Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Elektrische Maschinen der in Rede stehenden Art weisen einen Stator, d. h. ein feststehendes Element, sowie einen Rotor, d. h. ein relativ zu dem feststehenden Element um eine Drehachse drehbar gelagertes Element, auf. Die elektrische Maschine dient der Umwandlung elektrischer Energie in me- chanische Arbeit. H ierbei werden mittels der elektrischen Energie magnetische Felder erzeugt, die wiederum den Rotor relativ zum Stator in Drehung versetzen. Die magnetischen Felder werden m ittels einer Spulenwicklung des Stators erzeugt. Die Spulenwicklung wird regelmäßig in eine Vergussmasse eingebettet. Hierbei kann die Vergussmasse die Spulenwicklung vollständig oder teilweise umgeben. Die Vergussmasse dient typischerweise dem Schutz der Spulenwicklung vor insbesondere mechanischen Beeinträchtigungen. Derartige elektrische Maschinen werden insbesondere auch als Außenläufermotoren bezeichnet. Bei Außenläufermotoren umgibt der Rotor den Stator.

Aus dem Stand der Technik sind elektrische Maschinen der in Rede stehenden Art bekannt, bei denen der Stator mechanische Kräfte, die auf den Rotor wirken, aufnehmen kann. Die mechanischen Kräfte werden hierbei über die drehbare Lagerung des Rotors in den Stator eingeleitet. Derartige elektrische Maschinen werden regelmäßig m it ihrem Stator an einer feststehenden Struktur befestigt. Der drehbare Rotor kann dann, beispielsweise über eine Verzahnung, seine Drehbewegung direkt an ein Getriebe übertragen. In einem derartigen Anwendungsfall entstehen Reaktionskräfte, die über die drehbare Lagerung des Rotors in den Stator eingeleitet werden können. Es versteht sich, dass auch beliebige andere Anwendungsfälle denkbar sind, bei denen entsprechende Kräfte über den Rotor in den Stator eingeleitet werden.

Elektrische Maschinen der in Rede stehenden Art zeichnen sich grundsätzlich dadurch aus, dass sich m it ihnen Lösungen m it vergleichsweise geringem Bauraumbedarf realisieren lassen. Daher kommen derartige elektrische Maschinen beispielsweise im Modellbaubereich zum Einsatz.

Um mechanische Kräfte über die Lagerung des Rotors in den Stator einleiten zu können, ist der Rotor nach dem Stand der Technik auf einer Welle befestigt. Diese Welle wird durch den Stator geführt. Zwischen der Welle und dem Stator befindet sich die drehbare Lagerung des Rotors. Typi- scherweise ist der Rotor, der den Stator umgibt, an einem Ende der elektrischen Maschine - in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse - mit der Drehachse verbunden. Das andere Ende der elektrischen Maschine in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse steht regelmäßig für die Befestigung des Stators an einer relativ zu der elektrischen Maschine feststehen- den Struktur zur Verfügung.

Durch die durch den Stator hindurchgeführte Welle des Rotors und die damit verbundene drehbare Lagerung der Welle entsteht jedoch ein gewisser Bauraumbedarf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Maschine aufzuzeigen, die eine kompaktere Bauweise ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Maschine m it den Merkma- len des unabhängigen Anspruchs 1 . Die Merkmale der abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die über die Lagerung des Rotors übertragenen Kräfte, die vom Stator aufgenommen werden, zum indest teilweise über die Vergussmasse in den Stator eingeleitet werden. Die Einleitung der mechanischen Kräfte über die Vergussmasse erlaubt es, die Lage- rung zwischen Stator und Rotor nach außen zu verlagern. Es versteht sich, dass in vorteilhafter Weise auch sämtliche mechanischen Kräfte, die vom Rotor über seine Lagerung in den Stator eingeleitet werden, über die Vergussmasse in den Stator eingeleitet werden können. Es ist vorteilhaft, wenn die elektrische Maschine ein zwischen der Vergussmasse und einem ersten Lager zur drehbaren Lagerung des Rotors angeordnetes erstes Lagersitzelement zur Bereitstellung eines Lagersitzes für ein erstes Lager der Lagerung des Rotors aufweist. Ein derartiges Lagersitzelement bietet den Vorteil, dass es einen Lagersitz von besserer Qualität bereitstellen kann. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, dass der Lagersitz durch die Vergussmasse selbst gebildet wird. Ein derartiger Lagersitz kann dann beispielsweise nach dem Aushärten der Vergussmasse durch Drehen erzeugt werden. Die Verwendung eines Lagersitzelements hat jedoch insbesondere den Vorteil, dass das Lagersitze- lement aus einem für die Bereitstellung eines Lagersitzes besonders geeigneten Werkstoff hergestellt werden kann, der von der Vergussmasse verschieden ist. Hierfür bieten sich bevorzugt metallische Werkstoffe an. Besonders bevorzugt ist das Lagersitzelement aus Alum inium . Zudem kann sich ein derartiges Lagersitzelement auch vorteilhaft auf die Krafteinleitung in die Vergussmasse auswirken.

