WO2021018706A1 - Stator und gerüstvorrichtung für einen derartigen stator - Google Patents

Stator und gerüstvorrichtung für einen derartigen stator Download PDF

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WO2021018706A1
WO2021018706A1 PCT/EP2020/070738 EP2020070738W WO2021018706A1 WO 2021018706 A1 WO2021018706 A1 WO 2021018706A1 EP 2020070738 W EP2020070738 W EP 2020070738W WO 2021018706 A1 WO2021018706 A1 WO 2021018706A1
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WO
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stator
bar
dad
section
strips
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PCT/EP2020/070738
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English (en)
French (fr)
Inventor
Csaba Aranyi
Blaz BRATINA
Julian Sandholzer
Original Assignee
Thyssenkrupp Presta Ag
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
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    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
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    • H02K1/148—Sectional cores
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    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/24—Casings; Enclosures; Supports specially adapted for suppression or reduction of noise or vibrations

Definitions

  • the invention relates to a stator of an electric motor, in particular for a motor vehicle steering system, and to a framework device for such a stator.
  • An electric motor but also a generator, are formed by a stator, the non-moving structural component, and a rotor, the moving or rotating component.
  • a stator is formed by a plurality of concentrically arranged stator modules, with adjacent
  • a stator module is formed, inter alia, by its stator core and by a coil winding arranged around the stator core, in particular its stator tooth.
  • the slot gaps are, as described in DE102004025105A1, closed by means of an insulating coating.
  • the present invention specifies a stator according to claim 1 for this purpose.
  • a stator for an electric motor with a plurality of annularly arranged stator cores, each stator core having a yoke section, a tooth section and a foot section.
  • a bar is arranged in each case between two adjacent stator cores and is at least partially in operative engagement with the foot portions of these adjacent stator cores with a bracing, in particular in a material, form and / or force fit.
  • the stator core includes the yoke portion, the tooth portion, which from
  • Yoke portion protrudes outwardly to a first end which points away from the axis of rotation, and a foot portion at a second end which points in the direction of the axis of rotation.
  • the bar can be pushed completely into the stator core along the axis of rotation, that is, from one end face of the stator to the
  • the bar can be up to half the
  • the bar can also be shortened, which saves material or along the entire stator core depth between the stator core.
  • the component or bar reduces the movement of the stator teeth due to the electromagnetic forces acting on the stator teeth.
  • the freedom of movement of the stator teeth is restricted by the strips and the aerodynamic profile properties of the inner circumference of the stator are improved.
  • the strips can be aligned with the inner circumference, which is in particular partially formed by the underside or surface of a foot section, and / or have an arcuate cross section towards the axis of rotation of the stator.
  • the strips can in particular be longitudinal and / or be formed transversely symmetrical. This leads to a reduction in
  • the bar is preferably made of a non-magnetic material, in particular made of plastic or wood or ceramic.
  • a non-magnetic material in particular made of plastic or wood or ceramic.
  • the bar and one of the foot sections that are in operative engagement with the bar can be shaped in the area of a contact section of the foot section in such a way that a tongue and groove connection is formed.
  • the strips are preferably pressed into the gap between the stator teeth and form a stable connection to the foot sections of the neighboring ones
  • At least one of the strips has a cross-sectional profile with a convex and / or a concave contact surface, in particular a star-shaped profile or a double-T profile, which is in operative engagement with the foot section, in particular its contact section.
  • a cross-sectional profile with a convex and / or a concave contact surface in particular a star-shaped profile or a double-T profile, which is in operative engagement with the foot section, in particular its contact section.
  • the bar in each case has an end stop which is in contact with the foot sections of the adjacent stator cores and allows the bar to be pushed into the space between the
  • the end stops of the strips can form an annular structure or be connected together.
  • the bar is preferably designed with an insulation wall which extends between the tooth sections of two adjacent stator cores.
  • the strip and the insulation wall are formed in one piece or in one piece. This has the advantage of separating the coil windings of two adjacent stator modules from one another or of electrically isolating them.
  • the bar is formed on an insulating coil body which is arranged around the tooth section of each stator core.
  • the bar and the insulating coil body are preferably in one piece or in one piece
  • the invention also relates to a framework device for a stator according to the invention.
  • the framework device has an annular base with a plurality of strips, the strips being shaped, arranged and / or aligned in such a way that each strip can be inserted between two adjacent stator cores of the stator and thereby with the
  • Foot sections of these adjacent stator cores can be brought into operative engagement, in particular in a form fit and / or force fit.
  • the strips are preferably arranged perpendicular to the base, in particular to the plane of an annular base.
  • the strips could be connected to a guide rod and arranged parallel to it.
  • connection between the bar and the guide rod forms an obtuse angle between the two components. This allows for a better one
  • Figure 1 shows a motor vehicle steering system with an electric motor, gearbox and axle
  • Figure 2 is a plan view of a stator according to a first
  • FIG. 2A shows a perspective view of the stator according to FIG. 2;
  • Figure 3 is a plan view of a stator according to a second
  • FIG. 3A shows a perspective view from below of part of a stator according to FIG. 3;
  • FIG. 3B shows a perspective view of an insulating coil body from a stator according to FIG. 3;
  • Figure 4 is a plan view of a stator according to a third
  • FIG. 4A shows a perspective view of part of a stator according to FIG.
