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Die Erfindung betrifft einen Stator für einen Elektromotor, mit einem sternförmigen Statorblechpaket und mit einem aus gestapelten Ringblechen gebildeten zylinderförmigen Statorjoch, in welches das sternförmige Statorblechpaket einsetzbar oder eingesetzt ist. Sie betrifft weiter einen Elektromotor mit einem solchen Stator sowie ein entsprechendes Ringblech.
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Ein Elektromotor als Energiewandler elektrischer Energie in mechanische Energie umfasst einen Stator, der das feststehende Motorteil bildet, und einen Rotor, der das sich bewegende Motorteil bildet. Bei einem Innenläufermotor ist der Stator üblicherweise mit einem Statorjoch versehen, an dem radial zur Mitte, nach innen ragende Statorzähne angeordnet sind, deren dem Rotor zugewandten Freienden den so genannten Polschuh bilden. Auf die Statorzähne sind Wicklungen aufgebracht, die im elektromotorischen Betrieb ein Magnetfeld erzeugen. Zur Führung und Verstärkung des durch die bestromten Wicklungen erzeugten magnetischen Feldes ist das Statormaterial üblicherweise metallisch, beispielsweise aus welchmagnetischem Eisen.
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Um ein aufwendiges Wicklungsverfahren zu vermeiden, ist ein mehrteiliger Aufbau des Stators üblich. Hierzu wird zunächst ein Blechpaket mit sternförmigen Statorzähnen hergestellt, die polschuhseitig über nachfolgend auch als Streustege bezeichnete Polschuhstege miteinander verbunden sind, um einen mechanisch stabilen Verbund zu erreichen. Der Stator wird dabei aus einzelnen, gestanzten Statorblechen gefertigt, indem diese zu dem sternförmigen Blechstapel in einem mechanisch stabilen Verbund paketiert werden.
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Im Anschluss an die Bestückung der von außen zugänglichen Statorzähne mit den Wicklungen (Spulenwicklungen) wird das Blechpaket in das einen Rückschlussring bildende Statorjoch eingesetzt und mittels Pressung oder Schrumpfung gefügt. Ein derartiger Stator ist aus der
DE 10 2009 056 647 A1 bekannt.
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Bei der Montage des Elektromotors mit einem solchen Stator wird dieser über dessen gesamte axiale Statorlänge in ein zylindrisches Gehäuse (Motorgehäuse) unter Verwendung von Entkopplungsringen eingepresst oder eingeschrumpft, was in nachteiliger Weise die Bereitstellung der separaten Entkopplungsringe und einen entsprechend aufwendigen Fügevorgang erfordert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der genannten Nachteile einen besonders geeigneten Stator für einen Elektromotor anzugeben. Dabei soll der Stator einfach und – insbesondere auch hinsichtlich einer notwendigen Zentrierung – zuverlässig in ein Gehäuse einsetzbar bzw. montierbar sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Hierzu weist der für einen Elektromotor vorgesehene Stator ein sternförmiges Statorblechpaket aus axial geschichteten Statorblechen und ein aus gestapelten Ringblechen gebildetes zylinderförmiges Statorjoch auf, in welches das sternförmige Statorblechpaket einsetzbar ist. Die oder einzelne Ringbleche sind außenumfangsseitig jeweils mit mindestens einer nachfolgend auch als Klemm- oder Blechlasche oder als Klemm- bzw. Blechnase bezeichneten Biegelasche versehen.
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Die vorteilhafterweise im Zuge des Stanzprozesses der Ringbleche umfangsseitig gebildeten Biegelaschen erstrecken sich im Ausgangszustand vorzugsweise radial und können – bezogen auf die zentrale Stator- oder Motorachse – axial umgebogen werden. Innerhalb des Ringblechstapels sind die Ringbleche zweckmäßigerweise gegeneinander um die zentrale Stator- bzw. Motorachse um einen bestimmten Winkel gegeneinander verdreht angeordnet. Hierdurch können in bestimmten Kreissektoren entlang der entsprechenden Kreisbögen eine oder mehrere Biegelaschen positioniert werden.
