WO2023066686A1

WO2023066686A1 - Verfahren zum herstellen eines stators, insbesondere für einen ec-motor, sowie ein stator und eine elektrische maschine hergestellt nach diesem verfahren

Info

Publication number: WO2023066686A1
Application number: PCT/EP2022/077942
Authority: WO
Inventors: Tilo Koenig; Pascal Chaumet; Kesavan THINAKARAN; Stefan Marke; Andreas Huehsam
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2022-10-07
Publication date: 2023-04-27
Also published as: DE102021211926A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Stators (14), insbesondere für einen EC-Motor (13), sowie ein damit hergestellter Stator (14) und eine damit hergestellte elektrische Maschine (12) mit folgenden Verfahrensschritten: - Zuerst werden T-förmige Lamellensegmente (20) einer Lamellenschicht (21) aus einem Blechbereich vollständig in Axialrichtung (8) durchgestanzt - anschließend werden die Lamellensegmente (20) wieder entgegen der Axialrichtung (8) in die ursprüngliche axiale Lage des Blechbereichs (18) zurückgedrückt, wobei an den Lamellensegmenten (20) ein Jochbereich (24) ausgestanzt wird, von dem sich jeweils radial nach innen ein Zahn (26) erstreckt - wobei Verbindungsnasen (30) eines ersten Lamellensegments (20) und korrespondierende Ausnehmung (31) eines zweiten benachbarten Lamellensegments (20) derart ausgebildet werden, dass diese bezüglich der Tangentialrichtung (9) einen Hinterschnitt (32) ausbilden, der die benachbarten Lamellensegmente (20) in Tangentialrichtung (9) als ringförmige Lamellenschicht (21) miteinander verbunden hält - axiales Stapeln der einzelnen Lamellenschichten (21) übereinander zu einem Statorsegmente (22) aufweisendem Statorgrundkörper (17).

Description

Beschreibung

Titel

Verfahren zum Herstellen eines Stators, insbesondere für einen EC-Motor, sowie ein Stator und eine elektrische Maschine hergestellt nach diesem Verfahren

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Stators, insbesondere für einen EC-Motor, sowie auf einen Stator und eine elektrische Maschine hergestellt nach diesem Verfahren nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.

Stand der Technik

Mit der DE 10 2020 204576 Al ist ein Stator einer elektrischen Maschine bekannt geworden, bei dem alle T-förmigen Lamellensegmente mittels Precut- Technik gleichzeitig aus einer einzigen Blechschicht beim Stanzen in einem ersten Schritt nicht vollständig getrennt, und in einem zweiten Schritt wieder axial in die ursprüngliche Position zurückgedrückt werden. Dadurch wird eine Sollbruchstelle an den Trennstellen im Jochbereich geschaffen, wobei die einzelnen T- Segmente über den gesamten Umfang noch als Statorgrundkörper miteinander verbunden bleiben. Beim Stanzen werden die einzelnen Blechschichten mittels Stanzpaketierungen axial miteinander verbunden. Unmittelbar vor dem Bewickeln der Zahnschäfte werden die einzelnen T-förmigen Segmente an den Sollbruchstellen aufgetrennt. Nach dem Bewickeln der Zahnschäfte werden die vereinzelten T-Segmente wieder in der ursprünglichen Position zu einem Ring zusammengefügt, wobei die Sollbruchstellen wieder tangential ineinandergreifen.

Nachteilig bei einer solchen Lösung ist, dass die Sollbruchstellen aufgrund von Materialschwankungen und aufgrund dem Verschleiß des Stanzwerkzeugs signifikanten Schwankungen unterworfen sind, was zu einer großen Varianz bei den aufzubringenden Trennkräften zwischen den Statorsegmenten führt. Durch die plastische Materialverformung bei dem Trennvorgang der Sollbruchstellen sind die Haltekräfte nach dem Zusammenfügen geringer als zuvor. Der teilweise Materialzusammenhalt bei nicht 100% durchgestanzten Trennstellen führt zu Schwankungen bei den Trennkräften.

Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Herstellung eines Statorgrundkörpers mittels des sogenannten „Precut“-Verfahren die Vorteile eines frei zugänglich zu bewickelnden Zahnschaftes mit den Vorteilen eines Statorjochs verbunden werden, zwischen dessen einzelnen T-Segmenten nur ein minimaler Fügespalt verbleibt. Dabei werden alle T- förmigen Blechlamellen einer Lamellenschicht gleichzeitig aus einer einzigen Blechschicht beim Stanzen in einem ersten Schritt getrennt, und in einem zweiten Schritt wieder axial in die ursprüngliche Position zurückgedrückt. Dabei wird an den Trennstellen im Jochbereich ein Hinterschnitt in Tangentialrichtung ausgestanzt, wodurch die einzelnen T-Segmente über den gesamten Umfang noch als Statorgrundkörper miteinander verbunden bleiben. Die einzelnen Blechschichten werden axial miteinander verbunden, so dass sich der Statorgrundkörper aus einzelnen T-förmigen Statorsegmenten zusammensetzt. Unmittelbar vor dem Bewickeln der Zahnschäfte können die einzelnen T-förmigen Segmente aus dem Statorgrundkörper mit einer definierten Trennkraft vereinzelt werden. Nach dem Bewickeln der Zahnschäfte werden die vereinzelten T-Segmente wieder in der ursprünglichen Position zu einem Ring zusammengefügt und durch den Hinterschnitt zusammengehalten, wobei die Hinterschnitte an den Trennlinien wieder exakt tangential ineinandergreifen. Dabei werden die magnetischen Flussverluste im Statorjoch minimiert. Bei der erfindungsmäßigen Lösung wird der Kraftschluss (Materialzusammenhalt) durch ein 100%-iges Durchstanzen aufgehoben. Der Zusammenhalt der Segmente erfolgt formschlüssig (Puzzle-Geometrie). Damit hat auch der Werkzeugverschleiß keinen signifikanten Einfluss mehr. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Die Verbindungsnase eines ersten Lamellensegments erstreckt sich dabei an einer ersten tangentialen Seite des Jochbereichs in Tangentialrichtung, wobei die Verbindungsnase Bestandteil der Trennlinie ist und eine Verbindungskontur zu einer zweiten tangentialen Seite eines benachbarten zweiten Lamellensegments ausbildet. Die Verbindungsnase greift dabei in die korrespondierende Ausnehmung an der zweiten tangentialen Seite des benachbarten zweiten Lamellensegments. Mittels der Precut-Technik werden diese beiden benachbarten Lamellensegmente beim Stanzen vollständig abgeschert, und danach wird das erste Lamellensegment wieder axial gegenüber dem zweiten Lamellensegment zurück gedrückt, so dass beide Lamellensegmente wieder in der gleichen axialen Lage der ursprünglichen Blechschicht liegen. Aufgrund des 100-prozentigen Ausstanzen der Lamellensegmente kann die Trennkraft für die Lamellensegmente über den tangentialen Formschluss definiert vorgegeben werden, da die Trennkraft maßgeblich von dem Maß des Hinterschnitts und nicht mehr von einer Undefinierten Sollbruchstelle abhängt, die durch ein unvollständiges Durchstanzen der Statorlamellen erzeugt wird. Durch die Precut-Technik kann der Fügespalt zwischen den bewickelten Statorsegmenten - und damit die magnetischen Flussverluste zwischen den Jochbereichen - minimiert werden.

Ein mechanischer Hinterschnitt bezüglich der Tangentialrichtung kann geometrisch dadurch realisiert werden, dass die Verbindungsnase in Radialrichtung einen breiteren Bereich aufweist, als eine minimale radiale Breite der Ausnehmung. Das kann beispielsweise mit gekrümmten Seitenflanken der Verbindungsnase in Form eines Puzzle-Teils erzielt werden. Alternativ können die Seitenflanken der Verbindungsnase auch gerade Abschnitte aufweisen, die einen Flankenwinkel zur Tangentialrichtung ausbilden. Beispielsweise können die beiden Seitenflanken keilförmig angeordnet sein, so dass sich diese zum freien Ende der Verbindungsnase hin in Radialrichtung aufweiten. Durch solch einen Formschluss werden die benachbarten Lamellensegmente zuverlässig zusammengehalten. Dabei sind insbesondere die Haltekräfte beim Zusammenfügen nach dem Bewickeln etwa gleich groß, wie die Haltekräfte im Statorring vor dem Bewickeln. Die Haltekräfte - beziehungsweise die Trennkräfte - zwischen den Statorsegmenten können durch die Wahl der Differenz zwischen der größten radialen Erstreckung der Verbindungsnase und der minimalen radialen Erstreckung der korrespondierenden Ausnehmung derart eingestellt werden, dass der Statorring ohne weitere Hilfsmittel zusammenhält. Andererseits kann der Statorring vor dem Bewickeln mittels einer klar definierten Trennkraft getrennt. Die Verformung ist dabei größtenteils elastisch, wobei plastische Verformungen weitgehend vermieden werden. Bevorzugt liegt diese Differenz der radialen Abmessung etwa im Bereich von 0,005 mm bis 0,1 mm, um eine plastische Verformung beim Auftrennen des Statorrings zu vermeiden.

