DE102016220823A1 - Stator mit in den Endbereichen verminderten Wirbelströmen - Google Patents

Stator mit in den Endbereichen verminderten Wirbelströmen Download PDF

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DE102016220823A1
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Holger Rapp
David Philipp Morisco
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14Stator cores with salient poles
    • H02K1/146Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Ein Stator (10) für eine elektrische Maschine umfasst ein Statorpaket (12) aus einer Mehrzahl von Blechlamellen (14, 14'), die in einer axialen Richtung aufeinandergestapelt sind und die einen ringförmigen Außenbereich (26) bilden, von dem Statorzähne (32) radial nach innen abragen; wobei das Statorpaket (12) einen Randabschnitt (24) aufweist, der an einem axialen Ende des Statorpakets (12) angeordnet ist und der wenigstens eine Randblechlamelle (14') umfasst, die zusätzlich zu zwischen den Statorzähnen (32) vorgesehenen Nutausnehmungen (34) Schlitze (36) aufweist; wobei die Schlitze (36) der wenigstens einen Randblechlamelle (14') zumindest abschnittsweise im ringförmigen Außenbereich (26) verlaufen.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, beispielsweise für einen Elektromotor eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs.
  • Stand der Technik
  • Im Stator von elektrischen Drehfeldmaschinen werden hochfrequent umlaufende Magnetfelder erzeugt. Daraus folgt, dass lokal betrachtet die magnetische Flussdichte zeitlich schnellen Änderungen unterliegt, was zu gewünschten induzierten Spannungen in der Statorwicklung, aber auch zu ungewünschten induzierten Spannungen im Statormaterial führt. Damit diese nicht zu Wirbelströmen im Statormaterial führen, die den Aufbau des Magnetfelds behindern und zu massiven Leistungsverlusten im Statormaterial führen können, ist der Stator normalerweise aus an der Oberfläche elektrisch isolierten Blechlamellen aufgebaut, die in axialer Richtung gestapelt und miteinander zu einem Statorpaket verpresst sind. Dadurch werden alle Strompfade im Statormaterial in axialer Richtung unterbrochen und Wirbelströme können sich nur innerhalb der einzelnen Blechlamellen ausbilden. Dies erhöht den die Wirbelströme dämpfenden ohmschen Widerstand erheblich und reduziert die Wirbelströme, deren Rückwirkung auf das Magnetfeld sowie die durch sie verursachten Verluste erheblich.
  • Die Statorwicklung verläuft in der Regel durch in axiale Richtung durch den Stator verlaufende Nuten bzw. Nutausnehmungen. Da sich die in den Nutausnehmungen verlegten Wicklungen auch schließen müssen, ist eine Reihenschaltung der Wicklungen der einzelnen Nutausnehmungen erforderlich.
  • Für diese Reihenschaltung sind Wicklungskomponenten erforderlich, die den Strom an den Stirnseiten des Stators von Nutausnehmung zu Nutausnehmung leiten. Diese Wicklungskomponenten bilden zusammen den Wickelkopf. Dort fließen die Ströme hauptsächlich in Umfangsrichtung und bewirken ein Magnetfeld mit nennenswerten axialen Komponenten. Die Pulsation dieser Magnetfeldkomponenten beim Betrieb der elektrischen Maschine bewirkt wiederum ein elektrisches Wirbelfeld mit Komponenten hauptsächlich in Umfangs- und Radialrichtung. Diese elektrischen Felder können nun zusammen Wirbelströme bewirken, die sich ungehindert in den äußeren stirnseitigen Blechlamellen ausbilden können.
  • Die durch den Wickelkopf erzeugten Wirbelströme können einerseits verhindern, dass das Wickelkopfstreufeld weit in das Statorpaket eindringt und reduzieren dadurch die wirksame Wickelkopfstreuinduktivität. Umgekehrt kann durch diese Wirbelströme aber eine hohe Verlustleistung in den stirnseitigen Blechlamellen des Statorpakets entstehen. Dies kann den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine vermindern, lokal zu hohen Temperaturen in den Blechlamellen und damit zu erhöhtem Kühlungsaufwand führen.
