stator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Polzahn (9) zumindest zwei Noppen (43) hat.

10. Stator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring (21) die Noppen (43) an die Wicklung (11) andrückt.

11. Stator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (11) auf einem Wicklungskörper aufgewickelt ist.

12. Stator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (17) ein Stanzgitter hat, an dem die Anschlussleitungen (19) angeschlossen sind.