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WO2024175145A1 - Elektrische maschine mit über ein elastisches element gekoppelte polschuhe - Google Patents

Elektrische maschine mit über ein elastisches element gekoppelte polschuhe Download PDF

Info

Publication number
WO2024175145A1
WO2024175145A1 PCT/DE2024/100064 DE2024100064W WO2024175145A1 WO 2024175145 A1 WO2024175145 A1 WO 2024175145A1 DE 2024100064 W DE2024100064 W DE 2024100064W WO 2024175145 A1 WO2024175145 A1 WO 2024175145A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pole shoes
stator
elastic element
electrical machine
groove
Prior art date
Application number
PCT/DE2024/100064
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Witt
Ivo Agner
Dirk Reimnitz
Aurelie Keller
Dennis KUHL
Markus Wagner
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102023114358.1A external-priority patent/DE102023114358A1/de
Application filed by Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Publication of WO2024175145A1 publication Critical patent/WO2024175145A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H02K3/487—Slot-closing devices
    • H02K3/493—Slot-closing devices magnetic
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/08—Salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine with a rotor and a stator, wherein the stator has a plurality of stator teeth, a plurality of grooves formed between two stator teeth for receiving a stator winding and a plurality of pole shoes each arranged on a side surface of one of the stator teeth.
  • Pole shoes are used to allow magnetic field lines from, for example, permanent magnets or a winding to emerge and distribute them in a defined shape.
  • Pole shoes at the ends of the stator teeth near the air gap are known from the state of the art. These can be part of the stator tooth or can be formed as additional components that are attached to the stator tooth.
  • the object of the present invention is to ensure improved stabilization of the connection/support of the pole shoes.
  • the rotor has an axis of rotation around which the rotor moves relative to the stator.
  • the direction of the rotational movement is a circumferential direction.
  • a longitudinal direction of the axis of rotation describes an axial direction of the rotor and the stator.
  • the diameters of the rotor and stator are defined in a radial direction that is orthogonal to the axial direction.
  • the elastic element is a wave spring or an elastic material.
  • the wave spring is a space-efficient solution for static to medium dynamic use, with reductions in installation height of up to 50%.
  • the elastic element can be arranged in a groove. It is particularly preferred if the elastic element is positioned between two pole shoes. In this case, the elastic element acts between two pole shoes in a groove so that the pole shoes are pressed away from each other in the circumferential direction, i.e. in opposite directions to each other, against the side surface of the stator tooth. Overall, this implements a coupling of two pole shoes that are positioned together in a groove.
  • the elastic element can be positioned at least partially outside a groove. It is preferred if the elastic element encompasses a front and/or back of the stator tooth. In this case, a coupling of two pole shoes that are positioned in different grooves can be implemented.
  • the advantage here is that the free space available in the radial direction inside and outside of the stator means that more installation space is available for the use of the elastic element.
  • comparable forces can be formed by means of lower stiffnesses of the elastic element than if the elastic element is arranged in the groove.
  • a higher amount of spring energy can be stored compared to an elastic element that is positioned in a groove. The greater the storable spring energy, the flatter the spring curves can be with the same maximum force or the maximum force can be increased accordingly.
  • At least one separate element can be present which effectively connects at least two elastic elements to one another.
  • This additional connection can be used to stabilize the pole shoes themselves, preferably when the pole shoes are made of stacked metal sheets or of SMC (soft magnetic compound).
  • the separate elements are preferably arranged in the direction of the groove, in the radial direction, along the side surfaces of the pole shoes.
  • pole shoes are coupled to one another in segments, in a ring shape or in a star shape. This makes it possible to couple the previously mentioned embodiments, i.e. the coupling of pole shoes in a groove and pole shoes from separate grooves.
  • the electrical machine can preferably be a radial flux machine or particularly preferably an axial flux machine.
  • the axial flow machine can be a machine in Fl arrangement, I arrangement or a mixed form.