  • Beispielsweise kann durch eine vorzugsweise ferromagnetische Schirmung zwischen Wickelkopf und Statorpaket das Wickelkopfstreufeld weitestgehend vom Statorpaket ferngehalten werden. Dadurch können die Wirbelströme in den Blechlamellen größtenteils vermieden werden. Die Wirbelströme und die zugehörige Verlustwärme können sich aber dadurch nur räumlich aus den stirnseitigen Blechlamellen des Statorpakets in den Schirm hinaus verlagern. Der Nutzen dieser Lösung kann vor allem darin bestehen, dass die Schirmung leichter gekühlt und damit die Verlustwärme einfacher abgeführt werden kann als im Statorpaket selbst. Die Verlustleistung selbst wird aber dadurch in der Regel nicht reduziert und auch der Wirkungsgrad der Maschine in der Regel nicht verbessert.
  • Die US 6 864 612 B1 zeigt einen Stator mit durchgehend geschlitzten Statorzähnen.
  • Die US 6 483 212 B1 zeigt einen Motor, bei dem sowohl die Statorzähne als auch die Rotorzähne in axialer Richtung geschlitzt sind.
  • Die DE 10 2010 038 764 A1 zeigt einen Stator mit Blechlamellen, die Schlitze im Bereich der Statorzahnköpfe aufweisen, um Wirbelströme in den Randbereichen der Statorzähne zu reduzieren.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, einen Stator mit geringerer Verlustleistung und damit eine elektrische Maschine mit höherem Wirkungsgrad bereitzustellen.
  • Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
  • Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine. Eine elektrische Maschine kann ein Elektromotor und/oder Generator sein, die neben dem Stator auch einen in dem Stator drehbaren Rotor aufweisen kann. Die elektrische Maschine ist beispielsweise der Antrieb bzw. Teil eines Antriebs eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, wie etwa eines Pkws, Lkws, Busses etc.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Stator ein Statorpaket aus einer Mehrzahl von Blechlamellen, die in einer axialen Richtung aufeinandergestapelt sind und die einen ringförmigen Außenbereich bilden, von dem Statorzähne radial nach innen abragen, wobei das Statorpaket einen Randabschnitt aufweist, der an einem axialen Ende des Statorpakets angeordnet ist und der wenigstens eine Randblechlamelle umfasst, die zusätzlich zu zwischen den Statorzähnen vorgesehenen Nutausnehmungen Schlitze aufweist. Die Blechlamellen des Statorpakets, sowohl die des Randabschnitts oder der beiden Randabschnitte als auch die eines Mittelabschnitts des Statorpakets, können bis auf die Schlitze gleich geformt sein.
  • Eine oder mehrere Blechlamellen aus dem stirnseitigen Randabschnitt oder aus beiden stirnseitigen Randabschnitten des Statorpakets weisen Schlitze auf, die beispielsweise radial oder in Umfangsrichtung verlaufen können und/oder sehr schmal sein können. Sehr schmal kann in diesem Fall bedeuten, dass die Schlitze schmaler sind als die Dicke der Blechlamelle. Insbesondere können die Schlitze wesentlich schmaler als die Nutausnehmungen für die Statorwicklung, d.h. beispielsweise mehr als 10 Mal schmaler als die Nutausnehmungen, sein. Solche Schlitze liegen quer zu dem durch ein Wickelkopfstreufeld induzierten elektrischen Feld und können die Ausbildung der damit korrespondierenden Wirbelströme erheblich vermindern.
  • Weiter sind eine oder mehrere Randblechlamellen aus dem Randabschnitt derart ausgeführt, dass die Schlitze zumindest abschnittsweise im ringförmigen Außenbereich verlaufen. Der ringförmige Außenbereich bzw. der Jochbereich des Statorpakets umgibt den Zahnbereich mit den Nutausnehmungen, in denen die axial verlaufenden Abschnitte der Statorwicklung aufgenommen sind. Der Wickelkopf kann sich allerdings außerhalb des Statorpakets auch in radiale Richtung über den ringförmigen Außenbereich hinaus erstrecken und dort Ströme induzieren.
