EP2084805A2 - Stator in an electric motor - Google Patents

Stator in an electric motor

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Publication number
EP2084805A2
EP2084805A2 EP07821016A EP07821016A EP2084805A2 EP 2084805 A2 EP2084805 A2 EP 2084805A2 EP 07821016 A EP07821016 A EP 07821016A EP 07821016 A EP07821016 A EP 07821016A EP 2084805 A2 EP2084805 A2 EP 2084805A2
Authority
EP
European Patent Office
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stator
magnet
sintered material
stator according
sections
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07821016A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Achim Hawighorst
Guenter Kastinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2084805A2 publication Critical patent/EP2084805A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/17—Stator cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to a stator in an electric motor according to the preamble of claim 1.
  • the stator is cup-shaped and has a receiving space for receiving a rotating armature. On the Statorinnen petitionn opposite two permanent magnets are arranged opposite one another. In the circumferential direction, the stator has a non-round cross-sectional shape, wherein the
  • Walls of the stator in the region of the magnets have the cross-section reducing flats and are formed in the remaining regions with a constant wall cross-section.
  • stators are regularly made of magnetically conductive material, which amplifies the outgoing of the permanent magnet magnetic flux through the wall of the stator. In the sections with reduced wall thickness, an increase in the magnetic flux density is achieved. The sections of greater wall thickness between the magnets ensure that the magnetic flux is maintained.
  • stators are usually designed as a deep-drawn Statortpot, which is subjected to deep drawing a machining to the desired reduction in wall thickness equal to the magnets to be attached to reach.
  • rolled stator parts can also be used.
  • the invention has for its object to simplify the production of a stator, taking into account design specifications or conditions in an electric motor, wherein the magnetic flux density should not be affected.
  • the weight of a stator should be reduced.
  • the stator part is made as a sintered component and consists at least in sections of a soft magnetic sintered material, which ensures the magnetic flux in the circumferential direction through the wall of the stator between the poles of the Magenten or between the plurality of magnets.
  • the stator can be made in the sintering process, with adjustments to structural conditions or physical objectives are easy to carry out. For example, in order to save material and weight, the wall thickness-seen in the circumferential direction-of the stator part can be reduced at least in sections without adversely affecting the magnetic flux.
  • this measure can even contribute to improving the magnetic flux through the wall of the stator, since the total wall thickness in the radial direction in the region of the magnets due to the reduced wall thickness of the stator can be made approximately the same as in the areas outside the magnets.
  • the stator can be made in the sintering process with high dimensional accuracy or correspondingly low tolerances getting produced. It is also possible
  • Attachment measures such as shoulders, hooks or the like provided on the wall of the sintered component, for example, the alignment and positioning of the stator to a subsequent transmission or the
  • stator cover To enable or facilitate stator cover. It is also possible to integrate the bracket, for example, on the body. Another advantage is that the structural design of the stator can be chosen so that vibrations and thus noise are well damped.
  • stator consist of different sintered materials, which differ in their physical
  • stator part of sintered materials with soft-magnetic properties and with hard-magnetic properties.
  • the sections of soft magnetic sintered material are in this case advantageously in the region between the magnets, the sections of hard magnetic sintered material, however, expediently form the magnets, which has the advantage.
  • the stator part and the magnets can be produced as separate components made of soft magnetic or hard magnetic sintered material, which are then joined together in a subsequent step, in particular sixteengebacken and interconnected by diffusion.
  • the magnets are located on the inside of the soft magnetic stator and the connection between the inner wall of the stator and the magnets is effected by diffusion, which has the advantage that no disturbing air gap between the inner wall and magnet, whereby magnetic leakage losses are reduced. In addition, vibrations of the magnets and resulting noise developments are avoided. - A -
  • soft magnetic and hard magnetic sintered materials can be distributed as powder in different sections of the stator and then baked by heating in a joint step.
  • the stator part and magnets form a one-piece component.
  • the magnets each consist of hard magnetic sintered material. It is also possible to provide additional magnets, which may be made of a different material. In addition, a stator made of soft magnetic sintered material can be provided with magnets which are made exclusively of sintered materials other than.
  • the soft magnetic portions in the stator part allow a desired magnetic flux in the circumferential direction between the poles of the magnets.
  • they are filled in different sections or regions into a tool which gives the stator part the shape, the finished and final component being produced from the different sintered materials in the subsequent sintering process.
  • the stator is constructed at least in two parts and comprises a radially inner stator part, which is encompassed radially by an outer stator part.
