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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lamelle für einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine, die sich konzentrisch um eine Achse erstreckt, und entweder zumindest zwei oder mehr Aussparungen zur Aufnahme von Dauermagneten aufweist, die jeweils zwischen benachbarten Sektoren angeordnet sind, oder zumindest zwei oder mehr Pole zum Anordnen von Spulenwicklungen aufweist, wobei die Sektoren radial außen oder die Pole radial innen durch eine Grenzfläche begrenzt sind, die sich von einer linken Ecke zu einer rechten Ecke erstreckt. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Rotor, insbesondere einen Speichenrotor, mit einer Vielzahl solcher Lamellen, einen Stator mit einer Vielzahl solcher Lamellen, einen Elektromotor mit einem solchen Rotor oder Stator, sowie ein Kraftfahrzeug, eine Handwerkzeugmaschine, ein E-Bike oder ein Elektrofahrrad mit einem solchen Elektromotor.
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Bei der Herstellung von Rotoren und Statoren für elektrische Maschinen, insbesondere Elektromotoren, führen Herstellungstoleranzen und Materialeigenschaften zu Abweichungen, die Rastmomente verursachen und eine Momentenwelligkeit bewirken. Solche Herstellungstoleranzen und Materialeigenschaften bestimmen daher das Rundlaufverhalten des Elektromotors und sein Regelungsverhalten.
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Die Druckschrift
DE102015202980.8 zeigt einen Rotor für eine elektrische Maschine, der eine Außenseite aufweist, die entlang der axialen Richtung des Rotors verdreht oder um einen Drehwinkel versetzt ausgebildet ist. Dadurch verteilen sich die maximalen und die minimalen Abstände der Außenkontur von der Rotorachse. Dies führt zu einer geringeren Momentenwelligkeit. Dieser Rotor muss jedoch aus mehreren verschiedenen Lamellen hergestellt werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Rotor oder Stator für eine elektrische Maschine zu schaffen, der in Aussparungen gefügte Dauermagnete oder an Polen angeordnete Spulenwicklungen aufweist, dessen Momentenwelligkeit und Rastmomente sowie dessen Herstellungsaufwand weiter verringert sind, und der kostengünstiger herstellbar ist.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einer Lamelle mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, einem Rotor oder Stator mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 6, einem Elektromotor mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 12, und einem Antrieb mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 13. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Dafür wird eine Lamelle für einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine geschaffen. Die Lamelle erstreckt sich konzentrisch um eine Achse. In der Ausführungsform als Rotor weist sie zumindest zwei oder mehr Aussparungen zur Aufnahme von Dauermagneten auf. Die Aussparungen sind jeweils zwischen benachbarten Sektoren angeordnet. In der Ausführungsform als Rotor weist sie zwei oder mehr Pole zum Anordnen von Spulenwicklungen auf. Die Sektoren oder die Pole sind gleichmäßig in Umfangsrichtung um die Achse verteilt angeordnet. Sie sind daher um einen Grundwinkel zueinander verdreht angeordnet. Die Sektoren weisen radial außen oder die Pole weisen radial innen eine Grenzfläche auf, die sie begrenzt. Die Grenzfläche erstreckt sich von einer linken Ecke zu einer rechten Ecke.
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Die Lamelle zeichnet sich dadurch aus, dass die Grenzfläche der linken Ecke und der rechten Ecke der Sektoren oder Pole zumindest teilweise gegenüber einer symmetrischen Kontur um einen Konturwinkel in oder gegen eine Umfangsrichtung zur Achse verkürzt oder verlängert ist.
