DE102008054527A1

DE102008054527A1 - Stator in an electric motor

Info

Publication number: DE102008054527A1
Application number: DE200810054527
Authority: DE
Inventors: Johannes Duerr; Stefan Keil; Wolfgang Hilgers; Adolf Dillmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-06-17
Also published as: CN102246390A; WO2010066512A3; WO2010066512A2

Abstract

Ein Stator in einem Elektromotor weist eine Mehrzahl von über den Umfang angeordneten Einzelstatorelementen auf, die Trägerzähne bilden, wobei jeder Trägerzahn mit einer gewickelten Spule versehen ist und die Spulen auf den Trägerzähnen miteinander elektrisch verbunden sind. Die Trägerzähne sind, bezogen auf die Statorlängsachse, winklig angeordnet, so dass die Zahnlängsachse der Trägerzähne mit der Statorlängsachse einen Winkel einschließt.A stator in an electric motor has a plurality of circumferentially arranged single stator elements forming carrier teeth, each carrier tooth being provided with a wound coil and the coils on the carrier teeth being electrically connected to each other. The support teeth are, with respect to the stator longitudinal axis, arranged at an angle, so that the tooth longitudinal axis of the support teeth forms an angle with the stator longitudinal axis.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stator in einem Elektromotor, insbesondere in einem Stell- oder Antriebsmotor in Kraftfahrzeugen.The The invention relates to a stator in an electric motor, in particular in a servo motor in motor vehicles.

Stand der TechnikState of the art

In der US 2006/0091759 wird ein permanenterregter Innenläufer-Gleichstrommotor beschrieben, dessen Stator in einem Gehäuse ein fest angeordnetes Statorpaket umfasst, welches aus einer Mehrzahl einzelner Lamellen aufgebaut ist. Die Lamellen sind axial hintereinander liegend angeordnet und Träger einer Statorwicklung, über die ein Magnetfeld erzeugt wird, welches mit Permanentmagneten auf der Rotorwelle zusammenwirkt. Die Lamellen bilden ein zusammenhängendes Paket und werden über geeignete Spannmittel axial zusammengehalten.In the US 2006/0091759 is a permanent-magnet internal-rotor DC motor described, the stator comprises in a housing a fixedly arranged stator, which is composed of a plurality of individual lamellae. The lamellae are arranged axially one behind the other and support a stator winding, via which a magnetic field is generated, which interacts with permanent magnets on the rotor shaft. The lamellae form a coherent package and are held together axially by suitable clamping means.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen konstruktiv einfach aufgebauten und in einfacher Weise herzustellenden Stator in einem Elektromotor anzugeben, der eine konstante, gleichförmige Drehmomentabgabe erlaubt.Of the Invention is based on the object, a structurally simple constructed and easy to manufacture stator in one Electric motor to provide a constant, uniform torque output allowed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.These Task is according to the invention with the features of claim 1 solved. The subclaims give appropriate training.

Der erfindungsgemäße Stator wird in einem Elektromotor engesetzt, beispielsweise in einem Stell- oder Antriebsmotor in Kraftfahrzeugen. In Betracht kommen Anwendungen als Startermotor, als Lenkmotor oder zur Betätigung eines Hilfsaggregates wie beispielsweise eines Scheibenwischers, eines Fensterhebers oder eines Sitzverstellmotors. Der Elektromotor umfasst den erfindungsgemäßen Stator sowie eine Rotorwelle, die im Stator drehbar gelagert ist.Of the Stator according to the invention is in an electric motor set, for example, in a servo or drive motor in Motor vehicles. Applications are considered as a starter motor, as a steering motor or to operate an auxiliary unit such as a windshield wiper, a window lifter or a seat adjustment motor. The electric motor comprises the stator according to the invention and a rotor shaft which is rotatably mounted in the stator.

Der Stator weist eine Mehrzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Einzelstatorelementen auf, die jeweils Trägerzähne bilden, wobei jeder Trägerzahn mit einer gewickelten Spule versehen ist. Die verschiedenen Spulen auf den Trägerzähnen sind zumindest teilweise miteinander elektrisch verbunden und werden zur Erzeugung eines Magnetfeldes bestromt. Die Trägerzähne sind bezogen auf die Statorlängsachse – die zugleich die Rotorachse bildet, winklig angeordnet, dergestalt, dass die Zahnlängsachse der Trägerzähne mit der Statorlängsachse einen Winkel einschließt.Of the Stator has a plurality of distributed over the circumference arranged on single stator elements, each carrier teeth form each carrier tooth with a wound coil is provided. The different coils on the carrier teeth are at least partially electrically connected to each other and be energized to generate a magnetic field. The bearer teeth are related to the stator longitudinal axis - the same time the rotor axis forms, arranged at an angle, such that the Tooth longitudinal axis of the carrier teeth with the Stator longitudinal axis includes an angle.

