EP2377229A2 - Stator in einem elektromotor - Google Patents

Stator in einem elektromotor

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Publication number
EP2377229A2
EP2377229A2 EP09737408A EP09737408A EP2377229A2 EP 2377229 A2 EP2377229 A2 EP 2377229A2 EP 09737408 A EP09737408 A EP 09737408A EP 09737408 A EP09737408 A EP 09737408A EP 2377229 A2 EP2377229 A2 EP 2377229A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carrier
stator
teeth
tooth
stator according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09737408A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Duerr
Stefan Keil
Wolfgang Hilgers
Adolf Dillmann
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2377229A2 publication Critical patent/EP2377229A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/06—Magnetic cores, or permanent magnets characterised by their skew
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/12—Machines characterised by the bobbins for supporting the windings

Definitions

  • the invention relates to a stator in an electric motor, in particular in a control or drive motor in motor vehicles.
  • Described DC motor whose stator comprises a fixed stator in a housing, which is composed of a plurality of individual lamellae.
  • the lamellae are arranged axially one behind the other and support a stator winding, via which a magnetic field is generated, which interacts with permanent magnets on the rotor shaft.
  • the lamellae form a coherent package and are held together axially by suitable clamping means.
  • the invention is based on the object of structurally simple to construct a stator in an electric motor.
  • the stator according to the invention is used in an electric motor, for example in a control or drive motor in motor vehicles. Applications may also be considered as a starter motor, as a steering motor or for actuating an auxiliary unit such as, for example, a windshield wiper, a window sash. bers or a seat adjustment motor.
  • the electric motor comprises the stator according to the invention and a rotor shaft which is rotatably mounted in the stator.
  • the stator has a plurality of individual stator elements distributed over the circumference, which each form carrier teeth, each carrier tooth being provided with a wound coil.
  • the various coils on the carrier teeth are at least partially electrically connected to each other and are electrically energized to generate a magnetic field.
  • latching elements for mechanical connection of the support teeth are arranged with each other on the support teeth.
  • the locking elements make it possible to attach two support teeth to each other, so that a continuous chain can be assembled in the direction of a plurality of contiguous support teeth to form the stator. It may be expedient to carry out the connection between the support teeth exclusively by mechanical means and by means of the locking elements, so that beyond the locking elements no further connecting elements between the support teeth or a support tooth and another component are required.
  • the locking elements are in particular made in one piece with the carrier teeth, so that no external, additional
  • the latching elements are arranged adjacent to the radial outer side of the carrier teeth.
  • the positioning of the latching elements on the radial outer side and in the circumferential direction on the outside has the advantage that a continuous stator ring can be formed from the carrier teeth without hindrance by the latching elements.
  • the latching elements are integrally formed with a plastic casing which is part of the carrier teeth.
  • the carrier teeth on an iron core and the plastic casing is sprayed onto the iron core, so that the Iron core is at least partially covered by the plastic sheath.
  • the locking elements are preferably made in one piece with the plastic casing and are also produced by injection molding.
  • the locking elements can be formed separately from the plastic sheath.
  • the plastic sheath exists only in the region of the coil winding in order to achieve an electrical separation of coil and iron core.
  • the latching elements can be injection-molded as a plastic part directly on the iron core of the carrier tooth.
  • the latching elements are formed as metal components, which are connected to the main body of the carrier tooth.
  • At least one of the latching elements is designed to be elastically deformable.
  • a wall section carrying a latching element can have a reduced cross-section, so that this latching element can execute an at least slight bend over the reduced wall cross-section.
  • a latching recess which is part of a latching element, with a bendable wall, so that a latching projection, which forms the second latching element, can be buttoned into the latching recess by slight bending of the wall.
  • the carrier teeth are arranged at an angle relative to the stator longitudinal axis, such that the tooth longitudinal axis of each carrier tooth with the stator longitudinal axis - which coincides with the rotor axis - forms an angle.
  • This angle can be, for example, up to 30 °, but preferably about 10 ° or slightly underneath, with basically all intermediate angle values come into consideration.
  • About the angled arrangement of the support teeth helical teeth is achieved, with the result that a smoothing or homogenization in the output torque curve is achieved.
  • the electrical connection between adjacent coils in the stator ring and the electrical power supply is preferably carried out by means of a contact ring, which is a carrier of electrical contact elements, via which the coil wire of a coil to be electrically connected to the coil wire of another coil.
  • the contact ring allows in a simple mechanical way the electrical connection to each coil, so that can be dispensed with a soldering or welding technology.
  • the latching elements are preferably arranged adjacent to an axial end face of the carrier teeth, in particular adjacent to the free coil wire ends, via which the coils are electrically connected to the contact ring.
  • the locking elements can also be arranged on the opposite end face or axially in the middle of the carrier teeth.
  • Detent position can occur, per carrier tooth at least two individual locking elements are provided as part of a respective latching connection to the adjacent support tooth left and right.
