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Die
Erfindung betrifft eine Statoranordnung für eine elektrische Maschine
gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung. Die
Statoranordnung umfaßt
einen Statorkörper,
der einen Rückschlußring und
eine Reihe von Statorzähnen
aufweist, die von dem Rückschlußring in
radialer Richtung abstehen.
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Ein
bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind bürstenlose
Gleichstrommotoren und andere Permanentmagnetmotoren, die als Innenläufer oder
Außenläufer konfiguriert
sein können.
Die Erfindung kann jedoch auch auf andere elektrische Maschinen
angewendet werden. Elektrische Maschinen mit einer Innenläuferkonfiguration
umfassen eine Rotoranordnung, die auf einer Welle montiert ist und
einen oder mehrere Permanentmagnete trägt, sowie eine Statoranordnung,
die üblicherweise
aus einer Anzahl paketierter Metallbleche aufgebaut ist, welche
einen geschlossenen Statorrückschluß (auch Statorjoch
genannt) bilden, von dem Statorzähne
radial nach innen abstehen. Die Statorzähne tragen die Phasenwicklungen.
Der Aufbau des Stators aus einem Blechstapel oder Blechpaket hat
den Zweck, den Wirbelstromverlust im Statorkörper zu reduzieren. Der Stirnkopf
(auch Pohlschuh genannt) dient dazu, magnetischen Fluß der Zähne aufzufangen, wobei
sich zwischen den Statorzähnen
Statornuten zur Aufnahme der Wicklungen befinden. Die Rotoranordnung
wird koaxial in die Statoranordnung eingefügt. Bei einem Außenläufermotor
ist der Stator mit einem Rückschlußring und
radial nach außen
abstehenden Statorzähnen
ausgebildet, wobei die Rotoranordnung den Stator koaxial umgibt.
Der Stator, bestehend aus Blechpaket und Wicklung, wird sowohl für Innenläufermotoren
als auch für
Außenläufermotoren
oft auch als Anker bezeichnet.
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Im
Stand der Technik ist es bekannt, einen Statorkörper aus mehreren genuteten
Metallblechen aufzubauen, die in einer Form ausgestanzt werden, welche
dem Querschnitt des Statorkörpers
entspricht und zu einem laminierten Blechstapel zusammengefügt werden.
Solche laminierten Stapel ermöglichen eine
Reduktion des Wirbelstromverlustes.
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Ein
bevorzugtes Einsatzgebiet der erfindungsgemäßen Statoranordnung ist in
Spindelmotoren für
Speicherplattenlaufwerke, die magnetische oder optische Speicherplatten
enthalten. Solche Speicherplattenlaufwerke kommen in Computern, Mobiltelephonen,
MP3-Abspielgeräten,
Digitalmedien-Kamera, DVD-Geräten
und anderen elektronischen Einrichtungen zum Speichern von digitaler
Information zum Einsatz. Diese Laufwerke werden zunehmend miniaturisiert,
wobei Speicherplatten mit Formfaktoren von 2,5 Inch, 1,8 Inch, 1
Inch und 0,85 Inch heute bereits zum Stand der Technik gehören, und
die Motoren entsprechend klein sein müssen.
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Für dieses
Anwendungsgebiet muß daher die
Bauhöhe
des Motors, einschließlich
der Wickelköpfe
soweit wie möglich
reduziert werden. Motor-Bauhöhen
in der Größenordnung
von kleiner als 4 mm sind heute bereits üblich.
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Aus
der
JP 2001119871
A ist eine Statoranordnung für einen Elektromotor bekannt,
in der die Metallbleche zum Aufbauen der Statoranordnung miniaturisiert
sind, um einen kompakten Spindelmotor zu bilden. Eines der Bleche,
aus denen die Statoranordnung aufgebaut ist, weist zusätzlich zu
den Statorzähnen
Zungen auf, welche länger
sind als die Gesamtdicke des Blechstapels, wobei diese Zungen zwischen
benachbarten Statorzähnen
gebildet sind und in einem rechten Winkel gebogen werden, so daß sie sich
entlang der Innenseite des Rückschlußrings erstrecken
und seitlich über
den Rückschlußring vorstehen.