  • Figure 5 is a plan view of a stator according to a fourth
  • FIG. 5A shows a perspective view of part of a stator according to FIG.
  • FIG. 5B shows a view of a strip for increasing the rigidity of a stator according to the invention, in particular according to FIG. 5;
  • FIG. 6 shows a perspective view from below of a stator according to FIG.
  • FIG. 6A shows a view of a framework device according to the invention for a stator according to the invention, in particular according to FIG. 6;
  • Figure 7 is a perspective view of a stator according to a sixth
  • FIG. 7A shows a perspective view of part of a stator according to FIG.
  • Figure 1 shows a motor vehicle steering 100 with an electric motor 110, a gear 120 and an axle or shaft 130.
  • the stator according to the invention (not visible) is built into the electric motor 110, whereby a
  • the transmission 120 serves to transfer and deflect the rotational movement from the axis of the electric motor 110 to the axis 130.
  • the transmission 120 can also have a transmission, for example to reduce the speed of rotation of the axis 130 and to increase its torque.
  • Figure 2 shows a plan view of a stator 1 according to a first
  • the stator 1 is ring-shaped, in particular a hollow cylinder, and is formed by a multiplicity of stator modules 2. All stator modules 2 are of the same size and each form a section or segment of the
  • stator modules 2 are arranged side by side and concentrically around an axis of rotation (marked with X).
  • the stator modules 2 each have a stator core 3, a wire 8 and an insulating one
  • the stator core 3 is constituted by an externally arranged yoke section 4, an internally arranged foot section 6 and a connecting element connecting the two previous sections
  • Tooth section 5 is formed.
  • the yoke section 4 describes or lies on
  • Engaging portions of the yoke portions of the adjacent stator cores are positively connected.
  • the foot section 6 describes or lies on the inner circumference of the stator 1.
  • the opposite ends of the yoke section 4 each form a contact section 9, which is positively connected to a strip 7 that is correspondingly configured in opposite directions.
  • the strip 7 is arranged in a form-fitting and / or force-fitting manner between two contact sections 9 of two adjacent stator cores 3.
  • the tooth section 5 forms a connecting web between the yoke section 4 and the foot section 6.
  • a wire 8 is arranged around the tooth section 5 and forms an electrically conductive winding or coil around the tooth section 5.
  • the wire 8 can be in one or more parts. So that the wire 8 is insulated from the stator core 3 and in particular has a stable arrangement or seat, an insulating coil body 12 is arranged between the wire 8 and the stator core 3, in particular the tooth section 5. The wire 8 is thus wound around the bobbin 12.
  • FIG. 2A shows a perspective view of the stator 1 according to FIG. 2, with a few segments, in particular stator modules 2, of the stator 1 for
  • Engaging portion 11 is the surface of the contact portion 9 formed in which a groove arranged parallel to the axis of rotation is also formed.
  • the groove of the contact section 9 comes into operative engagement with one side of the bar 7, which extends from the top of the stator core 3 to its bottom.
  • the shape of the insulating bobbin 12 is shown in more detail.
  • the coil former 12 has two shell-shaped components which are each arranged between the walls of the yoke section 4, the tooth section 5 and the foot section 6 and through which the wire 8 due to the
  • a rectangular wall which covers the shell-shaped component of the coil former 12, is drawn in between two adjacent stator modules 2 and runs radially and flat to the surface of the convex or concave engagement section 10, 11.
  • Figure 3 shows a plan view of a stator la according to a second
  • Embodiment which differs from the stator from FIG. 1, in particular with regard to the strip 7a.
  • the coil body 12a and the bar 7a have been produced, for example, by a common plastic injection molding and are thus connected to one another in one piece. This has the advantage that the bar 7a does not can be used separately, but simultaneously with the coil body 12a in the stator la, in particular between the contact sections of the foot section 6.
  • FIG. 3A shows a perspective view from below of part of a stator 1 a according to FIG. 3.
  • the strip 7 a does not extend completely over the entire gap between the contact sections 9 of two adjacent contact cores 3. Instead, the strip 7a extends only from the underside of the foot section 6 to approximately the middle of the gap.
  • FIG. 3B shows a perspective view of an insulating coil former 12a from a stator 1a according to FIG. 3, on which a bar 7a is formed.
  • the bar 7a has a predetermined position and orientation in order to arrange it between the foot portions of a stator core 3 without deformation.
  • Figure 4 shows a plan view of a stator 1b according to a third
  • Embodiment which differs from the stator from FIG. 1, in particular with regard to the strip 7b.
  • the bar 7b has a double-T-beam cross-section.
  • the strip 7b can have concave side surfaces instead of convex side surfaces.
  • the contact section 9a of the foot sections 6 is shaped opposite the side surface of the strip 7b.
  • FIG. 4A shows a perspective view of part of a stator 1b according to FIG. 4.
  • the strip 7b extends along the entire gap between the contact sections 9a.