Auf Grund der winkligen Anordnung bilden die Trägerzähne eine Schrägverzahnung, was den Vorteil aufweist, dass hierdurch eine Glättung im abgegebenen Drehmomentverlauf des Elektromotors erreicht wird. Da in jeder einzelnen Spule ein Magnetfeld erzeugt wird, wird dementsprechend auch pro Spule ein Drehmoment erzeugt, wodurch sich prinzipiell aufgrund der diskreten Anzahl von über den Umfang verteilten Spulen ein wellenförmiger Drehmomentverlauf pro Umlauf des Rotors einstellt. Durch die Schrägstellung der Trägerzähne wird in Umfangsrichtung eine teilweise Überlappung zwischen unmittelbar benachbarten Spulen erzeugt, wodurch die gewünschte Glättung und Vergleichmäßigung im Drehmomentverlauf erreicht wird.On The reason for the angled arrangement is the support teeth a helical toothing, which has the advantage that thereby achieved a smoothing in the output torque curve of the electric motor becomes. Since a magnetic field is generated in each individual coil, is Accordingly, a torque is generated per coil, thereby in principle, due to the discrete number of over the Circumference distributed coils a wave-shaped torque curve per revolution of the rotor. Due to the inclination the carrier teeth becomes a partial overlap in the circumferential direction generated between immediately adjacent coils, whereby the desired Smoothing and equalization in the torque curve is reached.

Grundsätzlich genügt ein Winkel von maximal 30° zwischen der Zahnlängsachse und der Statorlängsachse, wobei in bevorzugter Ausführung ein Winkel von nicht mehr als 10° in Betracht kommt. Die genannten Winkelangeben sollen sämtliche Einzelwinkel bis zu einem Maximalwinkel von 30° oder gegebenenfalls auch darüber hinaus umfassen, insbesondere in Winkelschritten von 1° oder auch weniger als 1°. Die Glättung des Drehmomentverlaufes wird bereits bei einem Winkel von beispielsweise 5° oder 8° zwischen Trägerzahnlängsachse und Statorlängsachse erreicht. Bei größeren Winkeln wird der Effekt der Drehmomentglättung noch verstärkt.in principle an angle of maximum 30 ° between the Tooth longitudinal axis and the stator longitudinal axis, wherein in a preferred embodiment, an angle of not more than 10 ° is considered. The mentioned angles are supposed to be all individual angles up to a maximum angle of 30 ° or possibly also beyond, in particular in angular increments of 1 ° or even less than 1 °. The smoothing of the torque curve is already at a Angle of for example 5 ° or 8 ° between Carrier tooth longitudinal axis and stator longitudinal axis reached. At larger angles, the effect of Torque smoothing reinforced.

Die Drehmomentglättung kann in technisch bzw. konstruktiv einfacher Weise erreicht werden. Die Schrägverzahnung ist mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand herzustellen, gleiches gilt für die Montage des aus einer Mehrzahl von einzelnen Trägerzähnen bestehenden Stators.The Torque smoothing can be easier in technical or constructive terms Be achieved. The helical gearing is with a produce relatively little effort, The same applies to the assembly of a plurality of individual carrier teeth existing stator.

Gemäß vorteilhafter Ausführung besteht jeder Trägerzahn aus einem Zahngrundkörper und mindestens an einer Stirnseite aus einem Stirnabschnitt, der sich unmittelbar an den Zahngrundkörper anschließt und insbesondere einteilig mit dem Zahngrundkörper ausgebildet ist. Der Stirnabschnitt ist gegenüber dem Zahngrundkörper abgewinkelt, insbesondere in der Weise, dass der Stirnabschnitt in Richtung der Statorlängsachse ausgerichtet ist. Auf diese Weise kompensiert der Stirnabschnitt den Winkel, unter welchem der Trägerzahn gegenüber der Statorlängsachse geneigt ist. Der Stirnabschnitt weist somit eine Achse auf, die achsparallel zur Statorlängsachse liegt, was den Vorteil hat, dass die Anschlüsse an die Spulen an der betreffenden Stirnseite des Stators in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Statorlängsachse liegen. Hierdurch wird der elektrische Anschluss der Spulen untereinander bzw. zur externen Stromversorgung erheblich vereinfacht.According to advantageous Execution, each carrier tooth consists of one Tooth base body and at least at one end face a front portion, which connects directly to the tooth base body and in particular formed in one piece with the tooth base body is. The forehead portion is opposite to the main body of the tooth angled, especially in such a way that the forehead section is aligned in the direction of the stator longitudinal axis. To this Way the face portion compensates the angle at which the Carrier tooth opposite the stator longitudinal axis is inclined. The forehead portion thus has an axis which axis parallel to the stator longitudinal axis, which is the advantage that has the connections to the coils at the concerned Front side of the stator in a common plane perpendicular to Stator longitudinal axis lie. As a result, the electric Connection of the coils to each other or to the external power supply considerably simplified.

Gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung sind in den Stirnabschnitt jedes Trägerzahns zwei benachbarte Aufnahmetaschen eingebracht, denen jeweils ein Drahtende des Spulendrahts der vom Trägerzahn gehaltenen Spule zugeordnet ist. Vorteilhafterweise ist das Spulendrahtende über die Aufnahmetasche gelegt, wodurch zum einen ein Klemmelement, über das die elektrische Anbindung zum Spulendraht erfolgt, zumindest teilweise in die Aufnahmetasche einsetzbar ist, und zum andern ein eventuell während der Verbindung zwischen Klemmelement und Spulendraht durch Abscheren entstehender Span in der Aufnahmetasche aufgenommen werden kann.According to another expedient embodiment, two adjacent receiving pockets are placed in the end portion of each support tooth, each associated with a wire end of the coil wire of the carrier tooth held coil. Advantageously, the coil wire end is placed over the receiving pocket, which on the one hand a Klem melement, via which the electrical connection to the coil wire is carried out, at least partially inserted into the receiving pocket, and on the other hand, possibly resulting during the connection between the clamping element and coil wire by shearing chip in the receiving pocket can be added.

Die elektrische Verbindung zwischen den Spulen bzw. zur Stormversorgung erfolgt vorzugsweise mithilfe eines Kontaktrings, der Träger von elektrischen Kontakt- bzw. Klemmelementen ist. Hierdurch kann auch auf einfache Weise der elektrische Kontakt zwischen den verschiedenen Spulen hergestellt werden, insbesondere auf ausschließlich mechanische Weise, so dass auf eine elektrische Verbindung mittels Schweiß- oder Löttechnik verzichtet werden kann und die Kurzschlussgefahr reduziert ist. Außerdem lässt sich der elektrische Kontakt mithilfe des Kontaktringes in einfacher Weise realisieren.The electrical connection between the coils or for power supply is preferably done using a contact ring, the carrier of electrical contact or clamping elements. This can also in a simple way the electrical contact between the different ones Coils are produced, in particular exclusively mechanical Way, so that an electrical connection by means of welding or soldering can be dispensed with and the risk of short circuit is reduced. In addition, the electric can be Make contact easy with the help of the contact ring.

Jeder Trägerzahn ist vorzugsweise als zumindest teilweise kunststoffummanteltes Eisenpaket ausgebildet, wobei die Kunststoffummantelung insbesondere zur Isolierung gegenüber der Spule dient, die um den Trägerzahn gewickelt ist. Es kann darüber hinaus zweckmäßig sein, einteilig mit der Kunststoffummantelung auch Verbindungselemente auszuführen, insbesondere Rastelemente zur mechanischen Verbindung der Trägerzähne untereinander. Gegebenenfalls sind aber diese Rastelemente auch unabhängig von der Kunststoffummantelung ausgeführt.Everyone Carrier tooth is preferably at least partially plastic-coated Iron package formed, the plastic casing in particular for isolation from the coil, which is around the support tooth is wound. It may also be appropriate be, one-piece with the plastic sheath and fasteners execute, in particular locking elements for mechanical Connection of the support teeth with each other. Possibly But these locking elements are independent of the plastic casing executed.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further Advantages and expedient designs are the other claims, the description of the figures and to take the drawings. Show it:

1 in Explosionsdarstellung die Bauelemente eines Elektromotors, wobei der Stator aus einzelnen Trägerzähnen mit jeweils einer Spule zusammengesetzt ist, die mithilfe eine Kontaktringes und daran angeordneten Schneidklemmen elektrisch miteinander verbunden werden, sowie mit an einer Stirnseite angeordneten, abtriebsseitigen Lagerplatte, die unmittelbar mit dem Motorgehäuse des Elektromotors verbunden wird, 1 in an exploded view, the components of an electric motor, wherein the stator is composed of individual carrier teeth, each having a coil which are electrically connected to each other using a contact ring and disposed thereon insulation displacement terminals, as well as disposed on an end side, output side bearing plate directly with the motor housing of the electric motor is connected

2 in Einzeldarstellung eine Elektronikbaueinheit, die auf einer weiteren Lagerplatte aufsitzt, welche an der gegenüberliegenden Stirnseite des Elektromotors angeordnet ist, 2 in detail, an electronic assembly, which is seated on a further bearing plate, which is arranged on the opposite end face of the electric motor,

3 in Seitenansicht der Stator des Elektromotors, der aus einer Mehrzahl über den Umfang verteilter Trägerzähne besteht, die bezogen auf die Statorlängsachse winklig angeordnet sind, 3 in side view of the stator of the electric motor, which consists of a plurality of circumferentially distributed carrier teeth, which are arranged at an angle relative to the stator longitudinal axis,

4a in perspektivischer Einzeldarstellung ein Trägerzahn mit einer Spule, 4a in perspective detail representation of a carrier tooth with a coil,

4b eine Seitenansicht eines Trägerzahns mit Spule, 4b a side view of a carrier tooth with coil,

5 einen Schnitt durch einen Trägerzahn mit Spule, 5 a section through a support tooth with coil,