  • Beispielsweise kann vorteilhaft sein, dass die vom stirnseitig axialen Ende des Statorpakets gesehen erste Blechlamelle Schlitze aufweist, d.h. eine Randblechlamelle ist. Weiter kann vorteilhaft sein, dass von dem stirnseitig axialen Ende des Statorpakets aus gesehen eine Mehrzahl von Blechlamellen Schlitze aufweisen, d.h. Randblechlamellen sind. Die axialen Dicken dieser Mehrzahl von Randblechlamellen zusammen genommen können einer Eindringtiefe der durch die Wickelkopfströme hervorgerufenen Wirbelströme in ein gedachtes, aus Massiveisen oder aus nicht gegeneinander isolierten Blechlamellen aufgebautes Statorpaket der elektrischen Maschine entsprechen. Diese Eindringtiefe kann beispielsweise für die Statorfrequenz bei der Eckdrehzahl der elektrischen Maschine ermittelt werden. Diese Eindringtiefe kann beispielsweise alternativ für die Statorfrequenz bei der Maximaldrehzahl der elektrischen Maschine ermittelt werden.
  • Durch die Schlitze im Außenbereich können die Verluste im Bereich des Wickelkopfs weiter reduziert werden. Die Verlustleistung in den stirnseitigen Blechlamellen kann weiter reduziert, die dort entstehende Verlustwärme kann vermindert und der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine kann vor allem bei hohen Drehzahlen weiter erhöht werden.
  • Im Allgemeinen können die Schlitze vom äußeren Rand der Blechlamelle nach innen, vom inneren Rand der Blechlamelle nach außen oder komplett im Inneren der Blechlamelle verlaufen. Ebenso können die Schlitze in Umfangsrichtung verlaufen und/oder in Umfangsrichtung auf Höhe der Statorzähne ebenso wie auf Höhe der Nutausnehmungen angeordnet sein. Schlitze, die in Umfangsrichtung auf Höhe eines Statorzahns liegen, können sich nur im Außenbereich, nur im Zahnbereich oder über beide Bereiche hinweg ausdehnen.
  • Die Schlitze können beispielsweise bereits bei der Herstellung der Blechlamellen durch ein Stanzwerkzeug erzeugt werden. Die Schlitze können aber auch nachträglich nach dem Stanzen der Blechlamellen durch eine weiteren Ausstanzschritt, Nibbeln, Schneiden, Spanen und/oder per Laser in die Blechlamellen eingebracht werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Statorpaket einen Mittelabschnitt auf, der ungeschlitzte Blechlamellen aufweist, d.h. Blechlamellen, die keine Schlitze wie die Randblechlamellen aufweisen. Es kann ausreichend sein, dass lediglich eine oder mehrere Blechlamellen in einem oder beiden stirnseitigen Randabschnitten des Statorpakets, d.h. im Wickelkopfbereich, mit Schlitzen versehen sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind Schlitze vorgesehen, die ausschließlich in dem ringförmigen Außenbereich verlaufen, wobei einer oder mehrere dieser Schlitze jeweils in Umfangsrichtung gesehen zwischen den Statorzähnen angeordnet sein können und/oder in radialer Richtung verlaufen können. Im Bereich der Nutausnehmungen können somit keine Schlitze vorgesehen sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eines der Enden eines Schlitzes jeweils zum Außenumfang oder zur Nutausnehmung hin offen ausgeführt. Die Schlitze können beispielsweise in den Abschnitten des Außenbereichs angeordnet sein, der zwei Statorzähne miteinander verbindet. Es ist möglich, dass mehrere Schlitze zwischen jeweils zwei Statorzähnen verlaufen.
  • Eine Randblechlamelle kann pro Statorzahn eine Mehrzahl von Schlitzen aufweisen.
