DE102017222055A1 - Stator or rotor of an electric machine - Google Patents

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DE102017222055A1
DE102017222055A1 DE102017222055.4A DE102017222055A DE102017222055A1 DE 102017222055 A1 DE102017222055 A1 DE 102017222055A1 DE 102017222055 A DE102017222055 A DE 102017222055A DE 102017222055 A1 DE102017222055 A1 DE 102017222055A1
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David Philipp Morisco
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschinenkomponente, insbesondere Stator (1) oder Rotor (12) einer elektrischen Maschine (3), umfassend einen Grundkörper (2), der einen Stapel einzelner Bleche (4) und zumindest eine Aussparung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Isolierung (5) aus weichmagnetischem Verbundwerkstoff in der Aussparung (6) angeordnet ist.

Figure DE102017222055A1_0000
The present invention relates to a machine component, in particular stator (1) or rotor (12) of an electrical machine (3), comprising a main body (2) having a stack of individual sheets (4) and at least one recess (6), characterized in that an electrical insulation (5) made of soft magnetic composite material is arranged in the recess (6).
Figure DE102017222055A1_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschinenkomponente, insbesondere einen Stator oder Rotor, einer elektrischen Maschine. Der Stator oder Rotor weist insbesondere eine magnetisch leitfähige elektrische Isolierung auf. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, umfassend einen derartigen Stator oder Rotor.The present invention relates to a machine component, in particular a stator or rotor, an electric machine. The stator or rotor in particular has a magnetically conductive electrical insulation. Furthermore, the invention relates to an electric machine comprising such a stator or rotor.

Aus dem Stand der Technik sind Drehstrommaschinen mit Permanentmagneten bekannt. Diese ermöglichen hohe Drehmomente und hohe Leistungsdichten. Generell lassen sich die Maschinen innerhalb der Literatur in zwei Kategorien unterteilen, in Innenläufer (Rotor innerhalb des Stators) und Außenläufer (Rotor außerhalb des Stators).Three-phase machines with permanent magnets are known from the prior art. These allow high torques and high power densities. In general, the machines within the literature can be divided into two categories, internal rotor (rotor inside the stator) and external rotor (rotor outside the stator).

Im Stator der Maschine sind die zur Drehfelderzeugung notwendigen Wicklungen eingebracht. Speziell für die Verwendung von verteilten Wicklungsanordnungen entstehen große Wickelköpfe, die wiederum bei Bestromung Streufelder generieren. Solche Streufelder können in ein vorhandenes Statorblechpaket eindringen und dort zusätzliche Wirbelströme zur Folge haben.In the stator of the machine, the windings necessary for the generation of the rotating field are introduced. Especially for the use of distributed winding arrangements arise large winding heads, which in turn generate stray fields when energized. Such stray fields can penetrate into an existing laminated stator core and cause additional eddy currents there.

Im magnetischen Kreis der elektrischen Maschine (Eisen) werden durch die innerhalb der Drehfeldwicklung fließenden Ströme starke Induktionen (magnetische Flussdichten) erzeugt. Diese Induktionen haben ihrerseits induzierte Ströme zur Folge die in Form von Wirbelstromverlusten zum einen die Maschinenteile erwärmen, zum anderen hierdurch einen Energieverlust und damit Wirkungsgradverlust nach sich ziehen. Um diese Wirbelstromanteile zu reduzieren werden die axialen (in Richtung der Maschinenachse) Stromwege reduzieret. Dies geschieht am besten durch Verwendung von Eisenkernen, die als Blechpakete ausgebildet sind.In the magnetic circuit of the electric machine (iron), strong currents (magnetic flux densities) are generated by the currents flowing within the rotating field winding. These inductions, in turn, have induced currents which, in the form of eddy current losses, on the one hand heat the machine parts, and on the other cause an energy loss and thus a loss of efficiency. In order to reduce these eddy current components, the axial (in the direction of the machine axis) current paths are reduced. This is best done by using iron cores, which are designed as laminated cores.

Bedingt durch den Aufbau der elektrischen Maschinen entstehen im Randbereich Statorfelder, die axial in den Stator eintreten. Speziell durch das Feld des Wickelkopfs und im Falle der axialen Verlängerung des Rotors gegenüber dem Stator entstehen Streufelder. Diese Streufelder rufen in dem Blechpaket des Stators Wirbelströme hervor. Da die Ströme innerhalb der Blechebene der Blechpakete verlaufen, ist die Ausbildung des Eisenkerns als Blechpaket hier wirkungslos.Due to the structure of the electrical machines, stator fields are created in the edge area, which enter the stator axially. Especially by the field of the winding head and in the case of the axial extension of the rotor relative to the stator stray fields arise. These stray fields cause eddy currents in the laminated core of the stator. Since the currents run within the sheet metal plane of the laminated cores, the formation of the iron core as a laminated core is ineffective here.