6 eine Draufsicht auf einen Trägerzahn mit Spule, wobei die Drahtenden der Spulenwicklung jeweils über eine in die Stirnseite des Trägerzahns eingebrachte Aufnahmetasche geführt sind, 6 a top view of a support tooth with coil, wherein the wire ends of the coil winding are guided in each case via an inserted into the front side of the support tooth receiving pocket,

7 in perspektivischer Ansicht die über Klipse realisierte mechanische Verbindung zwischen benachbarten Trägerzähnen, 7 a perspective view of the realized via clips mechanical connection between adjacent support teeth,

8 eine vergrößerte Darstellung der über eine Klipsverbindung realisierten Verbindung zwischen zwei unmittelbar benachbarten Trägerzähnen, 8th an enlarged view of the realized via a clip connection between two immediately adjacent support teeth,

9 eine perspektivische Ansicht eines Kontaktringes, bestehend aus mehreren Einzelringen mit jeweils einer Mehrzahl von Schneidklemmen, die Kontaktelemente bilden, 9 a perspective view of a contact ring, consisting of a plurality of individual rings, each with a plurality of insulation displacement terminals, which form contact elements,

10 der Kontaktring mit den Einzelringen in Explosionsdarstellung, 10 the contact ring with the individual rings in exploded view,

11 eine perspektivische Ansicht von oben auf den montierten Elektromotor, 11 a perspective view from above of the mounted electric motor,

12 einen Schnitt durch den Elektromotor mit einem in die Stirnseite der Rotorwelle eingesetzten Magneten als Bestandteil einer Rotorlagesensorik. 12 a section through the electric motor with a magnet inserted into the end face of the rotor shaft as part of a rotor position sensor.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In The figures are the same components with the same reference numerals.

In 1 sind die Bauelemente eines Elektromotors 1 in Explosionsdarstellung gezeigt. Der Elektromotor 1 ist als Innenläufermotor ausgebildet und umfasst eine Rotorwelle 2, die Träger eines Rotorpaketes 3 ist. Die Rotorwelle 2 einschließlich Rotorpaket 3 befindet sich im montieren Zustand in einem Stator 4, der Träger von mehreren, über den Umfang verteilter Spulen ist, welche über einen axial am Stator angeordneten Kontaktring 5 und daran angeordnete Schneidklemmen 6 elektrisch kontaktiert und mit Strom versorgt werden. An der Abtriebsseite des Elektromotors befindet sich eine erste Lagerplatte 7 (A-Lagerplatte), die ein Lagerteil 8 für die Rotorwelle 2 aufnimmt. Die A-Lagerplatte 7 wird fest mit einem Motorgehäuse 10 verbunden, das den Stator 4 einschließlich der Rotorwelle 2 aufnimmt.In 1 are the components of an electric motor 1 shown in exploded view. The electric motor 1 is designed as an internal rotor motor and includes a rotor shaft 2 , the carrier of a rotor package 3 is. The rotor shaft 2 including rotor package 3 is in a mounted state in a stator 4 which is the carrier of a plurality of circumferentially distributed coils, which via an axially arranged on the stator contact ring 5 and arranged cutting clamps 6 electrically contacted and supplied with electricity. On the output side of the electric motor is a first bearing plate 7 (A bearing plate), which is a bearing part 8th for the rotor shaft 2 receives. The A-bearing plate 7 gets stuck with a motor housing 10 connected to the stator 4 including the rotor shaft 2 receives.

Auf der der A-Lagerplatte 7 axial gegenüberliegenden Stirnseite befindet sich ein weiteres Lagerteil 9 zur Lagerung der Rotorwelle 2. Das Lagerteil 9 ist im montierten Zustand in einer weiteren Lagerplatte 11 (B-Lagerplatte, dargestellt in 2) aufgenommen. Die Lagerplatte 11 ist zugleich Träger von Elektronik-Bauteilen 12, über die die Steuerung bzw. Regelung des Elektromotors 1 erfolgt.On the A-bearing plate 7 axially opposite end face is another camp part 9 for supporting the rotor shaft 2 , The bearing part 9 is in the assembled state in another bearing plate 11 (B-bearing plate, shown in 2 ). The bearing plate 11 is at the same time a carrier of electronic components 12 , via which the control or regulation of the electric motor 1 he follows.

