DE102007048270A1

DE102007048270A1 - Statoranordnung zur vereinfachten Montage einer elektrischen Maschine sowie Verfahren zur Herstellung einer derartigen Statoranordnung

Info

Publication number: DE102007048270A1
Application number: DE200710048270
Authority: DE
Inventors: Steven Andrew Evans
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-10-08
Filing date: 2007-10-08
Publication date: 2009-04-09
Also published as: CN101821921A; CN101821921B; WO2009047053A1; EP2198498A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Statoranordnung (2) für eine elektrische Maschine, umfassend einen Statorkörper; einen oder mehrere an dem Statorkörper angeordnete Statorzähne (3), die auf eine um eine Mittenachse ausgebildete Innenausnehmung zur drehbeweglichen Aufnahme einer Rotoranordnung (9) gerichtet sind, wobei die Statorzähne (3) jeweils parallel zu einer durch die Mittenachse definierten radialen Richtung um einen Versatz versetzt sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Statoranordnung insbesondere für kleine Permanentmagnet erregte Gleichstrommotoren.
Stand der Technik
Permanentmagnet erregte Elektromotoren weisen üblicherweise eine Statoranordnung mit daran befindlichen Statorspulen auf. Die Statorspulen sind um einen oder mehrere Statorzähne vorgesehen und darauf durch eine geeignete Wicklungstechnik aufgebracht. Nachteilig bei einer solchen Anordnung ist die aufwändige Herstellung und insbesondere bei Elektromotoren kleiner Baugröße der schlechte Nutfüllfaktor der Statoranordnung, aufgrund der begrenzten Menge von Kupferdraht, der um den Statorzahn gewickelt werden kann. Auf diese Weise können nur elektrische Maschinen mit einer geringen Leistungsdichte und einem geringen Wirkungsgrad aufgebaut werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Statoranordnung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Statoranordnung zur Verfügung zu stellen, wobei die Statoranordnung ausgebildet ist, um eine elektrische Maschine mit einer höheren Leistungsdichte und einem höheren Wirkungsgrad zur Verfügung zu stellen.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch die Statoranordnung gemäß Anspruch 1 sowie durch das Verfahren zur Herstellung einer solchen Statoranordnung gemäß dem nebengeordneten Anspruch gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem Aspekt ist eine Statoranordnung für eine elektrische Maschine vorgesehen. Die Statoranordnung umfasst einen Statorkörper und einen oder mehrere an dem Statorkörper angeordnete Statorzähne, die auf eine um eine Mittenachse ausgebildete Innenausnehmung zur drehbeweglichen Aufnahme einer Rotoranordnung gerichtet sind. Die Statorzähne sind jeweils parallel zu einer durch die Mittenachse definierten radialen Richtung um einen Versatz versetzt.
Die obige Statoranordnung ermöglicht es Statorzähne mit jeweiligen Statorzahnschuhen vorzusehen, ohne die Breite des freien Endes des Statorzahns gegenüber der Breite des Statorzahns zu erhöhen. Dadurch ist es möglich, ein vorgefertigtes Spulenelement auf den Statorzahn in einfacher Weise aufzusetzen und somit ein aufwändiges Wickeln des Spulenelementes direkt auf dem Statorzahn zu vermeiden.
Weiterhin können die Statorzähne quer zur Richtung der Mittenachse versetzt sein.
Jeweils das freie, zur Innenausnehmung gerichtete Ende der Statorzähne kann einen Abschnitt der Innenfläche der Innenausnehmung bilden.
Gemäß einer Ausführungsform können die Statorzähne ein zur Mittenachse gerichtetes Profil aufweisen, wobei das Profil konkav mit einem dem Innenradius der Innenausnehmung entsprechenden Innenradius vorgesehen ist, dessen Mittelpunkt auf der Mittenachse liegt.
Insbesondere kann der Versatz mindestens eines der Statorzähne so gewählt sein, dass sich bezüglich der Mittenachse der Abschnitt der Innenfläche, der durch den Statorzahn gebildet wird, über einen vorgegebenen Statorzahnschuhwinkel bezüglich der Mittenachse erstreckt.