Ein derartiger Fall ist in 1 schematisch gezeigt. 1 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem Stator 1 gemäß dem Stand der Technik. Der Stator 1 umfasst einen Grundkörper 2, der durch einen Stapel einzelner Bleche 4 gebildet ist. Der Grundkörper 2 formt einen Zahn 7, an dem eine Wicklung angebracht werden kann, was zu einem Wickelkopf führt. Durch das axial in den Stator eintretende Streufeld Bz ergeben sich Wirbelströme Iec. Obwohl diese nur in den einzelnen Blechen 4 auftreten, haben die Wirbelströme Iec einen störenden Einfluss auf den Betrieb einer elektrischen Maschine, die den Stator 1 umfasst.Such a case is in 1 shown schematically. 1 schematically shows a section of a stator 1 according to the prior art. The stator 1 includes a main body 2 passing through a stack of individual sheets 4 is formed. The main body 2 forms a tooth 7 to which a winding can be attached, resulting in a winding head. By the axially entering the stator stray field Bz eddy currents I ec arise. Although these only in the individual sheets 4 occur, the eddy currents I ec have a disruptive effect on the operation of an electrical machine that drives the stator 1 includes.

Ebenso ist aus der DE 10 2010 026 263 A1 bekannt, ganze Statorsegmente aus einem magnetisch leitfähigen Verbundwerkstoff zu fertigen. Allerdings ist eine solche Fertigung sehr aufwendig und wird in dem genannten Dokument nur deshalb verwendet, da eine Statorgeometrie recht komplex ist und nicht durch gestanzte Bleche realisiert werden kann.Likewise is from the DE 10 2010 026 263 A1 known to manufacture entire stator segments of a magnetically conductive composite material. However, such a production is very complicated and is used in the cited document only because a stator geometry is quite complex and can not be realized by stamped sheets.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Maschinenkomponente, das bedeutet der erfindungsgemäße Stator oder Rotor, ist einfach und aufwandsarm zu fertigen, indem auf die herkömmlichen Stapel einzelner Bleche zurückgegriffen wird. Gleichzeitig weist die Maschinenkomponente eine elektrische Isolierung aus weichmagnetischem Verbundwerkstoff auf, so dass eine Ausbreitung von Wirbelströmen auch in den einzelnen Blechen nicht ermöglicht ist.The machine component according to the invention, that is to say the stator or rotor according to the invention, can be manufactured easily and with little effort by resorting to the conventional stacks of individual sheets. At the same time, the machine component has an electrical insulation of soft magnetic composite material, so that a propagation of eddy currents in the individual sheets is not possible.

Die erfindungsgemäße Maschinenkomponente einer elektrischen Maschine, die insbesondere Stator oder Rotor ist, umfasst einen Grundkörper und eine elektrische Isolierung. Der Grundkörper ist insbesondere ein Rotorgrundkörper oder ein Statorgrundkörper und weist insbesondere einen Stapel einzelner Bleche auf. Die Bleche sind insbesondere aus Elektroblech gefertigt. The machine component according to the invention of an electrical machine, which is in particular a stator or rotor, comprises a main body and an electrical insulation. The base body is in particular a rotor base body or a stator base body and in particular has a stack of individual sheets. The sheets are in particular made of electrical steel.

Insbesondere sind die einzelnen Bleche elektrisch gegeneinander isoliert. Die elektrische Isolierung ist aus einem weichmagnetischen Verbundwerkstoff hergestellt. Der Grundkörper weist eine Vielzahl von Zähnen auf. Die Zähne dienen zur Aufnahme von Wicklungen und sind über einen Ringabschnitt zum magnetischen Rückschluss verbunden. Weiter ist vorgesehen, dass zumindest einer der Zähne oder der Ringabschnitt zumindest eine Aussparung aufweist, in der die elektrische Isolierung angeordnet ist. Bei dem weichmagnetischen Verbundwerkstoff handelt es sich insbesondere um ein Trägermaterial, dem ein ferromagnetisches Pulver beigemischt ist. Besonders vorteilhaft umfasst der weichmagnetische Verbundwerkstoff weichmagnetische Eigenschaften aufweisende Partikel, die mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen sind. Die Partikel umfassen bevorzugt Eisen und/oder zumindest eine eisenhaltige Legierung. Die elektrische Isolierung wirkt vorteilhafterweise lediglich elektrisch isolierend, während gleichzeitig eine magnetische Leitfähigkeit sichergestellt ist. Durch die Aussparung des Grundkörpers ist somit ein potentieller Weg für einen Wirbelstrom unterbrochen und/oder eingeschränkt, wodurch das Auftreten von Wirbelströmen innerhalb des Grundkörpers verhindert oder zumindest erschwert ist. Der magnetische Weg ist hingegen aufgrund des weichmagnetischen Verbundwerkstoffs innerhalb der Aussparung nicht unterbrochen. Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass jedes Blech des Stapels der Bleche besagte Aussparung aufweist. Wird der Grundkörper durch Stapeln der einzelnen Bleche zusammengesetzt, so ergibt sich insbesondere die Aussparung derart, dass diese vollständig axial durch den Grundkörper verläuft. Die Richtungsangabe „axial“ ist hierbei entlang einer Rotationsachse einer elektrischen Maschine zu verstehen, die durch den Stator und den Rotor vorgegeben ist.In particular, the individual sheets are electrically isolated from each other. The electrical insulation is made of a soft magnetic composite material. The main body has a plurality of teeth. The teeth serve to accommodate windings and are connected via a ring section for magnetic inference. It is further provided that at least one of the teeth or the ring portion has at least one recess in which the electrical insulation is arranged. The soft magnetic composite material is, in particular, a carrier material to which a ferromagnetic powder has been admixed. Particularly advantageously, the soft magnetic composite material comprises soft magnetic properties having particles which are provided with an electrically insulating coating. The particles preferably comprise iron and / or at least one iron-containing alloy. The electrical insulation advantageously acts only electrically insulating, while at the same time a magnetic conductivity is ensured. By the recess of the main body is thus a potential way for an eddy current interrupted and / or restricted, whereby the occurrence of eddy currents within the body prevented or at least difficult. The magnetic path, however, is not interrupted due to the soft magnetic composite material within the recess. Particularly advantageous is provided that each sheet of the stack of sheets has said recess. If the base body is assembled by stacking the individual sheets, then in particular the cutout results in such that it extends completely axially through the base body. The directional indication "axially" is to be understood along a rotation axis of an electrical machine, which is predetermined by the stator and the rotor.