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Bei einem Rotor oder Stator mit symmetrischer Kontur ist jeder Sektor oder Pol gegenüber einer ihn durchsetzenden, sich in radialer Richtung erstreckenden Mittellinie spiegelsymmetrisch ausgebildet. Gegenüber der symmetrischen Kontur weisen die Sektoren oder die Pole dieser Lamelle hingegen gezielt jeweils an ihren Ecken eine Fehlkontur auf. Dadurch wird die Momentenwelligkeit bewusst auf alle Sektoren oder Pole des Rotors oder Stators verteilt. In der Summe sind die Rastmomente des Rotors oder Stators daher verringert. Dies führt im Betrieb eines mit dem Rotor oder mit dem Stator ausgestatteten Motors zu verbessertem Rundlaufverhalten und einer geringeren Geräuschentwicklung.
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Die Erfindung umfasst eine Ausführungsform, bei der die Grenzfläche an der linken Ecke und der rechten Ecke zumindest eines Teils der Sektoren oder der Pole nicht um einen Konturwinkel verkürzt oder verlängert ist. Es ist aber bevorzugt, dass die Grenzfläche an der linken Ecke und der rechten Ecke aller Sektoren oder Pole um einen Konturwinkel in oder gegen eine Umfangsrichtung zur Achse verkürzt oder verlängert ist. Bevorzugt ist die Grenzfläche der Ecken der Sektoren oder der Pole gegenüber der symmetrischen Kontur um verschiedene Konturwinkel verkürzt oder verlängert. Dafür ist es bevorzugt, dass eine der Anzahl der Sektoren oder Pole entsprechende Anzahl von verschiedenen Konturwinkeln festgelegt wird.
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Die Konturwinkel der Sektoren oder der Pole betragen dafür in einer bevorzugten Ausführungsform ein Vielfaches eines kleinsten Konturwinkels. Bevorzugt sind die Schritte, um die die Konturwinkel von benachbarten, in axialer Richtung zum Rotor oder Stator gestapelten Lamellen versetzt sind, gleich groß. In axialer Richtung sind die Ecken benachbarter Lamellen dann etwa Zick- Zack- förmig zueinander angeordnet. Es sind aber auch Ausführungsformen bevorzugt, bei der die Ecken in axialer Richtung des Rotors oder Stators gesehen etwa wellenförmig, insbesondere sinusförmig, angeordnet sind.
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Weiterhin bevorzugt ist ein Sektor oder Pol mit einem Konturwinkel zu dem Sektor oder Pol mit dem nächstgroßen Konturwinkel um einen definierten Versatz an Sektoren oder Polen versetzt. Benachbarte Lamellen können dann um eine dem Versatz entsprechende Anzahl Sektoren oder Pol zueinander verdreht werden. Dadurch können Lamellen derselben Kontur für den gesamten Rotor oder Stator verwendet werden. Zur Herstellung eines Rotors oder Stators mit diesen Lamellen wird daher nur ein einziges Werkzeug benötigt. Dadurch ist der Herstellungsaufwand gering und der Rotor oder Stator kostengünstig herstellbar.
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Der Versatz kann prinzipiell beliebig gewählt werden. Es kann auch ein Versatz von 1 gewählt werden, so dass der einem Sektor oder Pol benachbarte Sektor oder Pol den nächstgroßen oder den nächstkleineren Konturwinkel aufweist. Um Differenzen im Lamellenmaterial auszugleichen, die durch die Wälzrichtung bei seiner Herstellung entstehen, ist es aber bevorzugt, dass ein Versatz größer als 1 gewählt wird. Vorzugsweise ist eine Anzahl der Sektoren oder Pole dividiert durch den Versatz eine ungerade Zahl.
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Bei einem Versatz größer als 1 ist es zudem bevorzugt, dass die Differenz der Konturwinkel benachbarter Sektoren oder Pole möglichst klein ist. Vorzugsweise wird daher ein maximaler Konturwinkel in Abhängigkeit von der Anzahl der Sektoren oder Pole gewählt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Konturwinkel einander gegenüber liegender Sektoren oder Pole um den entgegen gesetzt gerichteten Konturwinkel gleichen Betrages verkürzt oder verlängert. Dadurch ist die Momentenwelligkeit innerhalb der Lamelle verringert.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Rotor oder Stator für eine elektrische Maschine mit einer Vielzahl von solchen in axialer Richtung aneinander gereihten Lamellen. Die Lamellen liegen dabei bevorzugt aneinander an. Vorzugsweise sind die Lamellen um einen Versatzwinkel zueinander verdreht angeordnet. Da für den Rotor oder Stator Lamellen derselben Kontur verwendet werden, ist er kostengünstig herstellbar.