In einer alternativen Ausführung ist die Verbindungsnase nicht symmetrisch zur Radialrichtung ausgebildet. Insbesondere ist eine Mittelachse der Verbindungsnase um einen Neigungswinkel zur Tangentialrichtung geneigt, vorzugsweise radial nach innen. Eine solche Verbindungsnase greift dabei in eine - entsprechend um diesen Neigungswinkel zur Tangentialrichtung geneigte - Ausnehmung, um den Hinterschnitt auszubilden. Dabei beträgt ein solcher Neigungswinkel beispielsweise 1° bis 10°, gemessen am tangentialen Fußbereich der Verbindungsnase. Der Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass nach dem Auftrennen einer ersten Trennlinie die folgenden Statorsegmente näherungsweise kräftefrei voneinander getrennt werden können, wodurch eine plastische Verformung der Verbindungsnasen vermieden werden kann.

Die Verbindungsnase ist bevorzugt radial mittig im Jochbereich angeordnet. Dabei liegt der radiale Abstand zwischen dem Außenumfang des Jochbereichs und der radial äußeren Flanke der Verbindungsnase in der gleichen Größenordnung wie der radiale Abstand zwischen dem Innenumfang des Jochbereichs und der radial inneren Flanke der Verbindungsnase. Die maximale radiale Breite der Verbindungsnase ist bevorzugt größer ausgebildet, als deren maximale tangentiale Erstreckung.

Beim Stanzen der Blechlamellen werden die einzelnen Statorsegmente besonders vorteilhaft in einem Arbeitsgang mittels Stanzpaketierungen mit den axial benachbarten Blechlamellen verbunden. Dadurch entfällt ein zusätzlicher Verbin- dungsprozess zwischen den axial geschichteten Blechlamellen. Die Stanzpaketierungen halten die Lamellensegmente der einzelnen Statorsegmente nach deren Vereinzelung zuverlässig axial aneinander, so dass deren Zahnschäfte in einfacher Weise mittels einem Spulendraht bewickelt werden können. Dabei können beispielsweise auch mehrere Statorsegmente mittels eines ununterbrochenen Spulendrahts durchgehend bewickelt werden. Die Stanzpaketierungen sind bevorzugt als längliche Sicken ausgebildet, deren Längsrichtung besonders günstig entlang der Magnetfeldlinien im T-Segment ausgerichtet sind.

Nachdem die Statorsegmente nahezu ohne plastische Materialverformung aus dem paketierten Statorring herausgelöst wurden, können die Statorzähne frei zugänglich mit dem Spulendraht bewickelt werden, um einen hohen Kupferfüllfaktor zu erzielen. Dabei werden auf die Statorsegmente zuvor Isoliermasken aufgesetzt, die den Spulendraht gegenüber der Blechlamellen isolieren. Dies kann beispielsweise vorteilhaft vor dem Auftrennen der einzelnen Statorsegmente als einteiliger Isoliermasken- Ring erfolgen, der dann mit der Expansion der Statorsegmente ebenfalls mit aufgetrennt wird, so dass danach jedes Statorsegment vor dem Bewickeln eine eigene T-förmige Isoliermaske aufweist. Alternativ können auch einzeln gefertigte T-förmige Isoliermasken nach dem Expandieren der Statorsegmente auf diese aufgesetzt werden, wobei hier mehr einzelne Teile gefertigt und montiert werden müssen.

Zum Vereinzeln der T-Segmente werden beispielsweise Trennkeile axial in die Nuten des Statorgrundkörpers eingeführt. Dadurch wird eine tangentiale Trennkraft zwischen benachbarten Zahnsegmenten bewirkt, die eine Trennung der Statorsegmente an den Hinterschnitten bewirken. Aufgrund der erfindungsgemäßen definiert ausgestanzten Geometrie des Hinterschnitts an der Verbindungsnase führen auch etwas ungleichmäßig ausgeübte Trennkräfte zu keiner Verformung der Verbindungsnase oder deren korrespondierenden Aufnahme. Alternativ können radiale Trennkräfte auf den Statorring eingeleitet werden, die ein explosionsartiges Trennen der einzelnen Statorsegmente bewirken.