  • the bar 7b is an individual component, but can also alternatively be made in one piece with the coil body 12.
  • Figure 5 shows a plan view of a stator 1c according to a fourth
  • Embodiment which differs from the stator from FIG. 1, in particular with regard to the strip 7c.
  • the bar 7c also has an insulation wall 13.
  • the insulation wall 13 corresponds essentially to the rectangular wall described in FIG. 2A between the neighboring ones
  • FIG. 5A shows a perspective view of part of a stator 1c according to FIG. 5. Both the strip 7c and the insulation wall 13 extend from the top of the module core to its bottom. Additionally or alternatively, the strip 7c and its insulation wall 13 can be connected in one piece to the coil body 12b.
  • FIG. 5B shows a view of a bar 7c for increasing the rigidity of a stator according to the invention, in particular according to FIG. 5.
  • an end stop 14 in the form of a rectangular area is formed at the end of the bar 7c. The end stop 14 ensures that the bar only up to a certain point in the
  • Foot sections can be inserted or arranged.
  • FIG. 6 shows a perspective view from below of a stator 1d according to a fifth exemplary embodiment. The ten strips are between the
  • FIG. 6A shows a view of a framework device according to the invention for a stator according to the invention, in particular according to FIG. 6.
  • the strips 7b have a double-T-beam cross section.
  • One end of the bar 7b is fastened to a decagonal alignment ring 16 and aligned with a bar or extension 17 which is short compared to the length of the bar 7b.
  • the extension is preferably equipped with a predetermined breaking point in order to break away and remove the ring 16 after the strips 7b have been inserted.
  • the ring 16 is formed by ten straight, equally long and rectangular webs which are connected at their ends to form a ring. At the corners of the ring 16, a strip 7b is attached to the extension 17.
  • Figure 7 and 7A show a perspective view of a stator le and a part of this stator le according to a sixth embodiment.
  • the framework device 15a differs.
  • This device 15 a just like the first framework device 15, can insert all the strips between the module cores 3 at the same time.
  • the device 15a is intended as a permanent insert together with its annular end stop 14a.
  • the end stop 14a remains on it after the bars have been inserted and is not broken off.
  • the end stop 14a has an annular inner circumference and a decagonal outer circumference, whereby all the foot sections of the stator cores are covered.
  • the inner circumference is shaped like a ring so as not to obstruct an insertable rotor.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e) für einen Elektromotor mit einer Vielzahl von ringförmig angeordneten Statorkernen (3), wobei jeder Statorkern einen Jochabschnitt (4), einen Zahnabschnitt (5) und einen Fußabschnitt (6) aufweist. Um die Steifigkeit des Stators zu erhöhen, ist eine Leiste (7, 7a, 7b) jeweils zwischen zwei benachbarten Statorkernen (3) angeordnet, die zumindest abschnittsweise mit den Fußabschnitten (6) dieser benachbarten Statorkerne (3) mit einer Verspannung in Wirkeingriff, insbesondere in Stoff-, Form- und/oder Kraftschluss, steht. Ebenso bezieht sich die Erfindung auf eine Gerüstvorrichtung für einen derartigen Stator.

Description

Stator und Gerüstvorrichtung für einen derartigen Stator
Beschreibung
Die Erfindung befasst sich auf einen Stator eines Elektromotors, insbesondere für eine Kraftfahrzeuglenkung, sowie auf eine Gerüstvorrichtung für einen derartigen Stator.
Ein Elektromotor, aber auch ein Generator, werden durch einen Stator, der sich nicht bewegenden Baukomponente, und einen Rotor, der sich bewegenden bzw. rotierenden Komponente, gebildet. Hierbei wird ein Stator durch eine Vielzahl von konzentrisch angeordneten Statormodulen gebildet, wobei benachbarte
Statormodule, insbesondere deren Statorkerne, Spalten zwischen ihren
Statorzähnen aufweisen. Ein Statormodul wird unter anderem durch seinen Statorkern und durch eine um den Statorkern, insbesondere dessen Statorzahn, angeordnete Spulenwicklung gebildet.
Das Verschließen der Nutspalte zwischen zwei benachbarten Statorzähnen ist im Stand der Technik bekannt, unter anderem um die durch die Rotation
hervorgerufenen Pfeifgeräusche zu reduzieren. Die Nutspalte werden, wie in DE102004025105A1 beschrieben, mittels einer isolierenden Beschichtung verschlossen.
Allerdings ist das erreichte Ergebnis nicht zufriedenstellend. Des Weiteren gilt es die Statorzähne vor den durch die magnetischen Kräfte im Stator auftretenden Tangentialkräften so gut wie möglich zu schützen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die akustische Dämpfung eines Stators zur verbessern und die Steifigkeit eines Stators zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung gibt hierzu einen Stator nach Anspruch 1 an. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen genannt. Im Detail handelt es sich um einen Stator für einen Elektromotor mit einer Vielzahl von ringförmig angeordneten Statorkernen, wobei jeder Statorkern einen Jochabschnitt, einen Zahnabschnitt und einen Fußabschnitt aufweist. Eine Leiste ist jeweils zwischen zwei benachbarten Statorkernen angeordnet und steht zumindest abschnittsweise mit den Fußabschnitten dieser benachbarter Statorkerne mit einer Verspannung in Wirkeingriff, insbesondere in Stoff-, Form- und/oder Kraftschluss.