  • the stator parts may consist of two or more sintered materials in a variant of the same sintered material or in the same way.
  • Embodiment it may also be appropriate to produce the outer and the inner stator of differing sintered materials.
  • the variant with two stator parts has the advantage that additional design options exist. So it is possible, for example, that only one of the stator in the circumferential direction has an alternating wall thickness, whereas the second Stator is formed with a constant wall thickness. Alternatively, it is possible to provide both stator in the circumferential direction with changing wall thicknesses.
  • stator of a running as a small motor electric motor, wherein the stator has a ring or cylindrical stator, on the inner wall two opposite, opposite polarity permanent magnets are arranged and the wall thickness of the stator changes in the circumferential direction,
  • FIG. 2 shows a stator in an alternative embodiment with a total of four positioned on the inside of the stator permanent magnets
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through a stator of a small motor electric motor with a cylindrical stator part, which is open at both ends,
  • Fig. 4 is a representation corresponding to Fig. 3, but with a cup-shaped stator part, which is closed at one end face.
  • the same components are provided with the same reference numerals.
  • stator 1 is part of a designed as a small motor electric motor, which is in particular a permanent-magnet DC motor, which is used in auxiliary equipment in motor vehicles, for example for the operation of sliding roofs, window regulators, windscreen wipers or the like.
  • the stator 1 comprises a ring-shaped or sleeve-shaped stator part 2, which has an inner receiving space 5 for receiving a rotatably mounted armature of the electric motor.
  • the stator 2 On the inner walls of the stator 2, two opposite-pole permanent magnets 3 and 4 are arranged on opposite sides.
  • the permanent magnets 3 and 4 have the same curvature as the inner shell of the stator part 2 and are free of play directly against the inner wall.
  • the wall thickness of the stator 2 is formed variable in the circumferential direction. In the area of the magnets 3 and 4, the wall thickness is lower, in the intermediate region between the magnets, the wall thickness is greater. This results in an elliptical outer lateral surface, whereas the inner jacket is cylindrical.
  • the angular segment over which each permanent magnet 3 or 4 extends is, for example, greater than 90 °, but less than 120 °. The transition between the smaller wall thicknesses to the larger wall thicknesses is continuous and free of cracks.
  • the material of which the stator 2 is made is a sintered material, accordingly, the stator 2 in Sintered process produced.
  • Suitable sintered materials are, in particular, soft-magnetic metal powders, in particular ferromagnetic sintered materials based on iron, cobalt or nickel or other metals.
  • the soft magnetic material has the advantage that it conducts the magnetic flux through the wall of the stator 2 in the circumferential direction particularly well.
  • the soft magnetic sintered material can be magnetized in a magnetic field.
  • the entire material of the stator 2 consists of a uniform, soft magnetic sintered material.
  • the magnets 3, 4 are made of hard magnetic sintered material and are baked as a semifinished product with the stator 2 and thereby joined together with the stator without play.
  • stator part it may also be expedient to manufacture different sections in the stator part from different sintered materials, in particular the angle segments on which the permanent magnets 3 and 4 are made of a hard magnetic sintered material and the intermediate areas of soft magnetic sintered material.
  • This embodiment offers the advantage that the hard magnetic sintered material has permanent magnetic properties; In this case, the stator part 2 and the magnets 3 and 4 form a common, one-piece component. Although additional magnets can be provided, they are not absolutely necessary.
  • stator 1 In the stator 1 shown in FIG. 2, a total of four circumferentially on the inside of the stator 2 evenly distributed magnets 3, 4, 6 and 7 are provided, wherein the wall thickness of the stator 2 in the angular segment of a magnet is lower and in the angular segment between two is enlarged adjacent magnets.
  • the outer surface of the stator 2 has convex and concave to realize the changing in the circumferential direction wall thicknesses Sections on.
  • the stator 2 is made in the same manner as in the other embodiments shown as a sintered component.
  • the stator part 2 can be designed as a hollow cylinder, which is open at both axial end faces.
  • the stator 2 is cup-shaped, is on the closed axial end face formed integrally with the wall of the stator formed a bearing 8 for supporting the armature of the electric motor.

Abstract

A stator (1) in an electric motor has a stator part (2) in the form of a hollow body with an accommodating area (5) for accommodating a rotating armature, wherein the wall of the stator part (2) is made of magnetically conductive material and has at least one magnet (3, 4). The stator part (2) is in the form of a sintered component part and at least sections of it are made of soft-magnetic sintered material.