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Dabei ist der Grundkörper des Rotors oder Stators bevorzugt aus einem Weicheisenmetall, insbesondere Elektroblech, gefertigt. Besonders bevorzugt ist er eisenhaltig. Bei Herstellung des Rotors oder Stators aus Elektroblech sind die im Betrieb der elektrischen Maschine entstehenden Wirbelstromverluste gering. Prinzipiell ist die Erfindung auch bei einem Rotor oder Stator mit einem aus einem Vollkörper hergestellten Grundkörper anwendbar.
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Die Sektoren oder Pole sind gleichmäßig in Umfangsrichtung um die Achse verteilt angeordnet. Sie sind daher um einen Grundwinkel zueinander verdreht angeordnet.
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Vorzugsweise beträgt der Versatzwinkel, um den einander benachbarte Lamellen zueinander verdreht angeordnet sind, ein Vielfaches des Grundwinkels, wobei das Vielfache der Versatz ist. Es hat sich gezeigt, dass so ein Rotor oder Stator mit einer sehr geringen Momentenwelligkeit herstellbar ist.
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In axialer Richtung sind die Ecken benachbarter Lamellen des Rotors oder Stators bevorzugt etwa Zick- Zack- förmig zueinander angeordnet. Es ist aber auch eine Ausführungsform bevorzugt, bei der die Ecken wellenförmig, insbesondere sinusförmig, angeordnet sind. Ein Spalt zwischen den Ecken benachbarter Sektoren verläuft daher bevorzugt etwa gezackt, wellenförmig oder sinusförmig.
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Besonders bevorzugt ist der Rotor oder Stator ein Speichenrotor oder ein Stator mit quaderförmig ausgebildeten Dauermagneten. Dabei sind die Dauermagnete in tangentialer Richtung des Rotors oder Stators magnetisiert. Sie sind zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes vorgesehen. Die Erfindung betrifft aber auch Rotoren oder Statoren mit in radialer Richtung magnetisierten Dauermagneten, die beispielsweise brotlaibförmig ausgebildet sind. Es ist ebenfalls eine Ausführungsform des Rotors oder Stators bevorzugt, bei der der Rotor oder Stator Spulenwicklungen zur Erzeugung des magnetischen Wechselfeldes aufweist.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ist der Rotor ein Speichenrotor, der in axialer Richtung gleichmäßig verteilt Lamellen aufweist, bei denen zumindest einige der Sektoren, insbesondere alle Sektoren, durch einen Quersteg miteinander verbunden sind. Vorzugsweise weisen die Sektoren Haltestege auf, die sich in oder gegen eine Umfangsrichtung 22 zur Achse 2 erstrecken, und die die Dauermagnete zwischen den Sektoren halten. Die Haltestege dienen so als Anschlag für die Dauermagnete. Besonders bevorzugt verbinden die Querstege die Haltestege der Sektoren miteinander. Dadurch erhöhen sie die Stabilität der Lamelle. Auch bei diesen Lamellen ist es bevorzugt, dass die Grenzfläche der linken Ecke und der rechten Ecke der Sektoren zumindest teilweise gegenüber der symmetrischen Kontur um den Konturwinkel in oder gegen die Umfangsrichtung zur Achse verkürzt oder verlängert ist.