Die A-Lagerplatte 7 und die B-Lagerplatte 11 fassen das Motorgehäuse 10 an gegenüberliegenden axialen Stirnseiten ein und sind unmittelbar bzw. direkt mit dem Motorgehäuse 10 verbunden. Zweckmäßigerweise handelt es sich um eine ausschließliche Verbindung jeder Lagerplatte 7, 11 mit dem Motorgehäuse 10, so dass über diese Verbindung hinaus keine weiteren Verbindungsmaßnahmen wie beispielsweise Zuganker zwischen den Lagerplatten oder dergleichen erforderlich sind. Die Verbindung erfolgt durch Aufschweißen zwischen der Stirnseite des Motorgehäuses 10 und den Lagerplatten 7 bzw. 11 oder durch Aufschrumpfen. In jedem Fall wird eine dichte Verbindung erreicht, so dass auf den Einsatz zusätzlicher Dichtelemente zwischen den Lagerplatten und dem Motorgehäuse verzichtet werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt in der verbesserten Steifigkeit, die auf Grund der unmittelbaren Verbindung von Lagerplatten und Motorgehäuse erhöht ist. Die verbesserte Steifigkeit hat außerdem einen positiven Einfluss auf den Drehmomentverlauf. Des Weiteren ist die Wärmeableitung verbessert. Darüber hinaus ist auf diese Weise ein modulares System realisiert, bei dem je nach gefordertem Einsatzzweck unterschiedlich lang ausgebildete Stator- bzw. Motorgehäuse 10 ohne sonstige Änderung in den Bauteilen des Elektromotors eingesetzt werden können. Da die Verbindung zwischen jeder Lagerplatte und dem Motorgehäuse über Aufschweißen oder Aufschrumpfen oder dergleichen erfolgt und nicht über Zuganker, sind auch bei unterschiedlichen langen Motorgehäusen keine weitergehenden Anpassungsmaßnahmen erforderlich.The A-bearing plate 7 and the B-bearing plate 11 grasp the motor housing 10 on opposite axial end faces and are directly or directly to the motor housing 10 connected. Conveniently, it is an exclusive connection of each bearing plate 7 . 11 with the motor housing 10 so that beyond this connection, no further connection measures such as tie rods between the bearing plates or the like are required. The connection is made by welding between the front side of the motor housing 10 and the bearing plates 7 respectively. 11 or by shrinking. In any case, a tight connection is achieved, so that can be dispensed with the use of additional sealing elements between the bearing plates and the motor housing. Another advantage is the improved stiffness, which is increased due to the direct connection of bearing plates and motor housing. The improved stiffness also has a positive influence on the torque curve. Furthermore, the heat dissipation is improved. In addition, a modular system is realized in this way, in which, depending on the required application of differently long-trained stator or motor housing 10 can be used without any other change in the components of the electric motor. Since the connection between each bearing plate and the motor housing via welding or shrinking or the like, and not via tie rods, no further adaptation measures are required even with different long motor housings.

Der Kontaktring 5 mit den als Schneidklemmen 6 ausgeführten Kontaktelementen ist zweckmäßigerweise ebenso wie das Lagerteil 9 von der B-Lagerplatte 11 gehalten.The contact ring 5 with the as insulation displacement terminals 6 executed contact elements is suitably as well as the bearing part 9 from the B-bearing plate 11 held.

Wie 3 zu entnehmen, besteht der Stator 4 aus einer Vielzahl von über den Umfang verteilt angeordneten, einzelnen Trägerzähnen 13, die jeweils Träger eine Spule 17 sind. Die Trägerzähne 13 schließen mit der Statorlängsachse 14, die zugleich die Längsachse des Elektromotors bildet, (1), einen Winkel α ein. In 3 ist eine Zahnlängsachse 15 durch einen Trägerzahn 13 eingetragen, wobei die Seitenkanten jedes Trägerzahns 13 parallel zur Zahnlängsachse 15 verlaufen. Der Winkel α, unter dem jeder Trägerzahn 13 gegenüber der Statorlängs achse 14 winklig ausgerichtet ist, liegt im Ausführungsbeispiel in einem Winkelbereich von unter 10°, insbesondere etwa 8°. Der Winkel α kann vorteilhafterweise auch Wertebereiche größer als 10° einnehmen, beispielsweise bis zu 30°, oder auch deutlich kleinere Werte als 10°. Grundsätzlich sollen Wertebereiche in beliebigen Abstufungen zwischen etwa 1° und etwa 30° oder ggf. auch darüber hinaus möglich sein.As 3 to remove, there is the stator 4 from a plurality of distributed over the circumference arranged, individual carrier teeth 13 , each carrying a coil 17 are. The bearer teeth 13 close with the stator longitudinal axis 14 which simultaneously forms the longitudinal axis of the electric motor, ( 1 ), an angle α. In 3 is a tooth longitudinal axis 15 through a carrier tooth 13 registered, wherein the side edges of each carrier tooth 13 parallel to the tooth longitudinal axis 15 run. The angle α, under which each carrier tooth 13 opposite the stator longitudinal axis 14 is oriented at an angle, in the exemplary embodiment in an angular range of less than 10 °, in particular about 8 °. The angle α can advantageously also assume value ranges greater than 10 °, for example up to 30 °, or also significantly smaller values than 10 °. Basically, ranges of values in arbitrary gradations between approximately 1 ° and approximately 30 ° or possibly even beyond should be possible.