Description

Beschreibungdescription
Titeltitle
Stator in einem ElektromotorStator in an electric motor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stator in einem Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a stator in an electric motor according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
In der US 4,973,871 wird ein als permanenterregter Gleichstrommotor ausgeführter Elektromotor beschrieben, dessen Stator topfförmig ausgebildet ist und einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines rotierend gelagerten Ankers aufweist. An den Statorinnenwänden sind gegenüberliegend zwei gegenpolige Permanentmagnete angeordnet. In Umfangsrichtung weist der Stator eine nicht-runde Querschnittsform auf, wobei dieIn US 4,973,871 a designed as a permanent-magnet DC electric motor is described, the stator is cup-shaped and has a receiving space for receiving a rotating armature. On the Statorinnenwänden opposite two permanent magnets are arranged opposite one another. In the circumferential direction, the stator has a non-round cross-sectional shape, wherein the
Wandungen des Stators im Bereich der Magnete den Querschnitt reduzierende Abflachungen besitzen und in den übrigen Bereichen mit konstantem Wandquerschnitt ausgebildet sind.Walls of the stator in the region of the magnets have the cross-section reducing flats and are formed in the remaining regions with a constant wall cross-section.
Derartige Statoren sind regelmäßig aus magnetisch leitfähigem Material gefertigt, das den von den Permanentmagneten ausgehenden magnetischen Fluss durch die Wandung des Stators verstärkt. In den Abschnitten mit reduzierter Wandstärke wird eine Erhöhung der magnetischen Flussdichte erreicht. Die Abschnitte mit größerer Wandstärke zwischen den Magneten stellen sicher, dass der magnetische Fluss aufrechterhalten bleibt.Such stators are regularly made of magnetically conductive material, which amplifies the outgoing of the permanent magnet magnetic flux through the wall of the stator. In the sections with reduced wall thickness, an increase in the magnetic flux density is achieved. The sections of greater wall thickness between the magnets ensure that the magnetic flux is maintained.
Diese Statoren sind üblicherweise als tief gezogener Statortopf ausgeführt, der nach dem Tiefziehen einer spanenden Bearbeitung unterzogen wird, um die gewünschte Wandstärkenreduzierung in Höhe der anzubringenden Magnete zu erreichen. Alternativ zu tief gezogenen Statorteilen können auch gerollte Statorteile eingesetzt werden.These stators are usually designed as a deep-drawn Statortpot, which is subjected to deep drawing a machining to the desired reduction in wall thickness equal to the magnets to be attached to reach. As an alternative to deep-drawn stator parts, rolled stator parts can also be used.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Stators unter Berücksichtigung konstruktiver Vorgaben oder Gegebenheiten in einem Elektromotor zu vereinfachen, wobei die magnetische Flussdichte nicht beeinträchtigt sein soll. Zweckmäßig soll auch das Gewicht eines Stators reduziert sein .The invention has for its object to simplify the production of a stator, taking into account design specifications or conditions in an electric motor, wherein the magnetic flux density should not be affected. Suitably, the weight of a stator should be reduced.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.
Erfindungsgemäß ist das Statorteil als Sinterbauteil gefertigt und besteht zumindest abschnittsweise aus einem weichmagnetischen Sinterwerkstoff, der den magnetischen Fluss in Umfangsrichtung durch die Wandung des Statorteiles zwischen den Polen des Magenten bzw. zwischen den mehreren Magneten sicherstellt. Das Statorteil kann im Sinterverfahren hergestellt werden, wobei Anpassungen an konstruktive Gegebenheiten bzw. physikalische Zielsetzungen leicht durchführbar sind. Beispielsweise kann zur Einsparung von Material und Gewicht die Wandstärke - in Umfangsrichtung gesehen - des Statorteils zumindest abschnittsweise reduziert sein, ohne den magnetischen Fluss zu beeinträchtigen. Vielmehr kann diese Maßnahme sogar zur Verbesserung des magnetischen Flusses durch die Wandung des Statorteiles beitragen, da die Gesamtwandstärke in Radialrichtung im Bereich der Magnete aufgrund der reduzierten Wandstärke des Statorteiles annähernd gleich gestaltet werden kann wie in den Bereichen außerhalb der Magnete.According to the invention, the stator part is made as a sintered component and consists at least in sections of a soft magnetic sintered material, which ensures the magnetic flux in the circumferential direction through the wall of the stator between the poles of the Magenten or between the plurality of magnets. The stator can be made in the sintering process, with adjustments to structural conditions or physical objectives are easy to carry out. For example, in order to save material and weight, the wall thickness-seen in the circumferential direction-of the stator part can be reduced at least in sections without adversely affecting the magnetic flux. Rather, this measure can even contribute to improving the magnetic flux through the wall of the stator, since the total wall thickness in the radial direction in the region of the magnets due to the reduced wall thickness of the stator can be made approximately the same as in the areas outside the magnets.