Es kann vorteilhaft sein, ein zweites Lagersitzelement zur Bereitstellung eines zweiten Lagersitzes für ein zweites Lager zur Lagerung des Rotors vorzusehen. Ein derartiges zweites Lagersitzelement hat in Verbindung mit dem zweiten Lager den Vorteil, dass über zwei Lager eine mechanisch günstige Lagerung des Rotors auf dem Stator erreicht werden kann. Alternativ ist es auch möglich, dass ein Lagersitzelement eine Mehrzahl Lagersitze für eine Mehrzahl Lager bereitstellt. Bei der Herstellung der elektrischen Maschine, insbesondere bei der Herstellung des Stators der elektrischen Maschine, kann das Lagersitzelement zu dem in vorteilhafter Weise als verlorene Gussform beim Einbringen der Vergussmasse dienen. Auf diese Weise lässt sich ein erfindungsgemäßer vergossener Stator mit einem Lagersitzelement in besonders einfacher Weise herstellen.

In vorteilhafter Weise kann das erste und/oder zweite Lagersitzelement halbschalenförm ig gestaltet sein. Eine derartige Gestaltung des Lagersitzelements ist im Hinblick auf eine kompakte Bauweise der elektrischen Maschine und eine günstige Krafteinleitung in den Stator von Vorteil.

Die elektrische Maschine weist bevorzugt ein Statorpaket auf. Bei einem Statorpaket handelt es sich insbesondere um einen aus einer Vielzahl

Blechschichten gebildeten Körper, der den Kern der Spulenwicklung bildet. Die einzelnen Blechschichten sind bevorzugt gegeneinander elektrisch isoliert, um die Bildung von Wirbelströmen im Statorpaket zu verhindern oder zumindest zu reduzieren.

Bevorzugt ist das Statorpaket ebenfalls zumindest teilweise von der Vergussmasse umgeben. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die zum Rotor weisenden, bezogen auf die Drehachse äußersten Flächen des Statorpakets von der Vergussmasse umgeben sind. Zum einen bietet die Vergussmasse so auch einen Schutz des Statorpakets von mechanischen Beeinträchtigungen, zum anderen ist so die Einleitung der mechanischen Kräfte über die Vergussmasse direkt in die äußeren Bereiche des Statorpakets - welches über eine vergleichsweise hohe mechanische Belastbarkeit verfügt - auf direktem Wege ermöglicht.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine kann in vorteilhafter Weise derart weitergebildet werden, dass ein erster Wickelkopf zumindest teilweise in einem Bereich um die Drehachse angeordnet ist, der sich in radialer Richtung von der Drehachse weg von 0 bis 40 % des Abstands des von der Drehachse entferntesten Punktes der Spulenwicklung von der Drehachse erstreckt. Eine solche Anordnung des Wickelkopfs der Spulenwicklung ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung derselben.