Weiterhin kann der Statorkörper hinsichtlich einer senkrecht zur Mittenachse verlaufenden Querschnittsfläche eckig mit mehreren Statorseiten ausgebildet sein, wobei ein Statorzahn von einer Statorseite an einer Position ins Innere des Stators absteht, die bezüglich einer Mitte der Statorseite um den Versatz versetzt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Stator für eine elektrische Maschine mit einer obigen Statoranordnung vorgesehen, wobei die Statorzähne jeweils von einem Spulenelement umgeben sind. Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine elektrische Maschine mit einem obigen Stator und mit einer Rotoranordnung vorgesehen, die in der Innenausnehmung angeordnet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine elektrische Maschine vorgesehen, wobei der Stator einen oder mehrere an einem Statorkörper angeordnete Statorzähne umfasst, die auf eine um eine Mittenachse ausgebildete Innenausnehmung zur drehbeweglichen Aufnahme einer Rotoranordnung gerichtet sind. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens von über Biegeverbindungen miteinander verbundene Statorteile, die jeweils einen Statorzahn aufweisen, wobei die Statorzähne jeweils parallel zu einer durch die Mittenachse definierten radialen Richtung um einen Versatz versetzt sind; des Versehens der Statorzähne mit jeweiligen Spulenelementen; sowie des Schwen kens der Statorteile um die Biegeverbindungen, so dass die Enden der miteinander verbundenen Statorteile aneinander anliegen und die Statorzähne von den Statorteilen zu der Innenausnehmung des so gebildeten Stators gerichtet sind.
Insbesondere kann das Bereitstellen von über Biegeverbindungen miteinander verbundenen Statorteilen, die jeweils einen Statorzahn aufweisen, umfassen, dass Lamellenelemente mit einer Anzahl über Biegestellen miteinander verbundenen Teilabschnitten, die jeweils einen Statorzahnabschnitt aufweisen, hergestellt werden, und dass die Lamellenelemente gestapelt werden, um die über die Biegeverbindungen miteinander verbundenen Statorteile mit dem jeweiligen Statorzahn zu schaffen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht einer elektrischen Maschine gemäß dem Stand der Technik;
2 einen Ausschnitt der Querschnittsansicht der 1;
3 eine elektrische Maschine mit einer Statoranordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 einen Ausschnitt aus der Querschnittsansicht der 3;
5 einen Verfahrensstand bei der Herstellung eines Stators;
6 einen weiteren Verfahrensstand bei der Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine;
7 die Anordnung der zu stanzenden Lamellenelemente in einem Rohblech zur Reduzierung der Menge von Schnittresten;
8 die Ausbildung der Verbindung der Enden der Lamellenelemente im vollständig zu der Statoranordnung gefalteten Zustand;
9 einen Ausschnitt der Statoranordnung mit einem aufgesetzten Spulenelement;
10a und 10b eine Stanzform der Biegeverbindungen der Lamellenelemente zum Aufbau der Statoranordnung;
11 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Maschine;
12 einen Verfahrensstand zum Aufbau der Statoranordnung für die elektrische Maschine der 11;
13 einen weiteren Verfahrensstand zum Aufbau des Stators für die elektrische Maschine der 11;
14 eine Anordnung der zu stanzenden Lamellenelemente in einem Rohblech zum Aufbau der Statoranordnung für die elektrische Maschine der 11;
15 die Verbindung der Enden von gestapelten Lamellenelementen, die zu der Statoranordnung für die elektrische Maschine der 11 gebogen sind;
16 einen Ausschnitt einer Querschnittsansicht der Statoranordnung für die elektrische Maschine der 11 mit einem Spulenelement, das ausgebildet ist, um das Biegen zu der Statoranordnung zu vereinfachen;
17a und 17b Ausgestaltungen der Biegeabschnitte des Lamellenelements zum Erleichtern des Biegens des Lamellenelements zu der Statoranordnung für die elektrische Maschine der 11;