Durch den Aufbau des Grundkörpers als Stapel einzelner Bleche, die elektrisch gegeneinander isoliert sind und die Verwendung der beschriebenen elektrischen Isolierung sind die Wirbelströme innerhalb des Grundkörpers reduziert. Gleichzeitig ist eine magnetische Leitfähigkeit des Grundkörpers nicht oder nahezu nicht eingeschränkt. Somit wird eine Führung eines magnetischen Flusses nicht behindert.Due to the design of the base body as a stack of individual sheets, which are electrically insulated from each other and the use of the electrical insulation described, the eddy currents are reduced within the body. At the same time a magnetic conductivity of the body is not or almost not limited. Thus, a guidance of a magnetic flux is not hindered.

Das weichmagnetische Verbundmaterial der elektrischen Isolierung kann stoffschlüssig und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig in der Aussparung befestigt sein.The soft-magnetic composite material of the electrical insulation can be fastened in the recess in a material-locking and / or positive-locking and / or force-locking manner.

Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.The dependent claims have preferred developments of the invention to the content.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Aussparung durch die elektrische Isolierung vollständig aufgefüllt ist. Somit sind insbesondere keine Luftspalte innerhalb des Grundkörpers vorhanden. Die Aussparung ist vielmehr vollständig mit dem weichmagnetischen Verbundwerkstoff gefüllt. Ein Luftspalt würde sich negativ auf den magnetischen Fluss auswirken, wodurch eine Leistung der elektrischen Maschine geschmälert wäre. Durch das vollständige Ausfüllen der Aussparung durch die elektrische Isolierung weist somit der Grundkörper dasselbe Volumen auf, dass dieser auch ohne Aussparung aufweisen würde.It is preferably provided that the recess is completely filled by the electrical insulation. Thus, in particular no air gaps are present within the body. Rather, the recess is completely filled with the soft magnetic composite material. An air gap would have a negative effect on the magnetic flux, whereby a performance of the electric machine would be reduced. As a result of the complete filling of the recess by the electrical insulation, the base body thus has the same volume that it would also have no recess.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Aussparung durch sämtliche Bleche des Stapels verläuft. Insbesondere verläuft die Aussparung entlang der zuvor beschriebenen Rotationsachse. Somit ist sichergestellt, dass in jedem einzelnen Blech eine Reduktion der Wirbelströme stattfindet. Da die Wirbelströme in jedem Blech des Stapels des Grundkörpers voneinander auftreten, kann somit ein sicheres und zuverlässiges Reduzieren des Auftretens von Wirbelströmen im gesamten Grundkörper erreicht werden. Alternativ kann die Aussparung auch nur in äußeren Randbereichen des Stapels eingebracht sein.It is preferably provided that the recess extends through all the sheets of the stack. In particular, the recess extends along the axis of rotation described above. This ensures that a reduction of the eddy currents takes place in each individual plate. Since the eddy currents occur in each sheet of the stack of the main body of each other, thus a safe and reliable reduction of the occurrence of eddy currents in the entire body can be achieved. Alternatively, the recess may also be introduced only in outer edge regions of the stack.