Das Statorteil kann im Sinterverfahren mit hohen Maßgenauigkeiten bzw. entsprechend geringen Toleranzen hergestellt werden. Außerdem ist es möglich,The stator can be made in the sintering process with high dimensional accuracy or correspondingly low tolerances getting produced. It is also possible
Befestigungsmaßnahmen wie zum Beispiel Schultern, Haken oder dergleichen an der Wandung des Sinterbauteiles vorzusehen, beispielsweise um die Ausrichtung und Positionierung des Statorteiles an ein sich anschließendes Getriebe oder denAttachment measures such as shoulders, hooks or the like provided on the wall of the sintered component, for example, the alignment and positioning of the stator to a subsequent transmission or the
Statordeckel zu ermöglichen bzw. zu erleichtern. Möglich ist auch, die Halterung beispielsweise an der Karosserie zu integrieren. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die konstruktive Ausgestaltung des Statorteils so gewählt werden kann, dass Schwingungen und damit auch Geräusche gut gedämpft werden .To enable or facilitate stator cover. It is also possible to integrate the bracket, for example, on the body. Another advantage is that the structural design of the stator can be chosen so that vibrations and thus noise are well damped.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung bestehen verschiedene Abschnitte des Statorteils aus unterschiedlichen Sinterwerkstoffen, die sich in ihren physikalischenAccording to an advantageous development, various sections of the stator consist of different sintered materials, which differ in their physical
Eigenschaften unterscheiden. So ist es insbesondere möglich, verschiedene Abschnitte im Statorteil aus Sinterwerkstoffen mit weichmagnetischen und mit hartmagnetischen Eigenschaften zu fertigen. Die Abschnitte aus weichmagnetischem Sinterwerkstoff befinden sich hierbei vorteilhaft im Bereich zwischen den Magneten, die Abschnitte aus hartmagnetischem Sinterwerkstoff bilden dagegen zweckmäßig die Magnete, was den Vorteil aufweist. Hierbei kommen verschiedene Ausführungen in Betracht: zum einen können das Statorteil und die Magnete als separate Bauteile aus weichmagnetischem bzw. hartmagnetischem Sinterwerkstoff hergestellt werden, die anschließend in einem darauf folgenden Arbeitsschritt zusammengefügt, insbesondere zusammengebacken und durch Diffusion miteinander verbunden werden. Die Magnete befinden sich dabei auf der Innenseite des weichmagnetischen Statorteils und die Verbindung zwischen der Innenwand des Statorteils und den Magneten erfolgt durch Diffusion, was den Vorteil hat, dass kein störender Luftspalt zwischen Innenwand und Magnet liegt, wodurch auch magnetische Streuverluste reduziert werden. Außerdem werden Schwingungen der Magnete und daraus resultierende Geräuschentwicklungen vermieden . - A -Distinguish properties. It is thus possible, in particular, to manufacture various sections in the stator part of sintered materials with soft-magnetic properties and with hard-magnetic properties. The sections of soft magnetic sintered material are in this case advantageously in the region between the magnets, the sections of hard magnetic sintered material, however, expediently form the magnets, which has the advantage. In this case, different embodiments are possible: on the one hand, the stator part and the magnets can be produced as separate components made of soft magnetic or hard magnetic sintered material, which are then joined together in a subsequent step, in particular zusammengebacken and interconnected by diffusion. The magnets are located on the inside of the soft magnetic stator and the connection between the inner wall of the stator and the magnets is effected by diffusion, which has the advantage that no disturbing air gap between the inner wall and magnet, whereby magnetic leakage losses are reduced. In addition, vibrations of the magnets and resulting noise developments are avoided. - A -
Zum andern können in einem gemeinsamen Arbeitsschritt weichmagnetische und hartmagnetische Sinterwerkstoffe als Pulver in verschiedenen Abschnitten des Statorteils verteilt und anschließend durch Erhitzen gebacken werden. In diesem Fall bilden Statorteil und Magnete ein einteiliges Bauteil.On the other hand soft magnetic and hard magnetic sintered materials can be distributed as powder in different sections of the stator and then baked by heating in a joint step. In this case, the stator part and magnets form a one-piece component.
In den beiden vorgenannten Ausführungen bestehen die Magnete jeweils aus hartmagnetischem Sinterwerkstoff. Es ist auch möglich, zusätzliche Magnete vorzusehen, die gegebenenfalls aus einem anderen Material gefertigt sind. Darüber hinaus kann auch ein aus weichmagnetischem Sinterwerkstoff bestehendes Statorteil mit Magneten versehen werden, die ausschließlich aus anderen als Sinterwerkstoffen gefertigt sind.In the two aforementioned embodiments, the magnets each consist of hard magnetic sintered material. It is also possible to provide additional magnets, which may be made of a different material. In addition, a stator made of soft magnetic sintered material can be provided with magnets which are made exclusively of sintered materials other than.
Die weichmagnetischen Abschnitte im Statorteil ermöglichen einen gewünschten magnetischen Fluss in Umfangsrichtung zwischen den Polen der Magnete. Zur Herstellung des Statorteils aus zwei unterschiedlichen Sinterwerkstoffen werden diese in verschiedenen Abschnitten bzw. Bereichen in ein Werkzeug gefüllt, welches dem Statorteil die Form gibt, wobei im anschließenden Sinterprozess das fertige und endgültige Bauteil aus den verschiedenen Sinterwerkstoffen entsteht .The soft magnetic portions in the stator part allow a desired magnetic flux in the circumferential direction between the poles of the magnets. To produce the stator part from two different sintered materials, they are filled in different sections or regions into a tool which gives the stator part the shape, the finished and final component being produced from the different sintered materials in the subsequent sintering process.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist der Stator mindestens zweiteilig aufgebaut und umfasst ein radial inneres Statorteil, das von einem äußeren Statorteil radial umgriffen ist. Die Statorteile können in einer Ausführungsvariante aus gleichem Sinterwerkstoff bzw. in gleicher Weise aus zwei oder mehreren Sinterwerkstoffen bestehen. Gemäß einer anderenAccording to a further advantageous embodiment, the stator is constructed at least in two parts and comprises a radially inner stator part, which is encompassed radially by an outer stator part. The stator parts may consist of two or more sintered materials in a variant of the same sintered material or in the same way. According to another
Ausführungsvariante kann es aber auch zweckmäßig sein, das äußere und das innere Statorteil aus sich unterscheidenden Sinterwerkstoffen herzustellen. Die Variante mit zwei Statorteilen hat den Vorteil, dass zusätzliche Gestaltungsmöglichkeiten bestehen. So ist es beispielsweise möglich, dass nur eines der Statorteile in Umfangsrichtung eine wechselnde Wandstärke aufweist, wohingegen das zweite Statorteil mit konstanter Wandstärke ausgebildet ist. Alternativ hierzu ist es aber möglich, beide Statorteile in Umfangsrichtung mit wechselnden Wandstärken zu versehen.Embodiment, it may also be appropriate to produce the outer and the inner stator of differing sintered materials. The variant with two stator parts has the advantage that additional design options exist. So it is possible, for example, that only one of the stator in the circumferential direction has an alternating wall thickness, whereas the second Stator is formed with a constant wall thickness. Alternatively, it is possible to provide both stator in the circumferential direction with changing wall thicknesses.
Es ist zweckmäßig, die äußere Mantelfläche des Statorteils im Falle wechselnder Wandstärken so zu gestalten, dass keine Sprünge im Verlauf und in der ersten Ableitung gegeben sind, dass also die Übergänge zwischen Abschnitten verjüngter und verstärkter Wandstärken kontinuierlich und frei von Sprüngen erfolgen. Dies gilt sowohl für die Ausführung des Stators mit nur einem Statorteil als auch in der Ausführung mit zwei oder mehreren Statorteilen.It is expedient to make the outer surface of the stator in the case of changing wall thicknesses so that no jumps are given in the course and in the first derivative, so that the transitions between sections tapered and reinforced wall thicknesses are continuous and free of cracks. This applies both to the design of the stator with only one stator part as well as in the embodiment with two or more stator parts.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:
Fig. 1 im Querschnitt einen Stator eines als Kleinmotor ausgeführten Elektromotors, wobei der Stator ein ring- bzw. zylindrisches Statorteil aufweist, an dessen Innenwand zwei gegenüberliegende, gegenpolige Permanentmagnete angeordnet sind und die Wandstärke des Statorteiles sich in Umfangsrichtung verändert,1 in cross-section a stator of a running as a small motor electric motor, wherein the stator has a ring or cylindrical stator, on the inner wall two opposite, opposite polarity permanent magnets are arranged and the wall thickness of the stator changes in the circumferential direction,
Fig. 2 einen Stator in alternativer Ausführung mit insgesamt vier an der Innenseite des Statorteiles positionierten Permanentmagneten,2 shows a stator in an alternative embodiment with a total of four positioned on the inside of the stator permanent magnets,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Stator eines kleinmotorischen Elektromotors mit zylindrischem Statorteil, das an beiden Stirnseiten offen ist,3 shows a longitudinal section through a stator of a small motor electric motor with a cylindrical stator part, which is open at both ends,
Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Darstellung, jedoch mit einem topfförmigen Statorteil, welcher an einer Stirnseite geschlossen ist. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.Fig. 4 is a representation corresponding to Fig. 3, but with a cup-shaped stator part, which is closed at one end face. In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.