  • Diese Schlitze können bis zu einem Rand der Blechlamelle verlaufen, d.h. bis zum Außenumfang oder bis zur Nutausnehmung. Es ist aber auch möglich, dass ein oder mehrere Schlitze im ringförmigen Außenbereich eingeschlossen sind, d.h. keine Verbindung zum Rand aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Schlitze gerade, zickzackförmig, gebogen oder gekrümmt. Die Schlitze können eine beliebige Form aufweisen, solange sie dazu geeignet sind, Wirbelströme in der Randblechlamelle zumindest zu vermindern. Manche der Schlitze oder alle der Schlitze können quer zu einer Umfangsrichtung verlaufen. Manche der Schlitze oder alle Schlitze können entlang der radialen Richtung oder schräg zur radialen Richtung verlaufen.
  • Wenn die Schlitze eine nennenswerte Ausdehnung in radialer Richtung haben, können Sie Wirbelstrompfade entlang der Umfangsrichtung unterbinden. Es ist jedoch nicht zwingend, dass die Schlitze in rein radialer Richtung verlaufen. Vielmehr können Schlitze auch in Umfangsrichtung verschwenkt, in Zickzack- oder Schlangenlinie verlaufend oder gekrümmt ausgeführt sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ragen die Schlitze abwechselnd vom Außenumfang oder vom äußeren Rand einer Nutausnehmung in den ringförmigen Außenbereich hinein, beispielsweise derart, dass eine mäanderförmige Verbindung von einem Statorzahn zum benachbarten Statorzahn gebildet ist. Dies kann Wirbelströme besonders effektiv unterbrechen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Statorpaket in dem Randabschnitt eine Mehrzahl von Randblechlamellen mit Schlitzen, wobei die Schlitze einer der Randblechlamellen zu den Schlitzen einer der benachbarten Randblechlamellen in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind.
  • Ein Schlitz kann für den in Umfangsrichtung verlaufenden magnetischen Jochfluss einen Luftspalt darstellen. Um dieses Problem zu umgehen, können Randblechlamellen mit verschiedenen Schlitzanordnungen so miteinander kombiniert werden, dass in benachbarten Randblechlamellen keine Schlitze direkt aufeinander zu liegen kommen bzw. sich nur wenig überlappen. Dadurch können die magnetischen Feldlinien jeden Schlitz überbrücken, indem sie auf benachbarte Blechlamellen überwechseln, in denen an dieser Stelle kein Schlitz vorhanden ist.
  • Eine andere Möglichkeit ist, dass im Randabschnitt zwischen zwei Randblechlamellen eine ungeschlitzte Blechlamelle angeordnet ist. Die magnetischen Feldlinien können dann bei einem Schlitz in die benachbarte ungeschlitzte Blechlamelle ausweichen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind Schlitze vorgesehen, die jeweils vom ringförmigen Außenbereich ausgehend in radialer Richtung in einen der Statorzähne verlaufen. Es ist auch möglich, dass pro Statorzahn eine oder mehrere Schlitze im Statorzahn verlaufen. Schlitze können im Bereich der Statorzähne entweder vom Außenumfang nach innen, vom Innenumfang nach außen oder komplett im Inneren der Blechlamelle verlaufen. Bei wenigstens einem Teil der Schlitze kann ein Ende des Schlitzes innerhalb des Statorzahns enden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eines der Enden der Schlitze jeweils zum Außenumfang oder zum Innenumfang hin offen ausgeführt. Alternativ kann ein Schlitz durch einen Statorzahn geschlossen ausgebildet sein.
  • Insgesamt kann wenigstens ein Teil der Schlitze mit einem Außenumfang der Randblechlamelle verbunden sein, kann wenigstens ein Teil der Schlitze mit einem Innenumfang einer Nutausnehmung verbunden sein, kann wenigstens ein Teil der Schlitze mit einem Innenumfang eines Statorzahns verbunden sein und/oder kann wenigstens ein Teil der Schlitze mit beiden Enden innerhalb der Randblechlamelle enden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verlaufen Schlitze im ringförmigen Außenbereich (beispielsweise ausschließlich) in Umfangsrichtung. Auch rein in Umfangsrichtung verlaufende, gegeneinander versetzt angeordnete Schlitze können die Wirbelstrompfade in der Blechlamelle unterbrechen. Mehrere der Schlitze einer Randblechlamelle können Anordnungen von in radialer Richtung nebeneinander angeordneten Schlitzen bilden. Mehrere dieser Anordnungen von Schlitzen können in Umfangsrichtung hintereinander vorgesehen sein. In diesem Fall kann es möglich sein, dass Schlitze einer der Anordnungen jeweils mit Schlitzen der benachbarten Anordnungen in Umfangsrichtung überlappen.