Weiterhin ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Aussparung schlitzförmig ausgebildet ist. Unter schlitzförmig ist zu verstehen, dass die Aussparung in einem Querschnitt, der insbesondere senkrecht zu der zuvor beschriebenen Rotationsachse bestimmt wird, in einer ersten Richtung eine erheblich größere Abmessung aufweist als in einer zweiten Richtung. Erste Richtung und zweite Richtung sind insbesondere orthogonal. Weiterhin ist vorgesehen, dass sich die Aussparung bezüglich der Rotationsachse der elektrischen Maschine radial nach außen erstreckt. Dies bedeutet, dass diejenige Richtung, in der die Aussparung eine größere Abmessung aufweist, radial zu der Rotationsachse orientiert ist. Die zweite Richtung ist bevorzugt senkrecht dazu orientiert. Insbesondere erlaubt eine übliche Geometrie des Grundkörpers in besagter radialer Richtung eine vergrößerte Ausbreitung von Wirbelströmen als in Umfangsrichtung um die Rotationsachse. Daher ist eine entsprechende Anordnung der Aussparung radial zu der Rotationsachse besonders effektiv, um Wirbelströme zu bekämpfen. Furthermore, it is advantageously provided that the recess is slit-shaped. Under slot-shaped is to be understood that the recess in a cross section, which is determined in particular perpendicular to the axis of rotation described above, in a first direction has a considerably larger dimension than in a second direction. First direction and second direction are in particular orthogonal. Furthermore, it is provided that the recess extends radially outward with respect to the axis of rotation of the electric machine. This means that the direction in which the recess has a larger dimension, is oriented radially to the axis of rotation. The second direction is preferably oriented perpendicular thereto. In particular, a conventional geometry of the main body in said radial direction allows an increased propagation of eddy currents than in the circumferential direction about the axis of rotation. Therefore, a corresponding arrangement of the recess radially to the axis of rotation is particularly effective to combat eddy currents.

Bevorzugt ist die Aussparung zumindest teilweise in dem Zahn angeordnet. Somit ist insbesondere ermöglicht, innerhalb des Zahns Wirbelstrompfade zu unterbrechen, um somit das Auftreten von Wirbelströmen zu erschweren oder zu verhindern.Preferably, the recess is at least partially disposed in the tooth. Thus, in particular, it is possible to interrupt eddy current paths within the tooth in order to make it more difficult or prevent the occurrence of eddy currents.

Besonders vorteilhaft ist die Aussparung ausschließlich in dem Zahn angeordnet. Da innerhalb des Zahns die größte Gefahr von störenden Wirbelströmen besteht, lässt sich somit die Aussparung zusammen mit der elektrischen Isolierung effektiv in dem Zahn einsetzen. Dadurch ist ein Fertigungsaufwand des Stators oder Rotors minimiert, gleichzeitig ist ein maximales Reduzieren von Wirbelströmen erreicht.Particularly advantageously, the recess is arranged exclusively in the tooth. Since there is the greatest risk of disturbing eddy currents within the tooth, thus the recess can be effectively used in the tooth together with the electrical insulation. As a result, a production cost of the stator or rotor is minimized, at the same time a maximum reduction of eddy currents is achieved.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Aussparung T-förmig ausgebildet ist. Somit weist die Aussparung einen ersten Abschnitt und einen zu dem ersten Abschnitt gewinkelt angeordneten zweiten Abschnitt auf. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind bevorzugt senkrecht zueinander angeordnet. Durch die T-Form ist erreicht, dass ein möglichst großer Bereich des Zahns und/oder des Grundkörpers mit der Aussparung und der elektrischen Isolierung versehen ist. Dadurch lassen sich keine großflächigen Bereiche finden, in denen Wirbelströme auftreten könnten. Somit ist wiederum erreicht, dass das Auftreten von Wirbelströmen signifikant reduziert ist.In a further advantageous embodiment, it is provided that the recess is T-shaped. Thus, the recess has a first portion and an angle to the first portion arranged second portion. The first section and the second section are preferably arranged perpendicular to one another. By the T-shape is achieved that the largest possible area of the tooth and / or the body is provided with the recess and the electrical insulation. As a result, large areas can not be found in which eddy currents could occur. Thus, in turn, it is achieved that the occurrence of eddy currents is significantly reduced.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der erste Abschnitt geradlinig oder gekrümmt. Der zweite Abschnitt ist vorteilhafterweise stets geradlinig. Ist der erste Abschnitt geradlinig, so ist dieser insbesondere innerhalb des Zahns angebracht. Ist der erste Abschnitt hingegen gekrümmt, so ist dieser vorteilhafterweise innerhalb des Ringabschnitts des Grundkörpers ausgebildet. Da der Ringabschnitt selbst gekrümmt ist, ist der erste Abschnitt, der innerhalb des Ringabschnitts verläuft, vorteilhafterweise ebenfalls gekrümmt. Somit wird wiederum erreicht, dass innerhalb des Grundkörpers keinerlei großflächigen Bereiche vorhanden sind, in denen Wirbelströme auftreten können. Vielmehr werden großflächige Bereiche durch die Ausnehmung und die elektrische Isolierung in Teilbereiche unterteilt, wodurch nur geringe Wirbelströme lokal begrenzt auftreten können. Der zweite Abschnitt verläuft zu dem ersten Abschnitt abgewinkelt und kann sich abhängig vom ersten Abschnitt sowohl innerhalb des Zahns als auch innerhalb des Ringkörpers befinden.In a particularly advantageous embodiment, the first section is rectilinear or curved. The second section is advantageously always straightforward. If the first section is rectilinear, then this is in particular mounted within the tooth. If, however, the first section is curved, then this is advantageously formed within the ring section of the main body. Since the ring portion itself is curved, the first portion extending within the ring portion is advantageously also curved. Thus, in turn, it is achieved that within the main body no large areas are present in which eddy currents can occur. Rather, large areas are divided by the recess and the electrical insulation into sections, whereby only small eddy currents can occur locally limited. The second portion is angled toward the first portion and may be within the tooth as well as within the annulus depending on the first portion.