Der kopfseitig vorstehende Teil dieser Zungen bildet ein Halteelement
für die
Führung
von Wickeldraht zwischen zwei benachbarten Statorzähnen.
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Bei
miniaturisierten Spindelmotoren ergibt sich unter anderem das Problem,
daß aufgrund
der geringen zulässigen
Bauhöhe
des Motors der Wickelraum sowie der Raum für den Wicklungsanschluß begrenzt
ist. Bei der erörterten
japanischen Veröffentlichung
besteht ferner das Problem, daß die Zungen
in den Statornuten zu liegen kommen und dadurch einen Teil des Wickelraumes
belegen; dies kann aufgrund des geringen Bauvolumens des Motors
zu einer durchaus relevanten Verringerung der Motorleistung führen.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Statoranordnung
für eine
elektrische Maschine anzugeben, die sich zur Verwendung in miniaturisierten
Speicherplattenlaufwerken eignet. Dabei sollen Probleme hinsichtlich
der Platzbeschränkung für die Wicklungen
und die Führung
der Wickeldrähte zwischen
benachbarten Statorzähnen
gelöst
werden.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Statoranordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch
1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer Statoranordnung
gemäß Anspruch
6 gelöst.
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Die
Erfindung sieht eine Statoranordnung für eine elektrische Maschine
in einem Statorkörper
vor, der einen Rückschlußring und
eine Reihe von Statorzähnen
aufweist, die von dem Rückschlußring in
radialer Richtung abstehen. Erfindungsgemäß ist auf einer oder beiden
Stirnseiten des Rückschlußrings des
Stators mindestens ein zusätzlicher
ferromagnetischer Blechring aufgebracht, der mit dem Rückschlußring im
wesentlichen fluchtet und im Betrieb der Maschine einen Teil des
magnetischen Flusses durch den Stator führt und dadurch die magnetische Sättigung
des Stators reduziert. Die zusätzlichen Blechringe
sind im folgenden auch als „Statorendbleche" bezeichnet. In einer
ersten Ausführung
der Erfindung ist das Statorendblech so ausgebildet, daß es die
Statorzähne
nicht oder nicht vollständig überdeckt.
Das Statorendblech ist mit dem Rückschlußring in
magnetischem Kontakt und dient als ein zusätzlicher Nebenweg (Bypath),
den der magnetische Fluß nehmen
kann (Statorjochentlastung). Dies ist insbesondere vorteilhaft bei
sehr kleinen Spindelmotoren, bei denen die gesamte axiale Länge des
Stators inklusive der Wickelköpfe
nicht mehr als beispielsweise 2 mm beträgt, weil bei solchen Baugrößen der
Stator leicht in die Sättigung
geht. Mit der Erfindung lassen sich Spindelmotoren realisieren,
deren Statoranordnung eine Bauhöhe
von 2–3
mm oder kleiner hat. Dabei bestehen die Stator-Blechstapel nur noch
aus sehr wenigen dünnen
Blechen. So werden beispielsweise Statoren aus lediglich 3 bis 5
Blechen gestapelt, die jeweils lediglich 0,15 mm bis 0,35 mm dick
sind. Durch die Erfindung kann der Statorrückschluß von der magnetischen Sättigung
entlastet werden.
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Die
Statorzähne
des Statorkörpers
sind mit einem Wickeldraht bewickelt, der an den axialen Stirnenden
des Statorkörpers
einen sogenannten Wickelkopf bildet. Dieser Wickelkopf vergrößert die
axiale Länge
des Stators nur im Bereich der Statorzähne, wobei der mindestens eine
zusätzliche
ferromagnetische Blechring, der mit dem Rückschlußring des Stators fluchtet,
neben dem Wickelkopf zu liegen kommt und somit die axiale Gesamtlänge des
Stators nicht vergrößert. Darüber hinaus
dient der oberste zusätzliche
ferromagnetische Blechring als eine Führung für den Wickeldraht, der zwischen
den Statorzähnen
verläuft
und gegen diesen zusätzlichen
ferromagnetischen Blechring zu liegen kommen kann.