Die Geometrie des Hinterschnitts wird dabei so gewählt, dass dieser allein durch eine elastische Verformung der Blechlamellen mittels einer definierten Trennkraft aufgetrennt werden kann. Die Haltekräfte entstehen durch eine weitestgehend elastische Verformung der Verbindungskontur der Statorsegmente.

In einer Ausführung weist die Verbindungsnase an ihrem tangential äußersten Ende eine ebene Fläche auf, die näherungsweise in Radialrichtung verläuft. Dies ergibt eine zusätzliche definierte Führung beim Zusammenfügen der benachbarten T-Segmente, da diese abgeflachte Fläche der Verbindungsnase parallel zur radialen Begrenzungslinie zwischen den beiden Jochbereichen radial außerhalb der Verbindungsnase verläuft. Dieses abgeflachte Ende der Verbindungsnase kann mittels Schrägen oder Kurven in die Seitenflanken der Verbindungsnase übergehen, um die Verbindungskontur zwischen den benachbarten Jochbereichen auszubilden.

Als besonders vorteilhaft können die T-förmigen Statorsegmente zu einem ringsegmentförmigen Stator zusammengesetzt werden, wobei jeweils die Jochbereiche mit dem Hinterschnitt in Tangentialrichtung formschlüssig ineinander greifen. Vom Joch erstrecken sich radial die Zahnschäfte nach innen. Auf den Zahnschäften ist jeweils eine elektrische Spule gewickelt, die dann am Zahnschuh einen in Radialrichtung wirkenden Magnetpol ausbildet. Die elektrische Spule ist bevorzugt als Einzelzahnspule ausgebildet, die auf eine auf das Statorsegment aufgesetzte Isoliermaske aufgewickelt ist. Besonders vorteilhaft kann ein solcher Stator mit 6 oder 9 oder 12 oder 18 Statorzähnen ausgebildet werden, und weist bevorzugt einen Außendurchmesser von 25 mm bis 120 mm auf.

Der Stator kann sehr kostengünstig als Teil einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Elektromotors ausgebildet werden. Dazu ist bevorzugt axial oberhalb der Statorsegmente eine Steuerelektronik angeordnet, durch die die einzelnen elektrischen Spulen miteinander verschaltet sind. Die Einzelzahnspulen können in verschiedener Weise zu einem elektronisch kommutierbaren Elektromotor verschaltet werden. Bei dieser Ausführung wird innerhalb der Zähne ein Rotor angeordnet, an dem beispielsweise Permanentmagnete als Magnetpole angeordnet sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch eine elektrische Maschine, mit T-förmigen Statorsegmenten,

Fig. 2 eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Statorgrundkörpers mit einem Hinterschnitt zwischen den Jochbereichen,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs eines erfindungsgemäßen Hinterschnitts gemäß Fig. 2, und

Fig. 4 schematisch eine Detailansicht auf eine weitere Ausführung eines Statorgrundkörpers.