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Die Biegelaschen werden am Außenumfang des jeweiligen Ringblechs derart positioniert sein, dass diese im Montagezustand des Stators zusätzliche Andruckkräfte erzeugen und eine verbesserte thermische und/oder mechanische Kontaktierung zwischen den Statorzähnen und dem Statorjoch bewirken. Dies ermöglicht zudem ein verbessertes akustisches Verhalten des Stators und somit des diesen aufweisenden Elektromotors. Hierzu können die Biegelaschen im Montagezustand des Stators mit dessen Statorzähnen fluchten. Auch können die Biegelaschen außenumfangsseitig jeweils zwischen zwei benachbarten Statorzähnen positioniert sein.
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Die am Außenumfang der Ringbleche und somit des Statorjochs angeordneten Biegelaschen ermöglichen des Weiteren einen Ausgleich von Ausdehnungsunterschieden zwischen dem Stator und einem Motorgehäuse des Elektromotors aufgrund von Temperatureinflüssen. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn diese Bauteile aus unterschiedlichen Materialien bzw. Werkstoffen, beispielsweise aus Stahl bzw. Aluminium, mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten bestehen.
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Besonders bevorzugt sind innerhalb des Ringblechstapels lediglich im axial oberen und unteren Bereich mit derartigen Biegelaschen versehene Ringbleche, geeigneterweise gegeneinander verdreht, vorgesehen. Auch können zusätzlich oder alternativ lediglich im axial mittleren Bereich des Ringblechstapels derartige Biegelaschen bzw. Ringbleche mit derartigen Biegelaschen vorgesehen sein. Zudem können die Biegelaschen innerhalb des Ringblechstapels und somit am Außenumfang des Statorjochs spiralförmig versteilt angeordnet, d. h. positioniert sein.
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Die Ringbleche weisen zudem vorteilhafterweise außenumfangsseitig Klinkungen auf. Innerhalb des Ringblechstapels korrespondieren diese Klinkungen mit Biegelaschen axial benachbarter Ringbleche derart, dass die Biegelaschen im Zuge deren Umbiegens in die Klinkungen zumindest teilweise eingreifen und somit umfangsseitig nicht oder nur vergleichsweise geringfügig aus dem Stapelumfang des Ringblechstapels herausragen. Geeigneterweise ist dabei die Anzahl der Klinkungen eines entsprechenden Ringbleches größer als die Anzahl der Biegelaschen. Beispielsweise kann insgesamt eine der Anzahl der von dem sternförmigen Statorblechpaket gebildeten Statorzähnen entsprechende Anzahl von Biegelaschen und Klinkungen vorgesehen sein. In einer geeigneten Ausführungsform beträgt beispielsweise die Anzahl der Biegelaschen drei, während die Anzahl der Klinkungen neun beträgt. Bei dieser Ausführungsform weist das Statorblechpaket beispielsweise zwölf Statorzähne auf.
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Die Biegelaschen dienen vorrangig als Abstandselemente und/oder Anlagestellen des Stators über dessen vom Ringblechstapel gebildeten Statorjoch gegenüber einem Gehäuse (Motorgehäuse), in welches der Stator im Zuge der Montage eingesetzt wird. Die Biegelaschen bilden in diesem Zusammenhang vorzugsweise im axial oberen und unteren sowie zusätzlich oder alternativ im axial mittleren Bereich umfangsseitig beispielsweise jeweils drei azimutal äquidistante exponierte Anlagestellen, mit denen das Statorjoch mit integriertem Statorblechpaket innenwandseitig am Gehäuse anliegt. Auch ist eine in Axialrichtung spiralförmige Anordnung von Biegelaschen und somit eine praktisch annähernd punktförmige Positionierung von Anlagestellen am Außenumfang des Statorjochs als geeignete Ausführungsform denkbar.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mittels an die Ringbleche eines aus einem Ringblechstapel gebildeten Statorjochs eines Stators mit sternförmigem Statorblechpaket umfangsseitig angeformten, sich radial erstreckenden Biegelaschen eine zuverlässige Fixierung bei gleichzeitig automatischer Zentrierung und zuverlässiger Positionierung des Stators in einem Gehäuse ermöglicht ist. Dabei liegt der Stator im Fügezustand lediglich mit an exponierten Stellen vorgesehenen Anlagepunkten, die durch die Biegelaschen gebildet sind, an der Gehäuseinnenwandung an. Eine vollumfängliche Anlage des Stators an der Innenwandung des Gehäuses ist damit zuverlässig vermieden. Zudem ist die Verwendung separater Entkopplungsringe nicht erforderlich.
