DE102006029628A1

DE102006029628A1 - Hauptelement für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102006029628A1
Application number: DE102006029628A
Authority: DE
Inventors: Michael Habele
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2008-01-03
Also published as: US20080001505A1; CN101106289A

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Hauptelement, insbesondere Stator, für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Universalmotor, umfassend ein Rückschlussjoch (10) mit mindestens zwei Polen (20), welche radial an dem Rückschlussjoch (10) angeordnet sind und jeweils mindestens eine Spule (22) aufnehmen, wobei die Pole (20) mit dem Rückschlussjoch (10) verbindbar sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Hauptelement, insbesondere einen Stator, für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Universalmotor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus WO 92/10020 A ist ein Stator für eine zweipolige elektrische Maschine bekannt, welcher zur Aufnahme der Statorwicklung aus einem zweiteiligen Blechpaket aufgebaut ist. Dabei ist der Stator in Längsrichtung geteilt, so dass zwei symmetrische Blechpaketteile ausgebildet sind, deren Trennebene durch die Mitte der beiden gegenüberliegenden Schenkel des magnetischen Rückschlusses verläuft. Längs dieser Trennebene sind die beiden Blechpaketteile zwecks einfacher Herstellung und Montage durch Rastverbindungen zusammengehalten.
Die Montage des Stators erfolgt, indem zunächst die Spulen auf den jeweiligen Polschuh der beiden Blechpaketteile aufgebracht und anschließend die beiden Blechpaketteile über die Rastverbindungen miteinander verbunden werden. Diese Art der Montage ist vergleichsweise aufwändig, weil in einem separaten Schritt die beiden Blechpaketteile des Stators miteinander verbunden werden müssen. Außerdem ist durch diese Art des Einbaus der Spulen die Geometrie der Spulen begrenzt, da die Spulen mindestens so weit sein müssen, dass sie beim Aufbringen auf die Polschuhe um die Polhörner herumgeführt werden können.
Offenbarung der Erfindung
Bei dem erfindungsgemäßen Hauptelement sind die Pole mit dem Rückschlussjoch verbindbar, d.h. die Pole sind nicht einstückig mit dem Rückschlussjoch ausgeführt. Daher können die Spulen auf die Polschuhe aufgebracht werden, bevor die Pole mit dem Rückschlussjoch verbunden werden. Dies hat den Vorteil, dass die Spulen enger um die Polschuhe gewickelt werden können, so dass bei gleichem elektrischen Widerstand eine höhere Windungszahl und damit ein höherer Füllfaktor möglich ist als bei einem zweigeteilten Stator, wie er aus WO 92/10020 A bekannt ist. Wenn die Spulen enger um die Polschuhe gewickelt sind, ist zudem der Halt der Spulen auf den Polschuhen größer.
Die Pole sind bevorzugt lösbar mit dem Rückschlussjoch verbindbar. Dies ist vorteilhaft, da eine einzelne Spule ausgetauscht werden kann, indem der Pol von dem Rückschlussjoch entfernt und mit einer neuen Spule bestückt wird. Im Falle eines Stators nach WO 92/10020 A müsste zum Auswechseln einer Spule der Stator zuvor in seine zwei Blechpaketteile zerlegt werden.
Die Pole sind mit dem Rückschlussjoch insbesondere formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig oder mit einer Kombination dieser Verbindungsarten verbindbar. Bevorzugt sind die Pole mittels einer Schraubverbindung mit dem Rückschlussjoch verbindbar. Eine Schraubverbindung kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Pole im Bereich der Polschuhe, insbesondere im Bereich der dem Rückschlussjoch zugewandten Fläche der Polschuhe, Bohrungen mit Innengewinde besitzen. Das Rückschlussjoch weist dementsprechend Öffnungen auf, die mit den Bohrungen in den Polschuhen zur Deckung kommen, wenn die Polschuhe an dem Rückschluss anliegen. Zur Befestigung der Polschuhe greifen Schrauben durch die Öffnungen in dem Rückschlussjoch hindurch und in das Gewinde der Bohrungen in den Polschuhen ein. Zusätzlich oder alternativ kann eine formschlüssige Verbindung vorgesehen sein, beispielsweise indem das Rückschlussjoch eine Ausnehmung, z.B. in Form einer axialen Nut, aufweist, in die ein Polschuh eingreift. Um einen ausreichenden Formschluss zu erzielen, kann der Polschuh in geeigneter Weise geformt sein. Beispielsweise kann der Polschuh so geformt sein, dass er in einer Ausnehmung in dem Rückschlussjoch, beispielsweise einer axialen Nut, einen Hinterschnitt bildet.