  • stator is composed of individual carrier teeth, each with a coil, which by means of a contact ring and arranged thereon
  • Insulation displacement terminals are electrically connected to each other, as well as arranged on an end side, the output side bearing plate, which is directly connected to the motor housing of the electric motor, 2 shows a detail of an electronic assembly which is seated on a further bearing plate, which is arranged on the opposite end face of the electric motor,
  • FIG. 3 is a side view of the stator of the electric motor, which consists of a plurality of circumferentially distributed carrier teeth, which are arranged at an angle relative to the stator longitudinal axis,
  • 4a is a perspective detail view of a carrier tooth with a coil
  • 4b is a side view of a carrier tooth with coil
  • FIG. 6 is a plan view of a carrier tooth with coil, wherein the wire ends of the coil winding are each guided over an introduced into the front side of the carrier tooth receiving pocket,
  • FIG. 7 is a perspective view of the mechanical connection between adjacent carrier teeth realized via clips
  • FIG. 9 is a perspective view of a contact ring, consisting of a plurality of individual rings, each having a plurality of insulation displacement terminals, which form contact elements,
  • 1 1 is a perspective view from above of the mounted electric motor
  • FIG. 12 shows a section through the electric motor with a magnet inserted into the end face of the rotor shaft as part of a rotor position sensor system.
  • the electric motor 1 is designed as an internal rotor motor and comprises a rotor shaft 2, which is the carrier of a rotor stack 3.
  • the rotor shaft 2 including the rotor core 3 is in the assembled state in a stator 4, which is a carrier of several distributed over the circumference coils, which is electrically contacted and supplied with power via an axially arranged on the stator contact ring 5 and disposed thereon insulation displacement terminals 6 become.
  • a first bearing plate 7 (A bearing plate), which receives a bearing part 8 for the rotor shaft 2.
  • the bearing part 9 On the A-bearing plate 7 axially opposite end face is another bearing part 9 for supporting the rotor shaft 2.
  • the bearing part 9 is in the assembled state in a further bearing plate 1 1 (B-bearing plate, shown in Fig. 2) added.
  • the bearing plate 1 1 is also a carrier of electronic components 12, via which the control or regulation of the electric motor 1 takes place.
  • the A-bearing plate 7 and the B-bearing plate 1 1 grasp the motor housing 10 at opposite axial end faces and are directly or directly connected to the motor housing 10.
  • it is an exclusive connection of each bearing plate 7, 1 1 with the motor housing 10, so that beyond this connection, no further connection measures such as tie rods between the bearing plates or the like are required.
  • the connection is made by welding between the end face of the motor housing 10 and the bearing plates 7 and 1 1 or by shrinking. In any case, a tight connection is achieved, so that can be dispensed with the use of additional sealing elements between the bearing plates and the motor housing.
  • Another advantage lies in the improved stiffness that comes on
  • the contact ring 5 with the cutting elements 6 designed as contact elements is suitably held as well as the bearing part 9 of the B-bearing plate 1 1.
  • the stator 4 is made of a plurality of over the stator 4
  • each carrier tooth 13 Distributed circumferentially arranged, individual carrier teeth 13, each carrier a coil 17.
  • the carrier teeth 13 close with the stator longitudinal axis 14, which also forms the longitudinal axis of the electric motor, (FIG. 1), an angle ⁇ .
  • a tooth longitudinal axis 15 is entered through a support tooth 13, wherein the side edges of each support tooth 13 extend parallel to the tooth longitudinal axis 15.
  • the angle ⁇ under which each support tooth 13 is aligned at an angle relative to the stator longitudinal axis 14, in the exemplary embodiment in an angular range of less than 10 °, in particular about 8 °.
  • the angle ⁇ can advantageously also assume value ranges greater than 10 °, for example up to 30 °, or even significantly smaller values than 10 °. Basically, ranges of values in arbitrary gradations between approximately 1 ° and approximately 30 ° or possibly even beyond should be possible.
  • the angular arrangement of the carrier teeth 13 relative to the stator longitudinal axis 14 has the advantage that thereby a smoothing or homogenization of the
  • Torque curve can be achieved. Since a magnetic field is generated in each individual coil, each coil makes a contribution to the generation of torque, wherein due to the discrete number and positioning of the coils 17 seen over the circumference of the stator 4 is basically in a straight-aligned positioning of carrier teeth and Spools a rundown
  • Torque curve sets By the proposed inclination of the carrier teeth of the non-round torque curve is smoothed.
  • Each carrier tooth 13 has an end section 16 into which the coil wire edges 17 a and 17 b are received in cuts 18. About the coil wire 17a and 17b, the electrical contact between the insulation displacement terminals 6 takes place on the contact ring 5 (FIG. 1).