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Im Zuge des Fügeprozesses des Stators mit dem Gehäuse werden die Biegelaschen axial umgebogen. Dies ermöglicht die automatische Zentrierung des Stators im Gehäuse. Sind die einzelnen Ringbleche mit Klinkungen versehen, in die die Biegelaschen vor oder während des Fügeprozesses des Stators mit dem Gehäuse eingebogen werden können, ist zudem ein besonders Raum sparender Aufbau eines Elektromotors mit einem in dessen Gehäuse eingesetzten Stator ermöglicht.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 in perspektivischer Ansicht ein Ringblech mit umfangsseitig radialen Biegelaschen,
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2 in perspektivischer Explosionsdarstellung vier axial übereinander angeordnete und gegeneinander verdrehte Ringbleche gemäß 1,
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3 in einer Seitenansicht einen aus Ringblechen gemäß 1 gebildeten Ringblechstapel als Statorjoch in einem in schematischer Schnittdarstellung angedeuteten Gehäuse, und
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4 in perspektivischer Darstellung einen Stator mit einem Statorjoch gemäß 3 und darin eingesetztem sternförmigen Statorblechpaket.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Stator- oder Rückschlussringblech 1 mit einem ringförmigen Blechkörper 2 und daran außenumfangsseitig angeformten, nachfolgend als Biegelaschen 3 bezeichneten Blech- oder Klemmlaschen (Klemmnasen). Im Ausführungsbeispiel sind drei derartige Blechlaschen 3 umfangsseitig gleichmäßig verteilt, d. h. in einem Winkel von 120° zueinander versetzt angeordnet. Zwischen den Blechlaschen 3 befinden sich außenumfangsseitig in den ringförmigen Blechkörper 2 eingebrachte Klinkungen 4. Im Ausführungsbeispiel sind insgesamt neun derartige Klinkungen 4 vorgesehen, von denen jeweils drei Klinkungen 4 zwischen zwei benachbarten Blechlaschen 3 vorgesehen sind. Innenumfangsseitig ist in den ringförmigen Blechkörper 2 eine Anzahl von stumpfwinkligen Einkerbungen 5 eingebracht. Das Ringblech 1 ist ein durch Stanzen hergestelltes Einzelblech zur Herstellung eines in den 3 und 4 gezeigten Statorjochs 6 eines Stators 7 für einen Elektromotor.
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2 zeigt eine Anzahl von im Ausführungsbeispiel vier in Axialrichtung A übereinander angeordneten Ringblechen 1, deren Biegelaschen 3 sich in Radialrichtung R erstrecken. Die Ringbleche 1 sind um eine strichliniert angedeutete zentrale Achse 8 um einen bestimmten, gleichen Winkelbetrag von im Ausführungsbeispiel 30° gegeneinander verdreht angeordnet. Erkennbar fluchten dabei mit jeder Blechlasche 3 eine oder mehrere Klinkungen 4 axial benachbarter Ringbleche 1. Beim Umbiegen der Blechlaschen 3 in Axialrichtung A können diese somit zumindest teilweise in die Klinkungen 4 eingreifen. Auch können beispielsweise einzelne Blechlaschen 3 vollständig in die Klinkungen 4 eingebogen werden.
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Das gezeigte Ensemble mit beispielsweise vier Ringblechen 1 kann einen axial oberen und/oder unteren Stapelabschnitt 9a bzw. 9b eines aus einer Vielzahl von Ringblechen 1 hergestellten Ringblechstapels 10 bilden, der in 3 dargestellt ist. Innerhalb dieses jeweiligen Stapelabschnitts 9a, 9b sind die Blechlaschen 3 praktisch spiralförmig entlang des Stapelumfangs angeordnet.
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Der in 3 dargestellte Ringblechstapel 10 ist aus einer Vielzahl von Ringblechen 1 gebildet, wobei lediglich im axial oberen und oberen Stapelbereich 9a und unteren Stapelbereich 9b Ringbleche mit Biegelaschen 3 vorgesehen sind. Der mittlere Stapelbereich des Ringblechstapels 10 kann mit Ringblechen ohne Biegelaschen ausgeführt sein. Auch können in diesem mittleren Stapelbereich vorgesehene Ringbleche 1 mit Biegelaschen 3 eingesetzt sein, wobei dann geeigneterweise zumindest einige, vorzugsweise alle verbleibenden Biegelaschen 3 in die zugeordneten Klinkungen 4 eingebogen sind.
