DE10203272A1

DE10203272A1 - Rotor für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE10203272A1
Application number: DE2002103272
Authority: DE
Inventors: Juergen Herp; Heiko Sponar
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2003-07-31
Also published as: FR2835363A1; FR2835363B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen aus einer Vielzahl von Blechen als übereinandergestapeltes Blechpaket ausgebildeten Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere einen EC-Motor. Zwischen zwei Polen (2) des Stators (1) ist jeweils ein Verbindungsbereich (3) angeordnet, in welchem wenigstens eine Aussparung (4) vorgesehen ist. Die Aussparung ist dabei als Nutzschlitz ausgebildet, welcher in einem vorbestimmten Winkel (alpha) schräg zu einer Mitelachse (X-X) des Stators verläuft.

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere ein EC-Motor (elektronisch kommutierter Motor), wobei der Stator aus einer Vielzahl von Blechen als übereinandergestapeltes Blechpaket ausgebildet ist.
In einer Reihe von Anwendungsgebieten treten elektronisch gesteuerte Elektromotoren immer stärker in den Vordergrund. Hierbei handelt es sich um Elektromotoren, bei denen das erforderliche, periodische Schalten von Spulen nicht mehr durch einen Kommutator, sondern durch elektronische Schalteinrichtungen vorgenommen wird. Zu den elektronischen Schalteinrichtungen gehört auch ein Rotorpositionssensor, um festzustellen, wann sich der Stator und der Läufer für die gerade zu schaltenden Spulen in einer schaltungsgünstigen bzw. schaltungserfordernden Relativstellung befinden.
Aus der DE 198 42 948 A1 ist ein Elektromotor bekannt, welcher einen aus einem Blechpaket hergestellten Stator aufweist. Hierbei weisen die einzelnen Blechlamellen Eindrückungen auf, um ein Ineinandereingreifen von einander benachbarten Blechlamellen zu ermöglichen. Die einzelnen Pole sind dabei an ihren Polschuhen über eine Vielzahl von Stegen miteinander verbunden, wobei sich ein geradliniger Nutschlitz ergibt. Der Nutschlitz ist durch eine Vielzahl von kurzen Aussparungen gebildet, welche jeweils durch die Stege getrennt sind. Auf Grund der geradlinigen Ausbildung der Nutschlitze und der Vielzahl an Stegen weist dieser bekannte Elektromotor jedoch ein relativ hohes Rastmoment und eine relativ geringe Leistung auf.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere ein EC-Motor, ist derart ausgebildet, dass er durch eine vorteilhafte Ausgestaltung des Nutschlitzes ein sehr günstiges Rastmoment aufweist. Weiterhin weist eine elektrische Maschinen mit einem erfindungsgemäßen Stator eine hohe Leistung auf. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass Nutschlitze zwischen zwei Polen des Stators derart ausgebildet sind, dass sie in einem vorbestimmten Winkel schräg zu einer Mittelachse des Stators verlaufen. Erfindungsgemäß können die schrägen Nutschlitze dabei durchgehend gebildet werden, sodass einzelne Nutschlitze nicht durch Stege o. ä. getrennt sind. Somit kann ein sehr günstiges Rastmoment bei einer hohen Leistung erreicht werden. Dabei ist der erfindungsgemäße Stator auch noch sehr. kostengünstig herstellbar, da der Stator aus einer Vielzahl von übereinander gestapelten Blechen gebildet werden kann, welche z. B. mittels Stanzen hergestellt werden können. Hierbei werden die einzelnen Blechlamellen derart gestanzt, dass beim Übereinandersetzen der Nutschlitz entsteht, welcher über die Höhe des Blechpakets gesehen in einem Winkel zur Mittelachse verläuft. Das Statorpaket ist von einem Rückschlussring umgeben, über welchen der Fluss fließt.