Durch die Verspannung wird eine Kraft in Umfangsrichtung auf die Statorkerne aufgebracht, so dass der gesamte Stator, der aus der Vielzahl von Statorkernen gebildet ist, unter innerer Druckeigenspannung steht. Dadurch kann eine
Dämpfung von Vibrationen und eine höhere Gesamtfestigkeit, insbesondere bei hohen Drehzahlen erreicht werden.
Der Statorkern umfasst den Jochabschnitt, den Zahnabschnitt, der vom
Jochabschnitt auswärts zu einem ersten Ende hin absteht, welcher weg von der Drehachse weist, und einen Fußabschnitt an einem zweiten Ende, welcher in Richtung der Drehachse weist.
Die Leiste kann dabei vollständig entlang der Drehachse in den Statorkern eingeschoben sein, das heißt, von einer Stirnseite des Stators zur
gegenüberliegenden reichen. Weiterhin kann die Leiste bis zur Hälfte des
Statorkerns reichen oder 1/3 oder 1/4 der Länge des Statorkerns einnehmen, anders ausgedrückt, die Leiste kann auch verkürzt ausgebildet sein, was Material sparend ist oder entlang der gesamten Statorkerntiefe zwischen den
Fußabschnitten angeordnet sein.
Das Bauteil oder die Leiste reduziert die Bewegung der Statorzähne durch die elektromagnetischen Kräfte, die auf die Statorzähne wirken. Im Wesentlichen wird die Bewegungsfreiheit der Statorzähne durch die Leisten eingeschränkt und die aerodynamische Profileigenschaft des Innenumfangs des Stators verbessert. Hierbei können die Leisten mit dem Innenumfang, der insbesondere durch die Unterseite oder -fläche eines Fußabschnitts teilweise gebildet wird, fluchten und/oder einen kreisbogenförmigen Querschnitt zur Drehachse des Stators hin aufweisen. Ebenso können die Leisten insbesondere längs- und/oder quersymmetrisch ausgebildet sein. Dies führt zu einer Reduzierung der
Motorschwingungen und damit zu einer Verbesserung des Geräusch-/, Vibrations- /, Belastbarkeits- (=NVH)-Verhaltens des Motors.
Vorzugsweise ist die Leiste aus einem nicht magnetischem Material, insbesondere aus Kunststoff oder Holz oder Keramik. Dadurch werden die magnetischen Feldlinien, die durch die Spulen der Statormodule erzeugt werden, nicht umgelenkt oder beeinflusst. Ebenso existieren einige Materialen mit besseren Dämpfungs- und Temperatureigenschaften, wie z.B. Duroplaste.
Hierbei kann die Leiste und eines der mit der Leiste in Wirkeingriff stehenden Fußabschnitte im Bereich eines Kontaktabschnitts des Fußabschnitts derart ausgeformt sein, dass eine Nut-Feder-Verbindung gebildet ist. Zwischen den Statorzähnen werden in den Spalt die Leisten vorzugsweise eingepresst und bilden eine stabile Verbindung zu den Fußabschnitten der benachbarten
Statorkerne.
Vorteilhafterweise weist wenigstens eine der Leisten ein Querschnittsprofil mit einer konvexen und/oder einer konkaven Kontaktfläche auf, insbesondere ein sternförmiges Profil oder ein Doppel-T Profil, auf, die mit dem Fußabschnitt, insbesondere deren Kontaktabschnitt, in Wirkeingriff steht. Hierbei handelt es sich um einfach herstellbare Formen, die eine stabile und feste Verbindung ermöglichen.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Leiste jeweils einen Endanschlag auf, der mit den Fußabschnitten der benachbarten Statorkerne in Kontakt steht und ein Hineinschieben der Leiste in den Zwischenraum zwischen den
Fußabschnitten verhindert. Dies hat den Vorteil, dass die Leiste bis zu einem vorbestimmten Punkt eingesetzt werden kann und ein gleichzeitiges Überprüfen der eingesetzten Länge überflüssig wird. Dies vereinfacht den
Herstellungsprozess und ermöglicht das Bauen der Statoren in konsistenter Form.
Um das Zusammenbauen des Stators zu beschleunigen, können die Endanschläge der Leisten eine ringförmige Struktur bilden oder zusammenverbunden sein.
Dadurch können alle Leisten eines Stators gleichzeitig eingesetzt werden. Die ringförmige Struktur mit den Leisten bildet eine sogenannte Gerüst- oder
Käfigvorrichtung, wie sie später detailliert beschrieben wird. Vorzugsweise ist die Leiste mit einer Isolationswand ausgebildet, die sich zwischen den Zahnabschnitten zweier benachbarter Statorkerne erstreckt. Die Leist und die Isolationswand sind dabei einstückig oder einteilig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, die Spulenwicklungen zweier benachbarter Statormodule voneinander zu trennen oder elektrisch zu isolieren.