  • Insgesamt können Schlitze in Umfangsrichtung verlaufen und sich in Umfangsrichtung überlappen. Es ist aber auch möglich, dass Schlitze in die radiale Richtung verlaufen und sich in radialer Richtung überlappen, was beispielsweise, wie weiter oben beschrieben ist, zu einem mäanderförmigen Muster führen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Stator weiter eine Statorwicklung, die durch die Nutausnehmungen verläuft und die einen Wickelkopf aufweist, der in radiale Richtung über den ringförmigen Außenbereich des Statorpakets ragt. Die im Außenbereich bzw. Jochbereich des Statorpakets vorhandenen Schlitze in einer oder mehreren stirnseitigen Blechlamellen können auch die durch diesen Wirbelkopf im Außenbereich induzierten Wirbelströme vermindern.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
    • 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen Stator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    • 2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf eine Stirnseite des Stators aus der 1 mit einem beispielhaft eingezeichneten Leiter des Wickelkopfes und den mit dem Stromfluss in diesem Leiter korrespondierenden Wirbelstrompfaden, die in einem Stator ohne gesonderte Randblechlamellen gebildet werden würden.
    • 3 bis 13 zeigen Ausführungsformen von Blechlamellen für das Statorpaket des Stators aus den 1 und 2.
  • Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt einen Stator 10 für eine elektrische Maschine, der ein Statorpaket 12 aus einer Mehrzahl von aufeinandergestapelten Blechlamellen 14 und eine Statorwicklung 16 umfasst. Die Statorwicklung 16 weist einen Wickelkopf 20 auf, der stirnseitig aus dem Statorpaket 12 hinausragt. Weiter weist die Statorwicklung 16 axial durch das Statorpaket 12 verlaufende Abschnitte auf, die in der 1 nicht gezeigt sind. In der 1 ist lediglich ein Teil des Stators 10 gezeigt, der einen Mittelabschnitt 22 und einen stirnseitigen Randabschnitt 24 des Statorpakets 12 umfasst. Der Stator 10 bzw. das Statorpaket 12 kann spiegelsymmetrisch sein und an beiden Enden einen Randabschnitt 24 sowie einen Wickelkopf 20 aufweisen, so wie sie weiter oben und im Folgenden beschrieben sind.
  • Der Mittelabschnitt 22 ist aus ungeschlitzten Blechlamellen 14 aufgebaut, während der Randabschnitt 24 geschlitzte Blechlamellen 14' aufweist. Beispielsweise kann der Randabschnitt 24 eine oder mehrere geschlitzte Blechlamellen 14' aufweisen, die auch abwechselnd mit ungeschlitzten Blechlamellen 14 angeordnet sein können. Es ist aber auch möglich, dass der Randabschnitt 24 lediglich geschlitzte Blechlamellen 14' aufweist.
  • Die Blechdicke der Blechlamellen 14, 14' kann je nach maximaler Grundfrequenz der im Material des Stators 10 vorhandenen Magnetfelder variiert werden. Je höher die Grundfrequenz, desto geringer wird die Blechdicke üblicherweise gewählt.
  • Weiter kann das Statorpaket 12 in einen radial außen liegenden Außenbereich 26 bzw. Jochbereich 26 und einen radial innen liegenden Nutbereich 28 unterteilt werden. Die axial durch das Statorpaket 12 verlaufenden Abschnitte der Statorwicklung 16 verlaufen im Nutbereich 28. Der Wickelkopf 20 ragt in radialer Richtung in den Außenbereich 26 hinein.
