WO2011082849A2 - Elektromotor - Google Patents

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WO2011082849A2
WO2011082849A2 PCT/EP2010/065670 EP2010065670W WO2011082849A2 WO 2011082849 A2 WO2011082849 A2 WO 2011082849A2 EP 2010065670 W EP2010065670 W EP 2010065670W WO 2011082849 A2 WO2011082849 A2 WO 2011082849A2
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Dietmar Ahrens
Tilo Koenig
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Robert Bosch Gmbh
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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
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
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    • 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

Definitions

  • the present invention is based on an electric motor, in particular an electronically commutated DC motor according to the features of the preamble of claim 1.
  • Such electric motors consist of a rotor, a stator having a plurality of coils and a motor housing in which both components are accommodated.
  • the rotor may be inside or outside.
  • the EC motors have the advantage that they have electronic components for commutating the current instead of the collector and the carbon brushes.
  • the external rotor in internal rotors is usually glued to the housing, shrunk, clamped or screwed, whereby appropriate combinations are possible.
  • an EC direct current motor in which the stator can be fastened by means of screws to an external component, such as a gearbox.
  • the motor does not have a separate housing for receiving the rotor-stator assembly.
  • the receptacles for the fastening screws are formed outside of the stator yoke ring, whereby the overall space of the motor increases.
  • the object of the invention is therefore, for an electric motor of the type described above despite the use of very different housing and laminated core materials with different expansion coefficients and large Tole- A durable and secure mounting of the stator in the motor housing over wide temperature and tolerance ranges provided.
  • the bolting of the stator in the motor housing provides for both small and large manufactured quantities a cost-effective and secure attachment without major investments, risks and development costs.
  • the plate or plate pack has inwardly directed and evenly distributed radially around the circumference of the laminated core ring arranged stator teeth, each receiving a corresponding winding.
  • stator teeth In the interstices forming between the individual stator teeth, holes or openings for receiving the fastening screws are made in the laminated core. In order for space existing in the interior spaces are effectively utilized, so that a total of a compact construction of the engine is ensured.
  • the screws fix the stator in the housing.
  • the disk set is on one side directly on the housing, while on the other side by the screw heads an axial bias is generated. This avoids the influence of temperature-, force- and time-dependent relaxation and settling properties of additionally used (plastic) components as well as the effects of different coefficients of expansion of different materials during temperature changes, since only components made of ferrous materials are preloaded axially.
  • FIG. 1 is a view of a stator of a DC motor
  • Figure 2 is an enlarged partial section of the stator
  • Figure 4 is an enlarged partial view of the stator.
  • the stator 2 of an EC direct current motor consists of a plate or plate pack 4, to which a so-called insulating mask 6 is attached.
  • the disk set 4, shaped as a regular hexagon, in the present exemplary embodiment has six openings or bores 8, 10, 12, 14, 16 and 18 in its six corner areas, through which fixing screws 22 are fastened for fastening the stator 2 to a motor housing 20 and into corresponding openings formed in the motor housing 20 dome 23 are screwed.
  • a spacer sleeve 25 is arranged in each case between dome 23 and the disk set 4. This allows stators with different laminated core lengths to be integrated into the motor housing 20 in a simple manner.
  • the spacer sleeve 25 and the plate pack 4 can rest directly on the motor housing.
  • the laminations forming the laminated core are usually by means of paint, foil, oxide layer o. ⁇ . Electrically isolated from each other.
  • the screw heads 24 lie directly on the laminated core 4.
  • the diameter of the holes 8 to 18 is chosen in relation to the diameter of the fastening screws 22 so that the fastening screws 22 are spaced from the inner walls of the bores 8 to 18.
  • stator teeth (not visible) formed, each having a wound coil 26, 28, 30, 32, 34 and 36 made of enameled copper wire.
  • the six stator teeth have six pole shoes 40, 42 and 44 oriented toward a central opening 38 (only three of the six pole shoes are in 4), wherein in the central opening 38 of the rotor (not shown) of the EC DC motor is rotatably mounted.
  • a corresponding air gap is formed between the rotor and the pole shoes 40, 42 and 44.
  • the wound coils 26 to 36 are protected by a suitably plugged or sprayed-on plastic sheath 46, 48 and 50.
  • the EC-DC motor described above is very versatile, for example in the automotive sector for steering motors, engine compartment cooling, air conditioning blower, drives for ancillaries and various transmission or cooling medium control systems and for pumps in the automotive or household sector and for drives of bicycle or Mofa- (auxiliary) motor.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Elektromotor, insbesondere elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, mit einem als Hohlkörper ausgebildeten Stator (2) in dem ein Rotor drehbar gelagert befestigt ist, sowie mit einem Motorgehäuse (20), in dem die Stator-Rotoreinheit aufgenommen ist. Es wird vorgeschlagen, dass am Stator (2) Aufnahmen (8 bis 18) für Befestigungselemente (22) vorgesehen sind, mit denen der Stator (2) im Motorgehäuse (20) verschraubt ist.