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In
einer zweiten Ausführung
der Erfindung hat das Statorendblech im wesentlichen den gleichen Blechschnitt
wie die übrigen
Statorbleche, wobei in der ersten und der zweiten Ausführung an
dem Innen- oder Außenumfang
des Statorendbleches Vorsprünge
ausgebildet sind, die von der außen liegenden Stirnfläche des
Statorendblechs in axialer Richtung vorstehen und eine Wickeldraht-Führung bilden. Die
Vorsprünge
sind so ausgebildet und angeordnet, daß der zwischen zwei Statorzähnen verlaufende
Wickeldraht um die Vorsprünge
gelegt und von diesen in Position gehalten werden kann. Im Verhältnis zu der
eingangs erörterten
japanischen Patentanmeldung hat die erfindungsgemäße Anordnung
den Vorteil, daß die
Vorsprünge
zur Wickeldrahtführung
an dem Statorendblech ausgebildet werden, das an dem Stirnende des
Statorkörpers
liegt, an dem diese Vorsprünge
benötigt
werden. Dadurch ergibt sich ein einfacherer Aufbau, und es ist nicht
notwendig, entsprechende Laschen entlang der axialen Länge des Statorkörpers an
dessen Innen- oder Außenumfang zu
führen.
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Zur
Bildung dieser Wickeldrahtführungs-Vorsprünge werden
an dem Statorendblech einfache Zungen vorgesehen, die bei der Herstellung
der Statoranordnung zunächst
radial nach innen (bei einem Innenläufer) oder außen (bei
einem Außenläufer) abstehen
und nach Art von Haken in Richtung der außen liegenden Stirnfläche des
Statorendbleches umgebogen werden. Die Vorsprünge können gebildet werden, bevor
oder nachdem das Statorendblech mit dem übrigen Statorkörper verbunden
wird.
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In
der bevorzugten Ausführung
der Erfindung ist der Stator aus einem Blechstapel durch Ausstanzen
und Paketieren der Bleche hergestellt, wobei auch die Statorendbleche
ausgestanzt werden und gemeinsam mit den Statorblechen, welche Statorrückschluß und Statorzähne bilden,
zu einem Blechstapel zusammengefügt
sind. Dabei ist zu beachten, daß in
einer Ausfüh rung
der Erfindung die Statorendbleche nur mit dem Rückschluß fluchten und keinen Beitrag
zu den Statorzähnen
leisten. Der Vorzug der Erfindung liegt neben der Drahtführung darin,
daß durch
die zusätzlichen
Statorendbleche die magnetische Sättigung des Statorrückschlusses
vermindert bzw. vermieden wird, ohne daß die axiale Bauhöhe des Stators
zunimmt, solange die Statorendbleche nicht eine größere axiale
Dicke haben als der Wickelkopf.
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Wenn
das Statorendblech im wesentlichen den gleichen Blechschnitt wie
die übrigen
Statorbleche hat, sind in einer Weiterbildung der Erfindung an dem
Statorendblech Vorsprünge
auch im Bereich der Polschuhe an den freien Enden der Statorzähne gebildet,
die von der außen
liegenden Stirnfläche
des Statorendbleches in axialer Richtung vorstehen. Zur Bildung
der Vorsprünge
ist das Statorendblech im Bereich der Polschuhe verlängert und
L-förmig
umgebogen, so daß sich
eine Verlängerung
des Polschuhes in der axialen Richtung ergibt. Die Vorsprünge können gebildet
werden, bevor oder nachdem das Statorendblech mit dem übrigen Statorkörper verbunden
wird. Durch die L-förmige
Verlängerung
der Polschuhe haben diese eine größere Fläche und können somit einen größeren Magnetfluß aufnehmen.
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Die
Erfindung ist im folgenden anhand bevorzugter Ausführungen
mit Bezug auf die Zeichnungen näher
erläutert.