18 einen Vergleich der Drehmomenten-Welligkeiten bezüglich einer elektrischen Maschine gemäß dem Stand der Technik und der elektrischen Maschine der 3.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine herkömmliche elektrische Maschine am Beispiel eines zweiphasigen, viernutigen und sechspoligen bürstenlosen Gleichstrommotors. Der Gleichstrommotor weist einen ringförmigen Stator 2 auf, der vier nach innen gerichtete Statorzähne 3 mit jeweils einem darauf angeordneten Statorzahnschuh 4 aufweist. Der Bereich zwischen den Statorzähnen 3 bzw. den Statorzahnschuhen 4 ist der Nutbereich 5, in dem üblicherweise die Spulenwicklung angeordnet ist. Um die Statorzähne 3 sind dazu Spulenelemente 6 angeordnet, die jeweils über den Sta torzahnschuh 4 ein magnetisches Feld ins Innere des Stators 2 abgeben. Um elektrische Kurzschlüsse über den Stator 2 zwischen den Spulenelementen 6 zu vermeiden, ist zwischen den Spulenelementen 6 und dem Statot 2 eine Nutisolation 7 angeordnet, die vorzugsweise die gesamte Innenfläche des Stators 2 bedeckt, abgesehen von den Statorzahnschuhen 4. Im Inneren des Stators 2 läuft eine Rotoranordnung 9 mit einer Welle 8, an der Permanentmagnete 10, im vorliegenden Ausführungsbeispiel sechs Permanentmagnete, angeordnet sind. Die Rotoranordnung 9 ist im Wesentlichen zylindrisch und die Statorzahnschuhe 4 der vier Statorzähne 3 sind entsprechend der Außenfläche der Rotoranordnung 9 geformt, so dass zwischen den Statorzahnschuhen 4 und der Außenfläche der Rotoranordnung 9 ein im Wesentlichen gleichförmiger Luftspalt 11 ausgebildet wird.
In 2 ist ein Ausschnitt durch die Querschnittsansicht der 1 dargestellt. In dem Ausschnitt sind der Statorzahnschuhwinkel θ_S bezüglich der Mittenachse der Welle 8 der Rotoranordnung 9 sowie der Magnetpolwinkel θ_M, d. h. der Winkel, den bezüglich der Mittenachse der Welle der Rotoranordnung der Permanentmagnet einnimmt, angegeben. Man erkennt, dass der Statorzahnschuh 4 eine größere Breite W_S aufweist als die Breite W_T des Statorzahns 3, um den die Spule 6 angeordnet ist. Dadurch erreicht man eine bessere Ausnutzung des Permanentmagnets. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die Spule direkt auf den Statorzahn 3 gewickelt werden muss und aufgrund der größeren Breite des Statorzahnschuhs 4 kein vorgefertigtes Spulenelement auf den Statorzahn 3 aufgesetzt werden kann.
Der Statorzahnschuhwinkel θ_S ist vorzugsweise gleich oder größer als der Magnetpolwinkel θ_M ausgebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt θ_S 67° mechanisch (201° elektrisch) und θ_M = 60° mechanisch (180° elektrisch). W_SO bezeichnet die Breite der Nutöffnung.
In 3 ist eine elektrische Maschine mit einer Statoranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dieser und in nachfol genden Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente gleicher bzw. vergleichbarer Funktion.
Die Statoranordnung 2 der 3 ist im Gegensatz zur Statoranordnung der 1 nicht mit einem runden Querschnitt, sondern eckig, im gezeigten Ausführungsbeispiel viereckig ausgebildet. Die Statoranordnung 2 weist vier Statorzähne 3 auf, die bezüglich einer Mittenachse M einer Innenausnehmung der Statoranordnung 2 senkrecht zur radialen Richtung (bezüglich der Mittenachse M) und senkrecht zur Achsrichtung der Mittenachse M versetzt sind. Die Mittenachse M der Statoranordnung 2 wird durch die Innenausnehmung und das Profil der Statorzahnschuhe 4 definiert. Die Mittenachse M definiert auch die Drehachse einer in die Statoranordnung 2 einzusetzenden bzw. einsetzbaren Rotoranordnung 9.
Die Statoranordnung 2 ist nicht auf eine Statoranordnung mit vier Statorzähnen 3 beschränkt, sondern die Erfindung lässt sich auch auf Statoranordnung mit einer anderen Anzahl von Statorzähnen 3 in analoger Weise übertragen.