  • each support tooth 13 is aligned coaxially or axially parallel to the stator longitudinal axis 14, so that each end portion 16 with the angularly oriented tooth base body 19 of each support tooth 13 also includes an angle ⁇ . This facilitates the axial placement or insertion of the insulation displacement terminals 6, which are held on the contact ring 5, on the coil wire ends 17a and 17b of each coil 17th
  • FIGS. 4a, 4b, 5 and 6 each show a carrier tooth 13, which forms a single stator element, in a single representation. 4a and 4b it can be seen that the coil 17 is wound around the base body 19 of the carrier tooth 13 and that the free coil wire ends 17a and 17b in the region of the end portion 16 which is integrally formed with the base body 19, through the cuts 18 in End portion 16 are guided.
  • the tooth base body 19 is formed in cross-section double-T-shaped, so that lateral boundaries for the coil 17 are formed and the coil wire is securely held on the tooth base body 19.
  • the surface of the tooth base body 19, which is formed as a laminated core is encapsulated with a plastic casing 20, whereby the coil 17 is electrically insulated from the base body 19.
  • the remaining areas of the tooth base 19 have no plastic coating.
  • two parallel, mutually staggered receiving pockets 21 are introduced into the upper end face of the end portion 16, over which the coil wire ends 17 a and 17 b are guided.
  • the cuts 18, in which the coil wire ends 17 a, 17 b are inserted, are introduced into the receiving pockets 21 defining walls.
  • the receiving pockets 21 serve firstly to receive a chip (bauble), which during the process of Bonding process can occur with the insulation displacement terminals on the contact ring by shearing.
  • the receiving pockets 21 serve to receive the axially projecting part of the insulation displacement terminals, whereby a compact design is achieved in the axial direction.
  • connection between immediately adjacent carrier teeth 13 is shown.
  • the connection is preferably made exclusively by mechanical means using latching elements, which are designed in the embodiment as a clip connection 22.
  • Each clip connection 22 comprises two latching elements, which are each arranged on a carrier tooth 13 and designed to be complementary to each other.
  • this is a Klipsvorsprung 23 on a first carrier tooth 13 and an associated, complementarily shaped KrouusEnglishung 24 on the immediately adjacent carrier tooth 13.
  • the Klipsvorsprung 23 is executed ball or teilku- gelförmig or cylindrical, accordingly, the Krouusnaturalung
  • the elements of the clip connection consist of a material with sufficient elasticity and / or the clip elements have a relatively thin-walled construction or have a thin-walled section connected to the respective carrier tooth 13. It is thus possible, for example, to manufacture the clip elements of the clip connection 22 from a plastic material by molding the clip elements directly onto each carrier tooth. But it is also possible a version made of metal.
  • Figures 9 and 10 relate to the contact ring 5, which is carrier of the insulation displacement terminals 6, electrically connected to one another via the coils of different carrier teeth and supplied with current.
  • the contact ring 5 consists of a plurality of individual rings 25, which are each carrier of the insulation displacement terminals 6 and which are axially stacked. Between each two axially adjacent individual rings 25 is a separating ring 27. Axial at the bottom is a base ring 26 as a carrier of all individual rings 25 and separating rings 27th By combining different individual rings 25, on each of which insulation displacement terminals 6 are arranged, a desired interconnection between the various coils of the stator can be achieved.
  • Bearing plate 11 which is carrier of the electronic components 12 (Fig. 2), only indicated schematically.
  • the contact ring 5 with the insulation displacement terminals 6 is placed on the front side of the stator for electrical connection with the coils on each support tooth of the stator.
  • Axially protruding contact elements 28 for the electrical connection to the electronics or the power supply are arranged axially on the contact ring 5 on the side opposite the insulation displacement terminals 6.
  • a magnetic element 29 is inserted into the axial end face of the rotor shaft 2 on the side facing the contact ring 5. This is preferably located in a recess in the end face of the rotor shaft. 2
  • the magnetic element 29 is part of a rotor position sensor via which the current rotor position of the rotor shaft 2 can be determined.

Abstract

Ein Stator in einem Elektromotor weist eine Mehrzahl von über den Umfang angeordneter Einzelstatorelemente auf, die Trägerzähne bilden, wobei jeder Trägerzahn mit einer gewickelten Spule versehen ist und an den Trägerzähnen Rastelemente zur mechanischen Verbindung der Trägerzähne untereinander angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Titel
[STATOR IN EINEM E LEKT ROMOTO Rl
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stator in einem Elektromotor, insbesondere in einem Stell- oder Antriebsmotor in Kraftfahrzeugen.