In den Figuren zeigen:
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1 eine
schematische Teildarstellung einer Statoranordnung für einen
Innenläufermotor
gemäß einer
Ausführung
der Erfindung;
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2 eine
Draufsicht auf einen Blechschnitt für die Statoranordnung der 1 mit
zwei unterschiedlichen ausschnittsweise dargestellten Statorendblechen;
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3 eine
Draufsicht auf ein Statorendblech für die Statoranordnung der 1;
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4 eine
schematische Teildarstellung einer Statoranordnung für einen
Außenläufermotor
gemäß der Erfindung;
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5 eine
Draufsicht auf das Statorendblech für die Statoranordnung der 4;
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6 eine
schematische Schnittdarstellung durch einen Elektromotor, in dem
die Statoranordnung der 1 bis 5 eingesetzt
wird;
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7 eine
Draufsicht auf einen Blechschnitt für eine Statoranordnung gemäß einer
weiteren Ausführung
der Erfindung;
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8 eine
Schnittdarstellung durch die Statoranordnung der 7 entlang
der Linie C-C; und
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9 eine
Schnittdarstellung durch die Statoranordnung der 7 entlang
der Linie D-D.
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1 zeigt
schematisch eine Teilansicht einer Statoranordnung für einen
Innenläufermotor
gemäß einer
Ausführung
der Erfindung in Draufsicht. Die Statoranordnung umfaßt einen
Statorkörper 10, der
einen Rückschlußring 12 und
von dem Rückschlußring nach
innen in radialer Richtung abstehende Statorzähne 14 aufweist. In
dem mit A-A gekennzeichneten Teil der 1 ist eine
Schnittdarstellung durch den Statorkörper 10 entlang der
Linie A-A perspektivisch dargestellt. Daraus ist erkennbar, daß der Statorkörper 10 aus
einem Stapel gestanzter und paketierter Metallbleche aufgebaut ist.
Mindestens das oberste dieser Bleche ist als ein zusätzlicher
ferromagnetischer Blechring 16, das sogenannten Statorendblech
ausgebildet, das vorzugsweise aus demselben Material hergestellt
ist wie die übrigen
Bleche des Stapels, jedoch keine Statorzähne 14 aufweist. Die
den Statorkörper 10 bildenden
Bleche werden vorzugsweise aus dünnem
Dynamoblech ausgestanzt und durch an sich bekannte Stanz-Paketierverfahren
miteinander verbunden. Die Verbindungspunkte sind bei 18 schematisch angedeutet.
Auf die Statorzähne 14 sind
Wicklungen 20 aufgebracht, wobei die Wicklungen 20 derjenigen
Statorzähne 14,
die zur selben Phase gehören, über ein
Verbindungsdrahtstück 22 verbunden
sind.
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Bei
der in 1 gezeigten Statoranordnung weist der Statorkörper 10 ein
zusätzliches
Statorendblech 16 auf, das mit dem Rückschlußring 12 im wesentlichen
fluchtet. Das zusätzliche
Statorendblech 16 trägt
nicht zu den Statorzähnen
bei und vergrößert daher
die axiale Länge
des Statorkörpers 10 nur
im Bereich des Rückschlußrings 12.
Vorzugsweise ist das Statorendblech ebenso wie der übrige Statorkörper aus
einem Dynamoblech hergestellt. Das Statorendblech weist mehrere
zungenartige Vorsprünge 24 auf,
die bei der gezeigten Ausführung
für einen
Innenläufermotor
von dem Innenumfang des Statorendbleches 16 abstehen und
nach Art von Haken so gebogen sind, daß sie mit der Oberfläche des
Statorendbleches 16 vorzugsweise einen Winkel ≤ 90 Grad einschließen, beispielsweise
einen Winkel zwischen 70° und
80°, insbesondere
einen Winkel von ungefähr
75°. Wenn
auf einer Seite des Stator-Blechstapels
mehrere Statorendbleche 16 vorgesehen sind, weist vorzugsweise
nur das am weitesten außen
liegende Statorendblech die Vorsprünge 24 auf. Die Vorsprünge 24 führen und
positionieren die Verbindungsdrahtstücke 22, welche die
Statorzähne 14 verbinden,
die zur selben Phase gehören,
so daß diese
auf der Oberseite des Statorendbleches 16 in der Nähe des Innenumfangs
des Endbleches geführt werden.
Das Umbiegen der Vorsprünge 24 kann
beispielsweise in einem Arbeitsgang beim Ausstanzen des Statorendbleches 16 erfolgen.
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Das
Statorendblech 16 bzw. die mehreren Statorendbleche und
die Vorsprünge 24 sind
vorzugsweise so dimensioniert, daß sie bei bewickeltem Statorkörper 10 in
axialer Richtung nicht über
den durch die Wicklungen 20 gebildeten Wickelkopf vorstehen.