Vorteilhafterweise ist des Weiteren vorgesehen, dass jedem Zahn drei getrennte Aussparungen zugeordnet sind. Eine erste Aussparung ist innerhalb des Zahns vorhanden. Zwei zweite Aussparungen sind innerhalb des Ringabschnitts neben dem Zahn angeordnet. Insbesondere sind alle Aussparungen schlitzförmig und radial orientiert. Auch somit sind große Flächen, insbesondere an dem Zahn, verhindert, wodurch das Auftreten von Wirbelströmen signifikant reduziert ist.Advantageously, it is further provided that each tooth is assigned three separate recesses. A first recess is present within the tooth. Two second recesses are located within the ring section adjacent to the tooth. In particular, all recesses are slit-shaped and radially oriented. Even so, large areas, in particular on the tooth, prevented, whereby the occurrence of eddy currents is significantly reduced.

Schließlich umfasst die Erfindung eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschine umfasst einen Stator und einen Rotor. Dabei ist vorgesehen, dass der Stator und/oder Rotor ein Stator und/oder Rotor wie zuvor beschrieben ist. Somit weist die elektrische Maschine einen effizienten Betrieb auf, da störende Wirbelströme in ihrem Auftreten erheblich reduziert sind. Somit sind Verluste der elektrischen Maschine reduziert, wodurch deren Wirkungsgrad verbessert ist. Die elektrische Maschine kann somit sehr effizient betrieben werden.Finally, the invention comprises an electric machine. The electric machine comprises a stator and a rotor. It is provided that the stator and / or rotor is a stator and / or rotor as described above. Thus, the electric machine to an efficient operation, since disturbing eddy currents are significantly reduced in their occurrence. Thus, losses of the electric machine are reduced, whereby their efficiency is improved. The electric machine can thus be operated very efficiently.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

  • 1 eine schematische Ansicht eines Stators gemäß dem Stand der Technik,
  • 2 eine schematische Ansicht einer elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 3 eine schematische Ansicht eines Stators der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 4a eine erste Alternative der Anordnung der Aussparung innerhalb des Stators der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 4b eine zweite Alternative der Anordnung der Aussparung innerhalb des Stators der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 4c eine dritte Alternative der Anordnung der Aussparung innerhalb des Stators der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 4d eine vierte Alternative der Anordnung der Aussparung innerhalb des Stators der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
  • 4e eine fünfte Alternative der Anordnung der Aussparung innerhalb des Stators der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
  • 1 a schematic view of a stator according to the prior art,
  • 2 a schematic view of an electric machine according to an embodiment of the invention,
  • 3 a schematic view of a stator of the electric machine according to the embodiment of the invention,
  • 4a a first alternative arrangement of the recess within the stator of the electric machine according to the embodiment of the invention,
  • 4b a second alternative arrangement of the recess within the stator of the electric machine according to the embodiment of the invention,
  • 4c a third alternative arrangement of the recess within the stator of the electric machine according to the embodiment of the invention,
  • 4d a fourth alternative arrangement of the recess within the stator of the electric machine according to the embodiment of the invention, and
  • 4e a fifth alternative arrangement of the recess within the stator of the electric machine according to the embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt einen Stator 1 gemäß dem Stand der Technik. Dieser wurde eingangs bereits beschrieben. 1 shows a stator 1 according to the prior art. This was already described at the beginning.

2 zeigt schematisch eine elektrische Maschine 3. Die elektrische Maschine 3 umfasst einen Stator 1 und einen Rotor 12. Dabei ist insbesondere der Stator 1 ein Stator gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 schematically shows an electric machine 3 , The electric machine 3 includes a stator 1 and a rotor 12 , In particular, the stator is 1 a stator according to an embodiment of the invention.

Der Stator 1 weist einen Ringabschnitt 11 sowie mehrere Zähne 7 auf. Die Zähne 7 dienen zur Aufnahme von Wicklungen 8. Sowohl der Ringabschnitt 11 als auch die Zähne 7 sind durch Stapel einzelner Bleche 4 gebildet. Die Bleche 4 lassen sich einfach und aufwandsarm durch Stanzen herstellen. Insbesondere sind die Bleche 4 aus Elektroblech gefertigt und beim Stapeln zu dem Grundkörper 2 gegeneinander elektrisch isoliert.The stator 1 has a ring section 11 as well as several teeth 7 on. The teeth 7 serve to accommodate windings 8th , Both the ring section 11 as well as the teeth 7 are through stacks of individual sheets 4 educated. The sheets 4 can be produced simply and with little effort by punching. In particular, the sheets are 4 made of electrical steel and when stacking to the body 2 electrically isolated from each other.