  • Die 2 zeigt eine stirnseitige Ansicht des Stators 10, wobei lediglich ein Leiter 30 aus dem Wickelkopf 20 gezeigt ist. In der 2 ist lediglich ein Ausschnitt und nicht der gesamte Umfang des Stators 10 dargestellt.
  • Das Statorpaket 12 weist den gleichen Querschnitt wie die Blechlamellen 14, 14' auf. Dabei ist zu erkennen, das jede Blechlamelle 14, 14' bzw. das Statorpaket 12 im Außenbereich 26 einen umlaufenden Ring aufweist, aus dem mit normalerweise äquidistantem Winkelabstand nach radial innen Statorzähne 32 herausragen. In den Nutausnehmungen 34 zwischen den Statorzähnen 32 verlaufen die axialen Abschnitte der Statorwicklung 16. Sowohl Statorzähne 32 als auch Nutausnehmungen 34 befinden sich im Nutbereich 28. Die Statorzähne 32, die einen T-förmigen Fuß aufweisen können, als auch die Nutausnehmungen 34 können sich in äquidistanten Winkelabständen in Umfangsrichtung wiederholen.
  • Durch die Aufteilung des Statorpakets in die Blechlamellen 14, 14' werden die in axiale Richtung verlaufenden Wirbelströme, welche durch die Ströme in den Nutausnehmungen 34 ausgelöst werden, wirkungsvoll und in starkem Maße reduziert. Im Bereich des Randabschnitts 24 können jedoch auch radial und in Umfangsrichtung verlaufende Wirbelströme auftreten. Dies ist in 2 veranschaulicht. Der exemplarische Leiter 30 des Wickelkopfes 20 leitet Strom aus einer Nutausnehmung 34 an seinem Anfangspunkt kommend zu einer drei Nutausnehmungen 34 entfernten Nutausnehmung 34 an seinem Endpunkt. Dort fließt der Strom dann in axialer Richtung in dem in der Nutausnehmung 34 weiter verlaufenden Leiter weiter. Weiter ist angenommen, dass die Stromstärke in dem Leiter 30 gerade ansteigt. In diesem Fall können sich in den stirnseitigen Blechlamellen (falls diese keine Schlitze aufweisen) 14 Wirbelstrompfade 18 ausbilden, die wie in der 2 verlaufen können. Die Wirbelstrompfade 18 können ohne axiale Komponente verlaufen und werden daher nicht durch die Isolation zwischen ungeschlitzten Blechlamellen 14 unterbrochen. Insgesamt kann sich zu jedem Leiter 30 des Wickelkopfes 20 ein solcher Wirbelstrompfad 18 ausbilden, wobei sich die einzelnen Wirbelstrompfade 18 dann zu einem kompletten Wirbelstromfeld überlagern. Es ist zu verstehen, dass die in dem Stator 10 gebildeten Wirbelstrompfade wesentlich kleiner sind, da sie durch die Schlitze unterbrochen werden.
  • In der 2 sind zur Illustration der Wirbelstrompfade 18 keine Schlitze dargestellt. Es ist aber möglich, dass bereits die erste Blechlamelle 14' des Statorpakets Schlitze aufweist, wie sie in der folgenden 3 dargestellt sind.
  • Die 3 bis 5 zeigen erste Ausführungsformen einer Randblechlamelle 14', bei der ein radial verlaufender Schlitz 36 im Umfangsbereich zwischen zwei Statorzähnen 32 bzw. im Umfangsbereich einer Nutausnehmung 34 angeordnet ist. Der Schlitz 36 befindet sich ausschließlich im Außenbereich 26. Bei den 3 bis 5 ist in jedem Bereich zwischen zwei Statorzähnen 32 lediglich ein radial verlaufender Schlitz 36 angebracht.
  • Bei der 3 erstreckt sich der Schlitz 36 vom radial äußeren Rand 38 der Nutausnehmung 34 nach außen in Richtung Außenumfang 40 der Blechlamelle 14', wobei er den Rand 38 teilt, den Außenumfang 40 aber nicht.