Insbesondere bei Statoranordnungen mit geringer Stapelhöhe, das
heißt
axialer Länge
des Statorkörpers 10,
und einem Rückschlußring 12,
dessen Durchmesser zur Verringerung der Gesamtabmessungen des Motors
möglichst
klein ist, hat die erfindungsgemäße Statoranordnung
den Vorteil, daß der an
den Wickelkopf unmittelbar angrenzende Raum zur Vergrößerung des
Querschnitts des Statorrückschlusses
sowie zur Führung
des Wickeldrahtes zwischen benachbarten Spulen derselben Phase genutzt
wird.
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Wie
in 1 dargestellt, sind die Vorsprünge 24 zur Führung und
Positionierung des Wickeldrahtes vorzugsweise zwischen den Statorzähnen 14 angeordnet,
wobei ein oder mehrere Vorsprünge
zwischen jeweils zwei Statorzähnen
vorgesehen sein können.
Ferner sind bei der gezeigten Innenläuferkonfiguration die Vorsprünge 24 vorzugsweise
am Innenumfang des Statorendbleches 16 angeordnet. In einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Statoranordnung auf
einer Seite des Rückschlußrings 12 einen
zusätzlichen
Blechring ohne Vorsprünge
und auf der gegenüberliegenden
Seite ein Statorendblech 16 mit Vorsprüngen aufweisen, um den Querschnitt
des Statorrückschlusses
zu maximieren, wobei eine Führung
des Wickeldrahtes zwischen zwei Statorzähnen derselben Phase in der
Regel nur auf einer Seite des Rückschlußrings 12 notwendig sein
wird. Es liegt jedoch auch im Bereich der Erfindung, auf beiden
Stirnseiten des Rückschlußrings 12 ein
Statorendblech 16 mit Vorsprüngen vorzusehen.
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Abweichend
von der gezeigten Ausführung ist
es ferner möglich,
daß das
Statorendblech 16 eine andere Dicke hat als die übrigen Statorbleche
zum Aufbauen des Statorkörpers.
Ferner liegt es im Bereich der Erfindung, mehrere Statorendbleche 16 zu verwenden,
um den Querschnitt des Statorrückschlusses
zu maximieren. Wenn mehrere Statorendbleche 16 verwendet
werden, sind vorzugsweise nur am äußersten Statorendblech 16 die
beschriebenen Vorsprünge 24 ausgebildet.
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Weiterhin überdecken
die Statorendbleche 16 im wesentlichen den Rückschlußring 12 des
Statorkörpers 10.
Jedoch ist es auch möglich,
daß die Statorendbleche
die Statorzahnstege 14 partiell überdecken, wie in 2 ausschnittsweise
angedeutet ist.
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Die 2 und 3 zeigen
in vereinfachter Darstellung eine Draufsicht auf einen Blechschnitt zum
Bilden des Statorkörpers 10 mit
einem Rückschlußring 12 und
Statorzähnen 14 bzw.
eine Draufsicht auf das Statorendblech 16, das die beschriebenen
Vorsprünge 24 aufweist.
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In
der 2 ist beispielsweise ein Statorblech für einen
9-nutigen, 3-phasigen DC-Motor dargestellt. Die Wicklungen, die
auf die mit denselben Buchstaben A, B bzw. C gekennzeichneten Statorzähne gewickelt
werden, werden elektrisch verbunden. Bevorzugt wird hierzu der Wickeldraht
um die Drahtführungszungen 24 geleitet,
um sämtliche
Phasenspulen miteinander zu verbinden.
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4 zeigt
eine schematische Teilansicht einer Statoranordnung für einen
Außenläufermotor
gemäß einer
weiteren Ausführung
der Erfindung. Korrespondierende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet wie in den 1 bis 3. Wie aus
den 4 und 5 zu erkennen ist, lassen sich die
Grundsätze
der Erfindung in gleicher Weise auf elektrische Maschinen mit Innenläufer- und
Außenläuferkonfiguration
anwenden. Bei der Statoranordnung für einen Außenläufermotor, die in den 4 und 5 gezeigt
ist, erstrecken sich die Statorzähne 14 von
dem Rückschlußring 12 in
radialer Richtung nach außen.