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Der in 3 dargestellte Ringblechstapel 10 ist in ein im Längsschnitt angedeutetes Gehäuse 11 eingesetzt. Das Gehäuse 11 ist beispielsweise ein topfartiges Motorgehäuse. Erkennbar bilden die insbesondere im oberen und unteren Stapelabschnitt 9a bzw. 9b angeordneten Ringbleche 1 mittels deren in Axialrichtung A abgebogenen Biegelaschen 3 praktisch punktförmige Anlagestellen 12 des das Statorjoch 6 bildenden Ringblechstapels 10 am Gehäuse 11, d. h. an dessen Innenwandung. Die von den Biegelaschen 3 gebildeten Anlagestellen 12 sind in 3 nur in den vier Eckbereichen zwischen dem Gehäuse 11 und dem Ringblechstapel 10 als solche bezeichnet.
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Der Ringblechstapel 10 ist innerhalb des Gehäuses 11 im Zuge des Einsetzens oder Fügens des den Ringblechstapel 10 als Statorjoch 6 aufweisenden Stators 7 im Gehäuse 11 automatisch zentriert. Das Umbiegen der Biegelaschen 3 kann dabei vor oder während des Einsetzens des den Ringblechstapel 10 aufweisenden Stators 7 in das Gehäuse 11 erfolgen. Mit Ausnahme der punktförmigen Anlagestellen 12, die durch die entsprechenden Biegelaschen 3 gebildet sind, sind die übrigen Bereiche des Ringblechstapels 10 nicht mit der Innenwandung des Gehäuses 11 kontaktiert. Mit anderen Worten liegt der überwiegende Umfangs- oder Mantelbereich des Ringblechstapels 10 nicht an der Innenwandung des Gehäuses 11 an. Dieser berührungslose Bereich des Ringblechstapels 10 gegenüber der Innenwandung des Gehäuses 11 ist als Abstand D symbolisiert.
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4 zeigt in perspektivischer Darstellung das aus dem Ringblechstapel 10 mit der Vielzahl an einzelnen Ringblechen 1 gebildete Statorjoch 6, in das ein sternförmiges Statorblechpaket 13 eingesetzt ist. Dieses weist eine Anzahl von im Ausführungsbeispiel zwölf Statorzähne 14 auf. Diese wiederum aus Einzelblechen gebildeten Statorzähne 14 sind freiendseitig mit stumpfwinkligen Spitzen 15 versehen, die mit den stumpfwinkligen Einkerbungen 5 der Ringbleche 1 bzw. des Ringblechstapels 10 und somit des Statorjochs 6 korrespondieren.
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Ein die Statorzähne 14 innenumfangsseitig gemeinsamer Polschuh 16 ist mit polschuhseitigen Lücken 17 versehen, die durch die Polschuhstege 18 begrenzt sind. Der Polschuh 16 des in 4 dargestellten Stators 8 begrenzt eine zentrale, zylindrische Öffnung 19, die nicht näher dargestellte Art und Weise den Rotor des Elektromotors umschließt, und in der während des Betrieb des Elektromotors der Rotor um die zentrale Stator- oder Motorachse 8 rotiert.
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Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Punkte der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ringblech
- 2
- Blechkörper
- 3
- Klemm-/Biegelasche
- 4
- Klinkung
- 5
- Einkerbung
- 6
- Statorjoch
- 7
- Stator
- 8
- Stator-/Motorachse
- 9a
- oberer Stapelabschnitt
- 9b
- unterer Stapelabschnitt
- 10
- Ringblechstapel
- 11
- Gehäuse
- 12
- Anlagestelle
- 13
- Statorblechpaket
- 14
- Statorzahn
- 15
- Spitze
- 16
- Polschuh
- 17
- Lücke
- 18
- Polschuhsteg
- 19
- zylindrische Öffnung
- A
- Axialrichtung
- D
- Abstand
- R
- Radialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009056647 A1 [0004]