Stand der Technik
In der US 2006/0091759 wird ein permanenterregter Innenläufer-
Gleichstrommotor beschrieben, dessen Stator in einem Gehäuse ein fest angeordnetes Statorpaket umfasst, welches aus einer Mehrzahl einzelner Lamellen aufgebaut ist. Die Lamellen sind axial hintereinander liegend angeordnet und Träger einer Statorwicklung, über die ein Magnetfeld erzeugt wird, welches mit Permanentmagneten auf der Rotorwelle zusammenwirkt. Die Lamellen bilden ein zusammenhängendes Paket und werden über geeignete Spannmittel axial zusammengehalten.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Stator in einem Elektromotor konstruktiv einfach aufzubauen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 ge- löst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Der erfindungsgemäße Stator wird in einem Elektromotor eingesetzt, beispielsweise in einem Stell- oder Antriebsmotor in Kraftfahrzeugen. In Betracht kommen auch Anwendungen als Startermotor, als Lenkmotor oder zur Betätigung eines Hilfsaggregates wie beispielsweise eines Scheibenwischers, eines Fensterhe- bers oder eines Sitzverstellmotors. Der Elektromotor umfasst den erfindungsgemäßen Stator sowie eine Rotorwelle, die im Stator drehbar gelagert ist.
Der Stator weist eine Mehrzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Ein- zelstatorelementen auf, die jeweils Trägerzähne bilden, wobei jeder Trägerzahn mit einer gewickelten Spule versehen ist. Die verschiedenen Spulen auf den Trägerzähnen sind zumindest teilweise miteinander elektrisch verbunden und werden zur Erzeugung eines Magnetfeldes elektrisch bestromt.
Für einen konstruktiv einfachen Aufbau sind an den Trägerzähnen Rastelemente zur mechanischen Verbindung der Trägerzähne untereinander angeordnet. Die Rastelemente ermöglichen es, jeweils zwei Trägerzähne aneinander zu befestigen, so dass eine fortlaufende Kette in Richtung mit einer Vielzahl von zusammenhängenden Trägerzähnen zur Bildung des Stators zusammengesetzt werden kann. Hierbei kann es zweckmäßig sein, die Verbindung zwischen den Trägerzähnen ausschließlich auf mechanischem Wege und mithilfe der Rastelemente durchzuführen, so dass über die Rastelemente hinausgehend keine weiteren Verbindungselemente zwischen den Trägerzähnen oder einem Trägerzahn und einem sonstigen Bauteil erforderlich sind. Die Rastelemente sind insbesondere einteilig mit den Trägerzähnen ausgeführt, so dass keine externen, zusätzlichen
Bauteile für die Realisierung der Verbindung benötigt werden.
Gemäß bevorzugter Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Rastelemente benachbart zur radialen Außenseite der Trägerzähne angeordnet sind. Außerdem ist es zweckmäßig, die Rastelemente in Umfangsrichtung gesehen außen liegend an jedem Trägerzahn zu positionieren, so dass die Rastelemente an verschiedenen, unmittelbar benachbarten Trägerzähnen direkt miteinander in Raststellung gebracht werden können. Die Positionierung der Rastelemente auf der radialen Außenseite sowie in Umfangsrichtung außenseitig hat den Vorteil, dass ein durchgehender Statorring aus den Trägerzähnen ohne Behinderung durch die Rastelemente gebildet werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung sind die Rastelemente einteilig mit einer Kunststoffummantelung ausgebildet, die Bestandteil der Trägerzähne ist. Gemäß bevorzugter Ausführung weisen die Trägerzähne einen Eisenkern auf und ist die Kunststoffummantelung auf den Eisenkern aufgespritzt, so dass der Eisenkern zumindest teilweise von der Kunststoffummantelung bedeckt ist. Die Rastelemente sind vorzugsweise einteilig mit der Kunststoffummantelung ausgeführt und werden ebenfalls im Spritzgussverfahren hergestellt.
Gemäß alternativer Ausführung ist es aber auch möglich, die Rastelemente separat von der Kunststoffummantelung auszubilden. Beispielsweise besteht die Kunststoffummantelung nur im Bereich der Spulenwicklung, um eine elektrische Separierung von Spule und Eisenkern zu erreichen. Zusätzlich zu dieser Kunststoffummantelung können die Rastelemente als Kunststoffteil unmittelbar am Ei- senkern des Trägerzahns angespritzt sein.
Gemäß noch einer weiteren Ausführung sind die Rastelemente als Metallbauteile ausgebildet, die mit dem Grundkörper des Trägerzahns verbunden sind.
Um die Rastverbindung zwischen beteiligten Rastelementen in einfacher Weise herstellen zu können, kann es zweckmäßig sein, dass zumindest eines der Rastelemente elastisch verformbar ausgebildet ist. Beispielsweise kann ein ein Rastelement tragender Wandabschnitt einen reduzierten Querschnitt aufweisen, so dass dieses Rastelement über den reduzierten Wandquerschnitt eine zumindest geringfügige Biegung ausführen kann. Möglich ist es aber auch, eine Rastaus- nehmung, die Bestandteil eines Rastelementes ist, mit einer aufbiegbaren Wandung zu versehen, so dass ein Rastvorsprung, der das zweite Rastelement bildet, durch geringfügiges Aufbiegen der Wandung in die Rastausnehmung einzuknöpfen ist.
Gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung ist vorgesehen, dass die Trägerzähne bezogen auf die Statorlängsachse winklig angeordnet sind, dergestalt, dass die Zahnlängsachse eines jeden Trägerzahns mit der Statorlängsachse - die mit der Rotorachse zusammenfällt - einen Winkel einschließt. Dieser Winkel kann beispielsweise bis zu 30° betragen, vorzugsweise aber etwa 10° oder geringfügig darunterliegend, wobei grundsätzlich auch alle zwischenliegende Winkelwerte in Betracht kommen. Über die winklige Anordnung der Trägerzähne wird eine Schrägverzahnung erreicht, mit der Folge, dass eine Glättung bzw. Vergleichmäßigung im abgegebenen Drehmomentverlauf erzielt wird. Die elektrische Verbindung zwischen benachbarten Spulen im Statorring bzw. die elektrische Stromversorgung erfolgt vorzugsweise mithilfe eines Kontaktrings, der Träger von elektrischen Kontaktelementen ist, über die der Spulendraht einer Spule mit dem Spulendraht einer weiteren Spule elektrisch zu verbinden ist. Der Kontaktring erlaubt in einfacher mechanischer Weise die elektrische Anbindung an jede Spule, so dass auf eine Löt- oder Schweißtechnik verzichtet werden kann.
Grundsätzlich genügt es, die Verrastung zwischen benachbarten Trägerzähnen über ein Rastelementpaar pro Trägerzahnpaar zu realisieren, wobei die Rastelemente bevorzugt benachbart zu einer axialen Stirnseite der Trägerzähne angeordnet sind, insbesondere benachbart zu den freien Spulendrahtenden, über die die Spulen elektrisch mit dem Kontaktring verbunden werden. Die Rastelemente können aber auch an der gegenüberliegenden Stirnseite oder axial in der Mitte der Trägerzähne angeordnet sein. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, pro Trägerzahn mehrere Rastelemente an verschiedenen axialen Positionen vorzusehen, die mit komplementär ausgebildeten Rastelementen eines weiteren Trägerzahns zusammenwirken.
Damit jeder Trägerzahn mit benachbarten Trägerzähnen zu beiden Seiten in
Raststellung treten kann, sind pro Trägerzahn zumindest zwei einzelne Rastelemente als Teil jeweils einer Rastverbindung zum angrenzenden Trägerzahn links und rechts vorgesehen.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 in Explosionsdarstellung die Bauelemente eines Elektromotors, wobei der Stator aus einzelnen Trägerzähnen mit jeweils einer Spule zusam- mengesetzt ist, die mithilfe eine Kontaktringes und daran angeordneten
Schneidklemmen elektrisch miteinander verbunden werden, sowie mit an einer Stirnseite angeordneten, abtriebsseitigen Lagerplatte, die unmittelbar mit dem Motorgehäuse des Elektromotors verbunden wird, Fig. 2 in Einzeldarstellung eine Elektronikbaueinheit, die auf einer weiteren Lagerplatte aufsitzt, welche an der gegenüberliegenden Stirnseite des E- lektromotors angeordnet ist,
Fig. 3 in Seitenansicht der Stator des Elektromotors, der aus einer Mehrzahl über den Umfang verteilter Trägerzähne besteht, die bezogen auf die Statorlängsachse winklig angeordnet sind,
Fig. 4a in perspektivischer Einzeldarstellung ein Trägerzahn mit einer Spule,
Fig. 4b eine Seitenansicht eines Trägerzahns mit Spule,
Fig. 5 einen Schnitt durch einen Trägerzahn mit Spule,
Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Trägerzahn mit Spule, wobei die Drahtenden der Spulenwicklung jeweils über eine in die Stirnseite des Trägerzahns eingebrachte Aufnahmetasche geführt sind,
Fig. 7 in perspektivischer Ansicht die über Klipse realisierte mechanische Ver- bindung zwischen benachbarten Trägerzähnen,
Fig. 8 eine vergrößerte Darstellung der über eine Klipsverbindung realisierten Verbindung zwischen zwei unmittelbar benachbarten Trägerzähnen,
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Kontaktringes, bestehend aus mehreren Einzelringen mit jeweils einer Mehrzahl von Schneidklemmen, die Kontaktelemente bilden,
Fig. 10 der Kontaktring mit den Einzelringen in Explosionsdarstellung,
Fig. 1 1 eine perspektivische Ansicht von oben auf den montierten Elektromotor,
Fig. 12 einen Schnitt durch den Elektromotor mit einem in die Stirnseite der Rotorwelle eingesetzten Magneten als Bestandteil einer Rotorlagesensorik.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 1 sind die Bauelemente eines Elektromotors 1 in Explosionsdarstellung gezeigt. Der Elektromotor 1 ist als Innenläufermotor ausgebildet und umfasst eine Rotorwelle 2, die Träger eines Rotorpaketes 3 ist. Die Rotorwelle 2 ein- schließlich Rotorpaket 3 befindet sich im montieren Zustand in einem Stator 4, der Träger von mehreren, über den Umfang verteilter Spulen ist, welche über einen axial am Stator angeordneten Kontaktring 5 und daran angeordnete Schneidklemmen 6 elektrisch kontaktiert und mit Strom versorgt werden. An der Abtriebsseite des Elektromotors befindet sich eine erste Lagerplatte 7 (A- Lagerplatte), die ein Lagerteil 8 für die Rotorwelle 2 aufnimmt. Die A-Lagerplatte
7 wird fest mit einem Motorgehäuse 10 verbunden, das den Stator 4 einschließlich der Rotorwelle 2 aufnimmt.