  • a centrally arranged stator is surrounded by two rotor disks connected by a shaft. which are each arranged to the side of the stator.
  • the electrical machine has two stators and a rotor on a shaft, with the rotor arranged axially between the two stators.
  • the invention relates to an elastic element arranged between two pole pieces.
  • directly adjacent pole shoes in a groove are pressed away from each other in the circumferential direction by means of an elastic element/component.
  • pole shoes in the slots on both sides of a stator tooth are pulled together in the circumferential direction by means of an elastic element/component, i.e. pulled towards each other.
  • more than two pole shoes are connected to one another by means of elastic elements/components (one or more), for example in a star shape, so that the aforementioned first and second embodiments are combined.
  • Fig. 1 a section of a stator of an electrical machine with an elastic element between two pole shoes in a first embodiment
  • Fig. 2 a section of the stator of the electrical machine with an elastic element coupled to two pole shoes in a second embodiment
  • Fig. 3 is a section of the electrical machine with an elastic element coupled to two pole shoes according to Fig. 2.
  • Figures 1 to 3 show an electrical machine 1 according to the invention (shown in Figure 3) with a rotor 2 (shown in Figure 3) and a stator 3, wherein the stator 3 has a plurality of stator teeth 4, a plurality of grooves 5 formed between two stator teeth 4 for receiving a stator winding 6 and a plurality of pole shoes 8 each arranged on a side surface 7 of one of the stator teeth 4.
  • an elastic element 9 is coupled to at least two pole shoes 8, which presses the at least two pole shoes 8 onto the side surfaces 7.
  • Fig. 1 shows a plan view of a section of a first embodiment of the elastic element 9 and its coupling with two pole shoes 8 for the stator 3 of the electrical machine 1 (not shown here).
  • two stator teeth 4 are shown in a partial view, between which a groove 5 with a groove base 10 and groove flanks is formed.
  • the groove flanks correspond to the respective side surfaces 7 of the adjacent stator teeth 4.
  • the groove 5 extends in its longitudinal direction in a radial direction 15 of the stator 3.
  • Each partial section of the stator teeth 4 has a pole shoe 8, here designed as a separate component from the stator tooth 4, which are positioned next to one another in the groove 5 shown in a circumferential direction 11.
  • the pole shoe 8 is designed as an element extending in the longitudinal direction of the groove 5, as shown in the radial direction 15 of the stator 3.
  • the rotor 2 (according to Fig. 3) has an axis of rotation around which the rotor 2 moves relative to the stator 3. The direction of the rotational movement is the circumferential direction 11.
  • the elastic element 9 is positioned between the two pole shoes 8 and is coupled to the pole shoes 8. In the embodiment shown, the elastic element 9 is designed in the form of a corrugated spring.
  • the wave spring ensures that the pole shoes 8, which rest against the wave spring, are moved away from the wave spring by the spring force and are moved in the circumferential direction 11 in the direction of the groove flank or side surface 7 of the respective stator tooth 4. This reduces the distance between a side surface 12 of the pole shoe 8 and the corresponding opposite groove flank or side surface 7 of the stator tooth 4 and the pole shoe 8 is pressed against the side surface 7.
  • FIG. 2 shows a plan view of the section of the stator 3 and Fig. 3 shows a section of the electrical machine 1 in a sectional view.
  • Fig. 1 The basic structure, apart from the elastic element 9, is shown in Fig. 1.
  • the coupling of the elastic element 9 is different from the first embodiment.
  • the pole shoes 8 are coupled to each other, which are arranged in mutually different grooves 5. It is a coupling of pole shoes 8 which are positioned on a same stator tooth 4 on mutually different, mutually opposite side surfaces 7.
  • the coupling by means of the elastic element 9 takes place via a total of two elastic elements 9.
  • the elastic elements 9 run in the circumferential direction 11 radially inward or radially outward along the stator tooth 4, i.e. along a front side 13 and a back side 14 of the stator tooth 4.
  • the pole shoes 8 each have a radially inner end 16 and a radially outer end 17, to which the elastic elements 9 are coupled/connected.
  • the radially outer end 19 of the two pole shoes 8 are connected along the circumferential direction 11, and in the radial direction 15 on the inside, the radially inner ends 18 are connected to one another along the circumferential direction 11.
  • the pole shoes 8 are moved with their side surface 12 towards the groove flank or side surface 7 of the stator tooth 4.
  • the pole shoes 8 coupled to one another are moved towards one another in the circumferential direction 11.
  • the coupled pole shoes 8 from Fig. 1 are moved away from one another in the circumferential direction 11.
  • the two elastic elements 9 are connected to one another in the radial direction 15 along the groove course along the pole shoes 8, each by means of a separate element 18.
  • a magnetic air gap 19 is formed between rotor 2 and stator 3.
  • the direction of the magnetic air gap 19 is defined as an axial direction 20.
  • Figs. 1 to 3 are not limited to the use of a stator 3 and rotor 2 for an axial flow machine.
  • the features can also be present in a stator and a rotor for a radial flow machine.
  • the electrical machine can have different design variants, whereby the electrical machine is understood to be an electromechanical converter which converts mechanical and electrical power/energy into one another.
  • a base body of the stator forming the stator teeth is preferably formed in the form of a stator laminated core.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1 ) mit einem Rotor (2) und einem Stator (3), wobei der Stator (3) mehrere Statorzähne (4), mehrere jeweils zwischen zwei Statorzähnen (4) ausgebildete Nuten (5) zur Aufnahme einer Statorwicklung (6) und mehrere, jeweils an einer Seitenfläche (7) eines der Statorzähne (4) angeordnete Polschuhe (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mit zumindest zwei Polschuhen (8) ein elastisches Element (9) gekoppelt ist, das die zumindest zwei Polschuhe (8) an den Seitenflächen (7) andrückt.

Description

Elektrische Maschine mit über ein elastisches Element gekoppelte Polschuhe
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator, wobei der Stator mehrere Statorzähne, mehrere jeweils zwischen zwei Statorzähnen ausgebildete Nuten zur Aufnahme einer Statorwicklung und mehrere, jeweils an einer Seitenfläche eines der Statorzähne angeordnete Polschuhe aufweist.
Lücken im Stator aufgrund der Nuten für die Statorwicklungen führen zu stark inhomogenen Magnetfeldern im Bereich der Nuten, welche zusätzliche Oberwellen im Magnetfeld zur Folge haben. Diese Oberwellen im Magnetfeld führen zu zusätzlichen Verlusten im Motor und Drehungleichförmigkeiten. Es werden Polschuhe eingesetzt, um magnetische Feldlinien von beispielsweise Permanentmagneten oder einer Wicklung in einer definierten Form heraustreten zu lassen und zu verteilen.
Aus dem Stand der Technik sind Polschuhe an den Enden der Statorzähne in Luftspaltnähe bekannt. Diese können Teil des Statorzahns sein oder als weitere Bauteile geformt werden, welche am Statorzahn befestigt werden.
An den Polschuhen wirken im Betrieb in Richtung Luftspalt, der zwischen Stator und Rotor gebildet ist, hohe Kräfte. Diese Kräfte weisen große überlagerte Schwingungsamplituden auf. Bei Polschuhen, welche als getrennte Bauteile von den Statorzähnen ausgeführt sind, ist daher die Fixierung der Polschuhe am Statorzahn ein kritischer Auslegungspunkt. Beim Einsatz in Fahrzeugen wird die Fixierung zusätzlich durch die Temperaturschwankungen belastet. Weiterhin stellt die lange Einsatzdauer während der Lebenserwartung des Fahrzeuges weitere Herausforderungen an die Lebensdauer der Fixierung.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Stabilisierung der Anbindung / Abstützung der Polschuhe zu gewährleisten.
Dies wird bei einer gattungsgemäßen elektrischen Maschine dadurch gelöst, dass mit zumindest zwei Polschuhen zumindest ein elastisches Element gekoppelt ist, das die zumindest zwei Polschuhe an die Seitenflächen andrückt. Damit ist ein Ausgleich von Toleranzen und unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten ermöglicht. Außerdem ermöglicht der Einsatz des elastischen Elements einen Freiheitsgrad für die Montage der Polschuhe, wobei der Abstand von Polschuh zu Statorzahn veränderbar ist und/oder der Abstand zwischen den Polschuhen für die Montage verändert wird. Zudem ist durch das Andrücken der Polschuhe an die Seitenfläche eine Stabilisierung der Polschuhe gegeben.
Der Rotor weist eine Drehachse auf, um die der Rotor sich relativ zum Stator bewegt. Die Richtung der Drehbewegung ist eine Umfangsrichtung. Eine Längsrichtung der Drehachse beschreibt eine axiale Richtung des Rotors und des Stators. Die Durchmesser von Rotor und Stator sind in einer radialen Richtung definiert, die orthogonal zur axialen Richtung ausgerichtet ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
Von Vorteil ist, wenn das elastische Element eine Wellfeder oder ein elastisches Material ist. Die Wellfeder zeigt sich bei statischem bis mittlerem dynamischen Einsatz als bauraumeffiziente Lösung mit Reduktionen der Einbauhöhe von bis zu 50%.
Aufgrund der speziellen Geometrie und Funktion der Wellfeder ergibt sich eine sehr geringe Hysterese im Vergleich zum Einsatz einer Tellerfeder. Damit sind für die vorhandenen Rahmenbedingungen flexible Umsetzungsmöglichkeiten gegeben.
Des Weiteren kann das elastische Element in einer Nut angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist, wenn das elastische Element dabei zwischen zwei Polschuhen positioniert ist. Hierbei wirkt das elastische Element zwischen zwei Polschuhen in einer Nut, so dass die Polschuhe in Umfangsrichtung voneinander weg, also in gegengesetzte Richtung zueinander, gegen die Seitenfläche des Statorzahns gedrückt werden. Insgesamt ist hierbei eine Kopplung zweier Polschuhe umgesetzt, die gemeinsam in einer Nut positioniert sind. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das elastische Element zumindest teilweise außerhalb einer Nut positioniert sein. Bevorzugt dabei ist, wenn das elastische Element eine Vorderseite und/oder Rückseite des Statorzahns umgreift. Dabei ist eine Kopplung von zwei Polschuhen umsetzbar, die in voneinander verschiedenen Nuten positioniert sind. Vorteilhaft dabei ist, dass durch den in radialer Richtung innen und außen am Stator vorhandenen Freiraum mehr Bauraum zur Verfügung steht, der für den Einsatz des elastischen Elements zur Verfügung steht. Dabei können mittels kleinerer Steifigkeiten des elastischen Elements vergleichbare Kräfte gebildet sein, als wenn das elastische Element in der Nut angeordnet ist. Außerdem kann im Vergleich zu einem elastischen Element, das in einer Nut positioniert ist, eine höhere Menge an Feder-Energie gespeichert werden. Je größer die speicherbare Feder-Energie, um so flacher können die Federkurven bei gleicher Maximalkraft ausgeführt werden oder die Maximalkraft entsprechend gesteigert werden.
Des Weiteren kann zumindest ein separates Element vorhanden sein, das zumindest zwei elastische Elemente miteinander wirkverbindet. Diese zusätzliche Verbindung kann genutzt werden, um die Polschuhe selber zu stabilisieren, vorzugsweise wenn die Polschuhe aus gestapelten Blechen oder aus SMC (soft magnetic compound) gebildet sind. Bevorzugt sind dabei die separaten Elemente in Richtung des Nutverlaufs, in radialer Richtung, entlang Seitenflächen der Polschuhe angeordnet.
Von Vorteil ist, wenn eine Vielzahl an Polschuhen miteinander segmentweise, ringförmig oder sternförmig gekoppelt sind. Damit ist eine Kopplung der zuvor genannten Ausführungsformen, der Kopplung von Polschuhen in einer Nut und Polschuhen aus voneinander getrennten Nuten, umsetzbar.
Die elektrische Maschine kann bevorzugt eine Radialflussmaschine oder besonders bevorzugt eine Axialflussmaschine sein.
Des Weiteren kann es sich bei der Axialflussmaschine um eine Maschine in Fl- Anordnung, I- Anordnung oder um eine Mischform handeln. Bei einer H-Anordnung ist ein mittig angeordneter Stator von zwei über eine Welle verbundene Rotorscheiben umgeben, die jeweils seitlich vom Stator angeordnet sind. Bei einer I Anordnung hingegen weist die elektrische Maschine zwei Statoren und einen Rotor auf einer Welle auf, wobei der Rotor axial zwischen den beiden Statoren angeordnet ist. Bei den Mischformen kann auch beispielsweise eine Axialflussmaschine mit nur einem Stator und einem Rotor oder mit mehreren Rotoren als auch mehreren Statoren gegeben sein.
In anderen Worten betrifft die Erfindung ein elastisches Element, das zwischen zwei Polschuhen angeordnet ist.
In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform werden direkt benachbarte Polschuhe in einer Nut mittels eines elastischen Elements / Bauteils in Umfangsrichtung voneinander weggedrückt.
In einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform werden Polschuhe in den Nuten beidseitig eines Statorzahns mittels eines elastischen Elements / Bauteils in Umfangsrichtung zusammengezogen, also zueinander gezogen.
In einer dritten vorteilhaften Ausführungsform sind mehr als zwei Polschuhe mittels elastischer Elemente / Bauteile (eins oder mehrere) miteinander beispielsweise sternförmig verbunden, so dass die zuvor genannte erste und zweite Ausführungsform kombiniert werden.
Verschiedene vorteilbehaftete Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung mit Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausschnitt eines Stators einer elektrischen Maschine mit einem elastischen Element zwischen zwei Polschuhen in einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 ein Ausschnitt des Stators der elektrischen Maschine mit einem mit zwei Polschuhen gekoppelten elastischen Element in einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 3 ein Ausschnitt der elektrischen Maschine mit einem mit zwei Polschuhen gekoppelten elastischen Element gemäß Fig. 2.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsformen lassen sich untereinander austauschen und alternativ / kumulativ einsetzen.
Die Fign. 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 1 (dargestellt in Fig. 3) mit einem Rotor 2 (dargestellt in Fig. 3) und einem Stator 3, wobei der Stator 3 mehrere Statorzähne 4, mehrere jeweils zwischen zwei Statorzähnen 4 ausgebildete Nuten 5 zur Aufnahme einer Statorwicklung 6 und mehrere, jeweils an einer Seitenfläche 7 eines der Statorzähne 4 angeordnete Polschuhe 8 aufweist. Hervorzuheben ist, dass mit zumindest zwei Polschuhen 8 ein elastisches Element 9 gekoppelt ist, das die zumindest zwei Polschuhe 8 an den Seitenflächen 7 andrückt.
Die Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht einen Ausschnitt einer ersten Ausführungsform des elastischen Elements 9 und dessen Kopplung mit zwei Polschuhen 8 für den Stator 3 der elektrischen Maschine 1 (hier nicht dargestellt). Gemäß Fig. 1 sind zwei Statorzähne 4 in einer Teilansicht dargestellt, zwischen denen eine Nut 5 mit einem Nutboden 10 und Nutflanken gebildet ist. Die Nutflanken entsprechen dabei den jeweiligen Seitenflächen 7 der anliegenden Statorzähne 4. Die Nut 5 erstreckt sich in ihrer Längsrichtung in eine radiale Richtung 15 des Stators 3.
Jeder Teilausschnitt der Statorzähne 4 weist einen Polschuh 8 auf, hier als vom Statorzahn 4 separates Bauteil ausgebildet ist, welche in der dargestellten Nut 5 nebeneinander in einer Umfangsrichtung 11 positioniert sind. Der Polschuh 8 ist in der dargestellten Ausführungsform als sich in Längsrichtung der Nut 5, darstellungsgemäß der radialen Richtung 15 des Stators 3, erstreckendes Element ausgebildet. Der Rotor 2 (gemäß Fig. 3) weist eine Drehachse auf, um die der Rotor 2 sich relativ zum Stator 3 bewegt. Die Richtung der Drehbewegung ist die Umfangsrichtung 11 . Zwischen den beiden Polschuhen 8 ist das elastisches Element 9 positioniert, dass mit den Polschuhen 8 gekoppelt ist. In der dargestellten Ausführungsform ist das elastische Element 9 in Form einer Wellfeder ausgebildet.
Die Wellfeder sorgt dafür, dass die Polschuhe 8, die an der Wellfeder anliegen, durch die Federkraft von der Wellfeder wegbewegt werden und in Umfangsrichtung 11 in Richtung Nutflanke bzw. Seitenfläche 7 des jeweiligen Statorzahns 4 bewegt werden. Damit verringert sich der Abstand zwischen einer Seitenfläche 12 des Polschuhs 8 zu der zugehörigen gegenüberliegenden Nutflanke bzw. Seitenfläche 7 des Statorzahns 4 und der Polschuh 8 ist an die Seitenfläche 7 angedrückt.
In Fign. 2 und 3 ist eine zweite Ausführungsform des elastischen Elements 9 dargestellt. In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den Ausschnitt des Stators 3 dargestellt und in Fig. 3 ist ein Ausschnitt der elektrischen Maschine 1 in einer Schnittansicht dargestellt.
Der Grundaufbau, bis auf das elastische Element 9, ist gemäß Fig. 1 dargestellt. In Erweiterung der Darstellung sind in Umfangsrichtung 11 insgesamt zwei Nuten 5 und drei Statorzähne 4 mit jeweils zwei Polschuhen 8 dargestellt. Zwischen einer Unterseite des Polschuhs 8 und dem Nutboden 10 ist die Statorwicklung 6 positioniert, die um den Statorzahn 4 gewickelt ist (hier ist darstellungsgemäß nur ein Teil der Statorwicklung 6 dargestellt).
In der zweiten Ausführungsform ist die Kopplung des elastischen Elements 9 zu der ersten Ausführungsform verschieden. In den vorliegenden Fign. 2 und 3 sind die Polschuhe 8 miteinander gekoppelt, die in voneinander verschiedenen Nuten 5 angeordnet sind. Es ist eine Kopplung von Polschuhen 8, die an einem gleichen Statorzahn 4 an voneinander verschiedenen, voneinander entgegengesetzten Seitenflächen 7 positioniert sind. Die Kopplung mittels des elastischen Elements 9 erfolgt über insgesamt zwei elastische Elemente 9. Die elastischen Elemente 9 verlaufen in Umfangsrichtung 11 radial innen bzw. radial außen am Statorzahn 4 entlang, ergo an einer Vorderseite 13 sowie einer Rückseite 14 des Statorzahns 4. Die Polschuhe 8 weisen jeweils ein radial inneres Ende 16 und ein radial äußeres Ende 17 auf, an denen die elastischen Elemente 9 gekoppelt / verbunden sind. In radialer Richtung 15 außenseitig sind jeweils das radial äußere Ende 19 der beiden Polschuhe 8 entlang der Umfangsrichtung 11 verbunden und in radialer Richtung 15 innenseitig sind die radial inneren Enden 18 entlang der Umfangsrichtung 11 miteinander verbunden.
Mittels der Elastizität des elastischen Elements 9 werden die Polschuhe 8 mit ihrer Seitenfläche 12 zur der Nutflanke bzw. Seitenfläche 7 des Statorzahns 4 bewegt. Bei Betrachtung dieses Bewegungszustands sind die miteinander gekoppelten Polschuhe 8 in Umfangsrichtung 11 insgesamt zueinander bewegt. Im Vergleich dazu sind die gekoppelten Polschuhe 8 aus Fig.1 voneinander in Umfangsrichtung 11 wegbewegt.
Als eine weitere alternative Ausführung (in der Fig. 2 gestrichelt dargestellt) sind die beiden elastischen Elemente 9 in radialer Richtung 15 in entlang des Nutverlaufs entlang der Polschuhe 8 miteinander, mittels jeweils einem separatem Element 18, verbunden.
Zwischen Rotor 2 und Stator 3 ist ein magnetischer Luftspalt 19 gebildet. Die Richtung des magnetischen Luftspalts 19 ist als eine axiale Richtung 20 definiert.
Die in Fign. 1 bis 3 beschriebenen Merkmale sind nicht auf die Nutzung eines Stators 3 und Rotors 2 für eine Axialflussmaschine beschränkt. Die Merkmale können ebenfalls bei einem Stator und einem Rotor für eine Radialflussmaschine vorhanden sein.
Die elektrische Maschine kann prinzipiell verschiedene Ausführungsvarianten aufweisen, wobei unter der elektrischen Maschine ein elektromechanischer Wandler verstanden wird, welcher mechanische und elektrische Leistung / Energie ineinander umwandelt. Ein die Statorzähne ausbildender Grundkörper des Stators ist bevorzugt in Form eines Statorblechpakets ausgeformt.
Bezuqszeichenliste
Elektrische Maschine Rotor Stator
Statorzahn
Nut
Statorwicklung Seitenfläche Polschuh elastisches Element Nutboden
Umfangsrichtung Seitenfläche des Polschuhs Vorderseite
Rückseite radiale Richtung radial inneres Ende radial äußeres Ende separates Element Luftspalt axiale Richtung

Claims

Patentansprüche
1 . Elektrische Maschine (1 ) mit einem Rotor (2) und einem Stator (3), wobei der Stator (3) mehrere Statorzähne (4), mehrere jeweils zwischen zwei Statorzähnen (4) ausgebildete Nuten (5) zur Aufnahme einer Statorwicklung (6) und mehrere, jeweils an einer Seitenfläche (7) eines der Statorzähne (4) angeordnete Polschuhe (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Element (9) mit zumindest zwei Polschuhen (8) gekoppelt ist, das die zumindest zwei Polschuhe (8) an den Seitenflächen (7) andrückt.
2. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (9) eine Wellfeder oder ein elastisches Material ist.
3. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (9) in einer Nut (5) angeordnet ist.
4. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (9) zwischen zwei Polschuhen (8) positioniert ist.
5. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (9) zumindest teilweise außerhalb einer Nut (5) positioniert ist.
6. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (9) eine Vorderseite (13) und/oder Rückseite (14) des Statorzahns (4) umgreift.
7. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein separates Element (18) vorhanden ist, das zumindest zwei elastische Elemente (9) miteinander wirkverbindet.
8. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Elemente (18) entlang des Nutenverlaufs an Polschuhe (8) angeordnet sind.
9. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe (8) aus gestapelten Blechen gebildet sind
10. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl an Polschuhen (8) miteinander segmentweise, ringförmig oder sternförmig gekoppelt sind.
PCT/DE2024/100064 2023-02-24 2024-01-26 Elektrische maschine mit über ein elastisches element gekoppelte polschuhe WO2024175145A1 (de)

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DE102023104583.0 2023-02-24
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Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2024/100064 WO2024175145A1 (de) 2023-02-24 2024-01-26 Elektrische maschine mit über ein elastisches element gekoppelte polschuhe

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