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Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst mit einem Elektromotor, insbesondere einem EC (electronically commutated, bürstenloser) - Elektromotor oder DC (direct current) - Elektromotor, der einen solchen Rotor oder einen solchen Stator umfasst. Der Elektromotor ist bevorzugt ein Antriebsmotor. Dabei ist der Antrieb bevorzugt ein Verstellantrieb für ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Heckklappenantrieb, ein Fensterheberantrieb, ein Servoantrieb, ein Wischer, ein Lüfter oder ein Sitzverstellantrieb. Ebenfalls bevorzugt ist er ein Antrieb für eine Handwerkzeugmaschine wie beispielsweise eine Bohrmaschine, eine Stichsäge oder eine elektrische Schere, oder ein Antrieb für ein E-Bike oder ein Elektrofahrrad.
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Besonders bevorzugt weist der Elektromotor einen erfindungsgemäßen Speichenrotor auf, oder einen Stator mit Polen zum Anordnen der Spulenwicklungen. Dadurch entfällt das Verdrehen mehrerer in axialer Richtung aneinander gereihter Lamellenpakete. Zudem können für den gesamten Rotor oder Stator Lamellen mit derselben Kontur verwendet werden.
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Es sind bei einem so ausgeführten Speichenrotor quaderförmige Dauermagnete verwendbar, die sich über die gesamte Länge des Speichenrotors erstrecken. Dadurch ist die Herstellung des Speichenrotors sehr kostengünstig und einfach möglich. Zudem weist der Rotor dennoch ein sehr ruhiges Rundlaufverhalten auf.
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Ein so hergestellter Stator mit Polen zum Anordnen der Spulenwicklungen kann auch als segmentierter Stator hergestellt sein.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Antrieb für ein Kraftfahrzeug, eine Handwerkzeugmaschine, ein E-Bike oder ein Elektrofahrrad mit einem solchen Elektromotor. Ein solcher Antrieb umfasst bevorzugt ein Getriebe zum Untersetzen der Drehzahl des Elektromotors.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
- 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotor;
- 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Rotor der 1;
- 3 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einer abgewickelten Grenzfläche eines erfindungsgemäßen Rotors einer anderen Ausführungsform;
- 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Lamelle für den Rotor der 1;
- 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Stator;
- 6 zeigt einen Ausschnitt aus dem Stator der 5;
- 7 zeigt eine erfindungsgemäße Lamelle für den Stator der 5.
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1 zeigt einen Rotor 1, der aus einer Vielzahl von in einer axialen Richtung 21 aneinander gereihten erfindungsgemäßen Lamellen 19 gefertigt ist. Der Rotor 1 ist ein Speichenrotor. Im Folgenden werden daher die Begriffe Rotor 1 und Speichenrotor synonym verwendet. Die Erfindung ist aber nicht auf Speichenrotoren 1 beschränkt, sondern auch auf andere Rotoren (nicht gezeigt), beispielsweise mit Schalenmagneten oder Brotlaib- förmigen Magneten, anwendbar.
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Die Lamellen 19 des Rotors 1 erstrecken sich konzentrisch um eine Achse 2. Sie werden gestanzt oder gelasert. Sie weisen mehrere Aussparungen 14 zur Aufnahme von Dauermagneten 5 auf. Die Aussparungen 14 sind jeweils zwischen benachbarten Sektoren 12 angeordnet. Die Lamellen 19 bilden einen Grundkörper (nicht bezeichnet) des Rotors 1. Sie sind so aufeinander angeordnet, dass die Aussparungen 14 der Lamellen 19 sowie ihre Sektoren 12 in axialer Richtung 21 fluchtend zueinander angeordnet sind. Dadurch kann für jede Aussparung 14 jeweils ein einziger quaderförmiger Dauermagnet 5 verwendet werden, der sich über die Länge (nicht bezeichnet) des gesamten Rotors 1 erstreckt. In 1 ist beispielhaft ein Dauermagnet 5 gezeigt, der in eine der Aussparungen 14 des Rotors 1 eingefügt ist.
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Die Sektoren 12 sind gleichmäßig um die Achse 2 verteilt angeordnet. Sie sind daher um einen Grundwinkel α zueinander verdreht angeordnet.