Das erfindungsgemäße Hauptelement umfasst ein Rückschlussjoch und mindestens zwei Pole, welche radial über ihre Polschuhe an dem Rückschlussjoch angeordnet sind und ein Polpaar bilden. Insbesondere sind die zwei Pole eines Polpaares diametral zueinander angeordnet. Vier Pole oder eine höhere geradzahlige Anzahl an Polen sind insbesondere äquidistant entlang des Rückschlussjochs angeordnet. Die Pole nehmen jeweils mindestens eine Spule auf.
Das Rückschlussjoch besteht aus einem Paket axial aneinander gereihter Lamellen (Lamellenpaket). Das Rückschlussjoch ist im Wesentlichen zylinderförmig, wobei der Querschnitt des Rückschlussjochs z.B. im Wesentlichen rund ist. Der Querschnitt kann auch eine andere Form aufweisen, z.B. kann das Rückschlussjoch in einem oder mehreren Bereichen abgeflacht sein. Insbesondere ist das Rückschlussjoch einteilig ausgeführt. Unter einem einteiligen Rückschlussjoch wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Rückschlussjoch verstanden, dessen Lamellen einstückig bzw. einteilig ausgebildet sind. Anders als bei dem aus WO 92/10020 A bekannten Stator ist das Rückschlussjoch also nicht in Längsrichtung (oder einer anderen Richtung) in zwei oder mehrere Teile geteilt. Daher gibt es bei dem erfindungsgemäßen Hauptelement keinen Trennluftspalt im Rückschlussjoch, weshalb die magnetische Flussdichte des Rückschlussjoches höher, und damit der magnetische Widerstand geringer, ist. Folglich hat ein Universalmotor mit einem erfindungsgemäßen Hauptelement als Stator bei gleichem Drehmoment und gleicher Erwärmung eine geringere Leerlaufdrehzahl.
Die Pole sind jedoch vorzugsweise einstückig, z.B. aus Eisen, Sintermetall oder einem anderen weichmagnetischen Material, ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass sie leicht mit dem Rückschlussjoch verbindbar sind. Die Pole können jedoch auch aus einem Paket axial aneinander gereihter Lamellen aufgebaut sein. Dabei sind zum Anbringen der Pole am Rückschlussjoch die Lamellen eines Poles im Bereich des Polschuhs, insbesondere im Bereich der dem Rückschlussjoch zugewandten Fläche des Polschuhs, in geeigneter Weise miteinander verbunden.
Das Aufbringen der Spulen auf die Polschuhe kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Spulen direkt auf die Polschuhe gewickelt werden. Hierfür werden die Pole der Wickelmaschine zugeführt. Da die Pole beim Aufbringen der Spulen nicht an dem Rückschlussjoch angebracht sind, können die Windungen der Spulen enger um die Polschuhe gewickelt werden. Die Spulen können alternativ auch als separates Bauteil vorgefertigt werden und anschließend auf die Polschuhe aufgebracht werden, indem sie auf die Polschuhe von deren freiem Ende her aufgeschoben werden. Auch in dieser Ausführungsform kann die Wicklung der Spulen enger ausgeführt werden, da die Spulen direkt auf die Polschuhe aufgeschoben werden können. Sie müssen nicht, wie im Fall eines Stators gemäß WO 92/10020 A , um die Polhörner herumgeführt werden.
Die Spulen können in der an sich bekannten Art vorbehandelt und/oder nachbehandelt sein, z.B. mit einem Backlack beschichtet und/oder pulverbeschichtet sein.
Beim Zusammenbau des erfindungsgemäßen Hauptelements werden zunächst die Spulen auf die Polschuhe der Pole aufgebracht. Dann werden die Pole an dem Rückschlussjoch angebracht.