Um die Statorzähne 3 sind vorgefertigte Spulenelemente 6 angeordnet, die sich bei der Montage der elektrischen Maschine einfach auf die Statorzähne 3 aufschieben lassen. Die Statorzahnschuhe 4 sind im Wesentlichen nicht als Verbreiterung der Statorzähne 3 ausgebildet, sondern lediglich als konkave Kontur am zum Inneren der Statoranordnung 2 gerichteten Ende des jeweiligen Statorzahns 3, das gemeinsam mit der Außenfläche der Rotoranordnung 9 den Luftspalt 11 bildet.
Durch den Versatz des Statorzahns 3 senkrecht zur radialen Richtung bezüglich der Mittenachse und senkrecht zur Achsrichtung der Mittenachse ist der Statorzahnschuh 4 entsprechend mit einem Profil versehen, der dem Innenradius der Innenausnehmung der Statoranordnung 2 entspricht. Dadurch ist es möglich, dass der Statorzahnschuhwinkel θ_S entsprechend vergrößert wird, ohne dass die Breite des Statorzahnschuhs 4 gegenüber der Breite des Statorzahns 3 vergrößert wer den muss (4). Der Statorzahnschuhwinkel θ_S ergibt sich bei dem konkaven Profil entsprechend dem Radius der Innenausnehmung der Statoranordnung 2 abhängig von der Höhe des Versatzes aus der radialen Richtung. Der Versatz aus der radialen Richtung ist daher so gewählt, dass der Statorzahn 3 zum Ausbilden des Statorzahnschuhs 4 nicht verbreitert werden muss, um den gewünschten Statorzahnschuhwinkel θ_S zu erhalten. Dadurch wird die Montage des Stators erheblich vereinfacht.
Die im Wesentlichen viereckige bzw. quadratische Ausbildung der Statoranordnung 2 ermöglicht es, vorgefertigte Spulenelemente 6 auf die Statorzähne 3 aufzuschieben. Die Spulenelemente 6 sind auf eine isolierende Spulenhalterung 15 aufgebracht, die im Wesentlichen ein zylindrisches Profil aufweist. Die Spulenhalterung 15 ist mit Halteschenkel versehen, um ein Abrutschen der Windungen des Spulenelementes 6 von dem zylindrischen Profil zu vermeiden. Der isolierende Spulenhalter 15 kann bezüglich der Zylinderachse ein rundes, eckiges oder sonstiges Profil aufweisen, wobei der Querschnitt der Innenausnehmung des Spulenhalters 15 im Wesentlichen dem Querschnitt der Statorzähne 3 der Statoranordnung 2 entspricht, so dass die Spulenelemente 6 auf die Statorzähne 3 aufgesteckt werden können.
In 5 ist ein erster Verfahrensstand bei der Herstellung der Statoranordnung 2 der Ausführungsform der 3 dargestellt. Die Statoranordnung 2 ist vorzugsweise aus Lamellenelementen ausgebildet, die aufeinander geschichtet bzw. gestapelt werden. Die Lamellenelemente sind vorzugsweise Bleche aus weichmagnetischem Material, die in die gezeigte Form geschnitten oder gestanzt werden. Die Lamellenelemente weisen eine Form auf, die in 5 dargestellt ist. Jedes der Lamellenelemente ist mit vier L-förmigen Teilabschnitten 20 ausgebildet, die miteinander über Biegeverbindungen 21 verbunden sind, um eine längliche Anordnung zu bilden.
Die Teilabschnitte 20 weisen jeweils einen kürzeren Schenkel 22 und einen längeren Schenkel 23 auf. Der längere Schenkel 23 ist jeweils mit einem Statorzahnabschnitt 24 versehen, der im Wesentlichen senkrecht von dem längeren Teilabschnitt 23 in die gleiche Richtung wie der kürzere Teilabschnitt 22 von dem längeren Schenkel 23 absteht, so dass im ursprünglichen Zustand die Statorzahnabschnitte 24 in die gleiche Richtung weisen. Der Statorzahnabschnitt 24 ist an seinem freien Ende mit einer geneigten Endkontur versehen, die konkav ist und deren Verlauf im Wesentlichen dem Radius der zu bildenden Innenausnehmung der Statoranordnung entspricht, d. h. der einen Radius aufweist, der der Summe des Radius der Rotoranordnung 9 und dem gewünschten Luftspalt zwischen Rotoranordnung 9 und Statorzahnschuh 4 entspricht. Aufgrund des gewünschten Versatzes des zu bildenden Statorzahns 3 aus der radialen Richtung weist die Endkontur des Statorzahnabschnittes 24 bezüglich der Erstreckung der Teilabschnitte 20 eine Neigung auf, die von der Größe des Versatzes, dem Innenradius und dem gewünschten Statorzahnschuhwinkel θ_S abhängt.
