WO2010066512A2 - Stator in einem elektromotor - Google Patents

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WO2010066512A2
WO2010066512A2 PCT/EP2009/064378 EP2009064378W WO2010066512A2 WO 2010066512 A2 WO2010066512 A2 WO 2010066512A2 EP 2009064378 W EP2009064378 W EP 2009064378W WO 2010066512 A2 WO2010066512 A2 WO 2010066512A2
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Johannes Duerr
Stefan Keil
Wolfgang Hilgers
Adolf Dillmann
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Robert Bosch Gmbh
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    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations

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 to provide a structurally simple design and easy to manufacture stator in an electric motor, which allows a constant, uniform torque output.
  • the stator according to the invention is set in an electric motor, for example in a control or drive motor in motor vehicles. Applications are considered as a starter motor, steering motor or for operating an auxiliary unit such as a windshield wiper, a window regulator 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 energized to generate a magnetic field.
  • the support teeth are relative to the stator longitudinal axis - which also forms the rotor axis, arranged at an angle, such that the tooth longitudinal axis of the carrier teeth with the stator longitudinal axis forms an angle.
  • the carrier teeth Due to the angled arrangement, the carrier teeth form a helical toothing, which has the advantage that in this way a smoothing in the output torque curve of the electric motor is achieved. Since a magnetic field is generated in each individual coil, a torque is accordingly generated per coil, which in principle sets a wave-shaped torque curve per revolution of the rotor due to the discrete number of distributed over the circumference coils. Due to the inclination of the carrier teeth, a partial overlap between immediately adjacent coils is generated in the circumferential direction, whereby the desired smoothing and equalization in the torque curve is achieved.
  • an angle of at most 30 ° between the longitudinal axis of the tooth and the longitudinal axis of the stator is sufficient, with an angle of not more than 10 ° being considered in a preferred embodiment.
  • the above-mentioned angles should include all individual angles up to a maximum angle of 30 ° or optionally also beyond, in particular in angular increments of 1 ° or even less than 1 °.
  • the smoothing of the torque curve is already achieved at an angle of, for example, 5 ° or 8 ° between the carrier tooth longitudinal axis and the stator longitudinal axis. At larger angles, the effect of torque smoothing is enhanced.
  • the torque smoothing can be achieved in a technically or structurally simple way.
  • the helical gearing is relatively small To produce effort, the same applies to the assembly of the existing of a plurality of individual carrier teeth stator.
  • each carrier tooth consists of a tooth base body and at least on one end side of a front portion, which adjoins directly to the tooth base body and is in particular formed integrally with the tooth base body.
  • the end portion is angled relative to the tooth base body, in particular in such a way that the end portion is aligned in the direction of the stator longitudinal axis.
  • the front portion compensates the angle at which the carrier tooth is inclined relative to the stator longitudinal axis.
  • the end portion thus has an axis which is axially parallel to the stator longitudinal axis, which has the advantage that the connections to the coils on the relevant end face of the stator lie in a common plane perpendicular to the stator longitudinal axis. This considerably simplifies the electrical connection of the coils to one another or to the external power supply.
  • two adjacent receiving pockets are placed in the end portion of each support tooth, each associated with a wire end of the coil wire of the carrier tooth held coil.
  • the coil wire end is placed over the receiving pocket, whereby on the one hand a clamping element, via which the electrical connection to the coil wire is at least partially inserted into the receiving pocket, and on the other hand, possibly during the connection between the clamping element and coil wire by shearing resulting chip in the Receiving bag can be added.
  • the electrical connection between the coils or for the supply of current preferably takes place by means of a contact ring, which is the carrier of electrical contact or clamping elements.
  • a contact ring which is the carrier of electrical contact or clamping elements.
  • the electrical contact between the various coils can also be produced in a simple manner, in particular exclusively mechanically, so that an electrical connection by means of welding or soldering technology can be dispensed with and the danger of short circuits is reduced.
  • the electrical contact can be realized by means of the contact ring in a simple manner.
  • Each carrier tooth is preferably designed as an at least partially plastic-coated iron package, wherein the plastic casing is used in particular for isolation from the coil, which is wound around the carrier tooth. It may also be expedient to perform integrally with the plastic sheath and connecting elements, in particular locking elements for mechanical connection of the support teeth with each other. Optionally, however, these locking elements are also carried out independently of the plastic casing.