Es hat sich für die Baukonsistenz eines Stators als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Leiste an einem isolierenden Spulenkörper ausgeformt ist, der um den Zahnabschnitt eines jeden Statorkerns angeordnet ist. Die Leiste und der isolierende Spulenkörper sind dabei bevorzugt einteilig oder einstückig
ausgebildet, beispielsweise durch einen gemeinsamen Kunststoffspritzguss. Dies hat den Vorteil, dass die Leiste nicht separat, sondern gleichzeitig mit dem Spulenkörper in den Stator, insbesondere zwischen den Kontaktabschnitten des Fußabschnitts eingesetzt werden kann. Dadurch verringert sich auch die Anzahl der Einzelteile des Stators. Vorzugsweise ist immer eine Leiste an einem
Spulenkörper ausgebildet.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Gerüstvorrichtung für einen erfindungsgemäßen Stator. Die Gerüstvorrichtung weist eine ringförmige Basis mit einer Vielzahl von Leisten auf, wobei die Leisten derart ausgeformt, angeordnet und/oder ausgerichtet sind, dass jede Leiste zwischen zwei benachbarten Statorkernen des Stators einsetzbar und dabei mit den
Fußabschnitten dieser benachbarten Statorkernen in Wirkeingriff, insbesondere in Formschluss und/oder Kraftschluss, bringbar ist.
Vorteilhaftweise sind zwischen der ringförmigen Basis und den Leisten
Sollbruchstellen ausgebildet, um nach dem Einsetzen der Leisten in den Stator die Basis wegzubrechen. Diese temporäre Gerüstvorrichtung umgeht ein einzelnes Einsetzen der Leisten.
Die Leisten sind vorzugsweise senkrecht zu der Basis, insbesondere zu der Ebene einer ringförmigen Basis, angeordnet. Alternativ könnten die Leisten mit einer Führungsstange verbunden und zu dieser parallel angeordnet sein. Die
Verbindung zwischen der Leiste und der Führungsstange bildet einen stumpfen Winkel zwischen den beiden Komponenten. Dies erlaubt eine bessere
Kraftübertragung von der Stange auf die Leisten und somit ein feineres und genaueres Einpressen der Leisten in den Stator. Die nachfolgend beschriebenen Figuren beziehen sich auf bevorzugte
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Stators, wobei diese Figuren nicht als Einschränkung, sondern im Wesentlichen der Veranschaulichung der Erfindung dienen. Elemente aus unterschiedlichen Figuren, aber mit denselben
Bezugszeichen sind identisch; daher ist die Beschreibung eines Elements aus einer Figur für gleichbezeichnete bzw. gleichnummerierte Elemente aus anderen Figuren auch gültig.
Es zeigen
Figur 1 eine Kraftfahrzeuglenkung mit Elektromotor, Getriebe und Achse;
Figur 2 eine Draufsicht auf einen Stator gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel;
Figur 2A eine perspektivische Ansicht auf den Stator gemäß Figur 2;
Figur 3 eine Draufsicht auf einen Stator gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel;
Figur 3A eine perspektivische Ansicht von unten auf einen Teil eines Stators gemäß Figur 3;
Figur 3B eine perspektivische Ansicht auf einen isolierenden Spulenkörper aus einem Stator gemäß Figur 3;
Figur 4 eine Draufsicht auf einen Stator gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel;
Figur 4A eine perspektivische Ansicht auf einen Teil eines Stators gemäß
Figur 4;
Figur 5 eine Draufsicht auf einen Stator gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel;
Figur 5A eine perspektivische Ansicht auf einen Teil eines Stators gemäß
Figur 5; Figur 5B eine Ansicht auf eine Leiste zur Steifigkeitserhöhung eines erfindungsgemäßen Stators, insbesondere gemäß Figur 5;
Figur 6 eine perspektivische Ansicht von unten auf einen Stator gemäß
einem fünften Ausführungsbeispiel;
Figur 6A eine Ansicht auf eine erfindungsgemäße Gerüstvorrichtung für einen erfindungsgemäßen Stator, insbesondere gemäß Figur 6;
Figur 7 eine perspektivische Ansicht auf einen Stator gemäß einem sechsten
Ausführungsbeispiel; und
Figur 7A eine perspektivische Ansicht auf einen Teil eines Stators gemäß
Figur 7.