Entsprechend sind die Vorsprünge 24 am
Außenumfang
des Statorendbleches 16 angeordnet, um das Verbindungsdrahtstück 22 zwischen zwei
benachbarten Spulen zu führen
und zu positionieren. Anders als in der Ausführung der 1 bis 3 sind
in den 4 und 5 jeweils einzelne Vorsprünge 24 zwischen
zwei benachbarten Statorzähnen 14 gezeigt.
Die Anzahl der Vorsprünge
zwischen zwei benachbarten Statorzähnen ist nicht kritisch. Die
Vorsprünge 24 müssen auch
nicht notwendig mittig zwischen zwei benachbarten Statorzähnen 14 angeordnet
sein, sie könnten
sogar die Statorzähne 14 überlappen,
solange sie geeignet ausgebildet und angeordnet sind, um den Wickeldraht
zwischen zwei benachbarten Statorzähnen zu führen und zu positionieren.
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Die 6 zeigt
beispielhaft die Verwendung einer erfindungsgemäßen Statoranordnung in einem Innenläufer-Elektromotor
zum Antrieb von Microdrives. Im Querschnitt erkennt man den Statorkörper 10,
drei Statorhauptbleche 14 und ein zusätzliches Statorendblech 16 an
seinem Rückschlußring 12 aufweist.
Man erkennt, daß die
Zunge 24 zur Wickeldrahtführung in axialer Richtung nicht
bzw. nur unwesentlich über
die Wickelköpfe
der Wicklungen 20 hinausragen.
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Der
Motor ist von einem Gehäuse 42 umgeben.
Die drehbare Welle 36 ist mit einer Nabe 38 verbunden
und bildet gemeinsam mit den am Außenumfang der Nabe angeordneten
ringförmigen
Rotormagneten 40 die Rotoranordnung 44.
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Dargestellt
ist zur Lagerung des Elektromotors ferner ein fluiddynamisches Lager,
auf dessen Konstruktion und Wirkungsweise an dieser Stelle nicht
eingegangen wird. Dies ist nicht als Einschränkung zu verstehen; ebenso
ist eine Lagerung des Elektromotors mittels Kugellager oder anderen
Lagertypen möglich.
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Bei
dem in 6 dargestellten Motor handelt es sich um einen
miniaturisierten Spindelmotor, bei dem die Baugruppe aus Stator
und Rotor einschließlich
der Wickelköpfe
der Wicklungen 20 eine Bauhöhe in der Größenordnung
von nur 2 mm hat. Für
solche Motoren werden zum Aufbauen des Statorkörpers nur drei bis vier Statorbleche 14 mit
einer Dicke von 0,6 bis 0,8 mm verwendet. Man erkennt, daß die Dicke
des Statorendbleches 16 sich auf die Gesamt-Bauhöhe des Motors
nicht auswirkt.
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Man
wird verstehen, daß bei
Statoranordnungen mit diesem Aufbau das Problem der magnetischen
Sättigung
des Statorrückschlusses 12 besonders
kritisch ist. Die Erfindung löst
durch das Hinzufügen
von einem oder mehreren Statorendblechen 16 gleich zwei
Probleme. Der Querschnitt des Rückschlußringes 12 wird
erhöht,
so daß der
Rückschlußring weniger
leicht in die magnetische Sättigung
gehen kann, und das Statorendblech 16 schafft durch die
Vorsprünge 24 eine
Führung
für den
Wickeldraht zwischen den Wicklungen der einzelnen Phasen. Wie erläutert, fluchtet
das Statorendblech 16 mit dem Rückschlußring 12. Diese Ausfüh rung umfaßt auch, daß sich das
Statorendblech 16 partiell über die Zahnstege erstreckt,
soweit dadurch der Wickelraum für
die Wicklungen 20 nicht deutlich eingeschränkt wird
und sich die axialen Abmessungen der Wickelköpfe nicht vergrößern. Das
Statorendblech 16 kann sich über ein Teilstück der Zahnstege
erstrecken, das etwa 1% bis 20%, vorzugsweise 5% bis 10% der Länge der
Statorzahnstege ausmacht, wie in 2 gezeigt.