Der Rotor 12 ist insbesondere analog zu dem Stator 1 aufgebaut. Dies bedeutet, dass auch der Rotor 12 vorteilhafterweise einen Stapel aus einzelnen Blechen (nicht gezeigt) aufweist. Der Rotor 12 weist außerdem eine Vielzahl von Permanentmagneten 13 auf, wodurch eine magnetische Kopplung mit dem Stator 1 ermöglicht ist. Insbesondere kann auf diese Weise erreicht werden, dass sich der Rotor 12 gegenüber dem Stator 1 verdreht.The rotor 12 is in particular analogous to the stator 1 built up. This means that even the rotor 12 advantageously has a stack of individual sheets (not shown). The rotor 12 also has a plurality of permanent magnets 13 on, creating a magnetic coupling with the stator 1 is possible. In particular, can be achieved in this way that the rotor 12 opposite the stator 1 twisted.

3 zeigt schematisch den Stator 1 der elektrischen Maschine 3. Dabei ist ersichtlich, dass der Grundkörper 2 eine Vielzahl von Bleche 4 aufweist, wobei die Bleche 4 gestapelt sind. Alle Bleche 4 sind insbesondere identisch ausgebildet und durch einen Stanzprozess gefertigt. Die Bleche 4 sind vorteilhafterweise elektrisch gegeneinander isoliert, wodurch sichergestellt ist, dass Wirbelströme nicht zwischen den einzelnen Blechen 4 fließen können. 3 schematically shows the stator 1 the electric machine 3 , It can be seen that the basic body 2 a variety of sheets 4 having, wherein the sheets 4 are stacked. All sheets 4 are in particular identical and formed by made a punching process. The sheets 4 are advantageously electrically isolated from each other, which ensures that eddy currents are not between the individual sheets 4 can flow.

In 3 ist gezeigt, dass sich eine Aussparung 6 von radial außerhalb des Grundkörpers 2 radial nach innen bis in den Zahn 7 erstreckt. Die Aussparung 6 verläuft dabei durch sämtliche Bleche 4. Gefüllt ist die Aussparung 6 durch eine elektrische Isolierung 5, der die Aussparung 6 vollständig ausfüllt. Die elektrische Isolierung 5 ist aus einem weichmagnetischen Verbundwerkstoff gefertigt und umfasst insbesondere weichmagnetische Eigenschaften aufweisende Partikel mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung. Somit ist die elektrische Isolierung 5 magnetisch leitfähig, aber elektrisch isolierend. Die Partikel umfassen insbesondere Eisen und/oder zumindest eine eisenhaltige Legierung.In 3 is shown to be a recess 6 from radially outside the body 2 radially inward to the tooth 7 extends. The recess 6 runs through all the sheets 4 , Filled is the recess 6 by an electrical insulation 5 , the recess 6 completely filled out. The electrical insulation 5 is made of a soft magnetic composite material and in particular comprises soft magnetic properties having particles with an electrically insulating coating. Thus, the electrical insulation 5 magnetically conductive, but electrically insulating. The particles comprise in particular iron and / or at least one iron-containing alloy.

Treten dieselben Störfelder BZ wie in 1 erläutert auf, so ist das Auftreten der Wirbelströme Iec reduziert. Insbesondere ist die zur Verfügung stehende Fläche durch die Aussparung 6 und die elektrische Isolierung 5 verringert. Da die elektrische Isolierung elektrisch isolierend wirkt, kann ein Wirbelstrom die Aussparung 6 nicht überwinden. Somit treten, wie in 3 dargestellt, erheblich verminderte Wirbelströme I ec auf. Somit ist ein Verlust beim Betrieb der elektrischen Maschine 3 verringert.Join the same interference fields B z as in 1 explained on, so is the occurrence of eddy currents I ec reduced. In particular, the available area through the recess 6 and the electrical insulation 5 reduced. Since the electrical insulation acts electrically insulating, an eddy current can be the recess 6 do not overcome. Thus, as in 3 shown, significantly reduced eddy currents I ec on. Thus, there is a loss in the operation of the electric machine 3 reduced.

Obwohl durch die elektrische Isolierung 5 eine elektrische Isolierung erfolgt, wird ein magnetischer Fluss im Magnetkreis der elektrischen Maschine 3 nicht oder nahezu nicht beeinflusst. Dies bedeutet, dass keine negativen Auswirkungen auf den Magnetfluss vorhanden sind. Somit ist erreicht, dass durch das elektrische Isolieren keinerlei zusätzlichen Nachteile in die elektrische Maschine, insbesondere in den Stator 1 eingebracht werden.Although by the electrical insulation 5 an electrical insulation takes place, a magnetic flux in the magnetic circuit of the electric machine 3 not or almost not affected. This means that there are no negative effects on the magnetic flux. Thus, it is achieved that by electrical insulation no additional disadvantages in the electrical machine, in particular in the stator 1 be introduced.

