[go: up one dir, main page]

WO2023194344A1 - Stator und elektromotor mit einem solchen stator - Google Patents

Stator und elektromotor mit einem solchen stator Download PDF

Info

Publication number
WO2023194344A1
WO2023194344A1 PCT/EP2023/058760 EP2023058760W WO2023194344A1 WO 2023194344 A1 WO2023194344 A1 WO 2023194344A1 EP 2023058760 W EP2023058760 W EP 2023058760W WO 2023194344 A1 WO2023194344 A1 WO 2023194344A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tooth
stator
neck
head
central axis
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/058760
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marco GRIMM
Stefan Wüst
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg filed Critical Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
Priority to CN202380030772.7A priority Critical patent/CN118872188A/zh
Publication of WO2023194344A1 publication Critical patent/WO2023194344A1/de
Priority to US18/907,808 priority patent/US20250030280A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • 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
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165—Shape, form or location of the slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to a stator for an electric motor according to the preamble of claim 1. It also concerns an electric motor with such a stator.
  • the stator in question is assigned to an electric motor and interacts with a rotor.
  • the stator generally serves to generate an electromagnetic field that causes the rotor to rotate.
  • the stator is equipped with a number of stator windings which are arranged on teeth of the stator.
  • the stator usually has axially layered sheet metal lamellae and serves, on the one hand, to transmit the magnetic flux generated by the winding and, on the other hand, to mechanically accommodate the winding.
  • the teeth can be designed to be connected or isolated, with the central axis of the stator coinciding with the axis of rotation of the rotor for functional reasons.
  • a single tooth can be divided radially from the central axis of the stator into successive sections, namely a tooth root, a tooth neck and a tooth head, with the tangential dimensions of the tooth root and tooth head extending beyond those of the tooth neck.
  • the teeth are lined up on the lateral flanks of the tooth head.
  • the winding is preferably formed using a enamel-insulated copper wire which is wound in a winding machine around the tooth, in particular the Tooth neck, is looped. So that the winding is not damaged by the sheet metal lamellas that are punched with sharp edges due to production, it is already known to attach two plastic-injected coil formers to the tooth before the winding process, which cover the tooth neck and at least partially the tooth base and the tooth head.
  • the coil bodies which are generally U-shaped, are placed axially over both end faces of the tooth in order to protect that part of the tooth that could theoretically come into contact with the winding.
  • the bobbins do not come loose again after they have been attached to the tooth, which can happen, for example, when the bobbin is clamped in the winding machine, they are, as is known, fixed to the tooth in a force-fitting manner in the tangential direction.
  • the two legs of the U-shaped coil body which extend along the neck of the tooth, are provided with an excess dimension compared to the tangential width of the neck of the tooth. This excess results from the fact that the clear width of the legs from the front side of the tooth along the neck of the tooth is reduced or narrowed.
  • the excess dimension results either from conscious use of manufacturing-related shrinkage, which occurs automatically when the coil former cools down after the injection molding process, or the excess dimension is kept in the plastic injection molding tool from the outset.
  • the tooth is equipped with such coil formers using an expanding tool, which separates the legs so far from one another that the coil former can be positioned on the tooth. After this assembly step, due to the spring-elastic properties of the plastic, the legs exert a clamping force on the neck of the tooth, which holds the coil body on the tooth in a force-fitting manner.
  • the object of the invention is to propose an improved stator which enables a secure, non-positive fixing of a coil former to a stator tooth.
  • the stator of an electric motor has teeth which are divided radially from a central axis of the stator into successive sections, namely a tooth base, a tooth neck and a tooth head.
  • the tangential dimensions of the tooth base and tooth head are such that they protrude beyond those of the tooth neck.
  • a coil body made of an insulating material such as plastic is provided, which is U-shaped and, after being attached to the tooth, at least partially covers the above-mentioned sections axially and radially.
  • the coil body is preferably provided with grooves in which the coil wire is guided in a form-fitting manner.
  • the coil body is fixed to the tooth in a non-positive manner in the radial direction to the central axis between the tooth base and the tooth head. Before it is attached to the tooth, the coil body has an oversize with respect to a radial distance between the tooth base and the tooth head. As part of the attachment to the tooth, the coil body is compressed in terms of its radial dimensions, which leads to the said frictional connection.
  • the coil body is equipped on the tooth head side with at least one winding shield, which rests tangentially on at least one of two sides of the tooth head facing the central axis and ensures the non-positive fixation in the radial direction.
  • the sides of the tooth run in an angular range between 75° and 105°, preferably 90°, to a radius starting from the central axis of the stator, either in a straight or arc shape.
  • the winding shield is preferably divided into a first area near the neck of the tooth and a second area away from the neck of the tooth. The first area rests forcelessly on the side of the tooth, with the second area having an excess dimension compared to the side of the tooth for non-positive fixing.
  • the second area is brought into a position using a spreading tool that allows attachment without colliding with the tooth.
  • the winding shield projects axially beyond the tooth.
  • the winding shield preferably has two areas near and far from the neck of the tooth, which come into contact on both sides of the tooth.
  • the winding shield is equipped with a predetermined bending point, which preferably faces the side of the tooth head and is arranged between the first and second areas.
  • the force can be adjusted via the positioning and geometric design of the target bending point (depth and shape of an impression).