Nach dem Stapeln mehrerer der in 5 gezeigten Lamellenelemente werden die Spulenelemente 6 auf die Statorzähne 3 aufgesetzt. Anschließend werden, wie in 6 gezeigt ist, die gestapelten Lamellenelemente an den Biegeverbindungen 21 gegeneinander mit den freien Enden verschwenkt, so dass der Stator 2 der herzustellenden elektrischen Maschine der 3 ausgebildet wird. Die Profile der Statorzahnschuhe 4 sind so ausgebildet, dass im Wesentlichen die Innenausnehmung mit dem Innenradius zur Aufnahme der Rotoranordnung 9 gebildet wird.
Um den Materialverlust beim Herstellen der Lamellenelemente durch Stanzen aus einem Blech möglichst zu reduzieren, können die Lamellenelemente so aus einem Rohblech ausgeschnitten (ausgestanzt) werden, dass die entsprechenden Lamellenelemente ineinander greifen. Die Anordnung zweier benachbarter Lamellenelemente kann dabei so gewählt sein, dass jeweils ein Statorzahnabschnitt 24 des einen Lamellenelementes in den Zwischenraum zwischen einem Statorzahnabschnitt 24 und dem kleineren Schenkel 22 des weiteren Lamellenelementes hineinragt. Somit lässt sich der Materialverlust beim Stanzen von mehreren Lamellenelementen aus einem Rohblech möglichst gering halten.
In 8 ist dargestellt, wie die Statoranordnung 2 fixiert werden kann, wenn diese gemäß dem Verfahrensschritt, der in 6 dargestellt ist, gestapelt und zu dem Stator 2 gebogen wird. Vorzugsweise sind die Lamellenelemente an ihren Enden 25 mit einer Abschrägung versehen, so dass eine Schweißkerbe 30 gebildet wird. In die Schweißkerbe 30 wird eine Schweißnaht 31 gelegt, um die beiden Enden 25 der Lamellenelemente miteinander zu verbinden.
Um zu verhindern, dass beim Zusammenklappen der einzelnen Teilabschnitte 20 mit den auf den Statorzähnen 3 aufgesetzten Spulenelemente 6 sich eine frei liegende Ecke 32 des Spulenelementes 6 nicht mit dem Profil am Ende des Statorzahns verhakt, kann vorgesehen sein, die betreffende freistehende Ecke 32 des Spulenelements 6 abzuschrägen (9), so dass beim Umbiegen des letzten Teilabschnittes 20 der gestapelten Lamellenelemente sich ein Ende des entsprechenden Statorzahns 3 nicht mit der entsprechenden Ecke 32 des Spulenelements 6 verhakt und dadurch die Montage erschwert.
In 10a ist die Biegeverbindung 21 vor dem Biegen der Teilabschnitte 20 der gestapelten und in 10b die Biegeverbindung nach dem Biegen der Teilabschnitte 20 zum Herstellen der Statoranordnung 2 dargestellt. Man erkennt, dass die Biegeverbindung 21 einen schmalen Steg 41 aufweist, der die zwei zueinander winklig angeordneten Teilabschnitte 20, d. h. der kleinere Schenkel 22 eines der Teilabschnitte 20 und der größere Schenkel 23 eines benachbarten Teilabschnitts 20 miteinander verbindet. An der dem Steg gegenüberliegenden Seite der Biegeverbindung 21 ist eine Kerbe 42 vorgesehen, die an dem dem Steg 41 zugewandten Ende eine Ausnehmung 43 aufweist, so dass beim Biegen der Schenkel 22, 23 kein Material des Lamellenelements in unerwünschter Weise verdrängt wird. Der kleinere Schenkel 22 und der größere Schenkel 23, die zuvor im Wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet sind, werden bei der Herstellung der Statoranordnung so gebogen, dass sie im Wesentlichen in einer geradlinigen Richtung verlaufen, wie es in 10b dargestellt ist. Man erkennt, dass die Kerbe 42 durch das Biegen verschwunden ist und die Seiten der Kerbe 42 aneinander anliegen. Die Ausnehmung 43 ist verkleinert und (hat) verhindert, dass beim Biegen das Lamellenelementes in unerwünschter Weise verformt wird.