  • 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,
  • Fig. 3 in side view of the stator of the electric motor, which consists of a plurality of circumferentially distributed carrier teeth, based on the stator of the electric motor
  • Stator longitudinal axis are arranged at an angle
  • 4a is a perspective detail view of a carrier tooth with a coil
  • 4b is a side view of a carrier tooth with coil
  • 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
  • 7 is a perspective view of the realized via clips mechanical connection between adjacent support teeth
  • Fig. 8 is an enlarged view of realized via a clip connection
  • 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 the carrier of several, distributed over the circumference coils, which are electrically contacted and supplied with power via an axially arranged on the stator contact ring 5 and disposed thereon insulation displacement terminals 6.
  • a first bearing plate 7 (A bearing plate), which receives a bearing part 8 for the rotor shaft 2.
  • the A-bearing plate 7 is fixedly connected to a motor housing 10 which receives the stator 4 including the rotor shaft 2.
  • A-bearing plate 7 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) recorded.
  • the bearing plate 11 is at the same time 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. Appropriately, 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 lent.
  • the connection is made by welding between the front side 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 is the improved stiffness, which is increased due to the direct connection of bearing plates and motor housing. The improved stiffness also has a positive influence on the torque curve. Furthermore, the heat dissipation is improved.
  • a modular system is realized in this way, in which, depending on the required application, differently shaped stator or motor housings 10 can be used without any other change in the components of the electric motor. Since the connection between each bearing plate and the motor housing via welding or shrinking or the like, and not via tie rods, no further adaptation measures are required even with different long motor housings.
  • 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.
  • Axis 14 is aligned at an angle, is in the 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 with respect to the stator longitudinal axis 14 has the advantage that a smoothing or equalization of the torque curve can be achieved thereby. Since a magnetic field is generated in each individual coil, each coil makes a contribution to the generation of the torque, wherein due to the discrete number and positioning of the coils 17 seen over the circumference of the stator 4 in principle with a rectilinear positioning of carrier teeth and coils sets unround torque curve. By the proposed inclination of the carrier teeth of the non-round torque curve is smoothed.
  • Each carrier tooth 13 has an end portion 16 into which the coil wire ends 17a and 17b are received in cuts 18.
  • the electrical contact between the insulation displacement terminals 6 on the contact ring 5 takes place via the coil wire edges 17a and 17b (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 main 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 formed integrally with the base body 19 through the Einschnit- te 18 are guided in the end portion 16.
  • Fig. 5 it is seen that 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 incisions 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 to receive a chip (bauble), which can arise during the connection process with the insulation displacement terminals on the contact ring by shearing off.
  • 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.
  • 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, complementary formed KArchitectusEnglishung 24 on the immediately adjacent carrier tooth 13.
  • the Klipsvorsprung 23 is spherical or partially spherical or cylindrical, accordingly, the KBAusEnglishung 24 also with a provided spherical or partially spherical or cylindrical recess.
  • the elements of the clip connection of a material with sufficient elasticity and / or the clip elements are formed relatively thin-walled or connected via a thin-walled portion with the respective carrier tooth 13. So it is possible, for example, the Klips comprise the
  • Clip connection 22 to produce a plastic material by the Klipsetti be molded directly to each carrier tooth. But it is also possible a version made of metal.
  • Figures 9 and 10 relate to the contact ring 5, which support the
  • Insulation displacement terminals 6 is 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
  • Fig. 1 the electric motor 1 1 is shown in the assembled position, wherein the bearing plate 1 1, which carrier of the electronic components 12 is (Fig. 2), only schematically indicated.
  • 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 superior contact elements 28 for e- lektrischen connection to the electronics or the power supply are arranged.
  • 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 depression in the end face of the rotor shaft 2.
  • the magnetic element 29 is part of a rotor position sensor system, via which the current rotor position of the rotor shaft 2 can be determined.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

Ein Stator in einem Elektromotor weist eine Mehrzahl von über den Umfang angeordneter Einzelstatorelemente aufweist, die Trägerzähne bilden, wobei jeder Trägerzahn mit einer gewickelten Spule versehen ist und die Spulen auf den Trägerzähnen miteinander elektrisch verbunden sind. Die Trägerzähne sind bezogen auf die Statorlängsachse winklig angeordnet sind, so dass die Zahnlängsachse der Trägerzähne mit der Statorlängsachse einen Winkel einschließt.