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Die Lamellen 19 weisen zudem eine Wellenaufnahme 11 auf, die von einer Durchgangsbohrung 10 mittig durchsetzt ist. Die Durchgangsbohrung 10 ist zur Aufnahme einer Rotorwelle (nicht gezeigt) vorgesehen. Die Sektoren 12 sind jeweils mittels eines sich in einer radialen Richtung 23 zur Achse 2 erstreckenden Längsstegs 13 mit der Wellenaufnahme 11 verbunden.
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Radial außen weisen die Sektoren 12 eine Grenzfläche 16 auf, die sie begrenzt. Die Grenzflächen 16 erstrecken sich jeweils von einer linken Ecke 163 zu einer rechten Ecke 164. Die Ecken 163, 164 benachbarter Sektoren 12 sind voneinander beabstandet.
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Um die Dauermagnete 5 zwischen den Sektoren 12 zu halten, weisen diese jeweils Haltestege 17 auf, die sich in oder gegen eine Umfangsrichtung 22 zur Achse 2 erstrecken. Die Haltestege 17 dienen als Anschlag für die Dauermagneten 5. Dafür weisen sie einen Innenfläche 171 auf, die das Verschieben der Dauermagnete 5 in radialer Richtung 23 begrenzt. Sie sind an gegenüberliegenden Seiten 121, 122 der Sektoren 12 angeordnet. Die Haltestege 17 bilden einen Teil der Grenzfläche 16.
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Um eine ausreichende Stabilität des Rotors 1 zu gewährleisten, sind zumindest bei einigen der Lamellen 19 des Rotors 1 die Haltestege 17 benachbarter Sektoren 12 durch einen Quersteg 15 miteinander verbunden. Die Ecken 163, 164 der Grenzfläche 16 benachbarter Sektoren 12 sind im Übrigen voneinander beabstandet, so dass zwischen den Sektoren 12 ein Spalt 18 ausgebildet ist.
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Sichtbar ist, dass die Grenzfläche 16 sowie die Ecken 163, 164 verdreht zueinander erscheinen, so dass die Grenzfläche 16 des Rotors 1 entlang der axialen Richtung 21 gezackt verläuft. Dies wird erreicht, indem die Grenzfläche 16 der Ecken 163, 164 der Sektoren 12 der Lamellen 19 jeweils um verschiedene Konturwinkel β (s. 4) gegenüber einer symmetrischen Kontur verkürzt oder verlängert sind. Eine Verbindungsfläche 170 zwischen der Innenfläche 171 der Haltestege 17 und den Ecken 163, 164 der Grenzfläche 16 verläuft hier daher in einem Winkel (nicht bezeichnet) zur radialen Richtung 23. Die Verbindungsfläche 170 ist entsprechend dem Konturwinkel β des Sektors 12 der Lamelle 19 verdreht. Bei symmetrischer Kontur sind alle Sektoren 12 gegenüber einer sie durchsetzenden Mittellinie, die sich in die radiale Richtung 23 erstreckt, hingegen symmetrisch ausgebildet, so dass die Verbindungsfläche 170 geradlinig, insbesondere in radialer Richtung 23 verliefe.
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2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Rotor 1 der 1. Die Ecken 163, 164 sind daher vergrößert dargestellt. Sichtbar ist die Verbindungsfläche 170 zwischen der Grenzfläche 16 der Sektoren 12 und der Innenfläche 171 (s. 1) der Haltestege 17.
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Die Grenzfläche 16 der Sektoren 12 der Lamellen 19 ist an ihren Ecken 163, 164 verlängert oder verkürzt. Eine Verlängerung 161 und eine Verkürzung 162 sind am Beispiel einer rechten Ecke 164 schematisch gezeigt.
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Die Innenflächen 171 der Haltestege 17 weisen in oder gegen die Umfangsrichtung 22 eine im Wesentlichen gleiche Länge (nicht bezeichnet) auf. Die Verbindungsfläche 170 verläuft vom äußeren Rand 177 der Innenfläche 171 (s. 1) zur rechten Ecke 164 der Grenzfläche 16.
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Bei einer Verlängerung 161 der Grenzfläche 16 überragt die Grenzfläche 16 den äußeren Rand 177. Dadurch ist der Spalt 18 zwischen den benachbarten Sektoren 12 verkleinert. Bei einer Verkürzung 162 der Grenzfläche 16 überragt der äußere Rand 177 die Grenzfläche 16. Dadurch verjüngt sich der Haltesteg 17 dort. Dadurch ist der Spalt 18 zwischen den Sektoren 12 vergrößert.
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Das dargestellte Ausführungsbeispiel der 1 und 2 zeigt einen 14- poligen Rotor 1, bei dem die Lamellen 19 jeweils mit einem Versatz a von vier Sektoren 12 zu ihrer benachbarten Lamelle 19 gedreht sind.
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Die 1 und 2 zeigen an den rechten Ecken 164 und linken Ecken 163 der Lamellen 19 aus Gründen der vereinfachten Darstellung einen abgerundeten, hier etwa sinusförmigen, und die 4 und 5 zeigen an den rechten Ecken 364 und linken Ecken 363 der Lamellen 39 aus Gründen der vereinfachten Darstellung einen zackenförmig verlaufenden Konturverlauf. In 3 ist ein solcher Verlauf mit dem Bezugszeichen 183 beispielhaft schematisch dargestellt.
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Um für die Herstellung des gesamten Rotors 1 oder Stators 3 dasselbe Werkzeug (nicht gezeigt) nutzen zu können, werden die linken und rechten Ecken 163, 164, 363, 364 im Gegensatz dazu parallel der axialen Richtung 21 gestanzt oder gelasert. In axialer Richtung 21 benachbarte Lamellen 19 sind dann stufig zueinander versetzt. Der Konturverlauf in axialer Richtung 21 verläuft dann gezackt. Einen solchen Konturverlauf zeigt 3 schematisch für einen Rotor 1.
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3 zeigt eine Abwicklung der Grenzfläche 16 eines Rotors 1 mit 14 Polen schematisch. Es wurde hier beispielhaft ein Versatz a von 2 Sektoren gewählt. Für die Herstellung dieses Rotors 1 kann nur ein einziges Werkzeug verwendet werden, mit dem die Lamellen 19 dieses Rotors 1 hergestellt werden.
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Die Grenzfläche 16 der Sektoren 12 der Lamellen 19 ist an den linken Ecke 163 und an den rechten Ecke 164 verlängert oder verkürzt. Dabei sind aufgrund des ungünstigen Versatzes a erheblich weniger Grenzflächen 16 verkürzt als verlängert. Sichtbar ist dies an der Zahl der Verlängerungen 161 gegenüber dem äußeren Rand 177 der Haltestege 17 und an der Zahl der Verkürzungen 162 gegenüber dem äußeren Rand 177 der Haltestege 17.
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Es hat sich gezeigt, dass ein Versatz a von 5 Sektoren bei einem 14- poligen Rotor 1 optimal ist.
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In 4 ist eine einzelne Lamelle 19 des Rotors der 1 dargestellt. Die Sektoren 12 sind um einen Grundwinkel α voneinander beabstandet.
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Mit den Pfeilen 7 ist schematisch gezeigt, ob eine Verlängerung 161 oder eine Verkürzung 161 der Grenzfläche 16 vorliegt.
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Der Konturwinkel β ist am Beispiel einer Verlängerung 161 dargestellt.