Die 4 zeigt mehrere Alternativen der Anordnung der Aussparung 6 und der elektrischen Isolierung 5. Alle diese Alternativen lassen sich in der elektrischen Maschine 3, wie in 2 gezeigt, verwenden.The 4 shows several alternatives of the arrangement of the recess 6 and electrical insulation 5 , All these alternatives can be found in the electric machine 3 , as in 2 shown, use.

In einer ersten Alternative, wie in 4a dargestellt, ist die Aussparung 6 nahezu identisch wie in 3 angeordnet, wobei die Aussparung 6 nicht bis zu einem radial äußeren Ende des Stators 1 verläuft. Vielmehr streckt sich die Aussparung 6 von dem Zahn 7 bis in den Bereich des Ringabschnitts 11. Somit ist ein Aufwand zur Fertigung der elektrischen Isolierung 5 und der Aussparung 6 verringert.In a first alternative, as in 4a represented, is the recess 6 almost identical as in 3 arranged, with the recess 6 not up to a radially outer end of the stator 1 runs. Rather, the recess stretches 6 from the tooth 7 into the area of the ring section 11 , Thus, an expense for the production of electrical insulation 5 and the recess 6 reduced.

4b zeigt eine zweite Alternative, in der die Aussparung 6 T-förmig angeordnet ist. Die Aussparung 6 ist dabei ausschließlich innerhalb des Zahns 7 vorhanden. Durch die T-Form weist die Aussparung 6 einen ersten Abschnitt 9 und einen zweiten Abschnitt 10 auf. Sowohl der erste Abschnitt 9 als auch der zweite Abschnitt 10 sind dabei geradlinig ausgebildet. Der erste Abschnitt 9 und der zweite Abschnitt 10 nehmen einen rechten Winkel zueinander ein. 4b shows a second alternative in which the recess 6 T-shaped is arranged. The recess 6 is exclusively within the tooth 7 available. Due to the T-shape has the recess 6 a first section 9 and a second section 10 on. Both the first section 9 as well as the second section 10 are designed in a straight line. The first paragraph 9 and the second section 10 take a right angle to each other.

Die in 4c gezeigte dritte Alternative unterscheidet sich von der zweiten Alternative nur dadurch, dass der zweite Abschnitt 10 verlängert ist und durch den Ringabschnitt 11 bis zu einem radial äußeren Ende des Stators 1 reicht. Dies bedeutet, dass die Ausnehmung 6 nicht mehr vollständig innerhalb des Zahns 7 vorhanden ist. Somit ist ein Wirkbereich der elektrischen Isolierung 5, der innerhalb der Ausnehmung 6 vorhanden ist, erhöht.In the 4c The third alternative shown differs from the second alternative only in that the second section 10 is extended and through the ring section 11 to a radially outer end of the stator 1 enough. This means that the recess 6 no longer completely within the tooth 7 is available. Thus, an effective range of electrical insulation 5 , inside the recess 6 exists, increases.

Eine vierte Alternative ist in 4d gezeigt. Wiederum ist die Ausnehmung 6 T-förmig ausgebildet. Der erste Abschnitt 9 ist in dieser Alternative gekrümmt, da der erste Abschnitt 9 innerhalb des Ringabschnitts 11 vorhanden ist. Somit weist der erste Abschnitt 9 insbesondere dieselbe Krümmung auf, wie der Ringabschnitt 11.A fourth alternative is in 4d shown. Again, the recess 6 T-shaped. The first paragraph 9 is curved in this alternative, since the first section 9 within the ring section 11 is available. Thus, the first section 9 in particular the same curvature as the ring section 11 ,

In allen Alternativen, in denen die Aussparung 6 eine T-Form aufweist, ist vorgesehen, dass der zweite Abschnitt 10 radial zu der Rotationsachse 100 der elektrischen Maschine 3 angeordnet ist. Der erste Abschnitt 9 ist senkrecht zu dem zweiten Abschnitt 10 und somit senkrecht zu der radialen Richtung angeordnet.In all alternatives where the recess 6 has a T-shape, it is provided that the second section 10 radially to the axis of rotation 100 the electric machine 3 is arranged. The first paragraph 9 is perpendicular to the second section 10 and thus arranged perpendicular to the radial direction.

Eine fünfte Alternative ist in 4e gezeigt. Hier sind insgesamt drei Aussparungen 6 vorhanden, eine erste Aussparung 6a und zwei zweite Aussparungen 6b. Die erste Aussparung 6a ist innerhalb des Zahns 7 vorhanden, während die beiden zweiten Aussparungen 6b innerhalb des Ringabschnitts 11 angeordnet sind. Insbesondere rahmen die beiden zweiten Aussparungen 6b den Zahn 7. Auf diese Weise ist insbesondere ein Auftreten von Wirbelströmen innerhalb des Zahns 7 erschwert oder verhindert.A fifth alternative is in 4e shown. Here are a total of three recesses 6 present, a first recess 6a and two second recesses 6b , The first recess 6a is inside the tooth 7 present while the two second recesses 6b within the ring section 11 are arranged. In particular, the two second recesses frame 6b the tooth 7 , In this way, in particular, an occurrence of eddy currents within the tooth 7 makes it difficult or impossible.