Figur 1 zeigt eine Kraftfahrzeuglenkung 100 mit einem Elektromotor 110, einem Getriebe 120 und einer Achse bzw. Welle 130. Der erfindungsgemäße Stator (nicht sichtbar) ist in dem Elektromotor 110 eingebaut, wodurch eine
beispielhafte Anwendung des Stators dargestellt wird. Das Getriebe 120 dient der Übertragung und der Umlenkung der Rotationsbewegung von der Achse des Elektromotors 110 auf die Achse 130. Dabei kann das Getriebe 120 auch eine Übersetzung aufweisen, um z.B. die Umdrehungsgeschwindigkeit der Achse 130 zu reduzieren und dessen Drehmoment zu erhöhen.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Stator 1 gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel. Der Stator 1 ist ringförmig, insbesondere hohlzylinderförmig, und wird durch eine Vielzahl von Statormodulen 2 gebildet. Alle Statormodule 2 sind gleich groß und bilden jeweils einen Abschnitt bzw. Segment des
ringförmigen Stators 1. Die Statormodule 2 sind nebeneinander und konzentrisch um eine Drehachse (mit X gekennzeichnet) angeordnet. Die Statormodule 2 weisen jeweils einen Statorkern 3, einen Draht 8 und einen isolierenden
Spulenkörper 12, vorzugsweise mit einer Leiste 7, auf. Der Statorkern 3 wird durch einen außen angeordneten Jochabschnitt 4, einen innen angeordneten Fußabschnitt 6 und einen die beiden vorherigen Abschnitte verbindenden
Zahnabschnitt 5 gebildet. Der Jochabschnitt 4 beschreibt bzw. liegt am
Außenumfang des Stators 1. Die gegenüberliegenden Enden des Jochabschnitts 4 bilden einen konvexen Eingriffsabschnitt 10 und einen konkaven Eingriffsabschnitt 11, die jeweils mit den entsprechend gegengleich ausgebildeten
Eingriffsabschnitten der Jochabschnitte der benachbarten Statorkerne formschlüssig in Verbindung stehen. Der Fußabschnitt 6 beschreibt bzw. liegt am Innenumfang des Stators 1. Die gegenüberliegenden Enden des Jochabschnitts 4 bilden jeweils einen Kontaktabschnitt 9, der mit einer entsprechend gegengleich ausgebildeten Leiste 7 formschlüssig in Verbindung steht. Die Leiste 7 ist form- und/oder kraftschlüssig zwischen zwei Kontaktabschnitten 9 zweier benachbarter Statorkerne 3 angeordnet. Der Zahnabschnitt 5 bildet einen Verbindungssteg zwischen Jochabschnitt 4 und Fußabschnitt 6. Um den Zahnabschnitt 5 ist ein Draht 8 angeordnet, der eine elektrisch leitfähige Wicklung bzw. Spule um den Zahnabschnitt 5 bildet. Der Draht 8 kann ein- oder mehrteilig sein. Damit der Draht 8 gegenüber dem Statorkern 3 isoliert ist und insbesondere eine stabile Anordnung bzw. Sitz hat, ist zwischen dem Draht 8 und dem Statorkern 3, insbesondere dem Zahnabschnitt 5, ein isolierender Spulenkörper 12 angeordnet. Der Draht 8 ist somit um den Spulenkörper 12 gewickelt.
Figur 2A zeigt eine perspektivische Ansicht auf den Stator 1 gemäß Figur 2, wobei ein paar Segmente, insbesondere Statormodule 2, des Stators 1 zur
Veranschaulichung der Komponenten weggelassen wurden. Hierbei ist die Fläche des konkaven Eingriffsabschnitts 11 vollständig sichtbar, die eine parallel zur Drehachse ausgebildete Nut aufweist. Diese Nut erstreckt sich von der Oberseite des Statorkerns 3 bis zu seiner Unterseite. Der konvexe Eingriffsabschnitt 10 weist einen in die Nut passenden Steg auf. Ähnlich zum konkaven
Eingriffsabschnitt 11 ist die Fläche des Kontaktabschnitt 9 geformt, in der ebenfalls eine parallel zur Drehachse angeordnete Nut ausgebildet ist. Die Nut des Kontaktabschnitts 9 kommt mit einer Seite der Leiste 7, die sich von der Oberseite des Statorkerns 3 bis zu seiner Unterseite erstreckt, in Wirkeingriff. Des Weiteren ist die Form des isolierenden Spulenkörpers 12 detaillierter dargestellt. Der Spulenkörper 12 weist zwei schalenförmige Komponenten auf, die jeweils zwischen den Wänden des Jochabschnitts 4, des Zahnabschnitts 5 und des Fußabschnitts 6 angeordnet sind und durch die der Draht 8 aufgrund der
Wicklung mehrmals verläuft. Eine rechteckige Wand, die die schalenförmige Komponente des Spulenkörpers 12 abdeckt, ist zwischen zwei benachbarten Statormodulen 2 eingezogen und verläuft radial und eben zur Fläche des konvexen bzw. konkaven Eingriffsabschnitts 10, 11.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Stator la gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel, der sich von dem Stator aus Fig. 1 insbesondere hinsichtlich der Leiste 7a unterscheidet. Hierbei sind der Spulenkörper 12a und die Leiste 7a z.B. durch einen gemeinsamen Kunststoffspritzguss hergestellt worden und somit einteilig miteinander verbunden. Dies hat den Vorteil, dass die Leiste 7a nicht separat, sondern gleichzeitig mit dem Spulenkörper 12a in den Stator la, insbesondere zwischen den Kontaktabschnitten des Fußabschnitts 6 eingesetzt werden kann.
Figur 3A zeigt eine perspektivische Ansicht von unten auf einen Teil eines Stators la gemäß Figur 3. In diesem Fall erstreckt sich die Leiste 7a, wie zuvor in den anderen Figuren gezeigt, nicht vollständig über die gesamte Lücke zwischen den Kontaktabschnitten 9 zweier benachbarter Kontaktkerne 3. Stattdessen erstreckt sich die Leiste 7a nur von der Unterseite des Fußabschnitts 6 bis ungefähr zur Mitte der Lücke.