  • the coil former on the tooth For a defined frontal support of the coil former on the tooth, it is equipped with a web that runs tangentially on the side of the winding shield facing away from the central axis. Since the web also extends over the two above-mentioned first and second areas of the tooth neck, it is equipped with a preferably circular recess in the area of the predetermined bending point. But other geometries, such as a V-shape, are also conceivable.
  • the winding shield To stiffen the winding shield, it is equipped with support struts in the area of the tooth neck, which preferably extend axially from the web in the area of the tooth neck.
  • FIG. 1 shows an oblique view of a stator with wound coil formers
  • Fig. 5 in plan view of a bobbin with and without teeth
  • Fig. 6 is a detailed view of the bobbin with and without teeth.
  • Figure 1 shows a stator St of a brushless electric motor, which is formed from concentrically arranged (stator) teeth 2 with respect to a central axis M.
  • the stator St of an electric motor is equipped with a number of (stator) windings W, which are arranged on (individual yawns 2 of the stator St.
  • a tooth 2 consists of stamped sheet metal lamellas and is used, on the one hand, to forward the magnetic flux generated by the winding W and, on the other hand, the mechanical absorption of the winding W.
  • a bobbin 1 made of plastic with a certain basic elasticity is arranged, which ensures protection against the generally sheep-edged sheet metal lamellas and thus Damage to the winding W and a short circuit are avoided.
  • the tooth 2 is divided radially from the central axis M of the stator St into successive sections tooth root 3, tooth neck 4 and tooth head 5, the tangential dimensions of tooth root 3 and tooth head 5 protruding beyond those of the tooth neck 4.
  • the tooth head 5 On its side facing away from the central axis M, the tooth head 5 has a dovetail-shaped groove for receiving a spring element, which ensures acoustic decoupling between the stator St and a housing, not shown. Adjacent to this groove, an electromagnetically optimized contour runs tangentially on both sides, which is essentially concentric to the Central axis M runs.
  • the sides of the tooth head 5 are aligned in the direction of the central axis M, so that a series of identical teeth 2 form a stator ring.
  • the sides S of the tooth head 5 facing the central axis M run orthogonally (90°) to the axis of symmetry of the tooth 2, but can also run in an arc shape, as the dotted line shows.
  • the tooth neck 4 adjoins the tooth head 5 in the direction of the central axis M, the side flanks of which extend parallel to the tooth base 3 over a distance A, A '.
  • the tooth base 3 assumes a trapezoidal extension in order to ultimately end in a circular contour on the side facing the central axis M.
  • Figures 3 and 4 show the tooth 2 with the bobbin 1 attached to it in a view from the central axis M onto the tooth base 3 and from the outside to the right on the tooth head 5.
  • the bobbin 1 is U-shaped and made of plastic the tooth 2 is determined so that it covers almost half of the tooth neck 4, the sides S and the trapezoidal extension of the tooth base 3 in the axial direction.
  • the side of the tooth base 3 assigned to the central axis M, the sides of the tooth head 3 and almost the entire end face of the tooth head 5 are exposed.
  • the bobbin 1 In the area of the tooth neck 4, the bobbin 1 is equipped with grooves which enable the winding W to be placed in a targeted manner during the winding process.
  • the coil body 1 On the tooth head side, the coil body 1 is equipped in one piece with a winding shield 6, which rests tangentially on the sides S of the tooth head 5 facing the central axis M and, before being attached to the tooth 2, has an excess with respect to a radial distance A, A 'between the tooth base 3 and the tooth head 5.
  • the winding shield 6 has in detail a first region 6a near the neck of the tooth, which rests forcelessly on the side S, and a second region 6b, remote from the neck of the tooth, which has said excess dimension compared to the side S for the non-positive fixing of the bobbin 1 in the radial direction.
  • a predetermined bending point 7 is impressed between the first area 6a and the second area 6b, which faces the side S of the tooth head 5.
  • the winding shield 6 projects beyond the tooth 2 in the axial direction in the area of the tooth neck 4.
  • the bobbin 1 is equipped with a web 8, which comes into contact with the tooth head 3 at the front and has a circular recess 9 in the area of the predetermined bending point 7.
  • support struts 10 are provided, which are arranged at a distance corresponding to the tangential dimension of the tooth neck 4 and extend axially from the web 8.
  • Figure 5 shows the bobbin 1 alone on the left side and the bobbin 1 on the right side in a state fixed or mounted on the tooth 2, each in a view from above.
  • the areas 6b remote from the tooth neck are positioned at an angle in the direction of the tooth head 3 relative to the sides S of the tooth 2.
  • a tool attaches to the areas 6b and presses them along the predetermined bending point 7 into a position in which the bobbin 1 can be pushed over the tooth 2.
  • the bobbin 1 is made of a plastic that has a certain basic elasticity. In the specific case, this means that after the tool-related force has been removed, which led to a deflection of the areas 6b remote from the tooth neck, they want to return to their original alignment. A subsequent removal of the tool therefore results in the winding shield 6 being non-positively secured between the areas 6b remote from the tooth neck and the trapezoidal extension of the tooth base 5 on the sides S of the tooth head 5 facing the central axis M.
  • the sides S of the tooth 2 run at an angle of 90 ° to the radius R emanating from the central axis M.
  • the tooth neck areas 6a, 6b are aligned at an angle of 180 ° to one another after assembly of the bobbin 1 on the tooth 2.
  • the areas 6b remote from the tooth neck are positioned at an angle of less than 180° (180° - x) in the direction of the tooth head 5 relative to the area 6a close to the tooth neck. This angular overlap of the areas 6b remote from the tooth neck and the sides S of the tooth 2 form the aforementioned excess.
  • the invention relates to a stator St of an electric motor, having a tooth 2 and a coil former 1, wherein the tooth 2 can be divided radially from a central axis M of the stator St into successive sections tooth base 3, tooth neck 4 and tooth head 5, the tangential dimensions of the tooth base 3 and tooth head 5 protrude beyond that of the tooth neck 4, the coil body 1 being U-shaped and, after being attached to the tooth 2, at least partially covering the sections axially and radially, and the coil body 1 force-fitting in the radial direction to the central axis M between the tooth base 3 and tooth head 5 can be fixed to tooth 2.