Ausführungsform (en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
Der in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen dargestellte Stator 1 ist Bestandteil eines als Kleinmotor ausgeführten Elektromotors, bei dem es sich insbesondere um einen permanenterregten Gleichstrommotor handelt, welcher in Hilfseinrichtungen in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird, beispielsweise zur Betätigung von Schiebedächern, Fensterhebern, Scheibenwischern oder dergleichen.The illustrated in the following embodiments stator 1 is part of a designed as a small motor electric motor, which is in particular a permanent-magnet DC motor, which is used in auxiliary equipment in motor vehicles, for example for the operation of sliding roofs, window regulators, windscreen wipers or the like.
Wie Fig. 1 zu entnehmen, umfasst der Stator 1 ein ring- bzw. hülsenförmiges Statorteil 2, das einen inneren Aufnahmeraum 5 zur Aufnahme eines drehbar gelagerten Ankers des Elektromotors aufweist. An den Innenwänden des Statorteils 2 sind auf gegenüberliegenden Seiten zwei gegenpolige Permanentmagnete 3 und 4 angeordnet. Die Permanentmagnete 3 und 4 weisen die gleiche Krümmung auf wie der Innenmantel des Statorteils 2 und liegen spielfrei unmittelbar an der Innenwand an.As can be seen from FIG. 1, the stator 1 comprises a ring-shaped or sleeve-shaped stator part 2, which has an inner receiving space 5 for receiving a rotatably mounted armature of the electric motor. On the inner walls of the stator 2, two opposite-pole permanent magnets 3 and 4 are arranged on opposite sides. The permanent magnets 3 and 4 have the same curvature as the inner shell of the stator part 2 and are free of play directly against the inner wall.
Die Wandstärke des Statorteils 2 ist in Umfangsrichtung veränderlich ausgebildet. Im Bereich der Magnete 3 und 4 ist die Wandstärke geringer, im zwischen liegenden Bereich zwischen den Magneten ist die Wandstärke größer. Dadurch ergibt sich eine elliptische äußere Mantelfläche, wohingegen der Innenmantel zylindrisch ausgeführt ist. Das Winkelsegment, über das sich jeder Permanentmagnet 3 bzw. 4 erstreckt, beträgt beispielhaft größer als 90°, jedoch kleiner als 120°. Der Übergang zwischen den geringeren Wandstärken zu den größeren Wandstärken verläuft kontinuierlich und frei von Sprüngen .The wall thickness of the stator 2 is formed variable in the circumferential direction. In the area of the magnets 3 and 4, the wall thickness is lower, in the intermediate region between the magnets, the wall thickness is greater. This results in an elliptical outer lateral surface, whereas the inner jacket is cylindrical. The angular segment over which each permanent magnet 3 or 4 extends is, for example, greater than 90 °, but less than 120 °. The transition between the smaller wall thicknesses to the larger wall thicknesses is continuous and free of cracks.
Der Werkstoff, aus dem das Statorteil 2 besteht, ist ein Sinterwerkstoff, entsprechend wird das Statorteil 2 im Sinterverfahren hergestellt. Als Sinterwerkstoff kommen insbesondere weichmagnetische Metallpulver in Betracht, insbesondere ferromagnetische Sinterwerkstoffe auf der Basis von Eisen, Kobalt oder Nickel oder sonstigen Metallen. Der weichmagnetische Werkstoff besitzt den Vorteil, dass dieser den magnetischen Fluss durch die Wandung des Statorteils 2 in Umfangsrichtung besonders gut leitet. Der weichmagnetische Sinterwerkstoff kann in einem Magnetfeld magnetisiert werden.The material of which the stator 2 is made, is a sintered material, accordingly, the stator 2 in Sintered process produced. Suitable sintered materials are, in particular, soft-magnetic metal powders, in particular ferromagnetic sintered materials based on iron, cobalt or nickel or other metals. The soft magnetic material has the advantage that it conducts the magnetic flux through the wall of the stator 2 in the circumferential direction particularly well. The soft magnetic sintered material can be magnetized in a magnetic field.