Description

Beschreibung
Titel
Elektromotor
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Elektromotor, insbesondere einem elektronisch kommutierten Gleichstrommotor gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 .
Derartige Elektromotoren bestehen aus einem Rotor, einem mehrere Spulen aufweisenden Stator und einem Motorgehäuse, in dem beide Bauteile aufgenommen sind. Je nach Art des Motors kann sich der Rotor innen oder außen befinden. Wie bekannt ist, haben die EC- Motoren den Vorteil, dass diese anstelle des Kollektors und der Kohlebürsten elektronische Bauelemente zur Kommutierung des Stromes aufweisen.
Der bei Innenläufern außen liegende Stator wird in der Regel mit dem Gehäuse verklebt, eingeschrumpft, geklemmt oder verschraubt, wobei auch entsprechende Kombinationen möglich sind.
In der DE 20 2004 002 527 U1 ist beispielsweise ein EC - Gleichstrommotor dargestellt und beschrieben, bei dem der Stator mit Hilfe von Schrauben an einer externen Komponente, wie einem Getriebe, befestigbar ist. In diesem Fall weist jedoch der Motor kein separates Gehäuse zur Aufnahme der Rotor- Stator- Baueinheit auf. Darüber hinaus sind die Aufnahmen für die Befestigungsschrauben außerhalb des Stator-Rückschlussringes ausgebildet, wodurch sich der Bauraum des Motors insgesamt vergrößert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Elektromotor der eingangs beschriebenen Bauart trotz Einsatz sehr verschiedener Gehäuse- und Blechpaketwerkstoffe mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten und großen Tole- ranzbereichen eine dauerhaltbare und sichere Befestigung des Stators im Motorgehäuse über große Temperatur- und Toleranzbereiche vorzusehen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt dabei durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Die Verschraubung des Stators im Motorgehäuse stellt sowohl für kleine wie auch für große gefertigte Stückzahlen eine kostengünstige und sichere Befestigung ohne große Investitionen, Risiken und Entwicklungsaufwände dar.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Elektromotors aufgeführt.
Das Blech- bzw. Lamellenpaket weist nach innen gerichtete und radial um den Umfang des Blechpaketrings gleichmäßig verteilt angeordnete Statorzähne auf, die jeweils eine entsprechende Wicklung aufnehmen. In den sich zwischen den einzelnen Statorzähnen ausbildenden Zwischenräumen sind im Blechpaket Bohrungen bzw. Öffnungen für die Aufnahme der Befestigungsschrauben eingebracht. Damit werden im Innenraum vorhandene Freiräume effektiv ausgenutzt, so dass insgesamt eine kompakter Aufbau des Motors sichergestellt ist.
Durch die Schrauben wird der Stator in dem Gehäuse befestigt. Dabei liegt das Lamellenpaket auf der einen Seite direkt auf dem Gehäuse auf, während auf der anderen Seite durch die Schraubenköpfe eine axiale Vorspannung erzeugt wird. Damit vermeidet man den Einfluss von temperatur-, kraft- und zeitabhängigen Relaxier- und Setzeigenschaften von zusätzlich eingesetzten (Kunststoff-) bautei- len sowie die Effekte von unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten verschiedener Werkstoffe bei Temperaturwechsel, da nur Bauteile aus Eisenwerkstoffen axial vorgespannt werden.
Durch die radiale Beabstandung der Befestigungsschrauben vom Blechpaket des Stators wird ein Kurzschluss zwischen den voneinander isolierten Blechlagen sichergestellt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Ansicht von einem Stator eines Gleichstrommotors, Figur 2 einen vergrößerten Teilausschnitt des Stators,
Figur 3 einen Teilquerschnitt durch den Gleichstrommotor im Bereich der Befestigung des Stators im Motorgehäuse und
Figur 4 eine vergrößerte Teilansicht des Stators.
Der Stator 2 eines EC- Gleichstrommotors besteht aus einem Blech- bzw. Lamellenpaket 4, auf das eine sogenannte Isoliermaske 6 aufgesteckt ist. Das als regelmäßiges Sechseck geformte Lamellenpaket 4 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in seinen sechs Eckbereichen sechs Öffnungen bzw. Bohrungen 8, 10, 12, 14, 16 und 18 auf, durch die zur Befestigung des Stators 2 an einem Motorgehäuse 20 Befestigungsschrauben 22 hindurchgeführt und in entsprechende im Motorgehäuse 20 ausgebildete Dome 23 eingeschraubt sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeweils zwischen Dom 23 und dem Lamellenpaket 4 eine Distanzhülse 25 angeordnet. Damit lassen sich auf einfache Art und Weise Statoren mit unterschiedlichen Blechpaketlängen in das Motorgehäuse 20 integrieren. Abhängig von der gewählten Ausführung kann auch auf die Distanzhülse 25 verzichtet werden und das Lamellenpaket 4 kann direkt auf dem Motorgehäuse aufliegen. Die das Blechpaket bildenden Lamellen sind in der Regel mittels Lack, Folie, Oxidschicht o. ä. elektrisch voneinander isoliert. Wie aus Figur 3 ersichtlich, liegen die Schraubenköpfe 24 direkt auf dem Blechpaket 4 auf. Der Durchmesser der Bohrungen 8 bis 18 ist dabei im Verhältnis zum Durchmesser der Befestigungsschrauben 22 so gewählt, dass die Befestigungsschrauben 22 von den Innenwänden der Bohrungen 8 bis 18 beabstandet sind.
Zwischen den einzelnen Bohrungen 8 bis 18 sind aus dem Blechpaket 4 sechs nach innen gerichtete Statorzähne (nicht sichtbar) herausgebildet, die jeweils eine gewickelte Spule 26, 28, 30, 32, 34 und 36 aus Kupferlackdraht aufweisen. Die sechs Statorzähne weisen sechs jeweils zu einer zentralen Öffnung 38 hin ausgerichtete Polschuhe 40, 42 und 44 auf (nur drei der sechs Polschuhe sind in Fig. 4 erkennbar), wobei in der zentralen Öffnung 38 der Rotor (nicht dargestellt) des EC- Gleichstrommotors drehbar gelagert aufgenommen ist. Wie bekannt, ist zwischen dem Rotor und den Polschuhen 40, 42 und 44 ein entsprechender Luftspalt ausgebildet.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind die gewickelten Spulen 26 bis 36 durch eine entsprechend aufgesteckte oder aufgespritzte Kunststoff- Ummantelung 46, 48 und 50 geschützt.
Die Funktionsweise eines EC- Gleichstrommotors ist hinlänglich bekannt und wird daher hier nicht näher beschrieben.
Wie bereits eingangs erwähnt, gibt es unterschiedliche Bauarten von EC- Gleichstrommotoren; während im obigen Ausführungsbeispiel die Befestigung des Stators für einen sogenannten Innenläufer beschrieben worden ist, kann die Art und Weise der Befestigung natürlich auch bei einem sogenannten Außenläufer- Gleichstrommotor angewendet werden, bei dem der Stator innen und der Rotor außen angeordnet ist. Selbstverständlich ist die zuvor beschriebene Art der Befestigung auch für Statorausführungen mit anderen Blechpaketformen (z. B. rund oder vieleckig) geeignet.
Der zuvor beschriebene EC- Gleichstrommotor ist vielseitig einsetzbar, beispielsweise im Automotiv-Bereich für Lenkungsmotoren, Motorraumkühlung, Klimagebläse, Antriebe für Nebenaggregate und diverse Getriebe- oder Kühlmedium- Regelsysteme sowie für Pumpen im Automotiv- oder Haushaltsbereich sowie für Antriebe von Fahrrad- oder Mofa- (Hilfs-)motoren.