Description

Beschreibung
Titel
[STATOR IN EINEM E LE KTROM OTO 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 konstruktiv einfach aufgebauten und in einfacher Weise herzustellenden Stator in einem Elektromotor anzugeben, der eine konstante, gleichförmige Drehmomentabgabe erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Der erfindungsgemäße Stator wird in einem Elektromotor engesetzt, beispielsweise in einem Stell- oder Antriebsmotor in Kraftfahrzeugen. In Betracht kommen Anwendungen als Startermotor, als Lenkmotor oder zur Betätigung eines Hilfs- aggregates wie beispielsweise eines Scheibenwischers, eines Fensterhebers 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 bestromt. Die Trägerzähne sind bezogen auf die Statorlängsachse - die zugleich die Rotorachse bildet, winklig angeordnet, dergestalt, dass die Zahnlängsachse der Trägerzähne mit der Statorlängsachse einen Winkel einschließt.
Auf Grund der winkligen Anordnung bilden die Trägerzähne eine Schrägverzahnung, was den Vorteil aufweist, dass hierdurch eine Glättung im abgegebenen Drehmomentverlauf des Elektromotors erreicht wird. Da in jeder einzelnen Spule ein Magnetfeld erzeugt wird, wird dementsprechend auch pro Spule ein Drehmoment erzeugt, wodurch sich prinzipiell aufgrund der diskreten Anzahl von über den Umfang verteilten Spulen ein wellenförmiger Drehmomentverlauf pro Umlauf des Rotors einstellt. Durch die Schrägstellung der Trägerzähne wird in Umfangs- richtung eine teilweise Überlappung zwischen unmittelbar benachbarten Spulen erzeugt, wodurch die gewünschte Glättung und Vergleichmäßigung im Drehmomentverlauf erreicht wird.
Grundsätzlich genügt ein Winkel von maximal 30° zwischen der Zahnlängsachse und der Statorlängsachse, wobei in bevorzugter Ausführung ein Winkel von nicht mehr als 10° in Betracht kommt. Die genannten Winkelangeben sollen sämtliche Einzelwinkel bis zu einem Maximalwinkel von 30° oder gegebenenfalls auch darüber hinaus umfassen, insbesondere in Winkelschritten von 1 ° oder auch weniger als 1 °. Die Glättung des Drehmomentverlaufes wird bereits bei einem Winkel von beispielsweise 5° oder 8° zwischen Trägerzahnlängsachse und Statorlängsachse erreicht. Bei größeren Winkeln wird der Effekt der Drehmomentglättung noch verstärkt.
Die Drehmomentglättung kann in technisch bzw. konstruktiv einfacher Weise er- reicht werden. Die Schrägverzahnung ist mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand herzustellen, gleiches gilt für die Montage des aus einer Mehrzahl von einzelnen Trägerzähnen bestehenden Stators.
Gemäß vorteilhafter Ausführung besteht jeder Trägerzahn aus einem Zahn- grundkörper und mindestens an einer Stirnseite aus einem Stirnabschnitt, der sich unmittelbar an den Zahngrundkörper anschließt und insbesondere einteilig mit dem Zahngrundkörper ausgebildet ist. Der Stirnabschnitt ist gegenüber dem Zahngrundkörper abgewinkelt, insbesondere in der Weise, dass der Stirnabschnitt in Richtung der Statorlängsachse ausgerichtet ist. Auf diese Weise kom- pensiert der Stirnabschnitt den Winkel, unter welchem der Trägerzahn gegenüber der Statorlängsachse geneigt ist. Der Stirnabschnitt weist somit eine Achse auf, die achsparallel zur Statorlängsachse liegt, was den Vorteil hat, dass die Anschlüsse an die Spulen an der betreffenden Stirnseite des Stators in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur Statorlängsachse liegen. Hierdurch wird der e- lektrische Anschluss der Spulen untereinander bzw. zur externen Stromversorgung erheblich vereinfacht.
Gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung sind in den Stirnabschnitt jedes Trägerzahns zwei benachbarte Aufnahmetaschen eingebracht, denen jeweils ein Drahtende des Spulendrahts der vom Trägerzahn gehaltenen Spule zugeordnet ist. Vorteilhafterweise ist das Spulendrahtende über die Aufnahmetasche gelegt, wodurch zum einen ein Klemmelement, über das die elektrische Anbindung zum Spulendraht erfolgt, zumindest teilweise in die Aufnahmetasche einsetzbar ist, und zum andern ein eventuell während der Verbindung zwischen Klemmelement und Spulendraht durch Abscheren entstehender Span in der Aufnahmetasche aufgenommen werden kann.