In 11 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, die sich von der Ausführungsform der 3 nur durch einen geänderten Aufbau der Statoranordnung 2 unterscheidet. Dazu unterscheiden sich die Lamellenelemente, mit denen die Statoranordnung 2 der elektrischen Maschine der 11 aufgebaut ist, von denen, mit denen die Statoranordnung 2 der elektrischen Maschine der 3 aufgebaut ist. Die Lamellenelemente weisen Teilabschnitte 50 auf, die T-förmig sind, wobei der Teilabschnitt 50 geradlinig ausgebildet ist und von dem ein wie in 12 gezeigt ausgebildeter Statorzahnabschnitt 51 im Wesentlichen rechtwinklig zum Verlauf des Teilabschnitts 50 absteht. Der Statorzahnabschnitt 51 steht in einer Position von dem Teilabschnitt 50 ab, die von der Mitte des Teilabschnitts 50 um den Versatz verschoben ist, um den der Statorzahn aus der radialen Richtung versetzt ist. Auf die nach dem Ausschneiden (Ausstanzen) gestapelten Lamellenelemente werden wie zuvor in Verbindung mit 5 gezeigt, die Spulenelemente 6 aufgesetzt und anschließend, wie in 13 gezeigt, die Teilabschnitte 50 an ihren jeweiligen Biegeverbindungen 52 so zueinander verschwenkt, dass nach dem Biegen die Statorzähne 3 ins Innere des so gebildeten Stators weisen.
In 14 ist die Anordnung der Lamellenelemente, die aus einem Rohblech ausgestanzt werden sollen, dargestellt. Jeweils zwei Lamellenelemente sind einander gegenüberliegend angeordnet, wobei die entsprechenden Statorzahnabschnitte 51, wie bei der Ausführungsform der 7 gezeigt, ineinander greifen, d. h. ein Statorzahnabschnitt 51 eines der Lamellenelemente liegt zwischen zwei Statorzahnabschnitten 51 eines gegenüberliegenden Lamellenelements, um die Menge des bei dem Zuschnitt der Lamellenelemente anfallenden Schnittrestes zu reduzieren.
Um die Enden der gestapelten Lamellenelemente beim Aufbau der Statoranordnung miteinander zu verbinden, können Enden 53 der Lamellenelemente vorzugsweise abgeschrägt sein, so dass eine Schweißfläche 60 gebildet wird (15), auf der eine Schweißnaht 61 aufgebracht werden kann, um die gestapelten Lamellenelemente dauerhaft zu einer Statoranordnung zu verbinden.
Um die Herstellung des Stators zu vereinfachen, ist in 16, vergleichbar zu der Ausführungsform der 9, dargestellt, dass das Spulenelement 6 eine abgeschrägte Ecke 54 aufweist, um beim Einklappen des letzten Teilabschnittes 50 zum Aufbau der Statoranordnung 2 der Ausführungsform der 11 ein gegenseitiges Verkanten benachbarter Spulenelemente 6 zu vermeiden.
In 17 ist die Ausbildung der Lamellenelemente an den entsprechenden Biegeabschnitten 52 detaillierter dargestellt. 17a zeigt den Zustand der Biegeverbindung 52 in nicht gebogenem Zustand. 17b zeigt die Biegeverbindung 52 in gebogenem Zustand. Der Biegeabschnitt 52 weist einen Steg 55 auf, der durch eine Kerbe 56 und eine am spitzen Ende der Kerbe 56 vorgesehene Ausnehmung 57 ausgebildet ist. Beim Umbiegen der Teilabschnitte 50 verbiegt sich im Wesentlichen der Steg 55 und die Seitenränder der Kerbe 56 stoßen aneinander an. Die Ausnehmung 57 vermeidet eine Verdrängung von Material, z. B. senkrecht zur Biegeebene.