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 (St) eines Elektromotors, aufweisend einen Zahn (2) und einem Spulenkörper (1), wobei der Zahn (2) von einer Mittelachse (M) des Stators (St) aus radial in aufeinanderfolgende Abschnitte Zahnfuß (3), Zahnhals (4) und Zahnkopf (5) aufteilbar ist, wobei die tangentialen Abmaße von Zahnfuß (3) und Zahnkopf (5) die des Zahnhalses (4) überragen, wobei der Spulenkörper (1) U-förmig ausgebildet ist und nach Anbringung am Zahn (2) die Abschnitte zumindest teilweise axial und radial bedeckt, und wobei der Spulenkörper (1) kraftschlüssig in radialer Richtung zur Mittelachse (M) zwischen Zahnfuß (3) und Zahnkopf (5) am Zahn (2) festlegbar ist.

Description

Beschreibung
Stator und Elektromotor mit einem solchen Stator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für einen Elektromotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Sie betrifft weiter einen Elektromotor mit einem solchen Stator.
Der in Rede stehende Stator ist einem Elektromotor zugeordnet und wirkt mit einem Rotor zusammen. Der Stator dient allgemein der Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes, das eine Rotation des Rotors bewirkt.
Für die Erzeugung des obigen elektromagnetischen Feldes ist der Stator mit einer Anzahl von Stator-Wicklungen ausgestattet, die auf Zähnen des Stators angeordnet sind. Der Stator weist üblicherweise axial geschichtete Blechlamellen auf und dient einerseits der Weiterleitung des von der Wicklung erzeugten magnetischen Flusses und andererseits der mechanischen Aufnahme der Wicklung. Zur Bildung des Stators können die Zähne zusammenhängend oder vereinzelt ausgeführt sein, wobei die Mittelache des Stators funktionsbedingt mit der Drehachse des Rotors zusammenfällt.
Ein Einzel-Zahn lässt sich von der Mittelachse des Stators aus radial in aufeinanderfolgende Abschnitte, nämlich einen Zahnfuß, einen Zahnhals und einen Zahnkopf aufteilen, wobei die tangentialen Abmaße von Zahnfuß und Zahnkopf die des Zahnhalses überragen. Zur Bildung eines ringförmigen Stators werden die Zähne an seitlichen Flanken des Zahnkopfes aneinandergereiht.
Die Wicklung wird vorzugsweise unter Verwendung eines lackisolierten Kupferdrahtes gebildet, der in einer Wickelmaschine um den Zahn, insbesondere den Zahnhals, geschlungen wird. Damit die Wicklung durch die produktionsbedingt scharfkantig gestanzten Blechlamellen keine Beschädigung erfährt, ist es bereits bekannt, vor dem Wickelprozess auf dem Zahn zwei kunststoffgespritzte Spulenkörper anzubringen, die den Zahnhals und zumindest teilweise den Zahnfuß sowie den Zahnkopf bedecken. Die in der Regel U-förmig ausgebildeten Spulenkörper werden axial über beide Stirnseiten des Zahns gestülpt, um denjenigen Teil des Zahns, der theoretisch mit der Wicklung in Berührung kommen könnte, zu schützen.
Damit sich die Spulenkörper nach deren Anbringung am Zahn nicht wieder lösen, was zum Beispiel bei einer Einspannung des Spulenkörpers in die Wickelmaschine vorkommen kann, werden diese bekanntermaßen in tangentialer Richtung kraftschlüssig am Zahn festgelegt. Dazu sind die beiden Schenkel des U-förmigen Spulenkörpers, die sich entlang des Zahnhalses erstrecken, mit einem Übermaß gegenüber der tangentialen Breite des Zahnhalses versehen. Dieses Übermaß ergibt sich dadurch, dass sich die lichte Weite der Schenkel von der Stirnseite des Zahns entlang des Zahnhalses verkleinert bzw. verjüngt. Das Übermaß ergibt sich dabei entweder durch bewusste Nutzung von herstellungsbedingten Schrumpfungen, die sich beim Abkühlen des Spulenkörpers nach dem Spritzguss-Prozess automatisch einstellen, oder das Übermaß wird im Kunststoffspritzguss-Werkzeuges von vornherein vorgehalten. Die Bestückung des Zahnes mit solchen Spulenkör- pern erfolgt mit einem Spreizwerkzeug, welches die Schenkel derart weit voneinander entfernt, dass der Spulenkörper an dem Zahn positioniert werden kann. Nach diesem Montageschritt üben die Schenkel aufgrund der federelastischen Eigenschaft des Kunststoffs auf den Zahnhals eine Klemmkraft aus, die den Spulenkörper am Zahn kraftschlüssig hält.