Die winklige Anordnung der Trägerzähne 13 gegenüber der Statorlängsachse 14 hat den Vorteil, dass hierdurch eine Glättung bzw. Vergleichmäßigung des Drehmomentverlaufes erzielt werden kann. Da in jeder einzelnen Spule ein Magnetfeld erzeugt wird, leistet jede Spule einen Beitrag zur Erzeugung des Drehmomentes, wobei auf Grund der diskreten Anzahl und Positionierung der Spulen 17 über den Umfang des Stators 4 gesehen sich grundsätzlich bei einer geradlinig ausgerichteten Positionierung von Trägerzähnen und Spulen ein unrunder Drehmomentverlauf einstellt. Durch die vorgeschlagene Schrägstellung der Trägerzähne wird der unrunde Drehmomentverlauf geglättet.The angular arrangement of the support teeth 13 opposite the stator longitudinal axis 14 has the advantage that this allows a smoothing or homogenization of the torque curve can be achieved. Since a magnetic field is generated in each individual coil, each coil contributes to the generation of the torque, due to the discrete number and positioning of the coils 17 over the circumference of the stator 4 seen in principle sets in a rectilinear positioning of carrier teeth and coils a non-circular torque curve. By the proposed inclination of the carrier teeth of the non-round torque curve is smoothed.

Jeder Trägerzahn 13 weist einen Stirnabschnitt 16 auf, in den die Spulendrahtenden 17a und 17b in Einschnitten 18 aufgenommen sind. Über die Spulendrahtenden 17a und 17b erfolgt der elektrische Kontakt zwischen den Schneidklemmen 6 am Kontaktring 5 (1).Every bear tooth 13 has a frontal section 16 in which the coil wire ends 17a and 17b in cuts 18 are included. About the coil wire ends 17a and 17b the electrical contact between the insulation displacement terminals takes place 6 on the contact ring 5 ( 1 ).

Die Stirnabschnitte 16 an jedem Trägerzahn 13 sind koaxial bzw. achsparallel zur Statorlängsachse 14 ausgerichtet, so dass jeder Stirnabschnitt 16 mit dem winklig ausgerichteten Zahngrundkörper 19 eines jeden Trägerzahns 13 ebenfalls einen Winkel α einschließt. Dies erleichtert das axiale Aufsetzen bzw. Einstecken der Schneidklemmen 6, welche am Kontaktring 5 gehalten sind, auf die Spulendrahtenden 17a und 17b jeder Spule 17.The forehead sections 16 at each carrier tooth 13 are coaxial or axially parallel to the stator longitudinal axis 14 aligned so that each forehead section 16 with the angled tooth base body 19 of each carrier tooth 13 also includes an angle α. This facilitates the axial placement or insertion of the insulation displacement terminals 6 , which on the contact ring 5 are held on the coil wire ends 17a and 17b every coil 17 ,

In den 4a, 4b, 5 und 6 ist jeweils ein Trägerzahn 13, der ein Statoreinzelelement bildet, in Einzeldarstellung gezeigt. 4a und 4b ist zu entnehmen, dass die Spule 17 um den Grundkörper 19 des Trägerzahns 13 gewickelt ist und dass die freien Spulendrahtenden 17a und 17b im Bereich des Stirnabschnitts 16, welcher einteilig mit dem Grundkörper 19 ausgebildet ist, durch die Einschnitte 18 im Stirnabschnitt 16 geführt sind.In the 4a . 4b . 5 and 6 is in each case a carrier tooth 13 , which forms a stator single element, shown in single representation. 4a and 4b it can be seen that the coil 17 around the main body 19 of the carrier tooth 13 is wrapped and that the free coil wire ends 17a and 17b in the area of the forehead section 16 which is integral with the main body 19 is formed through the incisions 18 in the forehead section 16 are guided.

Aus 5 ist ersichtlich, dass der Zahngrundkörper 19 im Querschnitt doppel-T-förmig ausgebildet ist, so dass seitliche Begrenzungen für die Spule 17 gebildet sind und der Spulendraht sicher am Zahngrundkörper 19 gehalten ist. Im Bereich der doppel-T-förmigen Nut ist die Oberfläche des Zahngrundkörpers 19, der als Blechpaket ausgebildet ist, mit einer Kunststoffummantelung 20 umspritzt, wodurch die Spule 17 gegenüber dem Grundkörper 19 elektrisch isoliert ist. Die übrigen Bereiche des Zahngrundkörpers 19 weisen keine Kunststoffummantelung auf.Out 5 it can be seen that the dental body 19 is formed in cross-section double-T-shaped, so that lateral boundaries for the coil 17 are formed and the coil wire securely on the tooth base body 19 is held. In the area of the double-T-shaped groove is the surface of the tooth base body 19 , which is formed as a laminated core, with a plastic sheath 20 overmolded, causing the coil 17 opposite the main body 19 is electrically isolated. The remaining areas of the dental base 19 do not have plastic rubber on.

Es kann zweckmäßig sein, die Wandungen des Zahngrundkörpers im Bereich der Doppel-T-Nut mit Nuten für den Draht der Spule 17 zu versehen, in die der Draht eingelegt und hierdurch sicher geführt ist.It may be appropriate, the walls of the tooth base body in the region of the double-T-groove with grooves for the wire of the coil 17 to be provided, in which the wire is inserted and thereby securely guided.