Auf der der A-Lagerplatte 7 axial gegenüberliegenden Stirnseite befindet sich ein weiteres Lagerteil 9 zur Lagerung der Rotorwelle 2. Das Lagerteil 9 ist im montierten Zustand in einer weiteren Lagerplatte 1 1 (B-Lagerplatte, dargestellt in Fig. 2) aufgenommen. Die Lagerplatte 1 1 ist zugleich Träger von Elektronik-Bauteilen 12, über die die Steuerung bzw. Regelung des Elektromotors 1 erfolgt.
Die A-Lagerplatte 7 und die B-Lagerplatte 1 1 fassen das Motorgehäuse 10 an gegenüberliegenden axialen Stirnseiten ein und sind unmittelbar bzw. direkt mit dem Motorgehäuse 10 verbunden. Zweckmäßigerweise handelt es sich um eine ausschließliche Verbindung jeder Lagerplatte 7, 1 1 mit dem Motorgehäuse 10, so dass über diese Verbindung hinaus keine weiteren Verbindungsmaßnahmen wie beispielsweise Zuganker zwischen den Lagerplatten oder dergleichen erforderlich sind. Die Verbindung erfolgt durch Aufschweißen zwischen der Stirnseite des Motorgehäuses 10 und den Lagerplatten 7 bzw. 1 1 oder durch Aufschrumpfen. In jedem Fall wird eine dichte Verbindung erreicht, so dass auf den Einsatz zusätzlicher Dichtelemente zwischen den Lagerplatten und dem Motorgehäuse verzich- tet werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt in der verbesserten Steifigkeit, die auf
Grund der unmittelbaren Verbindung von Lagerplatten und Motorgehäuse erhöht ist. Die verbesserte Steifigkeit hat außerdem einen positiven Einfluss auf den Drehmomentverlauf. Des Weiteren ist die Wärmeableitung verbessert. Darüber hinaus ist auf diese Weise ein modulares System realisiert, bei dem je nach ge- fordertem Einsatzzweck unterschiedlich lang ausgebildete Stator- bzw. Motorgehäuse 10 ohne sonstige Änderung in den Bauteilen des Elektromotors eingesetzt werden können. Da die Verbindung zwischen jeder Lagerplatte und dem Motorgehäuse über Aufschweißen oder Aufschrumpfen oder dergleichen erfolgt und nicht über Zuganker, sind auch bei unterschiedlichen langen Motorgehäusen keine weitergehenden Anpassungsmaßnahmen erforderlich.
Der Kontaktring 5 mit den als Schneidklemmen 6 ausgeführten Kontaktelementen ist zweckmäßigerweise ebenso wie das Lagerteil 9 von der B-Lagerplatte 1 1 gehalten.
Wie Fig. 3 zu entnehmen, besteht der Stator 4 aus einer Vielzahl von über den
Umfang verteilt angeordneten, einzelnen Trägerzähnen 13, die jeweils Träger eine Spule 17 sind. Die Trägerzähne 13 schließen mit der Statorlängsachse 14, die zugleich die Längsachse des Elektromotors bildet, (Fig. 1 ), einen Winkel α ein. In Fig. 3 ist eine Zahnlängsachse 15 durch einen Trägerzahn 13 eingetragen, wobei die Seitenkanten jedes Trägerzahns 13 parallel zur Zahnlängsachse 15 verlaufen. Der Winkel α, unter dem jeder Trägerzahn 13 gegenüber der Statorlängsachse 14 winklig ausgerichtet ist, liegt im Ausführungsbeispiel in einem Winkelbereich von unter 10°, insbesondere etwa 8°. Der Winkel α kann vorteilhafterweise auch Wertebereiche größer als 10° einnehmen, beispielsweise bis zu 30°, o- der auch deutlich kleinere Werte als 10°. Grundsätzlich sollen Wertebereiche in beliebigen Abstufungen zwischen etwa 1 ° und etwa 30° oder ggf. auch darüber hinaus möglich sein.