Als nachteilig hat sich bei dem oben genannten Konzept herausgestellt, dass die Klemmkraft mit zunehmender axialer Länge des Stators abnimmt. Dies erfolgt deshalb, weil die lichte Weite der Schenkel nicht beliebig verkleinert werden kann, da es ansonsten zu plastischen Verformungen oder sogar zum Bruch des Spulenkörpers kommt. Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Stator vorzuschlagen, der eine sichere kraftschlüssige Festlegung eines Spulenkörpers an einem Statorzahn ermöglicht.
Bezüglich des Stators wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Stator eines Elektromotors weist Zähne auf, die von einer Mittelachse des Stators aus radial in aufeinanderfolgende Abschnitte, nämlich einen Zahnfuß, einen Zahnhals und einen Zahnkopf aufgeteilt sind. Die tangentialen Abmaße von Zahnfuß und Zahnkopf sind derart bemessen, dass sie die des Zahnhalses überragen.
Des Weiteren ist ein Spulenkörper aus einem Isolierwerkstoff wie z.B. Kunststoff vorgesehen, der U-förmig ausgebildet ist und nach seiner Anbringung am Zahn die o.g. Abschnitte zumindest teilweise axial und radial bedeckt. Im Bereich des Zahnhalses ist der Spulenkörpers vorzugsweise mit Rillen versehen, in denen der Spulendraht formschlüssig geführt ist. Der Spulenkörper ist kraftschlüssig in radialer Richtung zur Mittelachse zwischen Zahnfuß und Zahnkopf am Zahn festgelegt. Der Spulenkörper weist vor Anbringung am Zahn bezüglich eines radialen Abstands zwischen Zahnfuß und Zahnkopf ein Übermaß auf. Im Rahmen der Anbringung am Zahn wird der Spulenkörper bezüglich seiner radialen Abmessung gestaucht, was zu besagtem Kraftschluss führt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Spulenkörper Zahnkopf-seitig mit mindestens einem Wickelschild ausgerüstet ist, welches zumindest an einer von zwei der Mittelachse zugewandten Seiten des Zahnkopfes tangential anliegt und für die kraftschlüssige Festlegung in radialer Richtung sorgt. Die Seiten des Zahns verlaufen dabei in einem Winkelbereich zwischen 75° und 105°, vorzugsweise 90°, zu einem Radius ausgehend von der Mittelachse des Stators entweder grad- oder bogenförmig. Das Wickelschild ist vorzugsweise in einen ersten zahnhalsnahen Bereich und einen zweiten zahnhalsfernen Bereich unterteilt. Der erste Bereich liegt kraftlos an der Seite des Zahns an, wobei der zweite Bereich gegenüber der Seite des Zahns ein Übermaß zur kraftschlüssigen Festlegung aufweist. Dies bedingt, dass vor Anbringung des Spulenkörpers am Zahn der zweite Bereich mittels eines Spreitzwerkzeuges in eine Position verbracht wird, die die Anbringung ohne Kollision mit dem Zahn zulässt. Zur radialen Führung der Wicklung, insbesondere des stirnseitig auf dem Zahn befindlichen Wickelkopfes, überragt das Wickelschild den Zahn axial. Vorzugweise weist das Wickelschild zwei zahnhalsnahe und - ferne Bereiche auf, die an den beiden Seiten des Zahns zur Anlage kommen.
Zur Einstellung der Kraft, die nach der Anbringung des Spulenkörpers am Zahn herrschen soll, ist das Wickelschild mit einer Sollbiegestelle ausgerüstet, die vorzugweise der Seite des Zahnkopfes zugewandt und zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Kraft über die Positionierung und die geometrische Ausgestaltung der Sollbiegestelle (Tiefe und Form einer Einprägung) einstellbar.
Für eine definierte stirnseitige Auflage des Spulenkörpers auf dem Zahn ist dieser mit einem Steg ausgerüstet, der an der der Mittelachse abgewandten Seite des Wickelschildes tangential verläuft. Da sich der Steg auch über die beiden oben genannten ersten und zweiten Bereiche des Zahnhalses erstreckt ist dieser im Bereich der Sollbiegestelle mit einer vorzugsweise kreisförmigen Aussparung ausgerüstet. Aber auch andere Geometrien, wie zum Beispiel eine V-Form sind denkbar.
Zur Versteifung des Wickelschildes ist dieses im Bereich des Zahnhalses mit Stützstreben ausgerüstet, die sich vorzugsweise im Bereich des Zahnhalses vom Steg aus axial erstrecken.