Der im Motor zur Verfügung
stehende Raum wird durch die Erfindung optimal für die Vergrößerung des Querschnitts des
Statorrückschlusses
sowie die Führung
der Wicklungen 20 genutzt.
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7 zeigt
eine Draufsicht auf eine Statoranordnung für einen Innenläufermotor
gemäß einer weiteren
Ausfürung
der Erfindung, wobei die Wicklungen der Einfachheit halber weggelassen
werden. Der Ausschnitt B in 7 ist auch
in vergrößerter Darstellung
gezeigt. 8 zeigt eine Schnittdarstellung
durch die Statoranordnung der 7 entlang der
Linie C-C. Korrespondiere Teile sind mit denselben Bezugszeichen
bezeichnet wie in den vorhergehenden Ausführungen.
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Wie
in den bereits beschriebenen Ausführungen der Erfindung umfaßt die Statoranordnung ein
Statorkörper 10,
der einen Rückschlußring 12 und von
dem Rückschlußring nach
innen in radialer Richtung abstehende Statorzähne 14 aufweist. Aus
der Darstellung der 8 ist erkennbar, daß der Statorkörper 10 aus
einem Stapel gestanzter und paketierter Metallbleche aufgebaut ist.
Dieser Statorkörper umfaßt an seiner
Stirnseite ein Statorendblech 16', das auch in 7 dargestellt
ist. Das Statorendblech ist vorzugsweise aus demselben Material
hergestellt wie die übrigen
Bleche des Stapels. In der in den 7 und 8 gezeigten
Ausführung
der Erfindung hat es weitgehend den gleichen Querschnitt wie die übrigen Bleche
des Stapels; an dem Statorendblech 16' sind jedoch zusätzlich Zungen 24' bzw. 46 zum
Ausbilden von Vorsprüngen
angeformt. Die Zungen 24' sind
im wesentlichen wie in der ersten Ausführung an den Innenumfang des
Statorendblechs 16' angeformt
und nach Art von Haken so gebogen, daß sie mit der Oberfläche des
Statorendblechs 16' vorzugsweise
einen Winkel ≤ 90° einschließen, beispielsweise
einen Winkel zwischen 70° und
80°, insbesondere
einen Winkel von ungefähr
75°. Bezüglich der
Herstellung, Ausbildung und Funktion der durch die Zungen 24' gebildeten
Vorsprünge
wird auf die zuvor beschriebenen Ausführungen Bezug genommen. Auch
die vorstehenden Ausführungen
zu den verwendeten Materialien, Materialstärken, Einzel- und Gesamtabmessungen
der Statoranordnung bzw. der elektrischen Maschine gelten für die Ausführung der 7 und 8.
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Die
Ausführung
der 7 und 8 unterscheidet sich jedoch
von den zuvor erörterten
Ausführungen
dadurch, daß das
Statorendblech 16' mit den übrigen Statorblechen
der Statoranordnung 10 weitgehend vollständig fluchtet,
d.h. daß das
Statorendblech 16' auch
die Statorzähne
oder Statorpole 14 überdeckt.
Es erstreckt sich somit über
den Rückschlußring 12 der
Statoranordnung und die Statorpole 14 bis hin zu den Polschuhen 48.
Im Bereich der Polschuhe 48 ist das Statorendblech 16' verlängert und
im wesentlichen L-förmig
umgeformt, so daß sich Zungen
oder Vorsprünge 46 ergeben,
die an den Polschuhen der Statorzähne von der außenliegenden Stirnfläche des
Statorendblechs 16' in
axialer Richtung vorstehen. Dadurch kann die Fläche der Polschuhe, die den
Rotormagneten gegenüberliegt
(die Rotormagnete sind in 6 gezeigt)
vergrößert werden,
um mehr magnetischen Fluß aufzunehmen.
Abweichend von der gezeigten Ausführung können auch an beiden Stirnseiten
des Statorpakets entsprechende Statorendbleche vorgesehen sein.
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Die
Zungen 24', 46 können zur
Ausbildung der Vorsprünge
mit ein und demselben Werkzeug geformt werden, wobei die Biegewinkel
unterschiedlich sein können.