Die winklige Anordnung der Trägerzähne 13 gegenüber der Statorlängsachse 14 hat den Vorteil, dass hierdurch eine Glättung bzw. Vergleichmäßigung des
Drehmomentverlaufes erzielt werden kann. Da in jeder einzelnen Spule ein Magnetfeld erzeugt wird, leistet jede Spule einen Beitrag zur Erzeugung des Drehmomentes, wobei auf Grund der diskreten Anzahl und Positionierung der Spulen 17 über den Umfang des Stators 4 gesehen sich grundsätzlich bei einer geradli- nig ausgerichteten Positionierung von Trägerzähnen und Spulen ein unrunder
Drehmomentverlauf einstellt. Durch die vorgeschlagene Schrägstellung der Trägerzähne wird der unrunde Drehmomentverlauf geglättet.
Jeder Trägerzahn 13 weist einen Stirnabschnitt 16 auf, in den die Spulendrah- tenden 17a und 17b in Einschnitten 18 aufgenommen sind. Über die Spulendrah- tenden 17a und 17b erfolgt der elektrische Kontakt zwischen den Schneidklemmen 6 am Kontaktring 5 (Fig. 1 ).
Die Stirnabschnitte 16 an jedem Trägerzahn 13 sind koaxial bzw. achsparallel zur Statorlängsachse 14 ausgerichtet, so dass jeder Stirnabschnitt 16 mit dem winklig ausgerichteten Zahngrundkörper 19 eines jeden Trägerzahns 13 ebenfalls einen Winkel α einschließt. Dies erleichtert das axiale Aufsetzen bzw. Einstecken der Schneidklemmen 6, welche am Kontaktring 5 gehalten sind, auf die Spulendrahtenden 17a und 17b jeder Spule 17.
In den Figuren 4a, 4b, 5 und 6 ist jeweils ein Trägerzahn 13, der ein Statoreinzelelement bildet, in Einzeldarstellung gezeigt. Fig. 4a und 4b ist zu entnehmen, dass die Spule 17 um den Grundkörper 19 des Trägerzahns 13 gewickelt ist und dass die freien Spulendrahtenden 17a und 17b im Bereich des Stirnabschnitts 16, welcher einteilig mit dem Grundkörper 19 ausgebildet ist, durch die Einschnitte 18 im Stirnabschnitt 16 geführt sind.
Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass der Zahngrundkörper 19 im Querschnitt doppel-T- förmig ausgebildet ist, so dass seitliche Begrenzungen für die Spule 17 gebildet sind und der Spulendraht sicher am Zahngrundkörper 19 gehalten ist. Im Bereich der doppel-T-förmigen Nut ist die Oberfläche des Zahngrundkörpers 19, der als Blechpaket ausgebildet ist, mit einer Kunststoffummantelung 20 umspritzt, wodurch die Spule 17 gegenüber dem Grundkörper 19 elektrisch isoliert ist. Die übrigen Bereiche des Zahngrundkörpers 19 weisen keine Kunststoffummantelung auf.
Es kann zweckmäßig sein, die Wandungen des Zahngrundkörpers im Bereich der Doppel-T-Nut mit Nuten für den Draht der Spule 17 zu versehen, in die der Draht eingelegt und hierdurch sicher geführt ist.
Wie Fig. 6 zu entnehmen, sind in die obere Stirnseite des Stirnabschnittes 16 zwei parallele, zueinander versetzt angeordnete Aufnahmetaschen 21 eingebracht, über die die Spulendrahtenden 17a und 17b geführt sind. Die Einschnitte 18, in die die Spulendrahtenden 17a, 17b eingelegt sind, sind in die die Aufnah- metaschen 21 begrenzenden Wandungen eingebracht. Die Aufnahmetaschen 21 dienen zum einen zur Aufnahme eines Spans (Flitter), welcher während des Ver- bindungsvorganges mit den Schneidklemmen am Kontaktring durch Abscheren entstehen kann. Zum andern dienen die Aufnahmetaschen 21 zur Aufnahme des axial überstehenden Teils der Schneidklemmen, wodurch in Achsrichtung eine kompakte Ausführung erreicht wird.
In den Figuren 7 und 8 ist die Verbindung zwischen unmittelbar benachbarten Trägerzähnen 13 dargestellt. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise auf ausschließlich mechanischem Wege mithilfe von Rastelementen, die im Ausführungsbeispiel als eine Klipsverbindung 22 ausgeführt sind. Jede Klipsverbindung 22 umfasst zwei Rastelemente, die an jeweils einem Trägerzahn 13 angeordnet und komplementär zueinander ausgebildet sind. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich hierbei um einen Klipsvorsprung 23 an einem ersten Trägerzahn 13 und eine zugeordnete, komplementär ausgebildete Klipsausnehmung 24 am unmittelbar benachbarten Trägerzahn 13. Der Klipsvorsprung 23 ist kugel- bzw. teilku- gelförmig oder zylindrisch ausgeführt, dementsprechend ist die Klipsausnehmung
24 ebenfalls mit einer kugel- bzw. teilkugelförmigen oder zylindrischen Ausnehmung versehen. Um das erforderliche Maß an Elastizität zur Realisierung der Klipsverbindung zu ermöglichen, in der die Klipselemente miteinander verrastet sind, bestehen die Elemente der Klipsverbindung aus einem Material mit ausrei- chender Elastizität und/oder sind die Klipselemente verhältnismäßig dünnwandig ausgebildet bzw. über einen dünnwandigen Abschnitt mit dem jeweiligen Trägerzahn 13 verbunden. So ist es beispielsweise möglich, die Klipselemente der Klipsverbindung 22 aus einem Kunststoffmaterial zu fertigen, indem die Klipselemente unmittelbar an jeden Trägerzahn angespritzt werden. Möglich ist aber auch eine Ausführung aus Metall.