In einer besonderen Ausführungsform überragt lediglich der zahnhalsferne Bereich den Zahn axial, wobei hingegen der zahnhalsnahe Bereich eine Verlegenut in Höhe des Steges für einen Wickeldraht aufweist, die sich radial in Richtung Zahn erstreckt. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 in Schrägansicht einen Stator mit bewickelten Spulenkörpern,
Fig. 2 in Draufsicht einen Zahn des Stators,
Fig. 3 in Schrägansicht einen Zahn mit Spulenkörper von vorne,
Fig. 4 in Schrägansicht einen Zahn mit Spulenkörper von hinten,
Fig. 5 in Draufsicht einen Spulenkörper mit und ohne Zahn, und
Fig. 6 eine Detailansicht des Spulenkörpers mit und ohne Zahn.
Figur 1 zeigt einen Stator St eines bürstenlosen Elektromotors, der bezüglich einer Mittelachse M aus konzentrisch angeordneten (Stator-)Zähnen 2 gebildet ist.
Für die Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes ist der Stator St eines Elektromotors mit einer Anzahl von (Stator-)Wicklungen W ausgestattet, die auf (Einzelgähnen 2 des Stators St angeordnet sind. Ein Zahn 2 besteht aus stanzpaketier- ten Blechlamellen und dient einerseits der Weiterleitung des von der Wicklung W erzeugten magnetischen Flusses und andererseits der mechanischen Aufnahme der Wicklung W. Zwischen der Wicklung W und dem Zahn 2 ist ein Spulenkörper 1 aus Kunststoff mit einer gewissen Grundelastizität angeordnet, der für einen Schutz gegenüber den in der Regel schafkantigen Blechlamellen sorgt und somit eine Beschädigung der Wicklung W nebst Kurzschluss vermeidet.
Der Zahn 2 ist entsprechend Figur 2 von der Mittelachse M des Stators St aus radial in aufeinanderfolgende Abschnitte Zahnfuß 3, Zahnhals 4 und Zahnkopf 5 aufgeteilt, wobei die tangentialen Abmaße von Zahnfuß 3 und Zahnkopf 5 die des Zahnhalses 4 überragen.
Der Zahnkopf 5 weist an seiner der Mittelachse M abgewandten Seite eine schwalbenschwanzförmige Nut für die Aufnahme eines Federelementes auf, das für eine akustische Entkopplung zwischen dem Stator St und einem nicht gezeigten Gehäuse sorgt. Benachbart zu dieser Nut verläuft tangential beidseitig eine elektromagnetisch optimierte Kontur, die im Wesentlichen konzentrisch zur Mittelachse M verlauft. Die Seiten des Zahnkopfes 5 sind in Richtung Mittelachse M ausgerichtet, so dass eine Aneinanderreihung identischer Zähne 2 einen Statorring formen. Die der Mittelachse M zugewandten Seiten S des Zahnkopfes 5 verlaufen orthogonal (90°) zur Symmetrieachse des Zahns 2 können aber auch, wie die punktierte Line zeigt, bogenförmig verlaufen. An den Zahnkopf 5 schließt sich in Richtung Mittelachse M der Zahnhals 4 an, dessen seitliche Flanken sich bis zum Zahnfuß 3 parallel über einen Abstand A, A' erstrecken. In Richtung Mittelachse M nimmt der Zahnfuß 3 eine Trapez-förmige Erweiterung an, um letztendlich an der der Mittelachse M zugewandten Seite in einer Kreis-förmigen Kontur zu enden.
Die Figur 3 und 4 zeigen den Zahn 2 mit dem an ihm festgelegten Spulenkörper 1 in einer Ansicht von der Mittelachse M aus auf den Zahnfuß 3 und rechts von außen auf den Zahnkopf 5. Der Spulenkörper 1 ist U-förmig aus Kunststoff gebildet und derart an dem Zahn 2 festgelegt, dass er den Zahnhals 4, die Seiten S und die Trapez-förmige Erweiterung des Zahnfußes 3 in axialer Richtung nahezu hälftig bedeckt. Mit anderen Worten liegen die der Mittelachse M zugeordnete Seite des Zahnfußes 3, die Seiten des Zahnkopfes 3 und nahezu die gesamte Stirnseite des Zahnkopfes 5 frei.