Die Zungen können
vor oder nach dem Aufbringen des Statorendblechs auf den übrigen Blechstapel
gebogen werden.
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Auch
bei der Ausführung
der 7 und 8 wird der in einem miniaturisierten
Motor, beispielsweise für
ein Mikrodrive, zur Verfügung
stehende Raum für
die Statoranordnung optimal ausgenutzt. Die Vorsprünge 24', 46 für die Wickeldrahtführung bzw.
die Vergrößerung der
Polschuhfläche
erstrecken sich in axialer Richtung in etwa über dieselbe Distanz und erhöhen, unter
Berücksichtigung
des durch die Wicklung gebildeten Wickelkopfes, die axiale Abmessung
des Motors nicht oder allenfalls unwesentlich. Während bei der zuerst beschriebenen Ausführung die
Querschnittsfläche
des Rückschlusses
vergrößert wird,
wird bei der zuletzt beschriebenen Ausführung die Fläche der
Polschuhe zur Aufnahme des Magnetflusses von den Rotormagneten vergrößert. Je
nach Anwendung und Anforderung an den Motor kann die eine oder andere
Ausführung
der Erfindung gewählt
werden. Sämtliche
Ausführungen beruhen
dabei auf dem Konzept, zusätzlich
zu den „üblichen" Blechen des Statorstapels,
wenigstens ein Statorendblech vorzusehen, in das weitere Funktionen
integriert sind, wie die Wickeldrahtführung und die Verbreiterung
der Polschuhe, welche durch die beschriebenen Vorsprünge realisiert
werden.
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Die
erfindungsgemäße Statoranordnung
ermöglicht
es, Wicklungen zwischen benachbarten Phasenspulen einfacher zu führen und
zu befestigen. Gleichzeitig wird durch die Erfindung der Querschnitt des
Statorrückschlusses
vergrößert und
dadurch die magnetische Rückschlußsättigung
verringert. Die Erfindung ermöglicht
darüber
hinaus eine Vergrößerung der
Polschuhfläche
zur Aufnahme des Magnetflusses von den Rotormagneten; wobei dies
alles erreicht werden kann, ohne den Wickelraum zu verkleinern.
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Gemäß einer
weiteren Variante der Erfindung, die in 9 dargestellt
ist, können
die erste und die zweite Ausführung,
also die Vergrößerung der
Polschuhfläche
und die Stärkung
des Statorjochs kombiniert werden. Hierzu wird beispielsweise ein vorletztes
Statorblech 50 mit Statorzähnen und Vorsprüngen 46' ausgebildet,
und ein letztes Statorendblech 16 wird mit Zungen 24' zur Wickeldrahtführung versehen.
Die Vorsprünge 46' des vorletzten
Statorbleches 50 werden L-förmig umgebogen, um die Polschuhfläche zu vergrößern. Und
das Statorendblech 16' ermöglicht die
Wickeldrahtführung
und ist so ausgebildet, daß es
die Statorpole nicht überdeckt.
Es sei darauf hingewiesen, daß die
Ausführungen
der 8 und 9 in der Draufsicht identisch
sind, so daß beide
Ausführungen
durch die Draufsicht der 7 gleichermaßen repräsentiert sind.
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Dadurch
kann die Motorleistung insbesondere bei Motoren mit geringer axialer
Baulänge
verbessert werden. Die Erhöhung
der Rückschlußdicke in axialer
Richtung bietet auch die Möglichkeit,
die Rückschlußbreite
in radialer Richtung zu reduzieren, um mehr Wickelraum in Statornuten
zu gewinnen.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten
Merkmale können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung
der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungen von Bedeutung sein.
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- 10
- Statorkörper
- 12
- Rückschlußring
- 14
- Statorpole
- 16,
16'
- Statorendblech
- 18
- Verbindungspunkte
- 20
- Wicklungen
- 22
- Verbindungsdrahtstück
- 24,
24'
- Vorsprünge, Zungen
- 28
- Lager
- 36
- Welle
- 38
- Nabe
- 40
- Rotormagnete
- 42
- Gehäuse
- 44
- Rotoranordnung
- 46,
46'
- Vorsprünge, Zungen
- 48
- Polschuhe
- 50
- vorletztes
Statorblech