Wie 6 zu entnehmen, sind in die obere Stirnseite des Stirnabschnittes 16 zwei parallele, zueinander versetzt angeordnete Aufnahmetaschen 21 eingebracht, über die die Spulendrahtenden 17a und 17b geführt sind. Die Einschnitte 18, in die die Spulendrahtenden 17a, 17b eingelegt sind, sind in die die Aufnahmetaschen 21 begrenzenden Wandungen eingebracht. Die Aufnahmetaschen 21 dienen zum einen zur Aufnahme eines Spans (Flitter), welcher während des Verbindungsvorganges mit den Schneidklemmen am Kontaktring durch Abscheren entstehen kann. Zum andern dienen die Aufnahmetaschen 21 zur Aufnahme des axial überstehenden Teils der Schneidklemmen, wodurch in Achsrichtung eine kompakte Ausführung erreicht wird.As 6 can be seen in the upper end face of the end portion 16 two parallel, offset from each other arranged receiving pockets 21 introduced over which the coil wire ends 17a and 17b are guided. The cuts 18 into which the coil wire ends 17a . 17b are inserted in the receiving pockets 21 introduced limiting walls. The receiving pockets 21 serve on the one hand for receiving a chip (baubles), which can arise during the connection process with the insulation displacement terminals on the contact ring by shearing. On the other hand, the receiving pockets 21 for receiving the axially projecting part of the insulation displacement terminals, whereby a compact design is achieved in the axial direction.

In den 7 und 8 ist die Verbindung zwischen unmittelbar benachbarten Trägerzähnen 13 dargestellt. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise auf ausschließlich mechanischem Wege mithilfe von Rastelementen, die im Ausführungsbeispiel als eine Klipsverbindung 22 ausgeführt sind. Jede Klipsverbindung 22 umfasst zwei Rastelemente, die an jeweils einem Trägerzahn 13 angeordnet und komplementär zueinander ausgebildet sind. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um einen Klipsvorsprung 23 an einem ersten Trägerzahn 13 und eine zugeordnete, komplementär ausgebildete Klipsausnehmung 24 am unmittelbar benachbarten Trägerzahn 13. Der Klipsvorsprung 23 ist kugel- bzw. teilkugelförmig oder zylindrisch ausgeführt, dementsprechend ist die Klipsausnehmung 24 ebenfalls mit einer kugel- bzw. teilkugelförmigen oder zylindrischen Ausnehmung versehen. Um das erforderliche Maß an Elastizität zur Realisierung der Klipsverbindung zu ermöglichen, in der die Klipselemente miteinander verrastet sind, bestehen die Elemente der Klipsverbindung aus einem Material mit ausreichender Elastizität und/oder sind die Klipselemente verhältnismäßig dünnwandig ausgebildet bzw. über einen dünnwandigen Abschnitt mit dem jeweiligen Trägerzahn 13 verbunden. So ist es beispielsweise möglich, die Klipselemente der Klipsverbindung 22 aus einem Kunststoffmaterial zu fertigen, indem die Klipselemente unmittelbar an jeden Trägerzahn angespritzt werden. Möglich ist aber auch eine Ausführung aus Metall.In the 7 and 8th is the connection between immediately adjacent support teeth 13 shown. The connection is preferably made exclusively by mechanical means using latching elements, which in the embodiment as a clip connection 22 are executed. Every clip connection 22 comprises two locking elements, each on a support tooth 13 arranged and complementary to each other are formed. In the embodiment, this is a Klipsvorsprung 23 at a first carrier tooth 13 and an associated, complementary formed Klipsausnehmung 24 on the immediately adjacent carrier tooth 13 , The clip projection 23 is designed ball or partial spherical or cylindrical, accordingly, the Klipsausnehmung 24 also provided with a spherical or part-spherical or cylindrical recess. In order to allow the required degree of elasticity for the realization of the clip connection, in which the clip elements are locked together, the elements of the clip connection made of a material with sufficient elasticity and / or the clip elements are formed relatively thin-walled or a thin-walled portion with the respective carrier rack 13 connected. So it is possible, for example, the clip elements of the clip connection 22 made of a plastic material by the Klipselemente be molded directly to each carrier tooth. But it is also possible a version made of metal.

Die 9 und 10 beziehen sich auf den Kontaktring 5, welcher Träger der Schneidklemmen 6 ist, über die Spulen unterschiedlicher Trägerzähne elektrisch miteinander verbunden sowie mit Storm versorgt werden. Der Kontaktring 5 besteht aus einer Mehrzahl von Einzelringen 25, die jeweils Träger der Schneidklemmen 6 sind und die axial aufeinandergestapelt werden. Zwischen jeweils zwei axial benachbarten Einzelringen 25 liegt ein Trennring 27. Axial zuunterst befindet sich ein Grundring 26 als Träger sämtlicher Einzelringe 25 und Trennringe 27.The 9 and 10 refer to the contact ring 5 , which carrier of the insulation displacement terminals 6 is electrically connected to one another via the coils of different carrier teeth and supplied with current. The contact ring 5 consists of a plurality of individual rings 25 , each carrier of the insulation displacement terminals 6 are and are stacked axially. Between each two axially adjacent individual rings 25 lies a separating ring 27 , Axially down is a base ring 26 as a carrier of all individual rings 25 and separator rings 27 ,

Durch die Kombination verschiedener Einzelringe 25, an denen jeweils Schneidklemmen 6 angeordnet sind, kann eine gewünschte Verschaltung zwischen den verschiedenen Spulen des Stators erreicht werden.By the combination of different single rings 25 , on each of which insulation displacement terminals 6 are arranged, a desired interconnection between the various coils of the stator can be achieved.