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante besteht das gesamte Material des Statorteils 2 aus einem einheitlichen, weichmagnetischen Sinterwerkstoff. Die Magnete 3, 4 sind aus hartmagnetischem Sinterwerkstoff hergestellt und werden als Halbzeug mit dem Statorteil 2 verbacken und dadurch mit dem Statorteil spielfrei zusammengefügt.According to a first embodiment, the entire material of the stator 2 consists of a uniform, soft magnetic sintered material. The magnets 3, 4 are made of hard magnetic sintered material and are baked as a semifinished product with the stator 2 and thereby joined together with the stator without play.
Gemäß einer alternativen Ausführung kann es aber auch zweckmäßig sein, verschiedene Abschnitte im Statorteil aus unterschiedlichen Sinterwerkstoffen zu fertigen, insbesondere die Winkelsegmente, an denen sich die Permanentmagnete 3 und 4 befinden, aus einem hartmagnetischen Sinterwerkstoff zu fertigen und die zwischen liegenden Bereiche aus weichmagnetischem Sinterwerkstoff. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass der hartmagnetische Sinterwerkstoff dauermagnetische Eigenschaften besitzt; in diesem Fall bilden Statorteil 2 und die Magnete 3 und 4 ein gemeinsames, einteiliges Bauteil. Zusätzliche Magnete können zwar vorgesehen sein, sie sind aber nicht zwingend erforderlich.According to an alternative embodiment, however, it may also be expedient to manufacture different sections in the stator part from different sintered materials, in particular the angle segments on which the permanent magnets 3 and 4 are made of a hard magnetic sintered material and the intermediate areas of soft magnetic sintered material. This embodiment offers the advantage that the hard magnetic sintered material has permanent magnetic properties; In this case, the stator part 2 and the magnets 3 and 4 form a common, one-piece component. Although additional magnets can be provided, they are not absolutely necessary.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Stator 1 sind insgesamt vier über den Umfang auf der Innenseite des Statorteils 2 gleichmäßig verteilte Magnete 3, 4, 6 und 7 vorgesehen, wobei die Wandstärke des Statorteils 2 im Winkelsegment eines Magneten geringer ist und im Winkelsegment zwischen zwei benachbarten Magneten vergrößert ist. Die äußere Mantelfläche des Statorteils 2 weist zur Realisierung der sich in Umfangsrichtung ändernden Wandstärken konvexe und konkave Abschnitte auf. Das Statorteil 2 ist in gleicher Weise wie bei den übrigen, dargestellten Ausführungsbeispielen als gesintertes Bauteil gefertigt.In the stator 1 shown in FIG. 2, a total of four circumferentially on the inside of the stator 2 evenly distributed magnets 3, 4, 6 and 7 are provided, wherein the wall thickness of the stator 2 in the angular segment of a magnet is lower and in the angular segment between two is enlarged adjacent magnets. The outer surface of the stator 2 has convex and concave to realize the changing in the circumferential direction wall thicknesses Sections on. The stator 2 is made in the same manner as in the other embodiments shown as a sintered component.
Wie Fig. 3 zu entnehmen, kann das Statorteil 2 als Hohlzylinder ausgebildet sein, der an beiden axialen Stirnseiten offen ist. Im Unterschied hierzu ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 das Statorteil 2 topfförmig ausgeführt, an der geschlossenen axialen Stirnseite befindet sich einteilig mit der Wandung des Statorteiles ausgebildet ein Lager 8 zur Lagerung des Ankers des Elektromotors. As can be seen from FIG. 3, the stator part 2 can be designed as a hollow cylinder, which is open at both axial end faces. In contrast, in the embodiment of FIG. 4, the stator 2 is cup-shaped, is on the closed axial end face formed integrally with the wall of the stator formed a bearing 8 for supporting the armature of the electric motor.