  • Bei der 4 verläuft der Schlitz 36 nur im Inneren der Außenbereiche 26. Dies führt zu einer höheren mechanischen Stabilität der Blechlamelle 14'. Beide Enden des Schlitzes enden innerhalb des Bereiches 26.
  • Bei der 5 erstreckt sich der Schlitz 36 vom Außenumfang 40 der Blechlamelle 14' nach innen, wobei er den Außenumfang 40 teilt. Der Schlitz 36 endet allerdings, bevor er den Rand 38 erreicht, so dass er die Blechlamelle 14' hier nicht zerteilt.
  • Die 6 bis 8 zeigen Ausführungsformen einer Randblechlamelle 14', bei der ein radial verlaufender Schlitz 36 im Umfangsbereich eines Statorzahns 32 verläuft. Der Schlitz 36 verläuft im Außenbereich 26 und im Nutbereich 28. Bei den 6 bis 8 ist in jedem Bereich eines Statorzahns 32 lediglich ein radial verlaufender Schlitz 36 angebracht.
  • Bei der 6 erstreckt sich der Schlitz 36 vom Außenumfang 40 der Blechlamelle 14' nach innen, wobei er den Außenumfang 40 teilt. Der Schlitz 36 endet allerdings, bevor er den Innenumfang 42 erreicht, so dass er die Blechlamelle 14' hier nicht zerteilt und innerhalb des zugehörigen Statorzahns 32 endet.
  • Bei der 7 erstreckt sich der Schlitz 36 vom Innenumfang 42 nach außen in Richtung Außenumfang 40 der Blechlamelle 14', wobei er den Innenumfang 42 teilt, den Außenumfang 40 aber nicht.
  • Bei der 8 verläuft der Schlitz 36 nur im Inneren der Blechlamelle 14'. Ein Ende des Schlitzes 36 endet innerhalb des Außenbereichs 26, ein anderes Ende innerhalb des zugehörigen Statorzahns 32.
  • Die 9 zeigt eine Ausführungsform einer Randblechlamelle 14', bei der mehrere (hier drei) radial verlaufende Schlitze 36 im Umfangsbereich zwischen zwei Statorzähnen 32 bzw. im Umfangsbereich einer Nutausnehmung 34 angeordnet sind. Die Schlitze sind analog den 3 und 5 ausgeführt, wobei sie jeweils abwechselnd den Außenumfang 40 und den Rand 38 teilen, so dass sich ein mäanderförmiges Muster ergibt.
  • Die 10 zeigt eine Kombination der Ausführungsformen aus der 9 und der 7. Es ist zu verstehen, dass auch die anderen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können.
  • Die 11 zeigt eine Ausführungsform einer Randblechlamelle 14', bei der eine Mehrzahl von Schlitzen 36 in Umfangsrichtung verläuft. Je Statorzahn 32 und je Bereich zwischen zwei Statorzähnen 32 gibt es parallel verlaufende Anordnungen 44 von Schlitzen 36, die in Umfangsrichtung länger als diese Bereiche sind. Benachbarte Anordnungen 44 von Schlitzen 36 überlappen sich in Umfangsrichtung, so dass auch auf diese Weise Wirbelströme gut unterdrückt werden können.
  • Die 12 zeigt alternative Ausführungsformen für die Form von Schlitzen 36. Alle Schlitze 36 der vorhergehenden und der nachfolgenden Ausführungsformen einer Blechlamelle 14' können nicht nur gerade, sondern auch gerade, zickzack-förmig, gebogen oder gekrümmt sind. Die Schlitze 36 können auch quer zu der radialen Richtung verlaufen.
  • Die 13 zeigt einen Randabschnitt 24 mit mehreren Blechlamellen 14', die aufeinanderfolgend in axialer Richtung unterschiedliche Anordnungen von Schlitzen 36 aufweisen. Die Schlitze 36 jeder Blechlamelle 14' sind dabei durch eine unterschiedliche Strichelung gekennzeichnet. Bei der 14 sind die Schlitze 36 einer Randblechlamelle 14' zu den Schlitzen 36 einer benachbarten Randblechlamelle 14' in Umfangsrichtung zueinander versetzt. Auf diese Weise werden die einzelnen Schlitze 36 jeweils durch das Eisen in den benachbarten Blechlamellen 14' magnetisch überbrückt, aber wegen der Isolation der Blechlamellen 14' gegeneinander nicht elektrisch verbunden. Selbstverständlich ist eine derartige Kombination auch mit den vorher beschriebenen Ausführungsformen möglich.
  • Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“ etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
  • 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
    • US 6864612 B1 [0007]
    • US 6483212 B1 [0008]
    • DE 102010038764 A1 [0009]

Claims (10)

  1. Stator (10) für eine elektrische Maschine, der Stator (10) umfassend: ein Statorpaket (12) aus einer Mehrzahl von Blechlamellen (14, 14'), die in einer axialen Richtung aufeinandergestapelt sind und die einen ringförmigen Außenbereich (26) bilden, von dem Statorzähne (32) radial nach innen abragen; wobei das Statorpaket (12) einen Randabschnitt (24) aufweist, der an einem axialen Ende des Statorpakets (12) angeordnet ist und der wenigstens eine Randblechlamelle (14') umfasst, die zusätzlich zu zwischen den Statorzähnen (32) vorgesehenen Nutausnehmungen (34) Schlitze (36) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (36) der wenigstens einen Randblechlamelle (14') zumindest abschnittsweise im ringförmigen Außenbereich (26) verlaufen.
  2. Stator (10) nach Anspruch 1, wobei Schlitze (36) vorgesehen sind, die ausschließlich in dem ringförmigen Außenbereich (26) verlaufen, wobei einer oder mehrere dieser Schlitze (36) jeweils in Umfangsrichtung gesehen zwischen den Statorzähnen (32) angeordnet sind und in radialer Richtung verlaufen.
  3. Stator (10) nach Anspruch 2, wobei eines der Enden der Schlitze (36) jeweils zum Außenumfang (40) oder zur Nutausnehmung (34) hin offen ausgeführt ist; oder wobei die Schlitze (36) im ringförmigen Außenbereich (26) eingeschlossen sind.
  4. Stator (10) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Schlitze (36) abwechselnd vom Außenumfang (40) oder vom Innenrand (38) in den ringförmigen Außenbereich (26) hineinragen, derart, dass eine mäanderförmige Verbindung von einem Statorzahn (32) zum benachbarten Statorzahn (32) gebildet ist.
  5. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schlitze (36) gerade, zickzack-förmig, gebogen oder gekrümmt sind.
  6. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Statorpaket (12) in dem Randabschnitt (24) eine Mehrzahl von Randblechlamellen (14') mit Schlitzen (36) umfasst, wobei die Schlitze (36) einer der Randblechlamellen (14') zu den Schlitzen (36) einer der benachbarten Randblechlamellen (14') in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind.
  7. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schlitze (36) vorgesehen sind, die jeweils vom ringförmigen Außenbereich (26) ausgehend in radialer Richtung in einen der Statorzähne (32) verlaufen.
  8. Stator (10) nach Anspruch 7, wobei eines der Enden der Schlitze (36) jeweils zum Außenumfang (40) oder zum Innenumfang (42) hin offen ausgeführt oder in der Randblechlamelle (14') geschlossen ausgebildet sind.
  9. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schlitze (36) im ringförmigen Außenbereich (26) in Umfangsrichtung verlaufen, wobei jeweils mehrere der Schlitze (36) Anordnungen (44) von in radialer Richtung nebeneinander angeordneten Schlitzen (36) bilden, wobei mehrere der Anordnungen (44) von Schlitzen (36) in Umfangsrichtung hintereinander vorgesehen sind, wobei Schlitze (36) einer der Anordnungen (44) jeweils mit Schlitzen (36) der benachbarten Anordnungen (44) überlappen.
  10. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: eine Statorwicklung (16), die durch die Nutausnehmungen (34) verläuft und die einen Wickelkopf (20) aufweist, der in radiale Richtung über den ringförmigen Außenbereich (26) des Statorpakets (12) ragt.
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