In 11 ist der Elektromotor 11 in Zusammenbauposition dargestellt, wobei die Lagerplatte 11, welche Träger der Elektronikbauteile 12 ist (2), nur schematisch angedeutet ist. Der Kontaktring 5 mit den Schneidklemmen 6 ist stirnseitig auf den Stator aufgesetzt zur elektrischen Verbindung mit den Spulen an jedem Trägerzahn des Stators. Am Kontaktring 5 sind axial auf der den Schneidklemmen 6 gegenüberliegenden Seite axial überragende Kontaktelemente 28 zur elektrischen Anbindung mit der Elektronik bzw. der Stromversorgung angeordnet.In 11 is the electric motor 11 shown in assembled position, with the bearing plate 11 , which carrier of the electronic components 12 is ( 2 ), only indicated schematically. The contact ring 5 with the insulation displacement terminals 6 is placed on the front side of the stator for electrical connection with the coils on each support tooth of the stator. At the contact ring 5 are axial on the insulation displacement terminals 6 opposite side axially superior contact elements 28 arranged for electrical connection to the electronics or the power supply.

Wie 12 zu entnehmen, ist auf der dem Kontaktring 5 zugewandten Seite in die axiale Stirnseite der Rotorwelle 2 ein Magnetelement 29 eingesetzt. Dieses befindet sich vorzugsweise in einer Vertiefung in der Stirnseite der Rotorwelle 2. Das Magnetelement 29 ist Teil einer Rotorlagesensorik, über die die aktuelle Rotorlage der Rotorwelle 2 festgestellt werden kann.As 12 it is on the contact ring 5 facing side in the axial end face of the rotor shaft 2 a magnetic element 29 used. This is preferably located in a recess in the end face of the rotor shaft 2 , The magnetic element 29 is part of a rotor position sensor, via which the current rotor position of the rotor shaft 2 can be determined.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2006/0091759 [0002]

Claims

Stator in an electric motor ( 1 ), in particular in a control or drive motor in motor vehicles, wherein the stator ( 4 ) has a plurality of circumferentially arranged single stator elements, the carrier teeth ( 13 ), each carrier tooth ( 13 ) with a wound coil ( 17 ) and the coils ( 17 ) on the support teeth ( 13 ) are electrically connected to each other, wherein the support teeth ( 13 ) relative to the stator longitudinal axis ( 14 ) are arranged at an angle, so that the tooth longitudinal axis ( 15 ) of the support teeth ( 13 ) with the stator longitudinal axis ( 14 ) includes an angle (α).

Stator according to claim 1, characterized in that the angle (α) a maximum of 30 °, in particular maximum 10 °.

Stator according to claim 1 or 2, characterized in that the carrier tooth ( 13 ) from a dental base body ( 19 ) and at least on one end side of a to the tooth base body ( 19 ) subsequent forehead section ( 16 ), wherein the forehead section ( 16 ) relative to the tooth base body ( 19 ) is angled.

Stator according to claim 3, characterized in that the front section ( 16 ) in the direction of the stator longitudinal axis ( 14 ) is aligned.

Stator according to claim 3 or 4, characterized in that at the angled end portion ( 16 ) the wire ends ( 17a . 17b ) of the coil wire are held.

Stator according to claim 5, characterized in that in the front portion ( 16 ) two adjacent receiving pockets ( 21 ), each having a wire end ( 17a . 17b ) is associated with the coil wire.

Stator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the carrier tooth ( 13 ) has a double T-shaped cross-section.

Stator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the carrier teeth ( 13 ) have plastic-coated iron packages.

Stator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the carrier teeth ( 13 ) are connected mechanically only.

Stator according to one of claims 1 to 9, characterized in that on the support teeth ( 13 ) Locking elements ( 23 . 24 ) for the mechanical connection of the carrier teeth ( 13 ) are arranged one below the other.

Stator according to claim 10, characterized in that the latching elements ( 23 . 24 ) are executed as clips.

Stator according to claim 10 or 11, characterized in that the latching elements ( 23 . 24 ) adjacent to the radial outside of the carrier teeth ( 13 ) are arranged.

Stator according to one of claims 1 to 12, characterized in that the around the carrier tooth ( 13 ) wound coil wire is guided in a groove which is introduced into the Trägerzahnwandung.

Electric motor with a stator ( 4 ) according to one of claims 1 to 13.