Unter einem Wickelkopf ist in diesem Zusammenhang insbesondere der Abschnitt einer Spulenwicklung zu verstehen, der in axialer Richtung aus dem Statorpaket hervortritt. Hierbei kann die Spulenwicklung einen ersten Wickelkopf und/oder einen zweiten Wickelkopf, der an dem dem ersten Wi- ckelkopf in axialer Richtung gegenüberliegenden Ende des Statorpakets angeordnet ist, aufweisen. Auch der zweite Wickelkopf kann in vorteilhafter Weise zum indest teilweise in einem Bereich um die Drehachse angeordnet sein, der sich von der Drehachse weg von 0 bis 40 % des Abstands des von der Drehachse entferntesten Punktes der Spulenwicklung von der Drehach- se erstreckt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Wickelkopf und/oder der zweite Wickelkopf der Spulenwicklung zumindest teilweise in einem Bereich um die Drehachse angeordnet ist, der sich in radialer Richtung von der Drehachse weg von 0 bis 20 % des Abstands des von der Drehachse entferntesten Punktes der Spulenwicklung von der Drehachse erstreckt. Auf diese Weise kann der Wickelkopf besonders kompakt gestaltet werden.

Im Zusammenhang m it der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin vorteil- haft, wenn der erste Wickelkopf in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse zumindest teilweise im Bereich des ersten Lagersitzes angeordnet ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass sich in axialer Richtung eine Überschneidung des ersten Lagersitzes und der Spulenwicklung ergibt. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Verkürzung des Bauraumbedarfs der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in axialer Richtung. Gleiches gilt für den zweiten Wickelkopf, dieser kann ebenfalls in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse zum indest teilweise im Bereich des zweiten Lagersitzes angeordnet sein. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das erste Lager zum indest teilweise in einem größeren Abstand von der Drehachse angeordnet ist als der erste Wickelkopf. Dies ermöglicht es insbesondere, die erfindungsgemäße Maschine in vorteilhafter Weise so zu gestalten, dass das erste Lager den ersten Wi- ckelkopf umgibt. Auch diese Maßnahme führt zu einer besonders kompakten Bauweise. Weiterhin kann selbstverständlich das zweite Lager entsprechend zum indest teilweise in einem größeren Abstand von der Drehachse angeordnet sein als der zweite Wickelkopf. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur 1 schematisch näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.

Bei der in Fig. 1 abgebildeten beispielhaften elektrischen Maschine 1 handelt es sich um einen Außenläufermotor. Dieser weist einen Stator 2 und einen Rotor 3 auf. Der Rotor 3 umgibt den Stator 2. Der Rotor 3 ist um die Drehachse X relativ zum Stator 2 drehbar gelagert. Zur drehbaren Lagerung dienen im gezeigten Beispiel das erste Lager 4 und zweite Lager 5. Die Lager 4 und 5 sind beispielhaft als Kugellager ausgeführt.

Die elektrische Maschine 1 ist derart ausgebildet, dass über die Lagerung des Rotors 3 m ittels des ersten Lagers 4 und des zweiten Lagers 5 mecha- nische Kräfte vom Rotor 3 auf den Stator 2 übertragen werden können.

Die beispielhafte elektrische Maschine 1 weist ferner eine Spulenwicklung 6 auf. Die Spulenwicklung 6 dient der Erzeugung eines magnetischen Feldes. Die Spulenwicklung 6 ist von einer Vergussmasse 7 umgeben.

Erfindungsgemäß werden bei der beispielhaften elektrischen Maschine 1 die durch die Lagerung des Rotors 3 übertragenen und vom Stator 2 aufgenommenen mechanischen Kräfte zumindest teilweise über die Vergussmas- se 7 in den Stator 2 eingeleitet. Im gezeigten Beispiel werden in vorteilhafter Weise sogar sämtliche durch die Lagerung des Rotors 3, das heißt im gezeigten Beispiel durch das erste Lager 4 und das zweite Lager 5, übertragenen Kräfte über die Vergussmasse 7 in den Stator 2 eingeleitet.