In 18 ist die Drehmomenten-Welligkeit bezüglich des mechanischen Winkels einer elektrischen Maschine gemäß 3 (Erfindung) bzw. 1 (Stand der Technik) dargestellt. Man erkennt, dass das Drehmoment deutlich erhöht werden kann, da die elektrische Maschine mit der Statoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung einen höheren Nutfüllfaktor, eine höhere Leistungsdichte verglichen mit dem Stand der Technik aufweist. Zudem wird die Herstellung einer derartigen elektrischen Maschine erheblich vereinfacht.

Claims

Statoranordnung (2) für eine elektrische Maschine, umfassend: – einen Statorkörper; – einen oder mehrere an dem Statorkörper angeordnete Statorzähne (3), die auf eine um eine Mittenachse ausgebildete Innenausnehmung zur drehbeweglichen Aufnahme einer Rotoranordnung (9) gerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorzähne (3) jeweils parallel zu einer durch die Mittenachse definierten radialen Richtung um einen Versatz versetzt sind.
Statoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorzähne (3) quer zur Richtung der Mittenachse versetzt sind.
Statoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils das freie zur Innenausnehmung gerichtete Ende der Statorzähne (3) einen Abschnitt der Innenfläche der Innenausnehmung bildet.
Statoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorzähne (3) ein zur Mittenachse gerichtetes Profil aufweisen, wobei das Profil konkav mit einem dem Innenradius der Innenausnehmung entsprechenden Innenradius vorgesehen ist, dessen Mittelpunkt auf der Mittenachse liegt.
Statoranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatz mindestens eines der Statorzähne (3) so gewählt ist, dass sich bezüglich der Mittenachse der Abschnitt der Innenfläche, der durch den Statorzahn (3) gebildet wird, über einen vorgegebenen Statorzahnschuhwinkel (θ_S) erstreckt.
Statoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorkörper hinsichtlich einer senkrecht zur Mittenachse verlaufenden Querschnittsfläche eckig mit mehreren Statorseiten (20) ausgebildet ist, wobei ein Statorzahn (3) von einer Statorseite (20) an einer Position ins Innere der Statoranordnung (2) absteht, die bezüglich einer Mitte der Statorseite (20) um den Versatz versetzt ist.
Stator für eine elektrische Maschine mit einer Statoranordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Statorzähne (3) jeweils von einem Spulenelement (6) umgeben sind.
Elektrische Maschine mit einem Stator nach Anspruch 7 und mit einer Rotoranordnung, die in der Innenausnehmung angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine elektrische Maschine, der einen oder mehrere an einem Statorkörper angeordnete Statorzähne (3) umfasst, die in Richtung einer um eine Mittenachse ausgebildeten Innenausnehmung zur drehbeweglichen Aufnahme einer Rotoranordnung gerichtet sind, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen von über Biegeverbindungen miteinander verbundenen Statorteilen, die jeweils einen Statorzahn (3) aufweisen, wobei die Statorzähne (3) jeweils parallel zu einer durch die Mittenachse definierten radialen Richtung um einen Versatz versetzt sind; – Versehen der Statorzähne mit jeweiligen Spulenelementen (6); – Schwenken der Statorteile um die Biegeverbindungen, so dass die Enden der miteinander verbundenen Statorteile (20) aneinander anliegen und die Statorzähne (3) von den Statorteilen (20) zu der Innenausnehmung der so gebildeten Statoranordnung (2) gerichtet sind.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Bereitstellen von über Biegeverbindungen (21) miteinander verbundene Statorteile (20), die jeweils einen Statorzahn (3) aufweisen, umfasst: – Herstellen von Lamellenelementen mit einer Anzahl über Biegestellen (21) miteinander verbundenen Teilabschnitten (20, 21, die jeweils einen Statorzahnabschnitt aufweisen; und – Stapeln der Lamellenelemente, um die über die Biegeverbindungen miteinander verbundenen Statorteile (20) mit dem jeweiligen Statorzahn (3) zu schaffen.