Im Bereich des Zahnhalses 4 ist der Spulenkörper 1 mit Rillen ausgerüstet, die eine gezielte Ablage der Wicklung W im Wickelprozess ermöglicht. Zahnkopfseitig ist der Spulenkörper 1 einstückig mit einem Wickelschild 6 ausgerüstet, welches an den der Mittelachse M zugewandten Seiten S des Zahnkopfes 5 tangential anliegt und vor Anbringung am Zahn 2 ein Übermaß bezüglich eines radialen Abstands A, A' zwischen Zahnfuß 3 und Zahnkopf 5 aufweist. Das Wickelschild 6 weist dabei im Detail einen ersten zahnhalsnahen Bereich 6a auf, der kraftlos an der Seite S anliegt und einen zweiten zahnhalsfernen Bereich 6b, der gegenüber der Seite S besagtes Übermaß zur kraftschlüssigen Festlegung des Spulenkörpers 1 in radialer Richtung aufweist. Für eine eindeutige funktionale Zuordnung ist zwischen dem ersten Bereich 6a und dem zweiten Bereich 6b eine Sollbiegestelle 7 eingeprägt, die der Seite S des Zahnkopfes 5 zugewandt ist. Neben den oben genannten Bereichen 6a, 6b überragt das Wickelschild 6 im Bereich des Zahnhalses 4 den Zahn 2 in axialer Richtung. Wie Figur 4 zeigt, ist der Spulenkörper 1 mit einem Steg 8 ausgerüstet ist, welcher auf dem Zahnkopf 3 stirnseitig zur Anlage kommt und im Bereich der Sollbiegestelle 7 eine kreisförmige Aussparung 9 aufweist. Zur Stabilisierung des axial über den Zahn 2 hinaus sich erstreckende Wickelschild 6 sind Stützstreben 10 vorgesehen, die in einem Abstand entsprechend des tangentialen Abmaßes des Zahnhalses 4 angeordnet sind und sich vom Steg 8 aus axial erstrecken.
Wie Figur 4 weiterhin zeigt, überragt der zahnhalsferne Bereich 6b den Zahn 2 in axialer Richtung, wobei der zahnhalsnahe Bereich 6a eine Verlegenut 11 für einen Wickeldraht aufweist, die sich radial in Richtung Zahn 2 erstreckt.
Figur 5 zeigt auf der linken Seite den Spulenkörpers 1 allein und auf der rechten Seite den Spulenkörper 1 in einem am Zahn 2 festgelegten bzw. montierten Zustand jeweils in einer Ansicht von oben. Dabei sind die zahnhalsfernen Bereiche 6b im Ausgangszustand, also vor der Festlegung am Zahn 2, winkelig in Richtung Zahnkopf 3 gegenüber den Seiten S des Zahns 2 angestellt.
Ein nicht gezeigtes Werkzeug setzt im Rahmen der Montage an den Bereichen 6b an und drückt diese entlang der Sollbiegestelle 7 in eine Position, in der sich der Spulenkörper 1 über den Zahn 2 schieben lässt. Wie eingangs erwähnt besteht der Spulenkörper 1 aus einem Kunststoff, der eine gewisse Grundelastizität aufweist. Die bedeutet im konkreten Fall, dass nach Wegfall der Werkzeug-bedingten Krafteinwirkung, die zu einer Auslenkung der zahnhalsfernen Bereiche 6b geführt hat, diese wieder ihre ursprüngliche Ausrichtung annehmen wollen. Eine anschließende Wegnahme des Werkzeugs führt demnach dazu, dass sich das Wickelschild 6 zwischen den zahnhalsfernen Bereiche 6b und der Trapez-förmigen Erweiterung des Zahnfußes 5 kraftschlüssig an den der Mittelachse M zugewandten Seiten S des Zahnkopfes 5 festlegt.
Wie der Figur 6 entnommen werden kann, verlaufen die Seiten S des Zahns 2 in einem Winkel von 90° zu dem von der Mittelachse M ausgehenden Radius R. Dies bedeutet, dass die Zahnhals-Bereiche 6a, 6b nach Montage des Spulenkörpers 1 am Zahn 2 in einem Winkel von 180° zueinander ausgerichtet sind. Damit sich eine kraftschlüssige Festlegung zwischen dem zahnhalsfernen Bereich 6b und der Trapez-förmigen Erweiterung des Zahnfußes 3 einstellt sind die zahnhalsfernen Bereiche 6b gegenüber den zahnhalsnahen Bereich 6a in einem Winkel kleiner 180° (180° - x) in Richtung Zahnkopf 5 angestellt. Diese winkelige Überlappung von den zahnhalsfernen Bereiche 6b und den Seiten S des Zahnes 2 bilden das vorgenannte Übermaß.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Stator St eines Elektromotors, aufweisend einen Zahn 2 und einem Spulenkörper 1 , wobei der Zahn 2 von einer Mittelachse M des Stators St aus radial in aufeinanderfolgende Abschnitte Zahnfuß 3, Zahnhals 4 und Zahnkopf 5 aufteilbar ist, wobei die tangentialen Abmaße von Zahnfuß 3 und Zahnkopf 5 die des Zahnhalses 4 überragen, wobei der Spulenkörper 1 U-förmig ausgebildet ist und nach Anbringung am Zahn 2 die Abschnitte zumindest teilweise axial und radial bedeckt, und wobei der Spulenkörper 1 kraftschlüssig in radialer Richtung zur Mittelachse M zwischen Zahnfuß 3 und Zahnkopf 5 am Zahn 2 festlegbar ist.
Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Bezugszeichenliste
1 Spulenkörper
2 Zahn
3 Zahnfuß
4 Zahnhals
5 Zahn köpf
6 Wickelschild
6a zahnhalsnaher Bereich
6b zahnhalsferner Bereich
7 Sollbiegestelle
8 Steg
9 Aussparung
10 Stützstrebe
11 Verlegenut
A, A' Abstand
R Radius
St Stator
W Wicklung