Die Figuren 9 und 10 beziehen sich auf den Kontaktring 5, welcher Träger der Schneidklemmen 6 ist, über die Spulen unterschiedlicher Trägerzähne elektrisch miteinander verbunden sowie mit Storm versorgt werden. Der Kontaktring 5 be- steht aus einer Mehrzahl von Einzelringen 25, die jeweils Träger der Schneidklemmen 6 sind und die axial aufeinandergestapelt werden. Zwischen jeweils zwei axial benachbarten Einzelringen 25 liegt ein Trennring 27. Axial zuunterst befindet sich ein Grundring 26 als Träger sämtlicher Einzelringe 25 und Trennringe 27. Durch die Kombination verschiedener Einzelringe 25, an denen jeweils Schneidklemmen 6 angeordnet sind, kann eine gewünschte Verschaltung zwischen den verschiedenen Spulen des Stators erreicht werden.
In Fig. 11 ist der Elektromotor 1 1 in Zusammenbauposition dargestellt, wobei die
Lagerplatte 11 , welche Träger der Elektronikbauteile 12 ist (Fig. 2), nur schematisch angedeutet ist. Der Kontaktring 5 mit den Schneidklemmen 6 ist stirnseitig auf den Stator aufgesetzt zur elektrischen Verbindung mit den Spulen an jedem Trägerzahn des Stators. Am Kontaktring 5 sind axial auf der den Schneidklem- men 6 gegenüberliegenden Seite axial überragende Kontaktelemente 28 zur e- lektrischen Anbindung mit der Elektronik bzw. der Stromversorgung angeordnet.
Wie Fig. 12 zu entnehmen, ist auf der dem Kontaktring 5 zugewandten Seite in die axiale Stirnseite der Rotorwelle 2 ein Magnetelement 29 eingesetzt. Dieses befindet sich vorzugsweise in einer Vertiefung in der Stirnseite der Rotorwelle 2.
Das Magnetelement 29 ist Teil einer Rotorlagesensorik, über die die aktuelle Rotorlage der Rotorwelle 2 festgestellt werden kann.

Claims

Ansprüche
1 . Stator in einem Elektromotor (1 ), insbesondere in einem Stell- oder Antriebsmotor in Kraftfahrzeugen, wobei der Stator (4) eine Mehrzahl von über den Umfang angeordneten Einzelstatorelemente aufweist, die Trägerzähne (13) bilden, wobei jeder Trägerzahn (13) mit einer gewickelten Spule (17) versehen ist, wobei an den Trägerzähnen (13) Rastelemente (23, 24) zur mechanischen Verbindung der Trägerzähne (13) untereinander angeordnet sind.
2. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente
(23, 24) als Klipse ausgeführt sind, derart, dass ein Klipsvorsprung (23) an einem Trägerzahn (13) in eine zugeordnete Klipsausnehmung (24) am benachbarten Trägerzahn (13) einragt.
3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (23, 24) benachbart zur radialen Außenseite der Trägerzähne (13) angeordnet sind.
4. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (23, 24) zumindest teilweise in Umfangsrichtung über die Außenseite der Trägerzähne (13) überstehen.
5. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerzähne (13) eine Kunststoffummantelung (20) aufweisen und dass die Rastelemente (23, 24) einteilig mit dem Kunststoff des jeweiligen Trägerzahns (13) ausgebildet sind.
6. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Rastelement (23, 24) elastisch verformbar ausgebildet ist.
7. Stator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elastisch verformbare Rastelement (23, 24) über einen im Querschnitt reduzierten Wandabschnitt mit dem Trägerzahn (13) verbunden ist.
8. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die
Trägerzähne (13) ausschließlich mechanisch mittels der Rastelemente (23, 24) miteinander verbunden sind.
9. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerzähne (13) kunststoffummantelte Eisenpakete aufweisen.
10. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerzähne (13) bezogen auf die Statorlängsachse (14) winklig angeordnet sind, so dass die Zahnlängsachse (15) der Trägerzähne (13) mit der Stator- längsachse (14) einen Winkel (α) einschließt.
1 1 . Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung zwischen den Spulen (17) mittels eines Kontaktrings (5) erfolgt, der Träger von elektrischen Kontaktelementen (6) ist, über die der Spulendraht einer Spule (18) mit dem Spulendraht einer weiteren Spule (17) elektrisch zu verbinden ist.
12. Elektromotor mit einem Stator (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1.
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