Innerhalb des Zahns 7 besteht eine besonders große Gefahr, dass schädliche Wirbelströme auftreten. Daher ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Aussparung 6 und die elektrische Isolierung 5 hauptsächlich in dem Zahn 7 oder in einem Umfeld des Zahns 7 vorhanden sind. Auf diese Weise kann die elektrische Isolierung 5 optimal zur Reduktion von Wirbelströmen verwendet werden.Inside the tooth 7 There is a particularly high risk that harmful eddy currents occur. Therefore, it is advantageously provided that the recess 6 and the electrical insulation 5 mainly in the tooth 7 or in an environment of the tooth 7 available. In this way, the electrical insulation 5 optimally used for the reduction of eddy currents.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010026263 A1 [0007]DE 102010026263 A1 [0007]

Claims (10)

Maschinenkomponente, insbesondere Stator (1) oder Rotor (12) einer elektrischen Maschine (3), umfassend einen Grundkörper (2), der einen Stapel einzelner Bleche (4) und eine Vielzahl von Zähnen (7) zur Aufnahme einer Wicklung (8) aufweist, die zum magnetischen Rückschluss über einen Ringabschnitt (11) verbunden sind, wobei in einem der Zähne (7) und/oder in dem Ringabschnitt (11) zumindest eine Aussparung (6) zur Verringerung von Wirbelströmen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aussparung (6) eine elektrische Isolierung (5) aus weichmagnetischem Verbundwerkstoff angeordnet ist.Machine component, in particular stator (1) or rotor (12) of an electrical machine (3), comprising a base body (2) comprising a stack of individual sheets (4) and a plurality of teeth (7) for receiving a winding (8) , which are connected to the magnetic return via a ring portion (11), wherein in one of the teeth (7) and / or in the ring portion (11) at least one recess (6) is provided for reducing eddy currents, characterized in that Recess (6) an electrical insulation (5) made of soft magnetic composite material is arranged. Maschinenkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (6) durch die elektrische Isolierung (5) vollständig ausgefüllt ist.Machine component after Claim 1 , characterized in that the recess (6) is completely filled by the electrical insulation (5). Maschinenkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (6) durch sämtliche Bleche (4) des Stapels verläuft.Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that the recess (6) extends through all the sheets (4) of the stack. Maschinenkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (6) schlitzförmig ausgebildet ist und sich bezüglich einer Rotationsachse (100) der elektrischen Maschine (3) radial erstreckt, insbesondere bis an eine Stirnseite des Zahns (7) oder bis an einen Umfang des Ringabschnitts (11).Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that the recess (6) is slot-shaped and extends radially with respect to a rotation axis (100) of the electric machine (3), in particular up to an end face of the tooth (7) or to a Circumference of the ring section (11). Maschinenkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (6) zumindest teilweise in dem Zahn (7) angeordnet ist.Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that the recess (6) is arranged at least partially in the tooth (7). Maschinenkomponente nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (6) ausschließlich in dem Zahn (7) angeordnet ist. Machine component after Claim 5 , characterized in that the recess (6) is arranged exclusively in the tooth (7). Maschinenkomponente nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (6) T-förmig ist und einen ersten Abschnitt (9) und einen zu dem ersten Abschnitt (9) gewinkelt angeordneten zweiten Abschnitt (10) aufweist.Machine component after Claim 5 or 6 , characterized in that the recess (6) is T-shaped and has a first portion (9) and an angle to the first portion (9) arranged second portion (10). Maschinenkomponente nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (9) geradlinig, insbesondere innerhalb des Zahns (7) des Grundkörpers (2), oder gekrümmt, insbesondere innerhalb des Ringabschnitts (11) des Grundkörpers (2), ausgebildet ist.Machine component after Claim 7 , characterized in that the first portion (9) in a straight line, in particular within the tooth (7) of the base body (2), or curved, in particular within the ring portion (11) of the base body (2) is formed. Maschinenkomponente nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Zahn (7) drei getrennte Aussparungen (6) zugeordnet sind, wobei eine erste Aussparung (6a) innerhalb des Zahns (7) und zwei zweite Aussparungen (6b) neben dem Zahn (7) in dem Ringabschnitt (11) des Grundkörpers (2) angeordnet ist.Machine component after Claim 5 characterized in that each tooth (7) is associated with three separate recesses (6), wherein a first recess (6a) within the tooth (7) and two second recesses (6b) adjacent to the tooth (7) in the ring portion (11 ) of the base body (2) is arranged. Elektrische Maschine (3) umfassend eine Maschinenkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Electric machine (3) comprising a machine component according to one of the preceding claims.
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