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Anstelle wie bei herkömmlichen Rotoren 1 ganze Lamellenpakete, die aus einer Vielzahl von Lamellen 19 bestehen, zueinander zu verdrehen, werden bei dem erfindungsgemäßen Rotor 1 die einzelnen Lamellen 19 um den Versatz ϑ zueinander verdreht. Zudem werden in der Grenzfläche 16 der Sektoren 12 gezielt Fehlkonturen in Form von Verlängerungen 161 oder Verkürzungen 162 vorgesehen. Dadurch verteilen sich die Fehlkonturen viel gleichmäßiger und in kleineren Schritten über die gesamte Länge (nicht bezeichnet) des Rotors 1. Insgesamt lässt sich so ein erheblich verbessertes Rundlaufverhalten erzielen. Zudem kann der Grundkörper aus einer Vielzahl Lamellen 19 derselben Kontur gefertigt werden, so dass der Fertigungsaufwand klein ist.
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In analoger Weise zu dem in den 1 - 4 gezeigten Rotor 1 zeigt 5 einen Stator 3, der aus einer Vielzahl von in einer axialen Richtung 21 aneinander gereihten erfindungsgemäßen Lamellen 39 gefertigt ist. Die Lamellen 39 des Stators 3 erstrecken sich konzentrisch um eine Achse 2. Sie werden gestanzt oder gelasert.
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Der Stator 3 weist eine Vielzahl Pole 32 auf, die zum Anordnen von Spulenwicklungen 6 vorgesehen sind. Beispielhaft ist hier eine Spulenwicklung 6 gezeigt.
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Dafür weisen die Pole 32 jeweils einen Polfuß 33 und einen Polkopf 35 auf. Die Spulenwicklung 6 wird um den Polfuß 33 gewickelt. Zwischen den Polen 32 sind dafür Aussparungen 34 zur Aufnahme der Spulenwicklung 6 vorgesehen. Der Polkopf 35 bildet an einer rechten Seite 322 und einer linken Seite 321 des Pols 32 dafür jeweils einen Haltesteg 37, der die Spulenwicklung 6 gegen die radiale Richtung 23 hält.
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Die Pole 32 sind innenseitig eines Jochs 31 angeordnet. Das Joch 31 erstreckt sich konzentrisch um die Achse 2. Sie sind gleichmäßig um die Achse 2 verteilt vorgesehen. Daher sind sie um einen Grundwinkel α zueinander verdreht angeordnet.
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Die Lamellen 39 weisen zudem eine Rotoraufnahme 30 auf, die den Stator 3 mittig durchsetzt. Die Rotoraufnahme 30 ist zur Aufnahme eines Rotors 1, insbesondere eines erfindungsgemäßen Rotors 1, vorgesehen.
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Radial innen weisen die Pole 32 jeweils eine Grenzfläche 36 auf, die sie begrenzt. Die Grenzfläche 36 ist an den Polköpfen 35 angeordnet. Sie erstreckt sich jeweils von einer linken Ecke 363 zu einer rechten Ecke 364 eines Polkopfes 35. Zwischen in Umfangsrichtung 22 benachbarten Polköpfen ist ein Spalt 38 vorgesehen. Die Ecken 363, 364 benachbarter Pole 32 sind daher voneinander beabstandet.
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Die Haltestege 37 der Polköpfe 35 weisen jeweils eine Innenfläche 371 auf, die die Spulenwicklung 6 gegen die radiale Richtung 23 hält. Die Haltestege 37 bilden einen Teil der Grenzfläche 36.
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Sichtbar ist, dass die Grenzfläche 36 sowie die Ecken 363, 364 verdreht zueinander erscheinen, so dass die Grenzfläche 36 des Stators 3 entlang der axialen Richtung 21 gezackt verläuft. Dies wird erreicht, indem die Grenzfläche 36 der Ecken 163, 164 der Pole 32 der Lamellen 39 jeweils um verschiedene Konturwinkel β (s. 7) gegenüber der symmetrischen Kontur verkürzt oder verlängert sind. Eine Verbindungsfläche 370 (s. 6) zwischen der Innenfläche 371 der Haltestege 37 und den Ecken 363, 364 der Grenzfläche 36 verläuft hier daher in einem Winkel (nicht bezeichnet) zur radialen Richtung 23. Die Verbindungsfläche 370 ist entsprechend dem Konturwinkel β des Pols 32 der Lamelle 39 verdreht. Demgegenüber verliefe auch bei dem Stator mit symmetrischer Kontur die Verbindungsfläche 370 geradlinig, insbesondere in radialer Richtung 23.