Bei dem erfindungsgemäßen Hauptelement handelt es sich vorzugsweise um einen Stator eines Universalmotors in Innenläuferbauweise.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hauptelements im zusammengebauten Zustand in schematischer Darstellung
2 das Hauptelement nach 1 in Explosionsdarstellung.
Bei der in 1 schematisch dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hauptelements handelt es sich um einen Stator 1 eines zweipoligen Universalmotors in Innenläuferbauweise. Das Rückschlussjoch 10 des Stators 1 besteht in an sich bekannter Weise aus einem Paket axial aneinander gereihter Lamellen (nicht dargestellt). Der Stator 10 besitzt zwei einander gegenüber liegende Pole 20. Die Pole 20 sind über die Polschuhe 24 an dem Rückschlussjoch 10 angeordnet und radial nach innen gerichtet. Die Pole 20 mit den Polschuhen 24, die in Umfangsrichtung in Polhörner 26 auslaufen, sind einstückig ausgeführt. Sie tragen jeweils eine Spule 22 zur Felderregung. Erfindungsgemäß sind die Pole 20 mit dem Rückschlussjoch 10 verbindbar. In der dargestellten Ausführungsform sind die Pole 20 mittels einer Schraubverbindung lösbar mit dem Rückschlussjoch 10 verbunden. Dazu sind in der dargestellten Ausführungsform in dem Rückschlussjoch 10 für jeden Pol 20 zwei Bohrungen 12 vorgesehen. Die Pole 20 besitzen dementsprechend an der dem Rückschlussjoch 10 zugewandten Fläche 25 der Polschuhe 24 zwei Vorsprünge 28 mit Innengewinde (nicht dargestellt). Die Vorsprünge 28 greifen von innen in die Bohrungen 12 des Rückschlussjochs 10. Dabei ist mit dem Ausdruck „von innen" gemeint, dass die Vorsprünge 28 von innerhalb des Rückschlussjochs 10 in die Bohrungen 12 greifen. Jeweils eine Schraube 14 ist von außen durch die Bohrungen 12 hindurch geführt und greift durch Verschrauben in das Innengewinde der Vorsprünge 28 ein. Dabei ist mit dem Ausdruck „von außen" gemeint, dass die Schrauben 14 von außerhalb des Rückschlussjochs 10 durch die Bohrungen 12 hindurch geführt werden. Zusätzlich ist für jeden Pol 20 eine Unterlegplatte 16 mit zwei Bohrungen 17 vorgesehen, die von außen an dem Rückschlussjoch 10 anliegt, wobei die Bohrungen 17 der Unterlegplatte 16 mit den Bohrungen 12 des Rückschlussjochs 10 zur Deckung kommen. Die Unterlegplatten 16 erlauben eine großflächige Kraftverteilung beim Anschrauben der Pole 10, da die Presskraft nicht nur zwischen der an dem Rückschlussjoch 10 anliegenden Fläche des Schraubenkopfes und dem Lamellenpaket des Rückschlussjochs 10 wirkt, sondern sich auf die gesamte Fläche der Unterlegplatten 16 verteilt.

Claims

Hauptelement, insbesondere Stator, für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Universalmotor, umfassend ein Rückschlussjoch (10) mit mindestens zwei Polen (20), welche radial an dem Rückschlussjoch (10) angeordnet sind und jeweils mindestens eine Spule (22) aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole (20) mit dem Rückschlussjoch (10) verbindbar sind.
Hauptelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole (20) mit dem Rückschlussjoch (10) formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbindbar sind.
Hauptelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole (20) lösbar mit dem Rückschlussjoch (10) verbindbar sind.
Hauptelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole (20) mittels einer Schraubverbindung mit dem Rückschlussjoch (10) verbindbar sind.
Hauptelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlussjoch (10) einteilig ausgeführt ist.
Hauptelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlussjoch (10) aus einem Lamellenpaket aufgebaut ist.
Hauptelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole (20) einstückig ausgeführt sind.
Hauptelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole (20) aus Eisen, Sintermetall o.dgl. sind.
Universalmotor enthaltend ein Hauptelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche.