WO2021219158A1 - Zusammenbau eines stators - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to the assembly of a stator by joining stator yoke and stator teeth, as well as a stator and an electric motor.
- stator yoke When assembling stators, it is known to join the stator yoke and stator teeth axially.
- the stator yoke is pushed in the axial direction over the stator teeth, which already carry the stator windings. Since the stator teeth are also fixed on the stator yoke by joining, the forces ultimately responsible for fixing the stator teeth on the stator yoke themselves cause high joining forces during joining.
- These required high joining forces mean that stators are often joined in segments, i.e. the stator yoke is initially not a whole element, e.g. a complete closed ring, but is divided into several segments, which are separated by the stator teeth that are assigned to the respective segment. be pushed.
- the object of the invention is therefore to provide a method for assembling stators in which the number of stator teeth to be joined at the same time is not limited by the required joining forces.
- Claim 9 relates to a corresponding stator and claim 10 to a corresponding electric motor. Subclaims relate to advantageous developments.
- the method for assembling a stator comprises at least the following steps: First, stator windings are applied to stator teeth. Each stator tooth has a connecting section with at least one inclined surface. Then a stator yoke with a large number of recesses is pushed onto the stator teeth. This is done by moving the stator teeth and stator yoke relative to one another in an axial direction; each recess accommodates a connecting section of a respective stator tooth. Each recess points each have at least one inclined surface; each such inclined surface of a recess is spaced apart from each inclined surface of the at least one inclined surface of the connecting section which the respective recess receives.
- each stator tooth in a radial inward direction.
- each of the at least one inclined surface of the connecting section of the respective stator tooth is brought into contact with one of the at least one inclined surface of the respective recess.
- a jamming between the stator tooth and stator yoke is to be achieved.
- materials commonly used for stator teeth and stator yoke such as steel
- the friction between the inclined surfaces of the recess and the connecting section is relatively low; if the jamming is to take place by self-locking, this requires relatively small angles on the inclined surfaces.
- each of the inclined surfaces of the recess and the connecting section is structured in such a way that the jamming of the respective connecting section in the respective recess is improved; As a result, larger angles are possible on the inclined surfaces, which reduces the space required in the radial direction for the stator teeth.
- stator teeth are only fixed on the stator yoke in a further step by exerting the radial forces on each stator tooth, as a result of which the connecting section of the respective stator tooth is fixed in the corresponding recess.
- the structuring of the inclined surfaces of the connecting section and the recess enables larger angles on the inclined surfaces and thus less space requirement in the radial direction, without weakening the fixation of the stator teeth on the stator yoke to an inadmissible extent.
- the axial direction here is the direction of an axis of rotation about which, in the case of an electric motor in which the stator is used, a corresponding rotor of the electric motor rotates when the electric motor is in operation.
- Said radial direction for each stator tooth is perpendicular to the axial direction defined above.
- the direction radially inwards means, again with reference to a complete electric motor, perpendicularly in the direction of the above-mentioned axis of rotation.
- each connecting section can have two mutually opposite inclined surfaces, and accordingly each recess then has two mutually opposite inclined surfaces.
- the stator yoke and stator teeth are each composed of a large number of individual metal sheets; the individual sheets are electrically isolated from one another.
- the structuring of the inclined surfaces results in this embodiment from the fact that each sheet metal of the stator yoke in the area of the recesses and each sheet metal of a stator tooth in the area of the connecting section has a contact surface which is inclined to a perpendicular to the sheet metal plane.
- the contact surfaces of the laminations of the stator yoke come into contact with the contact surfaces of the laminations of the respective stator tooth.
- the contact surfaces on the metal sheets of the stator teeth and stator yoke represent additional surfaces for friction and pressure, as a result of which the jamming of a connecting section in a corresponding recess is improved.
- the metal sheets for the stator yoke and stator teeth are formed by punching.
- the contact surfaces of the metal sheets for the stator yoke and the contact surfaces of the metal sheets for the stator teeth are formed during the punching process. In this way, the contact surfaces and thus ultimately the structuring of the inclined surfaces of connecting sections and recesses can be produced in an efficient manner.
- an edge is created on the sheet metal. At this edge there is a smooth area that extends in the direction of the movement of the punching tool into the material, i.e. perpendicular to the sheet metal surface in this case. And there is an area on this edge where the material breaks out of the vertical direction.
- the latter area can be used as a Contact surface in the above sense can be used for the respective punched sheet.
- the metal sheets must be arranged in such a way that the contact surfaces can come into contact as explained above.
- the contact surfaces produced in this way also contribute to electrical insulation of the individual sheets from one another, which has the effect of reducing the eddy currents that occur when the stator is operated in an electric motor.
- the sheets for the stator yoke and stator teeth are punched from common starting sheets.
- the punched-out metal sheets are stacked for the stator yoke and stator teeth while maintaining their relative orientation and are connected to one another accordingly.
- Maintaining the relative orientation means that two sheet metal surfaces that point in a defined common direction during punching also point in a defined common direction when the individual sheets are stacked, which, however, can differ from the common direction during punching.
- the stator teeth are rotated through 180 ° about a respective central axis running in the radial direction. In this way, the contact surfaces of the metal sheets formed during punching come into the correct position with respect to one another in order to come into contact with one another when the radial force is exerted on the stator teeth.
- stator teeth can also be secured on the stator yoke by sprinkling them.
- a wedge is introduced between a surface of a connecting section of a stator tooth and a wall area of a recess of the stator yoke in which the connecting section is received in order to effect an additional fixation of the stator tooth on the stator yoke.
- the surface of the connecting section just mentioned is different from each of the at least one inclined surface of the connecting section.
- an area between a surface of a connecting section of a stator tooth and a wall area of a recess of the stator yoke, in which the connecting section is received is injected with a plastic in order to effect an additional fixation of the stator tooth on the stator yoke.
- the surface of the connecting portion just mentioned is different from each of the at least one inclined surface of the connecting portion.
- the area can also be filled with trickling resin.
- stator yoke as a whole is pushed over all of the stator teeth of the stator at the same time. This means that the stator yoke is not segmented in this embodiment; only a single joining process is therefore required for the stator.
- a stator comprises a stator yoke and a plurality of stator teeth which carry stator windings of the stator.
- Each stator tooth has a connecting section with at least one inclined surface, which is received in a respective recess of the stator yoke of the stator that has at least one inclined surface.
- Each of the inclined surfaces of the recess and connecting section is structured in such a way that clamping of the respective connecting section in the respective recess is improved.
- An electric motor has a stator described above. Since the stator, as said, can be manufactured in a simple manner, the lowering position of the electric motor is also simplified overall.
- FIG. 1 schematically shows a situation before the stator yoke and stator teeth are joined.
- FIG. 2 schematically shows a situation after the stator yoke and stator teeth have been joined.
- FIG. 3 schematically shows a situation in which the stator teeth are jammed with the stator yoke.
- FIG. 4 schematically shows a view of a recess in the stator yoke and of a connecting section of a stator tooth.
- FIG. 5 shows schematically sections from laminated cores for the stator tooth and stator yoke, in the situation of FIG. 2.
- FIG. 6 shows schematically sections from laminated cores for the stator tooth and stator yoke, in the situation of FIG. 3.
- FIG. 7 schematically shows a further situation in which the stator teeth are jammed with the stator yoke.
- FIG. 8 schematically shows a further situation in which the stator teeth are jammed with the stator yoke.
- Figure 9 shows schematically an electric motor.
- each recess 2 has two inclined surfaces 21 and 22.
- Each stator tooth 3 has a connecting section 4, and each connecting section 4 has two inclined surfaces 41 and 42.
- the inclined surface 21 is intended to come into contact with the inclined surface 41.
- the inclined surface 22 is provided to come into contact with the inclined surface 42.
- the stator yoke 1 and stator teeth 3 are joined in an axial direction, which here is perpendicular to the plane of the drawing.
- FIG. 2 shows a situation after the stator yoke 1 and stator teeth 3 have been joined in the axial direction perpendicular to the plane of the drawing.
- Each connecting section 4 is pushed into a corresponding recess 2.
- the inclined surfaces 21, 22 of the recesses 2 are spaced apart from the corresponding inclined surfaces 41, 42 of the connecting sections 4. Since this spacing also exists during the joining, that is to say the insertion of the connecting sections 4 into the recesses 2, the joining takes place without joining forces.
- the stator windings 5 on the stator teeth 3 are pushed into the stator yoke 1 with the stator teeth 3.
- FIG. 3 shows a situation in which the stator teeth 3 are jammed with the stator yoke 1 as a result of the exertion of the force 210 (see FIG. 2).
- each connecting section 4 is located in a corresponding recess 2.
- the inclined surface 21 is in contact with the inclined surface 41
- the inclined surface 22 is in contact with the inclined surface 42. It can be seen that through the use of inclined surfaces , in particular two corresponding inclined surfaces 41, 42, 21, 22 at connecting section 4 and recess 2, the jamming between stator yoke 1 and stator teeth 3 can be achieved simply by force 210 inward in radial direction 200.
- stator teeth 3 Since, during operation of an electric motor in which the stator shown here is being assembled, essential forces on the stator teeth 3 are also directed in the radial direction 200 inwards or tangentially to the air gap of the electric motor, but not in the opposite direction to the radial direction 200, ie not radially outwards, the jamming between stator yoke 1 and stator teeth 3 is ensured in a simple manner during operation of the electric motor.
- Fig. 4 shows a detail of a stator tooth 3 with a connecting section 4, which is received in a recess 2 in the stator yoke 1 and clamped there.
- the representation therefore corresponds to the situation in FIG. 3; the inclined surface 21 is in contact with the inclined surface 41, and the inclined surface 22 is in contact with the inclined surface 42 , enclose an angle 31; This applies analogously to the inclined surfaces 21 and 41. If the connection section 4 is to be jammed in recess 2 by self-locking, the maximum permissible angle 31 is smaller, the lower the friction between the Inclined surfaces 22 and 42, or the inclined surfaces 21 and 41 is.
- the inclined surfaces 21, 22, 41, 42 are structured in such a way that the jamming of the connecting section 4 in the recess 2 is improved . A possible structuring of the inclined surfaces 21, 22, 41, 42 is explained with reference to FIGS. 5 and 6.
- FIG. 5 shows details from a connecting section 4 and the stator yoke 1.
- the situation shown corresponds to the situation shown in Fig. 2, i.e. the connecting section 4 is received in a recess 2 (see Fig. 2) of the stator yoke 1, but the inclined surfaces 42 and 22 are spaced from one another.
- the structuring of the inclined surfaces 22 and 42 is shown, by means of which a jamming of the connecting section 4 in the recess 2 is to be improved.
- the stator tooth 3 (see FIG. 2) and thus the connecting section 4 consists of a stack of metal sheets 9 which are electrically insulated from one another.
- the stator yoke 1 also consists of a stack of metal sheets 8 which are electrically insulated from one another.
- the sheets 8 and 9 are formed by punching and therefore have an edge 81 and 91, respectively, produced by the punching tool.
- a smooth area 82 which is oriented perpendicular to a plane 85 of the sheet 8 and thus parallel to a perpendicular 80 to the sheet plane 85, and an area which arises when the material of the sheet 8 breaks out during punching;
- the latter area forms the contact surface 83, which is inclined relative to the perpendicular 80.
- a smooth area 92 at the edge 91 which is oriented perpendicular to a plane 95 of the sheet 9 and thus parallel to a perpendicular 90 to the sheet plane 95, and an area that arises when the material of the sheet 9 breaks out during punching ;
- the latter area here forms the contact surface 93, which is against the perpendicular 90 is inclined.
- the perpendiculars 80 and 90 in FIG. 2 would each be perpendicular to the plane of the drawing.
- the required positioning of the contact surfaces 83 and 93 shown here can be easily achieved, for example, if the sheets 8 for the stator yoke 1 and the sheets 9 for the stator tooth, to which the connecting section 4 shown belongs, are punched from common starting sheets and then while maintaining their relative Orientation each for the stator tooth and the stator yoke 1 are stacked. After this stacking, the perpendiculars 80 and 90 shown antiparallel in FIG. 5 would initially be parallel to one another. Then the stator tooth is rotated by 180 degrees about a central axis 30 running in radial direction 200 (see FIG. 4) before the stator yoke 1 is pushed over the stator teeth. This leads to the shown position of the contact surfaces 83 and 93 with respect to one another.
- FIG. 6 is an illustration corresponding to the illustration in FIG. 5, in which the elements shown have already been explained. However, the situation shown corresponds to that shown in Fig. 3, i.e. the inclined surfaces 22 and 42 have been brought into contact with one another by a force in a radial inward direction. This also results in contact between the contact surfaces 83 and 93, and thus additional friction and pressure. This improves the jamming of the stator tooth 3 in the recess 2.
- FIG. 7 shows a situation analogous to the situation shown in FIG. 3; accordingly, most of the elements shown have already been explained for FIG. 3.
- the stator teeth 3 are jammed with the stator yoke 1; the inclined surface 21 is in contact with the inclined surface 41, and the inclined surface 22 is in contact with the inclined surface 42.
- a wedge 6 is inserted into each recess 2.
- the wedge 6 is in contact with a surface 43 of the corresponding connecting section 4, which is different from the inclined surfaces 41, 42 of the respective connecting section 4.
- each wedge 6 is in contact with a wall area 23 of the respective recess 2; the wall area 23 is different from each of the inclined surfaces 21, 22 of the respective recess 2.
- FIG. 8 shows a situation analogous to the situation shown in FIG. 3; accordingly, most of the elements shown have already been explained for FIG. 3.
- the stator teeth 3 are jammed with the stator yoke 1; the inclined surface 21 is in contact with the inclined surface 41, and the inclined surface 22 is in contact with the inclined surface 42.
- the surface 43 is different from the inclined surfaces 41, 42 of the respective connecting section 4; the wall area 23 is different from each of the inclined surfaces 21, 22 of the respective recess 2.
- the plastic 45 in each case represents an additional securing of the respective stator tooth 3 in its respective position, so it also makes it more difficult to inadvertently release the jamming between stator tooth 3 and stator yoke 1.
- FIG. 9 shows an electric motor 300 with a stator 10 and a rotor 50 with a rotor shaft 51. An axis of rotation 110 is also shown, around which the rotor 50 of the
- Electric motor 300 rotates during operation of the electric motor 300.
- the direction of this axis of rotation 110 is the axial direction 100 in the context of this application.
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Abstract
Beim Zusammenbau eines Stators (10) wird ein Statorjoch (1) über Statorwicklungen (5) tragende Statorzähne (3) geschoben, wobei ein Verbindungsabschnitt (4) jedes Statorzahns (3) in eine jeweilige Aussparung (2) des Statorjochs (1) aufgenommen wird. Nach diesem Überschieben sind die Statorzähne (3) zunächst noch nicht am Statorjoch (1) fixiert. Durch eine radial nach innen gerichtete Kraft (210) wird jeder Verbindungsabschnitt (4) in der entsprechenden Aussparung (2) verklemmt. Dazu weisen jede Aussparung (2) und jeder Verbindungsabschnitt (4) jeweils wenigstens eine Schrägfläche (21, 22, 41, 42) auf, welche so strukturiert ist, dass die Verklemmung des jeweiligen Verbindungsabschnitts (4) in der jeweiligen Aussparung (2) verbessert wird.
Description
ZUSAMMENBAU EINES STATORS
Die Erfindung betrifft den Zusammenbau eines Stators durch Fügen von Statorjoch und Statorzähnen, sowie einen Stator und einen Elektromotor.
Beim Zusammenbau von Statoren ist es bekannt, Statorjoch und Statorzähne axial zu fügen. Dabei wird das Statorjoch in axialer Richtung über die Statorzähne, welche bereits die Statorwicklungen tragen, geschoben. Da die Statorzähne durch das Fügen auch am Statorjoch fixiert werden, bedingen die letztlich für die Fixierung der Statorzähne am Statorjoch verantwortlichen Kräfte während des Fügens selbst hohe Fügekräfte. Diese erforderlichen hohen Fügekräfte führen dazu, dass Statoren häufig segmentiert gefügt werden, d.h. das Statorjoch ist zunächst nicht ein ganzes Element, z.B. ein ganzer geschlossener Ring, sondern ist in mehrere Segmente unterteilt, die separat über die Statorzähne, die dem jeweiligen Segment zugeordnet sind, geschoben werden. Da auf ein Segment des Statorjochs offensichtlich weniger Statorzähne kommen als auf das gesamte Statorjoch, reduziert dies die erforderlichen Fügekräfte. Allerdings erhöht sich dafür die Anzahl der Fügevorgänge und anschließend müssen die einzelnen Segmente des Statorjochs noch miteinander verbunden werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Zusammenbau von Statoren anzugeben, bei dem die Anzahl der zugleich zu fügenden Statorzähne nicht durch erforderliche Fügekräfte begrenzt ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Anspruch 9 betrifft einen entsprechenden Stator und Anspruch 10 einen entsprechenden Elektromotor. Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen.
Das Verfahren zum Zusammenbau eines Stators umfasst mindestens die folgenden Schritte: Zunächst werden Statorwicklungen auf Statorzähne aufgebracht. Jeder Statorzahn weist einen Verbindungsabschnitt mit wenigstens einer Schrägfläche auf. Dann wird ein Statorjoch mit einer Vielzahl von Aussparungen auf die Statorzähne aufgeschoben. Dies geschieht durch relative Verschiebung von Statorzähnen und Statorjoch zueinander in einer axialen Richtung; dabei nimmt jede Aussparung einen Verbindungsabschnitt eines jeweiligen Statorzahns auf. Jede Aussparung weist
jeweils wenigstens eine Schrägfläche auf; jede solche Schrägfläche einer Aussparung ist von jeder Schrägfläche der wenigstens einen Schrägfläche des Verbindungsabschnitts, den die jeweilige Aussparung aufnimmt, beabstandet.
Anschließend wird jeweils eine Kraft auf jeden Statorzahn in einer radialen Richtung nach innen ausgeübt. Hierdurch wird jede der wenigstens einen Schrägfläche des Verbindungsabschnitts des jeweiligen Statorzahns mit einer der wenigstens einen Schrägfläche der jeweiligen Aussparung in Kontakt gebracht. Auf diese Weise soll eine Verklemmung zwischen Statorzahn und Statorjoch erreicht werden. Bei üblicherweise verwendeten Materialien für Statorzähne und Statorjoch (etwa Stahl) ist die Reibung zwischen den Schrägflächen von Aussparung und Verbindungsabschnitt relativ gering; soll die Verklemmung durch Selbsthemmung erfolgen, so erfordert dies verhältnismäßig kleine Winkel an den Schrägflächen. Dies wiederum führt zu höherem, oftmals zu hohem, Raumbedarf in der radialen Richtung zur Verschiebung der Statorzähne bis zur Verklemmung; denn auch für einen Rotor und den zugehörigen Luftspalt muss innerhalb des Stators noch Platz sein. Daher ist dem Verfahren entsprechend jede der Schrägflächen von Aussparung und Verbindungsabschnitt derart strukturiert, dass eine Verklemmung des jeweiligen Verbindungsabschnitts in der jeweiligen Aussparung verbessert wird; in Folge sind größere Winkel an den Schrägflächen möglich, was den Raumbedarf in der radialen Richtung für die Statorzähne reduziert.
Da während des Aufschiebens des Statorjochs auf die Statorzähne die Schrägflächen von Verbindungsabschnitt und Aussparung noch voneinander beabstandet sind, treten bei diesem Aufschieben keine Fügekräfte auf, unabhängig davon, wie viele Aussparungen und Statorzähne involviert sind. Eine Fixierung der Statorzähne am Statorjoch ergibt sich erst in einem weiteren Schritt durch das Ausüben der radialen Kräfte auf jeden Statorzahn, wodurch der Verbindungsabschnitt des jeweiligen Statorzahns in der entsprechenden Aussparung fixiert wird. Die Strukturierung der Schrägflächen von Verbindungsabschnitt und Aussparung ermöglicht größere Winkel an den Schrägflächen und damit geringeren Raumbedarf in der radialen Richtung, ohne die Fixierung der Statorzähne am Statorjoch in unzulässigem Ausmaß zu schwächen.
Die axiale Richtung ist hierbei die Richtung einer Drehachse, um welche sich bei einem Elektromotor, in dem der Stator eingesetzt wird, ein entsprechender Rotor des Elektromotors bei Betrieb des Elektromotors dreht. Die genannte radiale Richtung für jeden Statorzahn ist senkrecht auf der vorstehend definierten axialen Richtung. Die Richtung radial nach innen bedeutet, wiederum mit Bezugnahme auf einen vollständigen Elektromotor, senkrecht in Richtung auf die oben genannte Drehachse hin.
Insbesondere kann jeder Verbindungsabschnitt zwei einander gegenüberliegende Schrägflächen aufweisen, und entsprechend weist dann jede Aussparung zwei einander gegenüberliegende Schrägflächen auf.
In einer Ausführungsform sind Statorjoch und Statorzähne jeweils aus einer Vielzahl einzelner Bleche zusammengesetzt; die einzelnen Bleche sind dabei gegeneinander elektrisch isoliert. Die Strukturierung der Schrägflächen ergibt sich in dieser Ausführungsform daraus, dass jedes Blech des Statorjochs im Bereich der Aussparungen und jedes Blech eines Statorzahns im Bereich des Verbindungsabschnitts eine Kontaktfläche aufweist, welche gegen eine Senkrechte zur Blechebene geneigt ist. Beim Ausüben der jeweiligen Kraft auf jeden Statorzahn in der radialen Richtung nach innen treten die Kontaktflächen der Bleche des Statorjochs mit den Kontaktflächen der Bleche des jeweiligen Statorzahns in Kontakt. Die Kontaktflächen an den Blechen von Statorzähnen und Statorjoch stellen zusätzliche Flächen für Reibung und Pressung dar, wodurch die Verklemmung eines Verbindungsabschnitts in einer entsprechenden Aussparung verbessert wird.
In einer Weiterbildung werden die Bleche für Statorjoch und Statorzähne durch Stanzen geformt. Dabei werden die Kontaktflächen der Bleche für das Statorjoch und die Kontaktflächen der Bleche für die Statorzähne beim Stanzvorgang gebildet. Auf diese Weise können die Kontaktflächen und damit letztlich die Strukturierung der Schrägflächen von Verbindungsabschnitten und Aussparungen auf effiziente Weise erzeugt werden. Beim Trennen von Blechen durch Stanzen entsteht eine Kante am Blech. An dieser Kante gibt es einen glatten Bereich, der sich in Richtung der Bewegung des Stanzwerkzeugs in das Material, hier also senkrecht zur Blechoberfläche, erstreckt. Und es gibt an dieser Kante einen Bereich, in dem das Material aus der senkrechten Richtung ausbricht. Letzterer Bereich kann als
Kontaktfläche im obigen Sinne für das jeweilige ausgestanzte Blech genutzt werden. Die Bleche sind dabei ersichtlich so anzuordnen, dass die Kontaktflächen wie oben erläutert in Kontakt treten können. Die so erzeugten Kontaktflächen tragen zudem zu einer elektrischen Isolierung der einzelnen Bleche gegeneinander bei, was eine Reduzierung der bei Betrieb des Stators in einem Elektromotor auftretenden Wirbelströme bewirkt. In einer besonders effizienten Ausgestaltung werden die Bleche für Statorjoch und Statorzähne aus gemeinsamen Ausgangsblechen gestanzt. Die ausgestanzten Bleche werden unter Beibehaltung ihrer relativen Orientierung jeweils für Statorjoch und Statorzähne gestapelt und entsprechend miteinander verbunden. Die Beibehaltung der relativen Orientierung bedeutet hier, dass zwei Blechflächen, die beim Stanzen in eine definierte gemeinsame Richtung weisen, auch beim Stapeln der einzelnen Bleche in eine definierte gemeinsame Richtung weisen, welche sich allerdings von der gemeinsamen Richtung beim Stanzen unterscheiden kann. Vor dem Aufschieben des Statorjochs auf die Statorzähne werden die Statorzähne um 180° um eine jeweilige in der radialen Richtung verlaufende Mittelachse gedreht. Auf diese Weise kommen die beim Stanzen gebildeten Kontaktflächen der Bleche in die richtige Position zueinander, um beim Ausüben der radialen Kraft auf die Statorzähne miteinander in Kontakt zu treten.
Allgemein können die Statorzähne durch Verträufeln zusätzlich am Statorjoch gesichert werden.
In einer allgemeinen Weiterbildung wird zwischen einer Fläche eines Verbindungsabschnitts eines Statorzahns und einem Wandungsbereich einer Aussparung des Statorjochs, in welche der Verbindungsabschnitt aufgenommen ist, ein Keil eingebracht, um eine zusätzliche Fixierung des Statorzahns am Statorjoch zu bewirken. Die eben genannte Fläche des Verbindungsabschnitts ist verschieden von jeder der wenigstens einen Schrägfläche des Verbindungsabschnitts.
In einer alternativen Weiterbildung wird ein Bereich zwischen einer Fläche eines Verbindungsabschnitts eines Statorzahns und einem Wandungsbereich einer Aussparung des Statorjochs, in welche der Verbindungsabschnitt aufgenommen ist, mit einem Kunststoff ausgespritzt, um eine zusätzliche Fixierung des Statorzahns am Statorjoch zu bewirken. Die eben genannte Fläche des Verbindungsabschnitts ist
verschieden von jeder der wenigstens einen Schrägfläche des Verbindungsabschnitts. Statt den Bereich mit Kunststoff auszuspritzen, kann der Bereich auch mit Träufelharz gefüllt werden.
Es ist auch denkbar, die beiden vorgenannten Weiterbildungen zu kombinieren, also einen Keil zu verwenden und den verbleibenden Bereich zwischen der Fläche eines Verbindungsabschnitts eines Statorzahns und dem Wandungsbereich einer Aussparung des Statorjochs mit Kunststoff auszuspritzen oder mit Träufelharz zu füllen.
In einer Ausführungsform wird das Statorjoch als Ganzes zugleich über alle Statorzähne des Stators geschoben. Dies bedeutet, das Statorjoch ist in dieser Ausführungsform nicht segmentiert; es ist mithin nur ein einziger Fügevorgang für den Stator erforderlich.
Ein Stator umfasst ein Statorjoch und eine Vielzahl von Statorzähnen, welche Statorwicklungen des Stators tragen. Jeder Statorzahn weist einen Verbindungsabschnitt mit wenigstens einer Schrägfläche auf, der in einer jeweiligen, wenigstens eine Schrägfläche aufweisenden Aussparung des Statorjochs des Stators aufgenommen ist. Jede der Schrägflächen von Aussparung und Verbindungsabschnitt ist derart strukturiert, dass eine Verklemmung des jeweiligen Verbindungsabschnitts in der jeweiligen Aussparung verbessert ist. Ein solcher Stator kann insbesondere mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren in einfacher Weise hergestellt werden.
Ein Elektromotor weist einen vorstehend beschriebenen Stator auf. Da der Stator, wie gesagt, einfach hergestellt werden kann, ist dadurch auch die Fierstellung des Elektromotors insgesamt vereinfacht.
Nachfolgend werden die Erfindung und ihre Vorteile an Fland der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch eine Situation vor dem Fügen von Statorjoch und Statorzähnen.
Figur 2 zeigt schematisch eine Situation nach dem Fügen von Statorjoch und Statorzähnen.
Figur 3 zeigt schematisch eine Situation, bei der die Statorzähne mit dem Statorjoch verklemmt sind.
Figur 4 zeigt schematisch eine Ansicht einer Aussparung im Statorjoch und eines Verbindungsabschnitts eines Statorzahns. Figur 5 zeigt schematisch Ausschnitte aus Blechpaketen für Statorzahn und Statorjoch, in der Situation von Fig. 2.
Figur 6 zeigt schematisch Ausschnitte aus Blechpaketen für Statorzahn und Statorjoch, in der Situation von Fig. 3.
Figur 7 zeigt schematisch eine weitere Situation, bei der die Statorzähne mit dem Statorjoch verklemmt sind.
Figur 8 zeigt schematisch eine weitere Situation, bei der die Statorzähne mit dem Statorjoch verklemmt sind.
Figur 9 zeigt schematisch einen Elektromotor.
Die Zeichnungen beziehen sich lediglich auf Ausführungsbeispiele der Erfindung und sollen daher keinesfalls als Beschränkung der Erfindung auf die dargestellten Ausführungsbeispiele aufgefasst werden.
Fig. 1 zeigt eine Situation vor dem Fügen eines Statorjochs 1 , von dem hier nur ein Ausschnitt gezeigt ist, mit Statorzähnen 3. Um die Statorzähne 3 sind Statorwicklungen 5 gewickelt. Das Statorjoch 1 weist Aussparungen 2 auf. Jede Aussparung 2 hat in diesem Ausführungsbeispiel zwei Schrägflächen 21 und 22. Jeder Statorzahn 3 hat einen Verbindungsabschnitt 4, jeder Verbindungsabschnitt 4 hat zwei Schrägflächen 41 und 42. Die Schrägfläche 21 ist dazu vorgesehen, mit der Schrägfläche 41 in Kontakt zu treten. Die Schrägfläche 22 ist dazu vorgesehen, mit der Schrägfläche 42 in Kontakt zu treten. Das Fügen von Statorjoch 1 und Statorzähnen 3 erfolgt in einer axialen Richtung, welche hier senkrecht zur Zeichenebene gerichtet ist.
Fig. 2 zeigt eine Situation nach dem Fügen von Statorjoch 1 und Statorzähnen 3 in der axialen Richtung senkrecht zur Zeichenebene. Jeder Verbindungsabschnitt 4 ist in eine entsprechende Aussparung 2 eingeschoben. Noch sind die Schrägflächen 21 ,
22 der Aussparungen 2 von den entsprechenden Schrägflächen 41, 42 der Verbindungsabschnitte 4 beabstandet. Da diese Beabstandung auch während des Fügens, also des Einschiebens der Verbindungsabschnitte 4 in die Aussparungen 2, besteht, erfolgt das Fügen ohne Fügekräfte. Die Statorwicklungen 5 an den Statorzähnen 3 werden mit den Statorzähnen 3 in das Statorjoch 1 eingeschoben.
Als nächstes wird eine Kraft 210 in einer radialen Richtung 200 nach innen auf jeden der Statorzähne 3 ausgeübt. Dadurch gelangt man zur in Fig. 3 dargestellten Situation.
Fig. 3 zeigt eine Situation, in der die Statorzähne 3 mit dem Statorjoch 1 verklemmt sind, als Folge der Ausübung der Kraft 210 (siehe Fig. 2). Nach wie vor befindet sich jeder Verbindungsabschnitt 4 in einer entsprechenden Aussparung 2. Hier jedoch ist nun die Schrägfläche 21 in Kontakt mit der Schrägfläche 41, und die Schrägfläche 22 ist in Kontakt mit der Schrägfläche 42. Es ist ersichtlich, dass durch die Verwendung von Schrägflächen, insbesondere jeweils zweier sich entsprechender Schrägflächen 41 , 42, 21 , 22 bei Verbindungsabschnitt 4 und Aussparung 2 die Verklemmung zwischen Statorjoch 1 und Statorzähnen 3 einfach durch die Kraft 210 in der radialen Richtung 200 nach innen erreicht werden kann. Da im Betrieb eines Elektromotors, in welchem der hier im Zusammenbau befindlich gezeigte Stator eingesetzt wird, wesentliche Kräfte auf die Statorzähne 3 ebenfalls in der radialen Richtung 200 nach innen oder tangential zum Luftspalt des Elektromotors gerichtet sind, aber nicht entgegengesetzt zu der radialen Richtung 200, also nicht radial nach außen, bleibt die Verklemmung zwischen Statorjoch 1 und Statorzähnen 3 während des Betriebs des Elektromotors auf einfache Weise gewährleistet.
Fig. 4 zeigt im Ausschnitt einen Statorzahn 3 mit Verbindungsabschnitt 4, der in einer Aussparung 2 im Statorjoch 1 aufgenommen und dort verklemmt ist. Die Darstellung entspricht also der Situation der Fig. 3; die Schrägfläche 21 ist in Kontakt mit der Schrägfläche 41 , und die Schrägfläche 22 ist in Kontakt mit der Schrägfläche 42. Die Neigung der Schrägflächen 22, 42 ist derart, dass sie zu einer Mittelachse 30 des Statorzahns 3, welche in der radialen Richtung 200 verläuft, einen Winkel 31 einschließen; analog gilt dies für die Schrägflächen 21 und 41. Soll die Verklemmung von Verbindungsabschnitt 4 in Aussparung 2 durch Selbsthemmung erfolgen, so ist der maximal zulässige Winkel 31 umso kleiner, je geringer die Reibung zwischen den
Schrägflächen 22 und 42, bzw. den Schrägflächen 21 und 41 ist. Je kleiner aber der Winkel 31 ist, desto größer ist der Raumbedarf der Statorzähne 3 in der radialen Richtung 200 für eine Verschiebung durch die jeweilige Kraft 210 (siehe Fig. 2) bis zur Verklemmung des Verbindungsabschnitts 4 in der Aussparung 2. Um diesen Raumbedarf innerhalb der zulässigen Toleranzen zu halten, ist es vorteilhaft, einen größeren Winkel 31 zu wählen. Damit dadurch aber die Fixierung des Verbindungsabschnitts 4 in der Aussparung 2 und also des Statorzahns 3 am Statorjoch 1 nicht unzulässig geschwächt wird, sind die Schrägflächen 21 , 22, 41 , 42 so strukturiert, dass die Verklemmung des Verbindungsabschnitts 4 in der Aussparung 2 verbessert wird. Eine mögliche Strukturierung der Schrägflächen 21 , 22, 41 , 42 wird zu den Figuren 5 und 6 erläutert.
Fig. 5 zeigt Ausschnitte aus einem Verbindungsabschnitt 4 und dem Statorjoch 1.
Die dargestellte Situation entspricht der in Fig. 2 gezeigten Situation, d.h. der Verbindungsabschnitt 4 ist in einer Aussparung 2 (siehe Fig. 2) des Statorjochs 1 aufgenommen, aber die Schrägflächen 42 und 22 sind voneinander beabstandet.
H ier ist die Strukturierung der Schrägflächen 22 und 42 gezeigt, durch welche eine Verklemmung des Verbindungsabschnitts 4 in der Aussparung 2 verbessert werden soll. In der dargestellten Ausführungsform besteht der Statorzahn 3 (siehe Fig. 2) und damit der Verbindungsabschnitt 4 aus einem Stapel von Blechen 9, die gegeneinander elektrisch isoliert sind. Ebenso besteht das Statorjoch 1 aus einem Stapel von Blechen 8, die gegeneinander elektrisch isoliert sind. Die Bleche 8 und 9 sind durch Stanzen geformt und weisen daher eine durch das Stanzwerkzeug erzeugte Kante 81 bzw. 91 auf. An der Kante 81 gibt es einen glatten Bereich 82, welcher senkrecht zu einer Ebene 85 des Blechs 8 und damit parallel zu einer Senkrechten 80 zur Blechebene 85 orientiert ist, und einen Bereich, der entsteht, wenn das Material des Blechs 8 beim Stanzen ausbricht; letzterer Bereich bildet hier die Kontaktfläche 83, die gegen die Senkrechte 80 geneigt ist. Analog gibt es an der Kante 91 einen glatten Bereich 92, welcher senkrecht zu einer Ebene 95 des Blechs 9 und damit parallel zu einer Senkrechten 90 zur Blechebene 95 orientiert ist, und einen Bereich, der entsteht, wenn das Material des Blechs 9 beim Stanzen ausbricht; letzterer Bereich bildet hier die Kontaktfläche 93, die gegen die Senkrechte 90
geneigt ist. Die Senkrechten 80 und 90 wären in der Fig. 2 jeweils senkrecht zur Zeichenebene.
Die hier gezeigte erforderliche Positionierung der Kontaktflächen 83 und 93 kann beispielsweise einfach erreicht werden, wenn die Bleche 8 für das Statorjoch 1 und die Bleche 9 für den Statorzahn, zu dem der gezeigte Verbindungsabschnitt 4 gehört, aus gemeinsamen Ausgangsblechen gestanzt und sodann unter Beibehaltung ihrer relativen Orientierung jeweils für den Statorzahn und das Statorjoch 1 gestapelt werden. Nach dieser Stapelung wären die in Fig. 5 antiparallel gezeigten Senkrechten 80 und 90 zunächst parallel zueinander. Dann wird der Statorzahn um eine in radialer Richtung 200 verlaufende Mittelachse 30 (siehe Fig. 4) um 180 Grad gedreht, ehe das Statorjoch 1 über die Statorzähne geschoben wird. Dies führt auf die gezeigte Lage der Kontaktflächen 83 und 93 zueinander.
Fig. 6 ist eine Darstellung entsprechend der Darstellung in Fig. 5, in der die dargestellten Elemente bereits erläutert wurden. Allerdings entspricht die gezeigte Situation der in Fig. 3 dargestellten, d.h. durch eine Kraft in einer radialen Richtung nach innen wurden die Schrägflächen 22 und 42 miteinander in Kontakt gebracht. Hierdurch ergibt sich auch ein Kontakt der Kontaktflächen 83 und 93, und somit zusätzliche Reibung und Pressung. Dadurch wird die Verklemmung des Statorzahns 3 in der Aussparung 2 verbessert.
Fig. 7 zeigt eine Situation analog der in Fig. 3 gezeigten Situation; entsprechend wurden die meisten der gezeigten Elemente bereits zu Fig. 3 erläutert. Auch in der in Fig. 7 gezeigten Situation sind die Statorzähne 3 mit dem Statorjoch 1 verklemmt; die Schrägfläche 21 ist in Kontakt mit der Schrägfläche 41 , und die Schrägfläche 22 ist in Kontakt mit der Schrägfläche 42. Zusätzlich ist ein Keil 6 in jede Aussparung 2 eingeschoben. Der Keil 6 ist jeweils in Kontakt mit einer Fläche 43 des entsprechenden Verbindungsabschnitts 4, welche von den Schrägflächen 41, 42 des jeweiligen Verbindungsabschnitts 4 verschieden ist. Ebenso ist jeder Keil 6 in Kontakt mit einem Wandungsbereich 23 der jeweiligen Aussparung 2; der Wandungsbereich 23 ist von jeder der Schrägflächen 21 , 22 der jeweiligen Aussparung 2 verschieden. Der Keil 6 stellt jeweils eine zusätzliche Sicherung des jeweiligen Statorzahns 3 in seiner jeweiligen Position dar, erschwert also zusätzlich ein ungewolltes Lösen der Verklemmung zwischen Statorzahn 3 und Statorjoch 1.
Fig. 8 zeigt eine Situation analog der in Fig. 3 gezeigten Situation; entsprechend wurden die meisten der gezeigten Elemente bereits zu Fig. 3 erläutert. Auch in der in Fig. 8 gezeigten Situation sind die Statorzähne 3 mit dem Statorjoch 1 verklemmt; die Schrägfläche 21 ist in Kontakt mit der Schrägfläche 41 , und die Schrägfläche 22 ist in Kontakt mit der Schrägfläche 42. Ein Bereich 44 zwischen einer Fläche 43 eines jeweiligen Verbindungsabschnitts 4 und einem Wandungsbereich 23 der jeweils entsprechenden Aussparung 2 ist mit einem Kunststoff 45 ausgespritzt. Die Fläche 43 ist von den Schrägflächen 41, 42 des jeweiligen Verbindungsabschnitts 4 verschieden; der Wandungsbereich 23 ist von jeder der Schrägflächen 21 , 22 der jeweiligen Aussparung 2 verschieden. Der Kunststoff 45 stellt jeweils eine zusätzliche Sicherung des jeweiligen Statorzahns 3 in seiner jeweiligen Position dar, erschwert also zusätzlich ein ungewolltes Lösen der Verklemmung zwischen Statorzahn 3 und Statorjoch 1.
Fig. 9 zeigt einen Elektromotor 300 mit Stator 10 und Rotor 50 mit Rotorwelle 51. Dargestellt ist ferner eine Drehachse 110, um welche sich der Rotor 50 des
Elektromotors 300 bei Betrieb des Elektromotors 300 dreht. Die Richtung dieser Drehachse 110 ist die axiale Richtung 100 im Sinne dieser Anmeldung.
Bezugszeichenliste
1 Statorjoch 2 Aussparung
3 Statorzahn
4 Verbindungsabschnitt
5 Statorwicklung
6 Keil 8 Blech
9 Blech
10 Stator
21 Schrägfläche
22 Schrägfläche 23 Wandungsabschnitt
30 Mittelachse
31 Winkel
41 Schrägfläche
42 Schrägfläche 43 Fläche
44 Bereich
45 Kunststoff
50 Rotor
51 Rotorwelle 80 Senkrechte (zur Blechebene)
81 Blechkante
82 glatter Bereich
83 Kontaktfläche
85 Blechebene 90 Senkrechte (zur Blechebene)
91 Blechkante
92 glatter Bereich
93 Kontaktfläche 95 Blechebene 100 axiale Richtung 110 Drehachse 200 radiale Richtung
210 Kraft 300 Elektromotor
Claims
1. Verfahren zum Zusammenbau eines Stators (10), umfassend mindestens die folgenden Schritte:
Aufbringen von Statorwicklungen (5) auf Statorzähne (3), wobei jeder Statorzahn (3) einen Verbindungsabschnitt (4) mit wenigstens einer Schrägfläche (41 , 42) aufweist;
Aufschieben eines Statorjochs (1) mit einer Vielzahl von Aussparungen (2) auf die Statorzähne (3) in einer axialen Richtung (100), wobei jede Aussparung (2) einen Verbindungsabschnitt (4) eines jeweiligen Statorzahns (3) aufnimmt, jede Aussparung (2) jeweils wenigstens eine Schrägfläche (21 , 22) aufweist, und jede solche Schrägfläche (21 , 22) einer Aussparung (2) von jeder Schrägfläche (41, 42) der wenigstens einen Schrägfläche (41, 42) des Verbindungsabschnitts (4), den die jeweilige Aussparung (2) aufnimmt, beabstandet ist;
Ausüben jeweils einer Kraft (210) auf jeden Statorzahn (3) in einer radialen Richtung (200) nach innen, durch welche Kraft (210) jede der wenigstens einen Schrägfläche (41 , 42) des Verbindungsabschnitts (4) des jeweiligen Statorzahns (3) mit einer der wenigstens einen Schrägfläche (21 , 22) der jeweiligen Aussparung (2) in Kontakt gebracht wird, wobei jede der Schrägflächen (21, 22, 41, 42) von Aussparung (2) und Verbindungsabschnitt (4) derart strukturiert ist, dass eine Verklemmung des jeweiligen Verbindungsabschnitts (4) in der jeweiligen Aussparung (2) verbessert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei Statorjoch (1 ) und Statorzähne (3) aus einer Vielzahl einzelner Bleche (8, 9) zusammengesetzt sind, jedes Blech (8) des Statorjochs (1) im Bereich der Aussparungen (2) und jedes Blech (9) eines Statorzahns (3) im Bereich des Verbindungsabschnitts (4) eine Kontaktfläche (83, 93) aufweist, welche gegen eine Senkrechte (80, 90) zur Blechebene (85, 95) geneigt ist, und wobei beim Ausüben der jeweils einen Kraft (210) auf jeden Statorzahn (3) in der radialen Richtung (200) nach innen
die Kontaktflächen (83) der Bleche (8) des Statorjochs (1 ) mit den Kontaktflächen (93) der Bleche (9) des jeweiligen Statorzahns (3) in Kontakt treten.
3 Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Bleche (8, 9) für Statorjoch (1 ) und Statorzähne (3) durch Stanzen geformt werden, und die Kontaktflächen (83) der Bleche (8) für das Statorjoch (1 ) und die Kontaktflächen (93) der Bleche (9) für die Statorzähne (3) beim Stanzvorgang gebildet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Bleche (8, 9) für Statorjoch (1 ) und Statorzähne (3) aus gemeinsamen Ausgangsblechen gestanzt werden, die ausgestanzten Bleche (8, 9) unter Beibehaltung ihrer relativen Orientierung jeweils für Statorjoch (1 ) und Statorzähne (3) gestapelt und jeweils miteinander verbunden werden, und die Statorzähne (3) vor dem Aufschieben des Statorjochs (1 ) um 180° um eine jeweilige in der radialen Richtung (200) verlaufende Mittelachse (30) gedreht werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Statorzähne (3) durch ein Verträufeln zusätzlich gesichert werden.
6 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen einer Fläche (43) eines Verbindungsabschnitts (4) eines Statorzahns (3) und einem Wandungsbereich (23) einer Aussparung (2) des Statorjochs (1 ), in welche der Verbindungsabschnitt (4) aufgenommen ist, ein Keil (6) eingebracht wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Bereich (44) zwischen einer Fläche (43) eines Verbindungsabschnitts (4) eines Statorzahns (3) und einem Wandungsbereich (23) einer Aussparung (2) des Statorjochs (1 ), in welche der Verbindungsabschnitt (4) aufgenommen ist, mit einem Kunststoff (45) ausgespritzt wird.
8 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Statorjoch (1 ) als Ganzes zugleich über alle Statorzähne (3) des Stators (10) geschoben wird.
9 Stator (10) umfassend ein Statorjoch (1 ) und eine Vielzahl von Statorzähnen (3), welche Statorwicklungen (5) des Stators (10) tragen,
dadurch gekennzeichnet, dass jeder Statorzahn (3) einen Verbindungsabschnitt (4) mit wenigstens einer Schrägfläche (41, 42) aufweist, der in einer jeweiligen, wenigstens eine Schrägfläche (21, 22) aufweisenden Aussparung (2) des Statorjochs (1) des Stators (10) aufgenommen ist, wobei jede der Schrägflächen (21, 22, 41, 42) von Aussparung (2) und Verbindungsabschnitt (4) derart strukturiert ist, dass eine Verklemmung des jeweiligen Verbindungsabschnitts (4) in der jeweiligen Aussparung (2) verbessert ist. Elektromotor (300) mit einem Stator (10) gemäß Anspruch 9.
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