Um einen besonders kostengünstig herstellbaren Stator bereitzustellen, sind die Nutschlitze des Statorpakets stufenförmig ausgebildet. Hierbei entspricht die Höhe einer Stufe jeweils der Dicke eines Bleches. Die jeweiligen Schlitze (gestanzte Aussparung) eines Blechs sind zu denen des benachbarten Blechs jeweils um einen vorbestimmten Winkel in Umfangsrichtung versetzt angeordnet, sodass beim Zusammensetzen des Blechpakets ein schräg verlaufender, stufenförmiger Nutschlitz entsteht, d. h. die beiden Längsseiten des Nutzschlitzes sind treppenförmig ausgebildet.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausbildung der vorliegenden Erfindung sind die Nutschlitze des Statorblechpakets linear, d. h. mit geraden Längsseiten und mit einer gleichbleibenden Breite ausgebildet.
Um die Anzahl von Stegen so gering wie möglich zu halten, um eine möglichst hohe Leistung zu erreichen, ist vorzugsweise das Statorpaket und der Rückschlussring mittels einer formschlüssigen Verbindung miteinander verbunden. Weiterhin gewährleistet der Formschluss, dass möglichst kleine Luftspalte entstehen, um die Leistungseinbußen so klein wie möglich zu halten. Vorzugsweise ist die formschlüssige Verbindung dabei an den Endbereichen der Pole ausgebildet, welche vom Stator nach außen vorstehen. Die formschlüssige Verbindung kann beispielsweise als Schwalbenschwanz- Verbindung oder als T-förmige Verbindung oder jede andere beliebige formschlüssige Verbindung ausgebildet sein.
Hierbei kann entweder der vorstehende Bereich der Verbindung an den Polen des Stators und der aufnehmende Bereich der Verbindung am Rückschlussring ausgebildet sein, oder der vorstehende Bereich der Verbindung ist am Rückschlussring ausgebildet und der aufnehmende Bereich der Verbindung an den Polen.
Vorzugsweise liegt der Winkel zwischen der Mittelachse des Stators und dem schräggestellten Nutschlitz zwischen 15° und 20°, besonders bevorzugt liegt er bei 18°.
Vorzugsweise wird eine Verbindung der Pole derart ausgeführt, dass im obersten und im untersten Blech des Statorblechpakets keine Schlitze vorhanden sind. Dadurch kann weiterhin eine verbesserte Stabilität des Blechpakets erreicht werden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind zwischen zwei Polen eine Vielzahl von schrägen Nutschlitzen gebildet, welche in Längsrichtung des Stators zueinander parallel versetzt sind. Hierdurch wird erreicht, dass der Stator mechanisch stabiler ausgebildet ist, jedoch verliert er mit zunehmender Anzahl der dadurch gebildeten zusätzlichen Verbindungsstege an Leistung. Es sei angemerkt, dass bei einer Vielzahl von Nutschlitzen die Nutschlitze derart ausgebildet sein können, dass sie sich in Richtung der Höhe des Statorblechpaketes teilweise überlappen oder dass zwischen einzelnen Nutschlitzen jeweils ein Blech ohne Aussparungen angeordnet ist, um die Stabilität des Blechpakets zu verbessern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht der erfindungsgemäße schräge Nutschlitz aus einer Vielzahl von kürzeren Nutschlitzen, welche in Reihe angeordnet sind. Die Vielzahl kleinerer Nutschlitze ist somit in Reihe hintereinander an geordnet, wobei sie bei Herstellung aus Blechen beispielsweise jeweils durch eine Blechdicke getrennt sind. Aus Herstellungssicht kann ein derartiger Nutschlitz beispielsweise einfach dadurch hergestellt werden, dass einzelne Bleche zwischen den kleineren Nutschlitzen nicht mit einer Aussparung versehen werden, sodass sich die linienartige Anordnung mit mehrerer kurzer schräger Schlitze ergibt.
Das erfindungsgemäße Blechpaket für den Stator wird vorzugsweise bei einem EC-Motor verwendet, bei dem Wicklungen auf den Stator aufgebracht werden.