Figur 3B zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen isolierenden Spulenkörper 12a aus einem Stator la gemäß Figur 3, an dem eine Leiste 7a ausgebildet ist. Die Leiste 7a hat eine vorbestimmte Position und Ausrichtung, um diese ohne Verformungen zwischen den Fußabschnitten eines Statorkerns 3 anzuordnen.
Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Stator lb gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel, der sich von dem Stator aus Fig. 1 insbesondere hinsichtlich der Leiste 7b unterscheidet. Die Leiste 7b hat anstelle eines sternförmigen Querschnitts, einen Doppel-T-Träger Querschnitt. Alternativ formuliert: die Leiste 7b kann anstelle von konvexen Seitenflächen, konkave Seitenflächen aufweisen. Der Kontaktabschnitt 9a der Fußabschnitte 6 ist gegengleich zur Seitenfläche der Leiste 7b ausgeformt.
Figur 4A zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen Teil eines Stators lb gemäß Figur 4. Die Leiste 7b erstreckt sich entlang des gesamten Zwischenraums zwischen den Kontaktabschnitten 9a. Außerdem ist die Leiste 7b als einzelne Komponente, kann aber auch alternativ mit dem Spulenkörper 12 einteilig ausgeführt sein.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Stator lc gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel, der sich von dem Stator aus Fig. 1 insbesondere hinsichtlich der Leiste 7c unterscheidet. Neben der zwischen den Kontaktabschnitten der Fußabschnitte angeordneten Komponente weist die Leiste 7c zusätzlich eine Isolationswand 13 auf. Die Isolationswand 13 entspricht im Wesentlichen der in Fig. 2A beschriebenen rechteckigen Wand zwischen den benachbarten
Statormodulen 2. In diesem Fall ist die Isolationswand 13 einteilig mit der Leiste 7c verbunden. Figur 5A zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen Teil eines Stators lc gemäß Figur 5. Sowohl die Leiste 7c als auch die Isolationswand 13 erstrecken sich von der Oberseite des Modulkerns bis zu dessen Unterseite. Zusätzlich oder alternativ kann die Leiste 7c und dessen Isolationswand 13 mit dem Spulenkörper 12b einteilig verbunden sein.
Figur 5B zeigt eine Ansicht auf eine Leiste 7c zur Steifigkeitserhöhung eines erfindungsgemäßen Stators, insbesondere gemäß Figur 5. Neben der bereits beschriebenen Leiste 7c und der Isolationswand 13 ist am Ende der Leiste 7c ein Endanschlag 14 in Form einer rechteckigen Fläche ausgebildet. Der Endanschlag 14 stellt sicher, dass die Leiste nur bis zu einem bestimmten Punkt in den
Zwischenraum zwischen den Kontaktabschnitten von benachbarten
Fußabschnitten eingeschoben bzw. angeordneten werden kann.
Figur 6 zeigt eine perspektivische Ansicht von unten auf einen Stator ld gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Die zehn Leisten sind zwischen den
Fußabschnitten der Statorkerne 3 eingesetzt und mit einem zehneckigen Ring an einer Seite verbunden. Diese Gerüst- bzw. Käfigvorrichtung ermöglicht das gleichzeitige Einsetzen aller Leisten zwischen den Statorkernen und verkürzt somit die Herstellungszeit eines Stators ld.
Figur 6A zeigt eine Ansicht auf eine erfindungsgemäße Gerüstvorrichtung für einen erfindungsgemäßen Stator, insbesondere gemäß Figur 6. Die Leisten 7b haben wie in der Fig. 4 einen Doppel-T-Träger Querschnitt. Ein Ende der Leiste 7b ist mit einem im Vergleich zur Länge der Leiste 7b kurzem Steg bzw. Fortsatz 17 an einem zehneckigen Ausrichtungsring 16 befestigt und ausgerichtet. Der Fortsatz ist vorzugsweise mit einer Sollbruchstelle ausgestattet, um den Ring 16 nach dem Einsetzen der Leisten 7b wegzubrechen und zu entfernen. Der Ring 16 wird durch zehn gerade, gleichlange und rechteckige Stege gebildet, die an ihren Enden zu einem Ring verbunden sind. An den Ecken des Rings 16 ist jeweils eine Leiste 7b mit dem Fortsatz 17 befestigt.
Figur 7 und 7A zeigen eine perspektivische Ansicht auf einen Stator le und auf einen Teil dieses Stators le gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Im Vergleich zum Stator aus Fig. 6 unterscheidet sich die Gerüstvorrichtung 15a. Diese Vorrichtung 15a kann genauso wie die erste Gerüstvorrichtung 15 alle Leisten gleichzeitig zwischen den Modulkernen 3 einsetzen. Allerdings ist die Vorrichtung 15a als permanente Einsetzung samt ihrem ringförmigen Endanschlag 14a vorgesehen. Im Vergleich zum Ausrichtungsring 16 der ersten Gerüstvorrichtung 15 bleibt der Endanschlag 14a nach dem Einsetzen der Leisten an diesen dran und wird nicht weggebrochen. Der Endanschlag 14a weist einen ringförmigen Innenumfang und einen zehneckigen Außenumfang auf, wodurch alle Fußabschnitte der Statorkerne abgedeckt werden. Der Innenumfang ist ringförmig ausgeformt, um einen einsetzbaren Rotor nicht zu behindern.