Claims

Ansprüche claims
1. Stator in einem Elektromotor, insbesondere einem permanenterregten Gleichstrommotor, insbesondere in Hilfseinrichtungen in Kraftfahrzeugen, mit einem als Hohlkörper ausgebildeten Statorteil (2), der einen Aufnahmeraum (5) zur Aufnahme eines rotierenden Ankers aufweist, wobei die Wandung des Statorteils (2) aus magnetisch leitfähigem Material besteht und mindestens einen Magneten (3, 4, 6, 7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorteil (2) als Sinterbauteil gefertigt ist und zumindest abschnittsweise aus weichmagnetischem Sinterwerkstoff besteht.1. Stator in an electric motor, in particular a permanent-magnet DC motor, in particular in auxiliary devices in motor vehicles, with a hollow body formed as a stator (2) having a receiving space (5) for receiving a rotating armature, wherein the wall of the stator (2) consists of magnetically conductive material and at least one magnet (3, 4, 6, 7), characterized in that the stator (2) is made as a sintered component and at least partially made of soft magnetic sintered material.
2. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorteil (2) in Umfangsrichtung gesehen im Bereich außerhalb des Magneten (3, 4, 6, 7) aus weichmagnetischem Sinterwerkstoff besteht.2. Stator according to claim 1, characterized in that the stator part (2) seen in the circumferential direction in the region outside the magnet (3, 4, 6, 7) consists of soft magnetic sintered material.
3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorteil (2) Abschnitte aus verschiedenen Sinterwerkstoffen mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften aufweist.3. Stator according to claim 1 or 2, characterized in that the stator part (2) has sections made of different sintered materials with different physical properties.
4. Stator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorteil (2) abschnittsweise aus weichmagnetischem und aus hartmagnetischem Sinterwerkstoff besteht.4. Stator according to claim 3, characterized in that the stator part (2) consists of sections of soft magnetic and hard magnetic sintered material.
5. Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Magnet (3, 4, 5, 6, 7) von einem Abschnitt aus hartmagnetischem Sinterwerkstoff gebildet ist.5. Stator according to claim 4, characterized in that at least one magnet (3, 4, 5, 6, 7) is formed by a section of hard magnetic sintered material.
6. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorteil (2) in Umfangsrichtung eine wechselnde Wandstärke aufweist, wobei die Wandstärke im Bereich des Magneten (3, 4, 6, 7) verjüngt und im Bereich außerhalb des Magneten (3, 4, 6, 7) mindestens abschnittsweise verstärkt ausgebildet ist.6. Stator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the stator part (2) in the circumferential direction has an alternating wall thickness, wherein the wall thickness in the region of the magnet (3, 4, 6, 7) tapers and in the region outside the magnet (3, 4, 6, 7) is formed reinforced at least in sections.
7. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) mindestens zweiteilig mit einem inneren und einem äußeren Statorteil (2) aufgebaut ist.7. Stator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the stator (1) is constructed at least in two parts with an inner and an outer stator part (2).
8. Stator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Statorteile (2) in Umfangsrichtung eine wechselnde Wandstärke aufweist.8. Stator according to claim 7, characterized in that at least one of the stator parts (2) has an alternating wall thickness in the circumferential direction.
9. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorteil (2) in Umfangsrichtung abwechselnd konvex und konkav geformte Abschnitte aufweist.9. Stator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the stator part (2) in the circumferential direction has alternately convex and concave shaped portions.
10. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sinterwerkstoff ein ferromagnetisches Metallpulver ist .10. Stator according to one of claims 1 to 9, characterized in that the sintered material is a ferromagnetic metal powder.
11. Verfahren zur Herstellung eines Stators nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Arbeitsschritt das Statorteil (2) und mindestens ein Magnet (3, 4, 6, 7) als separate Bauteile aus weichmagnetischem bzw. hartmagnetischem Sinterwerkstoff hergestellt und in einem zweiten Arbeitsschritt Statorteil (2\ und Magnet (3, 4, 6, 7) zusammengefügt, insbesondere zusammengebacken werden.11. A method for producing a stator according to one of claims 1 to 10, characterized in that in a first step, the stator (2) and at least one magnet (3, 4, 6, 7) as separate components of soft magnetic or hard magnetic sintered material produced and assembled in a second step stator (2 \ and magnet (3, 4, 6, 7), in particular zusammengebacken.
12. Verfahren zur Herstellung eines Stators nach einem der12. A method for producing a stator according to one of
Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem gemeinsamen Arbeitsschritt weichmagnetische und hartmagnetische Sinterwerkstoffe als Pulver in verschiedenen Abschnitten des Statorteils verteilt und anschließend durch Erhitzen gebacken werden . Claims 1 to 10, characterized in that in a joint step soft magnetic and hard magnetic sintered materials are distributed as powder in different sections of the stator and then baked by heating.
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