Claims

Ansprüche
1 . Elektromotor, insbesondere elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, mit einem als Hohlkörper ausgebildeten Stator (2), in dem ein Rotor drehbar gelagert befestigt ist, sowie mit einem Motorgehäuse (20), in dem die Stator- Rotoreinheit aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Stator (2) Aufnahmen (8 bis 18) für Befestigungselemente (22) vorgesehen sind, mit denen der Stator (2) im Motorgehäuse (20) verschraubt ist.
2. Elektromotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) aus einem magnetisch leitenden Blechpaket (4) besteht, wobei in dem Blechpaket (4) Bohrungen bzw. Öffnungen (8 bis18) zur Aufnahme von Schrauben (22) vorgesehen sind.
3. Elektromotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket (4) nach innen gerichtete und radial um den Umfang des Blechpakets vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnete Statorzähne (40, 42, 44) aufweist, zwischen denen jeweils die Öffnung (8 bis 18) für die Aufnahme der Schrauben (22) ausgebildet ist.
4. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Köpfe der Schrauben (22) direkt auf dem Blechpaket (4) aufliegen.
5. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket (4) auf der den Schraubenköpfen abgewandten Seite direkt auf dem Motorgehäuse (20) aufliegt.
6. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der im Blechpaketring eingebrachten Öffnungen (8 bis 18) und der Durchmesser der Schrauben (22) so gewählt sind, dass die Schrauben (22) von den im Blechpaketringeingebrachten Öffnungen (8 bis 18) radial beabstandet sind.
Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der EC- Motor sechs Statorzähne (40, 42, 44) aufweist, die jeweils eine Wicklung (26 bis 36) tragen, und dass zwischen den Statorzähnen im Blechpaketring insgesamt sechs Öffnungen (8 bis 18) zur Aufnahme von Befestigungsschrauben (22) eingebracht sind.
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