Claims

Ansprüche Stators (St) eines Elektromotors, aufweisend einen Zahn (2) und einem Spulenkörper (1 ),
- wobei der Zahn
(2) von einer Mittelachse (M) des Stators (St) aus radial in aufeinanderfolgende Abschnitte Zahnfuß (3), Zahnhals (4) und Zahnkopf (5) aufteilbar ist,
- wobei die tangentialen Abmaße von Zahnfuß
(3) und Zahnkopf (5) die des Zahnhalses
(4) überragen, und
- wobei der Spulenkörper (1 ) U-förmig ausgebildet ist und nach Anbringung am Zahn (2) die Abschnitte zumindest teilweise axial und radial bedeckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (1 ) kraftschlüssig in radialer Richtung zur Mittelachse (M) zwischen Zahnfuß (3) und Zahnkopf (5) am Zahn (2) festlegbar ist. Stators (St) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (1 ) aus Kunststoff gebildet ist und vor Anbringung am Zahn (2) ein Übermaß bezüglich eines radialen Abstands (A, A') zwischen Zahnfuß (3) und Zahnkopf (5) aufweist. Stators (St) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (1 ) zahnkopfseitig mit mindestens einem Wickelschild (6) ausgerüstet ist, welches zumindest an einer von zwei der Mittelachse (M) zugewandten Seiten (S) des Zahnkopfes
(5) tangential anliegt und für die kraftschlüssige Festlegung in radialer Richtung sorgt. Stators (St) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die Seite (S) des Zahns (2) in einem Winkelbereich (a) zwischen 75° und 105° zu einem Radius (R) ausgehend von der Mittelachse (M) des Stators (2) grad- oder bogenförmig verläuft und das Wickelschild (6) einen ersten zahnhalsnahen Bereich (6a) aufweist, der kraftlos an der Seite (S) anliegt und einen zweiten zahnhalsfernen Bereich (6b) aufweist, der gegenüber der Seite (S) ein Übermaß zur kraftschlüssigen Festlegung aufweist. Stators (St) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelschild
(6) eine Sollbiegestelle
(7) aufweist, die vorzugweise der Seite (S) des Zahnkopfes (5) zugewandt und zwischen dem ersten Bereich (6a) und dem zweiten Bereich (6b) angeordnet ist. Stators (St) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (1 ) mit einem Steg
(8) ausgerüstet ist, welcher auf dem Zahnkopf (3) stirnseitig zur Anlage bringbar ist und im Bereich der Sollbiegestelle (7) eine vorzugsweise kreisförmige Aussparung
(9) aufweist. Stators (St) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelschild (6) den Zahn (2) axial überragt. Stators (St) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelschild (6) im Bereich des Zahnhalses (4) mit Stützstreben (10) ausgerüstet ist, die sich vom Steg (8) aus axial erstrecken. Stators (St) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zahnhalsferne Bereich (6b) den Zahn (2) axial überragt und der zahnhalsnahe Bereich (6a) eine Verlegenut (11 ) für einen Wickeldraht aufweist, die sich radial in Richtung Zahn (2) erstreckt.
10. Elektromotors mit einem Stator (St) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
PCT/EP2023/058760 2022-04-06 2023-04-04 Stator und elektromotor mit einem solchen stator WO2023194344A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202380030772.7A CN118872188A (zh) 2022-04-06 2023-04-04 定子和具有这种定子的电动马达
US18/907,808 US20250030280A1 (en) 2022-04-06 2024-10-07 Stator, and electric motor having such a stator

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022203436.8 2022-04-06
DE102022203436.8A DE102022203436A1 (de) 2022-04-06 2022-04-06 Stator und Elektromotor mit einem solchen Stator

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US18/907,808 Continuation US20250030280A1 (en) 2022-04-06 2024-10-07 Stator, and electric motor having such a stator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023194344A1 true WO2023194344A1 (de) 2023-10-12

Family

ID=85985104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/058760 WO2023194344A1 (de) 2022-04-06 2023-04-04 Stator und elektromotor mit einem solchen stator

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20250030280A1 (de)
CN (1) CN118872188A (de)
DE (1) DE102022203436A1 (de)
WO (1) WO2023194344A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995012912A1 (en) * 1993-11-01 1995-05-11 Stridsberg Innovation Ab An electric motor and its fabrication
US20070114877A1 (en) * 2004-03-23 2007-05-24 Weirong Wang End cap for interconnecting winding coils of segmented stator to reduce phase-on-phase conditions and associated methods
US8816558B2 (en) * 2006-09-01 2014-08-26 Resmed Motor Technologies Inc Insulator for stator assembly of brushless DC motor
DE112013003484T5 (de) * 2012-07-11 2015-04-02 Remy Technologies Llc Integrierter Phasenanschlussisolator mit einzelnem Phasentrenner
KR20170106267A (ko) * 2010-10-21 2017-09-20 에머슨 일렉트릭 컴파니 세그먼트형 스테이터 조립체의 스테이터 세그먼트용 엔드캡
EP2568574B1 (de) * 2011-09-09 2019-04-24 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Drehende dreiphasige elektrische Maschine und Herstellungsverfahren dafür