Fig. 1 zeigt als erfindungsgemäße elektrische Maschine 12 einen elektrisch kommutierten EC-Motor 13. Die elektrische Maschine 12 weist radial außen einen Stator 14 mit einem Statorgrundkörper 17 auf. Der Statorgrundkörper 17 ist aus einzelnen T-förmigen Statorsegmenten 22 zusammengesetzt, die radial außen einen Jochbereich 24 aufweisen, von dem sich radial nach innen jeweils ein Zahn 26 erstreckt. Am radial inneren Ende der Zähne 26 sind Zahnschuhe 28 ausgebildet, die dann die Magnetpole für den radial innerhalb des Stators 14 gelagerten Rotor 15 ausbilden. Auf den Statorsegmenten 22 sind jeweils Isoliermasken 56 angeordnet, die mit einer elektrischen Wicklung 58 umwickelt sind. In diesem Ausführungsbeispiel weist jedes Statorsegment 22 als elektrische Wicklung 58 eine Einzelzahnspule 59 auf, die über eine nicht dargestellte Verschaltungsanordnung mit einer Steuerelektronik der elektrischen Maschine 12 verbunden sind. Dabei können beispielsweise auch zwei - oder mehrere Statorsegmente 22 mit einem ununterbrochenen Wickeldraht 57 bewickelt sein. Der Statorgrundkörper 17 ist aus einzelnen Lamellenschichten 21 zusammengesetzt, die axial übereinandergestapelt sind. Dadurch sind die einzelnen Statorsegmente 22 aus einzelnen T-förmigen Lamellensegmenten 20 zusammengesetzt. Mehrere Statorsegmente 22 (beispielsweise 12 Stück) bilden über den gesamten Umfang den Statorgrundkörper 17, der beispielweise in ein nicht dargestelltes Motorgehäuse eingesetzt wird. Die einzelnen Statorsegmente 22 sind durch seitliche Trennlinien 40 voneinander getrennt, die sich näherungsweise in Radialrichtung 7 vom Außenumfang 25 des Jochbereichs 24 zu dessen Innendurchmesser 23 erstrecken. An einer ersten Trennlinie 40 eines Statorsegments 22 erstreckt sich in Umfangsrichtung 9 eine Verbindungsnase 30, die im zusammengebauten Zustand in eine korrespondierende Ausnehmung 31 eines benachbarten Statorsegments 22 eingreift. Dabei bildet die Verbindungsnase 30 zusammen mit der korrespondierenden Ausnehmung 31 einen Hinterschnitt 32 bezüglich der Tangentialrichtung 9. Der Rotor 15 in Fig. 1 weist mehrere Permanentmagnete 60 auf, die in einem Rotorgrundkörper 62 aufgenommen sind. Die Permanentmagnete 60 sind hier beispielweise an der radialen Oberfläche des Rotorgrundkörpers 62 angeordnet. In Umfangsrichtung 9 zwischen den Permanentmagneten 60 sind Haltestege 64 am Rotorgrundkörper 62 ausgebildet, die die vorzugsweise in Radialrichtung 7 magnetisierte Permanentmagnete 60 in Umfangsrichtung 9 voneinander trennen. Im Ausführungsbeispiel sind die Permanentmagnete 60 schalenförmig ausgebildet, so dass der Außenumfang 66 des Rotors 15 näherungsweise kreisförmig ausgebildet ist. Insbesondere sind auf dem Rotor 15 acht Permanentmagnete 60 angeordnet, die mit den zwölf durch die Statorsegmente 22 gebildeten Statorpole Zusammenwirken. Die Ansicht in Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den bewickelten Stator 14, entlang einer Lamellenschicht 21, der aus vielen einzelnen - beispielsweise zwölf - T-förmigen Lamellensegmenten 20 ringförmig zusammen gesetzt ist.

Ein Ausschnitt eines unbewickelten Statorgrundkörpers 17 ist anhand einer konkreten Geometrie für die Verbindungsnase 30 der Lamellensegmente 20 in Fig. 2 dargestellt. Die Lamellensegmente 20 werden aus einem Blechbereich ausgestanzt, wobei an den beiden Seiten der Jochbereiche 24 die Trennlinien 40 ausgebildet werden. Jedes Lamellensegment 20 weist jeweils einen Statorzahn 26 mit einem Zahnschuh 28 auf, und am gegenüberliegenden, radial äußeren Bereich den Jochbereich 24, der sich in beiden Umfangsrichtungen 9 über den Statorzahn 26 hinaus erstreckt. An den beiden freien tangentialen Enden 34 des Jochbereichs 24 sind mittels der gestanzten Trennlinien 40 Verbindungskonturen 41, 42 ausgeformt, an denen zwei benachbarte Lamellensegmente 20 einer Lamellenschicht 21 miteinander verbunden sind. An einer ersten Verbindungskontur 41 wird dabei die Verbindungsnase 30 und an der tangential gegenüberliegenden zweiten Verbindungskontur 42 die Ausnehmung 31 ausgestanzt. Nach dem vollständigen Durchstanzen der Trennlinie 40 werden die beiden benachbarten Lamellensegmente 20 entgegen der Stanzrichtung wieder in eine gemeinsame Ebene der Lamellenschicht 21 zurückgedrückt. Somit werden die benachbarten Lamellensegmente 20 nach dem vollständigen Trennen wieder genau identisch zu ihrer ursprünglichen Lage vor dem Durchstanzen zu einem ringförmigen Statorblech 18 zusammengesetzt. Nach dem Stanzen und wieder Zusammenfügen werden die Lamellenschichten 21 mittels Stanzpaketierungen 46 axial miteinander verbunden. Dadurch entsteht ein Statorgrundkörper 17, dessen einzelne Statorsegmente 22 durch den Formschluss der einzelnen Lamellensegmente 20 Zusammenhalten werden. Bei dieser Art von Precut-Technik werden die Lamellensegmente 20 also nicht durch eine Sollbruchstelle über ein unvollständiges Durchstanzen zusammengehalten, sondern durch den Hinterschnitt 32 in Tangentialrichtung 9, den die Verbindungsnase 30 mit der benachbarten Ausnehmung 31 bildet. Dabei kann über die Geometrie der Trennlinie 40 die Haltekraft zwischen den benachbarten Statorsegmenten 22 definiert vorgegeben werden. Die Statorsegmente 22 werden dann zum Bewickeln in Tangentialrichtung 9 und/oder Radialrichtung 7 aufgetrennt und mit der Isoliermaske 56 bestückt. Beispielsweise werden vor dem Bewickeln an beiden axialen Seiten des Statorgrundkörpers 17 Isoliermasken 56 aufgesetzt, um den Wickeldraht 57 gegenüber den Blechlamellen der Statorsegmente 22 zu isolieren. Die Isoliermasken 56 können als einzelne Maskensegmente für jedes Statorsegment 22 einzeln ausgebildet sein. Alternativ können die Isoliermasken 56 auch als einstückige, ringförmige Isoliermasken 56 an jeder axialen Seite aufgesetzt werden, die dann gleichzeitig mit dem Statorgrundkörper 17 vor dem Bewickeln aufgetrennt werden. Dabei können die Statornuten 27 zwischen den Zähnen 26 tangential so weit aufgeweitet werden, dass eine Drahtdüse eines Nadelwicklers in Radialrichtung 7 zwischen zwei benachbarten Zahnschuhen 28 in die Statornut 27 eintauchen kann, um den Wickeldraht 57 mit einem hohen Kupferfüllfaktor auf die Zähne 26 zu wickeln. In Fig. 2 sind schematisch die Stanzpaketierungen 46 dargestellt, mittels denen die einzelnen Lamellensegmente 20 in Axialrichtung 8 miteinander verbunden sind. Beispielsweise ist eine erste Stanzpaketierung 46 mit ihrer Längserstreckung in Radialrichtung 7 innerhalb des Zahns 26 angeordnet. Zwei weitere Stanzpaketierungen 46 sind jeweils im Jochbereich 24 angeordnet, wobei deren Längsrichtung einen Winkel zur Umfangsrichtung 9 bilden, und idealerweise entlang der auftretenden Magnetfeldlinien ausgerichtet sind.