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6 zeigt einen Ausschnitt aus dem Stator 3 der 5. Die Ecken 363, 364 sind daher vergrößert dargestellt. Sichtbar ist die Verbindungsfläche 370 zwischen der Grenzfläche 36 der Pole 32 und der Innenfläche 371 (s. 1) der Haltestege 37.
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Die Grenzfläche 36 der Pole 32 der Lamellen 39 ist an ihren Ecken 363, 364 verlängert oder verkürzt. Eine Verlängerung 361 und eine Verkürzung 362 sind am Beispiel einer rechten Ecke 364 schematisch gezeigt.
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Die Innenflächen 371 der Haltestege 37 weisen in oder gegen die Umfangsrichtung 22 eine im Wesentlichen gleiche Länge (nicht bezeichnet) auf. Die Verbindungsfläche 370 verläuft vom äußeren Rand 377 der Innenfläche 371 (s. 1) zur rechten Ecke 364 der Grenzfläche 36.
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Bei einer Verlängerung 361 der Grenzfläche 36 überragt die Grenzfläche 36 den äußeren Rand 377. Dadurch ist der Spalt 38 zwischen den benachbarten Polen 32 verkleinert. Bei einer Verkürzung 362 der Grenzfläche 36 überragt der äußere Rand 377 die Grenzfläche 36. Dadurch verjüngt sich der Haltesteg 37 dort. Dadurch ist der Spalt 18 zwischen den benachbarten Polen 32 vergrößert.
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Das dargestellte Ausführungsbeispiel der 5 und 6 zeigt einen 18- poligen Stator 3, bei dem die Lamellen 39 jeweils mit einem Versatz a von sieben Polen 32 zu ihrer benachbarten Lamelle 39 gedreht sind.
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7 eine einzelne Lamelle 39 des Stators 3 der 5. Die Pole 32 sind um einen Grundwinkel α voneinander beabstandet. Der Konturwinkel β ist am Beispiel einer Verlängerung 161 dargestellt.
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Anstelle wie bei herkömmlichen Statoren 3 ganze Lamellenpakete, die aus einer Vielzahl von Lamellen 39 bestehen, zueinander zu verdrehen, werden bei dem erfindungsgemäßen Stator 3 die einzelnen Lamellen 39 um den Versatz ϑ zueinander verdreht. Zudem werden in der Grenzfläche 36 der Pole 32 gezielt Fehlkonturen in Form von Verlängerungen 361 oder Verkürzungen 362 der Ecken 363, 364 vorgesehen. Dadurch verteilen sich die Fehlkonturen viel gleichmäßiger und in kleineren Schritten über die gesamte Länge (nicht bezeichnet) des Stators 3. Insgesamt lässt sich so ein erheblich verbessertes Rundlaufverhalten erzielen. Zudem kann der Grundkörper des Stators 3 aus einer Vielzahl Lamellen 39 derselben Kontur gefertigt werden, so dass der Fertigungsaufwand klein ist.
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Ein solcher Stator 3 kann als segmentierter Stator 3 hergestellt werden, der aus einer Vielzahl aneinander gereihter Segmente 310 (s. 5) besteht. Jedes der Segmente 310 weist dann ein oder zwei Pole 32 auf und wird vor dem aneinander Fügen der Segmente 310 zum Stator 3 mit der Spulenwicklung 6 oder den Spulenwicklungen 6 bewickelt. 5 zeigt dies schematisch. Die Fügeflächen benachbarter Segmente 310 sind durch gestrichelte Linien 311 beispielhaft dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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