DE102015206195A1

DE102015206195A1 - Stator einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102015206195A1
Application number: DE102015206195.7A
Authority: DE
Inventors: Hans Peter Merten; Thanh-Hung Nguyen-Schaefer; Andreas Poy
Original assignee: EM Motive GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2016-10-13

Abstract

Es sind schon ein Stator einer elektrischen Maschine bekannt, der von einem Mantelblech ringförmig umgeben ist. Der Stator mit dem Mantelblech ist wiederum von einem Statorgehäuse umschlossen. Zwischen dem Mantelblech und dem Statorgehäuse ist ein Dämpfungselement vorgesehen, das eine Körperschallübertragung mindert und die Abstrahlung von elektromotortypischen Geräuschen bereits am Entstehungsort einschränkt. Das Dämpfungselement liegt an zwei schrägen Schultern des Mantelbleches an. Zur Abstützung der beiden schrägen Schultern des Mantelbleches ist am Statorgehäuse auf der einen Seite eine Stützkontur und auf der anderen Seite ein Spannring und eine Federeinheit vorgesehen. Auf diese Weise wird eine vergleichsweise aufwendige und teure Dämpfung des Körperschalls erreicht. Außerdem kann die Haftreibung zwischen dem Mantelblech und dem Statorgehäuse nicht ausreichend sein, um eine Drehbewegung des Stators im Statorgehäuse zu verhindern. Bei dem erfindungsgemäßen Stator wird die Dämpfung des Körperschalls vereinfacht und verbessert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Mantelblech (3) an seiner dem Stator (2) zugewandten Innenseite eine Vertiefung (8) aufweist, die einen Ringspalt (9) zwischen dem Mantelblech (3) und dem Stator (2) bildet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Stator einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1 und von einer elektrischen Maschine nach Anspruch 8.
Es ist schon ein Stator einer elektrischen Maschine aus der DE 10 2011 108 066 A1 bekannt, der von einem Mantelblech ringförmig umgeben ist. Der Stator mit dem Mantelblech ist wiederum von einem Statorgehäuse umschlossen. Zwischen dem Mantelblech und dem Statorgehäuse ist ein Dämpfungselement vorgesehen, das eine Körperschallübertragung mindert und die Abstrahlung von elektromotortypischen Geräuschen bereits am Entstehungsort einschränkt. Das Dämpfungselement liegt an zwei schrägen Schultern des Mantelbleches an. Zur Abstützung der beiden schrägen Schultern des Mantelbleches ist am Statorgehäuse auf der einen Seite eine Stützkontur und auf der anderen Seite ein Spannring und eine Federeinheit vorgesehen. Auf diese Weise wird eine vergleichsweise aufwendige und teure Dämpfung des Körperschalls erreicht. Außerdem kann die Haftreibung zwischen dem Mantelblech und dem Statorgehäuse nicht ausreichend sein, um eine Drehbewegung des Stators im Statorgehäuse zu verhindern.
Es ist schon ein Stator einer elektrischen Maschine aus der DE 10 2011 114 280 A1 bekannt, der von einem Mantelblech ringförmig umgeben ist. Zwischen dem Mantelblech und dem Stator ist eine Isolierschicht vorgesehen, die Wirbelstromverluste vermeiden soll. Der Stator ist mit der Isolierschicht in das Mantelblech eingepresst. Nachteilig ist, dass die Haftreibung zwischen dem Mantelblech und dem Stator aufgrund der dazwischen angeordneten Isolierung abhängig vom Material der Isolierschicht nicht ausreichend sein kann, den Stator im Mantelblech sicher zu befestigen, wenn die Isolierschicht gleichzeitig nicht beschädigt werden soll. Außerdem hat die Isolierschicht höchstens geringe dämpfende Eigenschaften.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Stator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Dämpfung des Körperschalls vereinfacht und verbessert wird, indem das Mantelblech an seiner dem Stator zugewandten Innenseite eine Vertiefung aufweist, die einen Ringspalt zwischen dem Mantelblech und dem Stator bildet. Außerdem ist sichergestellt, dass die Haftreibung zwischen dem Mantelblech und dem Statorgehäuse ausreichend hoch ist, dass keine relative Drehbewegung des Stators im Mantelblech auftreten kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Stators möglich.
Nach einer vorteilhaften Ausführung ist das Mantelblech aus zwei ringförmigen Blechen gebildet, die an einer Seite miteinander verschweißt sind, wobei ein Teil der Vertiefung an dem einen Blech und der andere Teil an dem anderen Blech ausgebildet ist.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Vertiefung in axialer Richtung bezüglich einer Statorachse gesehen von zwei ringförmigen Vorsprüngen begrenzt wird, die gegenüber der Vertiefung in radialer Richtung vorstehen und am Stator anliegen.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn in der Vertiefung des Mantelblechs ein Schalldämpfungsmittel vorgesehen ist, wobei das Schalldämpfungsmittel Luft, ein Polyethylen-Schaum, eine Mineralwolle, insbesondere Basaltwolle oder Biosilwolle, oder ein Draht- oder Fasergestrick sein kann. Luft eignet sich besonders gut als Schalldämpfungsmittel, da die Schallgeschwindigkeit in Luft im Vergleich zur Schallgeschwindigkeit in Metall sehr gering ist. Die übrigen genannten Schalldämpfungsmittel haben den Vorteil, dass sie jeweils sowohl schalldämpfend als auch gut wärmeleitend sind. Luft ist dagegen zwar schalldämpfend, aber schlecht wärmeleitend.
Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die Vertiefung des Mantelblechs eine ausgehend von den Vorsprüngen in radialer Richtung bezüglich einer Statorachse gemessene Tiefe aufweist, die im Bereich zwischen 100 Mikrometern und 1 Millimeter, insbesondere zwischen 300 Mikrometern und 600 Mikrometern, liegt. Auf diese Weise wird mit einem kaum sichtbaren, sehr kleinen Ringspalt eine wirkungsvolle Körperschalldämpfung erreicht, die fast keinen Bauraum beansprucht.
Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann der Stator mehrere Statorsegmente umfassen, die zusammengesetzt den Stator bilden. Das Mantelblech übernimmt dabei neben der Körperschalldämpfung die Funktion, die Statorsegmente zusammenzuhalten.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn eine elektrische Maschine ein Statorgehäuse und den erfindungsgemäßen Stator mit Mantelblech aufweist, wobei zwischen dem Statorgehäuse und dem Mantelblech ein Kühlkanal vorgesehen ist. Auf diese Weise werden die Schallwellen nicht nur mit dem in der Vertiefung des Mantelblechs angeordneten oder vorgesehenen Schalldämpfungsmittel, sondern zusätzlich auch im Kühlfluid des Kühlkanals gedämpft.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt eine Ansicht eines Stators einer elektrischen Maschine mit einem den Stator umgebenden Mantelblech und
2 eine Schnittansicht des Stators nach 1 entlang der Linie II-II in 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine Ansicht eines Stators 2 einer elektrischen Maschine 1 mit einem den Stator 2 umgebenden Mantelblech 3. Der Stator 2 ist ringförmig ausgebildet und weist an seiner Innenseite Statorzähne 4 auf. Der Stator 2 ist beispielsweise als ein Blechpaket bestehend aus gestapelten Elektroblechen ausgebildet. Der Stator 2 kann aus mehreren Statorsegmenten 6 bestehen, die zusammengesetzt den Stator 2 bilden oder als ein einstückiger Ring ausgeführt sein.
2 zeigt eine Schnittansicht des Stators 2 nach 1 entlang der Linie II-II in 1.
Im Stator 2 einer elektrischen Maschine 1 werden Schallschwingungen erzeugt, die möglichst nahe an ihrem Entstehungsort gedämpft werden sollen.
Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass das Mantelblech 3 an seiner dem Stator 2 zugewandten Innenseite eine Vertiefung 8 aufweist, die einen Ringspalt 9 zwischen dem Mantelblech 3 und dem Stator 2 bildet.
Nach dem Ausführungsbeispiel ist das Mantelblech 3 aus zwei ringförmigen Blechen 3.1, 3.2 gebildet, die an einer Seite miteinander verschweißt sind. Dabei ist ein Teil der Vertiefung 8 an dem einen Blech 3.1 und der andere Teil der Vertiefung 8 an dem anderen Blech 3.2 ausgebildet. Die Vertiefung 8 des Mantelblechs 3 ist in axialer Richtung bezüglich einer Statorachse 5 gesehen von zwei ringförmigen Vorsprüngen 10 begrenzt, die gegenüber der Vertiefung 8 in radialer Richtung vorstehen und am Stator 2, beispielsweise am Blechpaket des Stators 2, anliegen. Dabei ist ein Vorsprung 10 an dem einen Blech 3.1 und der andere Vorsprung an dem anderen Blech 3.2 vorgesehen. Die beiden Bleche 3.1, 3.2 des Mantelblechs 3 sind beispielsweise durch Tiefziehen hergestellt, da sich die Vorsprünge 10 bzw. die Vertiefung 8 mit diesem Verfahren besonders einfach und kostengünstig herstellen lässt. Der Stator 2 ist mit einer vorbestimmten Pressung in dem Mantelblech 3 angeordnet, so dass eine vorbestimmte Haftreibung zwischen den Vorsprüngen 10 des Mantelblechs 3 und dem Stator 2 erreicht ist und keine Relativbewegung, insbesondere keine relative Drehbewegung, zwischen den beiden Bauteilen auftreten kann.
In der erfindungsgemäßen Vertiefung 8 des Mantelblechs 3 ist ein Schalldämpfungsmittel 11 vorgesehen. Nach dem Ausführungsbeispiel ist das Schalldämpfungsmittel 11 Luft. In der Vertiefung 8 ist also lediglich Luft vorgesehen, in der sich die Schallwellen nur mit einer im Vergleich zu Metall geringen Schallgeschwindigkeit fortbewegen können, was zu einer Dämpfung des Körperschalls führt.
Alternativ kann in der Vertiefung 8 auch ein Polyethylen-Schaum, eine Mineralwolle, insbesondere Basaltwolle oder Biosilwolle, oder ein Draht- oder Fasergestrick vorgesehen sein. Der Polyethylen-Schaum kann in die Vertiefung 8 eingelegt oder eingegossen sein.
Die Vertiefung 8 des Mantelblechs 3 weist eine ausgehend von den Vorsprüngen 8 in radialer Richtung bezüglich der Statorachse 5 gemessene Tiefe T auf, die im Bereich zwischen 100 Mikrometern und 1 Millimeter, insbesondere zwischen 300 Mikrometern und 600 Mikrometern, liegt. Beispielsweise beträgt die Tiefe T der Vertiefung 8 vierhundert Mikrometer. Auf diese Weise wird mit einem kaum sichtbaren, sehr kleinen Ringspalt 9 eine wirkungsvolle Körperschalldämpfung erreicht, die fast keinen Bauraum beansprucht.
Der erfindungsgemäße Stator 2 mit dem erfindungsgemäßen Mantelblech 3 ist in einem Statorgehäuse 14 vorgesehen und von diesem umgeben. Wenn zwischen dem Statorgehäuse 14 und dem Mantelblech 3 ein Kühlkanal 15 vorgesehen ist, werden die vom Stator 2 ausgehenden Schallwellen außer in der Vertiefung 8 und dem darin vorgesehenen Schalldämpfungsmittel auch im Kühlkanal 15 gedämpft.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011108066 A1 [0002]
DE 102011114280 A1 [0003]