Bezuqszeichenliste
1 Stator, erstes Ausführungsbeispiel
la Stator, zweites Ausführungsbeispiel
lb Stator, drittes Ausführungsbeispiel
lc Stator, viertes Ausführungsbeispiel
ld Stator, fünftes Ausführungsbeispiel
le Stator, sechstes Ausführungsbeispiel
2 Statormodul
3 Statorkern
4 Jochabschnitt
5 Zahnabschnitt
6 Fußabschnitt
7 Leiste
7a Leiste des zweiten Ausführungsbeispiels
7b Leiste des dritten Ausführungsbeispiels
8 Draht
9 Kontaktabschnitt
9a Kontaktabschnitt des dritten Ausführungsbeispiels
10 konvexer Eingriffsabschnitt
11 konkaver Eingriffsabschnitt
12 isolierender Spulenkörper
12a isolierender Spulenkörper des zweiten Ausführungsbeispiels
12b isolierender Spulenkörper des vierten Ausführungsbeispiels
13 Isolationswand
14 Endanschlag
14a Endanschlag
15 Gerüstvorrichtung
15a Gerüstvorrichtung
16 Ausrichtungsring
17 Fortsatz
100 Kraftfahrzeuglenkung Elektromotor Getriebe Achse

Claims

Ansprüche
1. Stator (1, la, lb, lc, ld, le) für einen Elektromotor,
mit einer Vielzahl von ringförmig angeordneten Statorkernen (3), wobei jeder Statorkern (3) einen Jochabschnitt (4), einen Zahnabschnitt (5) und einen Fußabschnitt (6) aufweist,
dad u rch geken nzeich net, dass
eine Leiste (7, 7a, 7b) jeweils zwischen zwei benachbarten Statorkernen (3) angeordnet ist, die zumindest abschnittsweise mit den Fußabschnitten (6) dieser benachbarter Statorkerne (3) mit einer Verspannung in
Wirkeingriff, insbesondere in Stoff-, Form- und/oder Kraftschluss, steht.
2. Stator nach Anspruch 1,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Leiste (7, 7a, 7b) aus einem nicht magnetischem Material ist.
3. Stator nach Anspruch 1 oder 2,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Leiste (7, 7a, 7b) und eines der mit der Leiste in Wirkeingriff stehenden Fußabschnitte (6) im Bereich eines Kontaktabschnitts (9) des Fußabschnitts (6) derart ausgeformt sind, dass eine Nut-Feder- Verbindung gebildet ist.
4. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Leiste (7, 7a, 7b) ein Querschnittsprofil mit einer konvexen und/oder einer konkaven Kontaktfläche aufweist, die mit dem Kontaktabschnitt (9) in Wirkeingriff steht.
5. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Leiste (7, 7a, 7b) einen Endanschlag (14, 14a) aufweist, der mit den Fußabschnitten (6) der benachbarten Statorkerne (3) in Kontakt steht und ein Hineinschieben der Leiste in den Zwischenraum zwischen den
Fußabschnitten (6) verhindert.
6. Stator nach Anspruch 5,
dad u rch geken nzeich net, dass die Endanschläge (14a) der Leisten (7, 7a, 7b) eine ringförmige Struktur bilden oder zusammenverbunden sind.
7. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Leiste (7, 7a, 7b) mit einer Isolationswand (13) ausgebildet ist, die sich zwischen den Zahnabschnitten (5) zweier benachbarter Statorkerne (3) erstreckt.
8. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Leiste (7, 7a, 7b) an einem isolierenden Spulenkörper (12)
ausgeformt ist, der um den Zahnabschnitt (5) eines jeden Statorkerns (3) angeordnet ist.
9. Gerüstvorrichtung für einen Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dad u rch geken nzeich net, dass
die Gerüstvorrichtung eine ringförmige Basis mit einer Vielzahl von Leisten (7, 7a, 7b) aufweist, wobei die Leisten derart ausgeformt, angeordnet und/oder ausgerichtet sind, dass jede Leiste zwischen zwei benachbarten Statorkernen (3) des Stators (1) einsetzbar und dabei mit den Fußabschnitten (6) dieser benachbarten Statorkernen (3) in
Wirkeingriff, insbesondere in Formschluss und/oder Kraftschluss, bringbar ist.
10. Gerüstvorrichtung nach Anspruch 9,
dad u rch geken nzeich net, dass
zwischen der ringförmigen Basis und den Leisten (7, 7a, 7b)
Sollbruchstellen ausgebildet sind, um nach dem Einsetzen der Leisten (7, 7a, 7b) in den Stator (1, la, lb, lc, ld, le) die Basis wegzubrechen.
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