Zeichnungen

In der nachfolgenden Beschreibung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Teilansicht eines Statorblechpakets gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine schematische perspektivische Ansicht eines Statorblechpakets gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht des in Fig. 2 gezeigten Statorblechpakets aus einem anderen Winkel, und
Fig. 4 eine Draufsicht eines Statorblechpakets mit einem Rückschlussring gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 ein Stator 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst der Stator 1 mehrere zahnförmige, nach außen gerichtete Pole 2. Zwischen zwei benachbarten Polen ist jeweils ein Verbindungsbereich 3 mit einer geringeren Dicke vorgesehen. Das Statorblechpaket setzt sich aus einer Vielzahl von einzelnen Blechen zusammen, welche übereinandergesetzt werden. Die Bleche werden vorzugsweise gestanzt, sodass sie fertigungstechnisch einfach herstellbar sind.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind in den Verbindungsbereichen 3 jeweils durchgehende Nutschlitze 4 ausgebildet. Die Nutschlitze 4 weisen eine stufenförmige bzw. treppenförmige Gestalt auf. Diese stufenförmige Gestalt wird dadurch erreicht, dass bei den einzelnen Blechen die Aussparungen, welche im zusammengesetzten Zustand den Nutschlitz 4 ergeben, jeweils um einen gewissen Winkel in Umfangsrichtung versetzt ausgestanzt werden. Somit entspricht die Stufenhöhe der einzelnen Stufen des Nutschlitzes 4 jeweils der Blechdicke. Es sei angemerkt, dass selbstverständlich auch mehrere aufeinander angeordnete Bleche mit der gleichen Aussparung versehen werden können, sodass die Stufenhöhe des Nutschlitzes nicht mehr der Blechdicke entspricht, sondern der Summe der übereinander angeordneten Bleche mit der gleichen Aussparung.
Durch diese Schrägstellung des Nutschlitzes 4 im Stator 1 kann ein deutlich verbessertes Rastmoment erreicht werden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist zur Verbesserung der Stabilität des Stators das oberste Blech 5 des Blechpakets und das unterste Blech 6 des Blechpakets jeweils ohne Aussparung gebildet. Da erfindungsgemäß die Nutschlitze 4 durchgehend ausgebildet sind, d. h. die Nutschlitze 4 verlaufen vom unteren Blech 6 durchgehend zum oberen Blech 5, kann weiterhin eine sehr hohe Leistung erreicht werden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Nutschlitze 4 in einem Winkel α von ca. 20° zu einer Mittelachse X-X des Stators 1 angeordnet. Dabei ist der Nutschlitz 4 derart ausgebildet, dass er nicht unmittelbar an seinen beiden Enden an die Zähne der Pole 2 angrenzt, sondern einen gewissen Abstand von den Polen 2 einhält.
In den Fig. 2 und 3 ist ein Stator gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Wie in Fig. 2 gezeigt, entspricht der Stator 1 im Wesentlichen dem Stator des ersten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind jedoch an den Verbindungsbereichen 3 zwischen zwei benachbarten Polzähnen 2 anstelle eines durchgehenden Nutschlitzes 4 eine Vielzahl von durchgehenden Nutschlitzen 4, nämlich genau vier, angeordnet. Zur Verbesserung der Stabilität des Stators 1 sind die Nutschlitze 4 eines Verbindungsbereichs 3 dabei derart angeordnet, dass sie sich in Richtung der Höhe des Stators, d. h. in Richtung der Mittelachse X-X nicht überlappen. Mit anderen Worten ist im Blechpaket zwischen zwei benachbarten Nutschlitzen 4 jeweils ein Blech ohne eine Aussparung angeordnet. Auf Grund der so gebildeten Stege zwischen den einzelnen Nutschlitzen 4 verliert der Stator zwar prozentual etwas an Leistung, jedoch ist er mechanisch stabiler aufgebaut.
Die Nutschlitze 4 weisen dabei eine derartige Länge auf, dass sie über eine Vielzahl von Blechen verlaufen. In den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen weisen die Nutschlitze 4 dabei eine Höhe in Richtung der Mittelachse X-X des Stators 1 auf, welche ungefähr 1/5 in Höhe des gesamten Statorpakets entspricht.
Wie in Fig. 3 gezeigt, ist es auf Grund der Ausbildung mehrerer Nutschlitze 4 in jedem Verbindungsbereich möglich, dass ein Zahnsegment A zwischen den Nutschlitzen herausbrechen kann. Um dies zu verhindern, ist in Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, in welchem gleiche Teile wieder mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Um das Herausbrechen eines Zahnsegments A zu verhindern, ist der Zahnring des Stators 1 derart ausgebildet, dass er an den Enden der Pole 2 schwalbenschwanzartige Vorsprünge 9 aufweist. Diese schwalbenschwanzartigen Vorsprünge 9 greifen in entsprechend ausgebildete Aussparungen 8 ein, welche an einem inneren Umfang eines Rückschlussrings 7 gebildet sind. Somit ist der Stator 1 mittels eines Formschlusses fest mit dem Rückschlussring 7 verbunden. Dadurch wird gewährleistet, dass jedes Statorzahnsegment A ebenfalls mittels Formschluss mit dem Rückschlussring 7 verbunden ist und somit nicht herausbrechen kann.
Es sei angemerkt, dass an Stelle des schwalbenschwanzförmigen Formschlusses auch ein T-förmiger, ein L-förmiger oder ein kreissegmentförmiger Formschluss oder andere beliebig ausgebildete geometrische Formschlüsse möglich sind.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung einen aus einer Vielzahl von Blechen als übereinandergestapeltes Blechpaket ausgebildeten Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere einen EC-Motor. Zwischen zwei Polen 2 des Stators 1 ist jeweils ein Verbindungsbereich 3 angeordnet, in welchem wenigstens eine Aussparung 4 vorgesehen ist. Die Aussparung 4 ist dabei als Nutschlitz ausgebildet, welcher in einem vorbestimmten Winkel α schräg zu einer Mittelachse X-X des Stators verläuft.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims

1. Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere einen EC-Motor, wobei der Stator aus einer Vielzahl von Blechen als übereinandergestapeltes Blechpaket ausgebildet ist und zwischen zwei Polen (2) jeweils einen Verbindungsbereich (3) aufweist, in welchem wenigstens eine Aussparung (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (4) als Nutschlitz ausgebildet ist, welcher in einem vorbestimmten Winkel (α) schräg zu einer Mittelachse (X-X) des Stators verläuft.

2. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutschlitze (4) im Statorblechpaket stufenförmig ausgebildet sind.

3. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutschlitze (4) im Statorblechpaket linear mit gleichbleibender Breite ausgebildet sind.

4. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Statorblechpaket und einem Rückschlussring (7) eine formschlüssige Verbindung ausgebildet ist.

5. Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung als Schwalbenschwanz- Verbindung oder als T-förmige Verbindung oder als L- förmige Verbindung ausgebildet ist.

6. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis S. dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) zwischen der Mittelachse (X-X) des Stators und den Nutschlitzen (4) zwischen 15° und 20° beträgt.

7. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das oberste Blech (5) des Statorblechpakets und das unterste Blech (6) des Statorblechpakets keine Schlitze aufweisen.

8. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen zwei Polen (2) im Verbindungsbereich (3) gebildete Aussparung durch eine Vielzahl von Nutschlitzen (4) gebildet ist, welche in Richtung der Mittelachse (X-X) des Stators zueinander parallel versetzt sind.

9. Stator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Statorblechpaket zwischen den einzelnen Nutschlitzen (4) jeweils ein Blech angeordnet ist, in welchem keine Schlitze ausgebildet sind.

10. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutschlitz (4) aus einer Vielzahl von in Reihe angeordneter Schlitze besteht.