In Fig. 3 ist eine Ausführung einer Geometrie der Verbindungskonturen 41, 41 für den Hinterschnitt 32 gemäß der Fig. 2 im Detail dargestellt. Die Jochbereiche 24 der Lamellensegmente 20 weisen den Außenumfang 24 und den Innendurchmesser 23 auf. Sowohl der Außenumfang 25 als auch der Innendurchmesser 23 können Bereiche aufweisen, die von einem Kreisbogen abweichen. Beispielweise können axiale Nuten oder eine Sinuskontur oder ebene Flächen am Außenumfang 25 und/oder am Innendurchmesser 23 integriert sein. Die seitliche Begrenzungslinie 40 verläuft hier radial außen und radial innen genau in Radialrichtung 7. Von der seitlichen Trennlinie 40 erstreckt sich die Verbindungsnase 30 in Umfangsrichtung 9, wo sie in die entsprechende Ausnehmung 31 des benachbarten Lamellensegments 20 eingreift. Die Verbindungsnase 30 weist eine Innenflanke 33 und eine Außenflanke 73 auf, die beide von der exakten Tangentialrichtung 9 abweichen. Insbesondere bilden die Innenflanke 33 und die Außenflanke 73 jeweils eine Gerade 70, die einen Neigungswinkel 75 zur Tangentialrichtung 9 bilden. Die Neigungswinkel 75 liegen beispielsweise im Bereich von 2° bis 10° und sind bevorzugt symmetrisch zueinander ausgebildet. Die Geraden 70 gehen mit einem Radius 72 in die radialen Abschnitte der Trennlinie 40 über. Die Verbindungsnase 30 weist hier beispielsweise eine abgeflachte Spitze auf, die als Ebene 29 in Radialrichtung 7 ausgebildet ist. Zwischen der Ebene 29 und den bei den Flanken 33, 73 sind hier jeweils Schrägen 77 ausgebildet, so dass die Verbindungsnase 30 näherungsweise keilförmig ausgebildet ist. Die Verbindungsnase 30 weist einen Bereich mit einer maximalen radialen Abmessung 81 auf, die größer ist, als ein Bereich einer minimalen radialen Abmessung 82 der korrespondierenden Ausnehmung 31. Dadurch bildet die Verbindungsnase 30 in eingefügten Zustand zusammen mit der korrespondierenden Ausnehmung 31 einen Hinterschnitt 32 in Tangentialrichtung 9, der die beiden benachbarten Lamellensegmente 20 fest zusammenhält. In dieser Ausführung gemäß Fig. 3 ist die Verbindungsnase 30 in Radialrichtung 7 symmetrisch innerhalb des Jochbereichs 24 ausgebildet und weist beispielsweise eine größere maximale radiale Abmessung 81 auf, als deren tangentiale Erstreckung 84. In einer alternativen Ausführung gemäß Fig. 1 sind die Flanken 33, 73 und die Schrägen 77 nicht als Geraden 70 ausgebildet, sondern in Form eines Puzzle-Teils 90, das einen Kopf mit einer größeren radialen Abmessung 81 aufweist, als die radiale Abmessung 82 eines Halses des Puzzle-Teils 90.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführung eines Statorgrundkörpers 17 mit einem Hinterschnitt 32 zwischen benachbarten Lamellensegmenten 20. Bei dieser Ausführung sind die Verbindungsnasen 30 - und entsprechend die korrespondierende Ausnehmungen 31 - asymmetrisch bezüglich der Radialrichtung 7 ausgebildet. Dabei ist die Innenflanke 33 und die Außenflanke 73 parallel zueinander ausgebildet, und bilden beide einen gleichen Neigungswinkel 75 zur Tangentialrichtung 9. Die Innenflanke 33 und die Außenflanke 73 sind dabei bevorzugt als Geraden 70 ausgebildet, können alternativ jedoch auch beide eine Krümmung aufweisen. Aufgrund des Neigungswinkels 75 bildet diese Verbindungsnase 30 an ihrer Innenflanke 33 auch einen Hinterschnitt 32 mit der korrespondierenden Ausnehmung 31 bezüglich der Tangentialrichtung 9. Die Ausbildung dieses Hinterschnitts 32 an der Innenflanke 33 ist in der Vergrößerung symbolisch durch einen Blitz 99 dargestellt. Wird eine tangentiale Kraft 91 zwischen zwei Statorsegmenten 22 ausgeübt, bewirkt diese durch den Hinterschnitt 32 Radialkräfte 92, die die Verbindungsnase 30 in der Ausnehmung 31 verspannen. Wird bei dieser Ausführung mindestens ein Statorsegment 22 aus dem ringförmigen Statorgrundkörper 17 heraus gelöst - oder der Statorring 17 halbiert - können alle weitere Statorsegmente 22 quasi ohne Trennkraft für das Bewickeln voneinander getrennt werden. Dabei kann im aufgetrennten Zustand des Statorrings 17 eine Zugkraft 93 entlang der Flanken 33, 73 ausgeübt werden, wodurch keine radialen Verspannungskräfte 92 auftreten.

Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die konkrete Formgestaltung der einzelnen Lamellensegmente 20, die Außenkontur des Statorrings, die Anordnung und Anzahl der Zähne 26, sowie die Ausbildung der Jochbereiche 24 entsprechend variiert werden. Auch kann die radiale Lage und die Abmessungen der Verbindungsnase 30 und der korrespondierenden Ausnehmung 31 an die Anforderungen der elektrischen Maschine 12 und deren Ferti- gungsmöglichkeiten angepasst werden. Ebenso kann die die Kontur der Innenflanke 33 und der Außenflanke 73 der Verbindungsnase 30 variiert werden, um über das Maß des Hinterschnitts 32 die Trennkraft zwischen den Statorsegmenten 22 vorzugeben. Die Erfindung eignet sich in besonderer Weise für den Dreh- antrieb von Komponenten oder für die Verstellung von Teilen im Kraftfahrzeug, ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt.

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines Stators (14), insbesondere für einen EC-Motor (13), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Zuerst werden T-förmige Lamellensegmente (20) einer Lamellenschicht (21) aus einem Blechbereich in Axialrichtung (8) durchgestanzt

- anschließend werden die Lamellensegmente (20) wieder entgegen der Axialrichtung (8) in die ursprüngliche axiale Lage des Blechbereichs (18) zurückgedrückt, wobei an den Lamellensegmenten (20) ein Jochbereich (24) ausgestanzt wird, von dem sich jeweils radial nach innen ein Zahn (26) erstreckt

- wobei Verbindungsnasen (30) eines ersten Lamellensegments (20) und korrespondierende Ausnehmung (31) eines zweiten benachbarten Lamellensegments (20) derart ausgebildet werden, dass diese bezüglich der Tangentialrichtung (9) einen Hinterschnitt (32) ausbilden, der die benachbarten Lamellensegmente (20) in Tangentialrichtung (9) als ringförmige Lamellenschicht (21) miteinander verbunden hält