Claims

Stator einer elektrischen Maschine (1), der von einem Mantelblech (3) ringförmig umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelblech (3) an seiner dem Stator (2) zugewandten Innenseite eine Vertiefung (8) aufweist, die einen Ringspalt (9) zwischen dem Mantelblech (3) und dem Stator (2) bildet.
Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelblech (3) aus zwei ringförmigen Blechen (3.1, 3.2) gebildet ist, die an einer Seite miteinander verschweißt sind, wobei ein Teil der Vertiefung (8, 9) an dem einen Blech (3.1) und der andere Teil an dem anderen Blech (3.2) ausgebildet ist.
Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (8, 9) des Mantelblechs (3) in axialer Richtung bezüglich einer Statorachse (5) gesehen von zwei ringförmigen Vorsprüngen (10) begrenzt wird, die gegenüber der Vertiefung (8, 9) in radialer Richtung vorstehen und am Stator (2) anliegen.
Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vertiefung (8, 9) des Mantelblechs (3) ein Schalldämpfungsmittel (11) vorgesehen ist.
Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalldämpfungsmittel (11) Luft, ein Polyethylen-Schaum, eine Mineralwolle, insbesondere Basaltwolle oder Biosilwolle, oder ein Draht- oder Fasergestrick ist.
Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (8, 9) des Mantelblechs (3) eine ausgehend von den Vorsprüngen (10) in radialer Richtung bezüglich einer Statorachse (5) gemessene Tiefe (T) aufweist, die im Bereich zwischen 100 Mikrometern und 1 Millimeter, insbesondere zwischen 300 Mikrometern und 600 Mikrometern, liegt.
Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) mehrere Statorsegmente (6) umfasst, die zusammengesetzt den Stator (2) bilden.
Elektrische Maschine mit einem Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektrische Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) mit dem Mantelblech (3) von einem Statorgehäuse (14) umgeben ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Statorgehäuse (14) und dem Mantelblech (3) ein Kühlkanal (15) vorgesehen ist.