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5986377A (en) 1997-04-11 1999-11-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Stator for dynamoelectric machine
JP4655764B2 (ja) 2005-06-06 2011-03-23 トヨタ自動車株式会社 回転電機
JP5740930B2 (ja) 2010-03-03 2015-07-01 日本電産株式会社 ステータ及びモータ
DE102010064051A1 (de) 2010-12-23 2012-06-28 Robert Bosch Gmbh Wicklungsträger zur Isolation einer Einzelzahnwicklung bei elektrischen Maschinen
DE102010064072A1 (de) 2010-12-23 2012-06-28 Robert Bosch Gmbh Trägerzahn mit einer gewickelten Spule in einer elektrischen Maschine
EP2549622A1 (de) 2011-07-22 2013-01-23 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit einem Wirkelement mit aufgeweiteten Zähnen
FR2995471B1 (fr) 2012-09-12 2014-08-29 Valeo Equip Electr Moteur Isolant de bobine mixte realise en deux parties et element de machine electrique correspondant

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995012912A1 (en) * 1993-11-01 1995-05-11 Stridsberg Innovation Ab An electric motor and its fabrication
US20070114877A1 (en) * 2004-03-23 2007-05-24 Weirong Wang End cap for interconnecting winding coils of segmented stator to reduce phase-on-phase conditions and associated methods
US8816558B2 (en) * 2006-09-01 2014-08-26 Resmed Motor Technologies Inc Insulator for stator assembly of brushless DC motor
KR20170106267A (ko) * 2010-10-21 2017-09-20 에머슨 일렉트릭 컴파니 세그먼트형 스테이터 조립체의 스테이터 세그먼트용 엔드캡
EP2568574B1 (de) * 2011-09-09 2019-04-24 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Drehende dreiphasige elektrische Maschine und Herstellungsverfahren dafür
DE112013003484T5 (de) * 2012-07-11 2015-04-02 Remy Technologies Llc Integrierter Phasenanschlussisolator mit einzelnem Phasentrenner

Also Published As

Publication number Publication date
US20250030280A1 (en) 2025-01-23
CN118872188A (zh) 2024-10-29
DE102022203436A1 (de) 2023-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016110427A1 (de) Stator für eine elektrische maschine und verfahren zum herstellen eines solchen
WO2016110425A1 (de) Verschaltungsplatte eines stators für eine elektrische maschine und verfahren zum herstellen einer solchen
WO2015154938A1 (de) Baueinheit mit einem lamellierten blechpaket für eine elektrische maschine, verfahren zur herstellung einer solchen baueinheit und elektrische maschine
DE10152006A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine
DE102018214111A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen einer solchen elektrischen Maschine
WO2019223832A1 (de) Paketierung und verschränkung von rotorblechen für eine elektromaschine, elektromaschine und verfahren zum herstellen eines rotors
DE102019117966A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Spulenwicklung zum Einlegen in radial offene Nuten von Statoren oder Rotoren von Elektromaschinen
DE102015211836A1 (de) Verfahren zum Bewickeln eines Stators, sowie ein Stator und eine elektrische Maschine beinhaltend einen solchen Stator
DE102005024653A1 (de) Stator einer sich drehenden elektrischen Maschine und Herstellungsverfahren des Stators
WO2023194344A1 (de) Stator und elektromotor mit einem solchen stator
EP2929618A2 (de) Zahnsegment-spulen-kombination für eine elektrische maschine
DE102019214513A1 (de) Lamellenpaket für eine elektrische Maschine, ein Rotor oder Stator aufweisend ein Lamellenpaket, und Verfahren zum Herstellen eines solchen Lamellenpakets
EP1763919B1 (de) Kalibrierverfahren für einen kommutatorläufer einer elektrischen maschine
EP3614529A1 (de) Einzelzahnsegment
WO2021212161A1 (de) Verfahren, positioniereinheit sowie damit ausgestattete umformanlage zum vorpositionieren von freien stabendabschnitten eines leiterpakets
AT525718B1 (de) Rotor
WO2015154940A1 (de) Stator einer rotierenden elektrischen maschine
DE102023212371A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine und elektrische Maschine
EP3624310B1 (de) Stator mit kompakter isolation sowie verfahren zur herstellung eines solchen stators
WO2015043844A2 (de) Spulenwickelkörper für einen stator einer elektrischen maschine
WO2018206324A1 (de) Stator für eine elektrische maschine und elektrische maschine
DE102018102723A1 (de) Stator für drehende elektrische maschine und verfahren zum herstellen eines stators
DE102021211926A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Stators, insbesondere für einen EC-Motor, sowie ein Stator und eine elektrische Maschine hergestellt nach diesem Verfahren
DE102023203987A1 (de) Stator für eine Elektromaschine
WO2023143657A1 (de) Halbzeug zur herstellung eines nutisolationselements, nutisolationselement und stator für eine elektrische maschine mit einem nutisolationselement

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23716548

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202380030772.7

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 23716548

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1