- axiales Stapeln der einzelnen Lamellenschichten (21) übereinander zu einem Statorsegmente (22) aufweisendem Statorgrundkörper (17).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsnasen (30) und die korrespondierenden Ausnehmungen (31) an Verbindungskonturen (41, 42) der Jochbereiche (24) ausgebildet sind, und zu 100% durchgestanzt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung des Hinterschnitts (32) die Verbindungsnasen (30) einen Bereich mit einer größeren radialen Erstreckung (81) aufweisen, als ein Bereich einer minimalen radialen Erstreckung (82) der korrespondierenden Ausnehmungen (31).

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsnase (30) zwei Seitenflanken (33, 73) auf- weist, die in Tangentialrichtung (9) verlaufen und insbesondere symmetrisch zueinander ausgebildet sind, und die Seitenflanken (33, 73) einen Neigungswinkel (75) zur Tangentialrichtung bilden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenz zwischen der größten radialen Erstreckung (81) die Verbindungsnasen (30) und der minimalen radialen Erstreckung (82) der korrespondierenden Ausnehmungen (31) etwa 0,005 mm bis 0,1 mm - insbesondere etwa 0,01 bis 0,05 mm - beträgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung des Hinterschnitts (32) eine Mittelachse (80) der Verbindungsnase (30) und entsprechend eine Mittelachse (80) der Ausnehmung (31) um einen bestimmten Neigungswinkel (75) - vorzugsweise radial nach Innen - von der exakten Tangentialrichtung (9) abweicht.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (75) am Fuß der Verbindungsnase (30) etwa 1° bis 10° - insbesondere etwa 3° bis 8° - beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lamellensegmente (20) mittels Stanzpaketierungen (46) axial miteinander verbunden sind - wobei insbesondere eine erste Stanzpaketierung (46) im Zahn (26) und zwei weitere Stanzpaketierungen (46) symmetrisch zueinander im Jochbereich (24) ausgebildet sind.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:

-Vereinzeln der einzelnen Statorsegmente (22) aus dem ringförmigen Statorgrundkörper (17), wobei sich insbesondere die Verbindungsnase (30) aus der Ausnehmung (31) mittels überwiegend elastischer Verformung löst, -Isolieren und Bewickeln der Zähne (26) mit elektrischen Wicklungen (58) -Zusammenfügen der Statorsegmente (22) zu dem ringförmigen Statorgrundkörper (17) genau in identischer Weise, wie die Lamellensegmente (20) zuvor miteinander verbunden waren. - 15 -

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die T-förmigen Statorsegmente (22) mittels Trenn- Keilen vereinzelt werden, die axial - insbesondere an beiden gegenüberliegenden axialen Stirnseiten - zwischen den Zähnen (26) eingepresst werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Trennung der Statorsegmente (22) aus dem ringförmigen Statorgrundkörper (17) die Verbindungsnasen (30) und die korrespondierenden Ausnehmungen (31) ausschließlich elastisch und nicht plastisch verformt werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den tangentialen Enden (34) der Jochbereiche (24), an denen die Verbindungsnasen (30) und Ausnehmungen (31) angeordnet sind, Trennlinien (40) zwischen den Statorsegmenten (22) ausgebildet sind, die über einen Teil ihrer radialen Erstreckung näherungsweise entlang der Radialrichtung (7) verlaufen, - und insbesondere tangentiale Spitzen der Verbindungsnasen (30) abgeflacht ausgebildet sind - und vorzugsweise eine ebene Fläche (29) entlang der Radialrichtung (7) aufweisen.

13. Stator (14) hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (14) aus mehreren Statorsegmenten (22) ringförmig zusammengesetzt ist, wobei der Hinterschnitt (32) zwischen den Verbindungsnasen (30) und den korrespondierenden Ausnehmungen (31) derart ausgebildet ist, dass der Statorsegmente (22) sowohl vor dem Bewickeln als auch nach dem Bewickeln zum Transport und zur Montage des Statorgrundkörpers (17) ohne weitere Hilfsmittel fest miteinander verbunden bleiben.

14. Elektrische Maschine (12) mit einem Stator (14) nach Anspruch 12, wobei die elektrischen Wicklungen (58) der einzelnen T-förmigen Statorsegmente (22) mittels einer Steuerelektronik elektronisch kommutierbar ausgebildet sind, um einen Rotor (15) anzutreiben, der Permanentmagnetpole (60) aufweist.