Die elektrische Verbindung zwischen den Spulen bzw. zur Stormversorgung erfolgt vorzugsweise mithilfe eines Kontaktrings, der Träger von elektrischen Kon- takt- bzw. Klemmelementen ist. Hierdurch kann auch auf einfache Weise der e- lektrische Kontakt zwischen den verschiedenen Spulen hergestellt werden, insbesondere auf ausschließlich mechanische Weise, so dass auf eine elektrische Verbindung mittels Schweiß- oder Löttechnik verzichtet werden kann und die Kurzschlussgefahr reduziert ist. Außerdem lässt sich der elektrische Kontakt mit- hilfe des Kontaktringes in einfacher Weise realisieren. Jeder Trägerzahn ist vorzugsweise als zumindest teilweise kunststoffummanteltes Eisenpaket ausgebildet, wobei die Kunststoffummantelung insbesondere zur Isolierung gegenüber der Spule dient, die um den Trägerzahn gewickelt ist. Es kann darüber hinaus zweckmäßig sein, einteilig mit der Kunststoffummantelung auch Verbindungselemente auszuführen, insbesondere Rastelemente zur mechanischen Verbindung der Trägerzähne untereinander. Gegebenenfalls sind aber diese Rastelemente auch unabhängig von der Kunststoffummantelung ausgeführt.
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 Verbindung 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 einschließlich 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 mon- tierten Zustand in einer weiteren Lagerplatte 1 1 (B-Lagerplatte, dargestellt in Fig. 2) aufgenommen. Die Lagerplatte 11 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 erforder- lieh 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 verzichtet 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 gefordertem Einsatzzweck unterschiedlich lang ausgebildete Stator- bzw. Motorge- häuse 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 Statorlängs- achse 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 geradlinig 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 Spulendrahtenden 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 Einschnit- te 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 Aufnahmetaschen 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. teilkugelförmig 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 ausreichender Elastizität und/oder sind die Klipselemente verhältnismäßig dünnwandig ausgebildet bzw. über einen dünnwandigen Abschnitt mit dem jeweiligen Träger- zahn 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 besteht 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 Schneid- klemmen 6 angeordnet sind, kann eine gewünschte Verschaltung zwischen den verschiedenen Spulen des Stators erreicht werden.
In Fig. 1 1 ist der Elektromotor 1 1 in Zusammenbauposition dargestellt, wobei die Lagerplatte 1 1 , welche Träger der Elektronikbauteile 12 ist (Fig. 2), nur schema- tisch 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 Schneidklemmen 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 Ro- torlage 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 und die Spulen (17) auf den Trägerzähnen (13) miteinander e- lektrisch verbunden sind, wobei die Trägerzähne (13) bezogen auf die Statorlängsachse (14) winklig angeordnet sind, so dass die Zahnlängsachse
(15) der Trägerzähne (13) mit der Statorlängsachse (14) einen Winkel (α) einschließt.
2. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) maximal 30°, insbesondere maximal 10° beträgt.
3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerzahn (13) aus einem Zahngrundkörper (19) und zumindest an einer Stirnseite aus einem sich an den Zahngrundkörper (19) anschließenden Stirnabschnitt (16) besteht, wobei der Stirnabschnitt (16) gegenüber dem Zahngrundkörper (19) abgewinkelt ist.
4. Stator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnabschnitt
(16) in Richtung der Statorlängsachse (14) ausgerichtet ist.
5. Stator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ab- gewinkelten Stirnabschnitt (16) die Drahtenden (17a, 17b) des Spulendrahts gehalten sind.
6. Stator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Stirnabschnitt (16) zwei benachbarte Aufnahmetaschen (21 ) eingebracht sind, denen je- weils ein Drahtende (17a, 17b) des Spulendrahts zugeordnet ist.
7. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerzahn (13) einen Doppel-T-förmigen Querschnitt aufweist.
8. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerzähne (13) kunststoffummantelte Eisenpakete aufweisen.
9. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerzähne (13) ausschließlich mechanisch miteinander verbunden sind.
10. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an den Trägerzähnen (13) Rastelemente (23, 24) zur mechanischen Verbindung der Trägerzähne (13) untereinander angeordnet sind.
1 1 . Stator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (23, 24) als Klipse ausgeführt sind.
12. Stator nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (23, 24) benachbart zur radialen Außenseite der Trägerzähne (13) angeordnet sind.
13. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der um den Trägerzahn (13) gewickelte Spulendraht in einer Nut geführt ist, die in die Trägerzahnwandung eingebracht ist.
14. Elektromotor mit einem Stator (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
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