Die Einleitung der Kräfte erfolgt in vorteilhafter Weise über ein erstes Lagersitzelement 8, welches einen Lagersitz für das erste Lager 4 bereitstellt, und ein zweites Lagersitzelement 9, welches einen Lagersitz für das zweite Lager 5 bereitstellt. Die Lagersitzelemente 8 und 9 sind im gezeigten Bei- spiel in vorteilhafter Weise im Wesentlichen halbschalenförm ig gestaltet. Im Fall der beispielhaften elektrischen Maschine 1 sind die Lagersitzelemente 8 und 9 bevorzugt aus einem Metall, besonders bevorzugt aus Alum inium, gefertigt. Die beispielhafte elektrische Maschine 1 weist zudem ein Statorpaket 1 0 auf. Das Statorpaket 1 0 ist ebenfalls zumindest teilweise von der Vergussmasse 7 umgeben. Besonders vorteilhaft im Fall der beispielhaften elektrischen Maschine 1 ist es, dass auch die zum Rotor 3 weisenden Flächen 1 1 des Statorpakets 1 0 von der Vergussmasse 7 umgeben sind. Bei den Flä- chen 1 1 handelt es sich um die bezogen auf die Drehachse X äußersten Flächen des Statorpakets 1 0.

Die Spulenwicklung 6 der beispielhaften elektrischen Maschine 1 weist einen ersten Wickelkopf 12 und einen zweiten Wickelkopf 1 3 auf. Der erste Wickelkopf 12 und der zweite Wickelkopf 1 3 sind von der Vergussmasse 7 umgeben. In vorteilhafter Weise sind der erste Wickelkopf 12 und der zweite Wickelkopf 1 3 teilweise in einem Bereich um die Drehachse X angeordnet, der sich in radialer Richtung Y von der Drehachse X weg von 0 bis 40 % des Abstands des von der Drehachse X entferntesten Punktes der Spu- lenwicklung 6 von der Drehachse X erstreckt. Auf diese Weise kann bei der beispielhaften elektrischen Maschine 1 ein Raumbereich nahe der Drehachse X zur Unterbringung der Wickelköpfe 12 und 1 3 genutzt werden, was zur besonders kompakten Bauweise der beispielhaften elektrischen Maschine 1 beiträgt.

In axialer Richtung bezogen auf die Drehachse X ist der erste Wickelkopf 12 vorteilhaft teilweise im Bereich des Lagersitzes des ersten Lagers 4 angeordnet. In ebenfalls vorteilhafter Weise ist der zweite Wickelkopf 1 3 in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse X teilweise im Bereich des Lagersitzes des zweiten Lagers 5 angeordnet. Dies bringt im Fall der beispielhaften elektrischen Maschine 1 den Vorteil einer vergleichsweise kurzen Länge der elektrischen Maschine 1 in Richtung der Drehachse X m it sich. Vorteilhaft in diesem Zusammenhang wirkt sich die Tatsache aus, dass im Fall der beispielhaften elektrischen Maschine 1 das erste Lager 4 in einem größeren Abstand von der Drehachse X angeordnet ist als der erste Wickelkopf 12. In ebenfalls vorteilhafter Weise ist das zweite Lager 5 ebenfalls in einem größeren Abstand von der Drehachse X angeordnet, als der zweite Wickelkopf 1 3.

Der Rotor 3 der beispielhaften elektrischen Maschine 1 weist in vorteilhafter Weise eine Mehrzahl Dauermagnete 14 auf. Die Dauermagnete 14 wirken mit dem von der Spulenwicklung 6 erzeugten magnetischen Feld zusammen und erzeugen so die Rotationsbewegung des Rotors 3 relativ zum Stator 2. In vorteilhafter Weise stehen die Stirnflächen 1 5 des Stators 2 in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse X für eine mögliche Befestigung der elektrischen Maschine 1 an einer die elektrische Maschine 1 aufnehmenden Struktur zur Verfügung. Mit anderen Worten ausgedrückt kann der Stator 2 der beispielhaften elektrischen Maschine 1 quasi die Funktion der Achse einer herkömm lichen elektrischen Maschine selbst übernehmen, so dass sich insgesamt die gewünschte kompakte Bauweise ergibt. Bezugszeichenliste:

1 elektrische Maschine

2 Stator

3 Rotor

4 erstes Lager

5 zweites Lager

6 Spulenwicklung

7 Vergussmasse

8 erstes Lagersitzelement

9 zweites Lagersitzelement

10 Statorpaket

11 Flächen

12 erster Wickelkopf

13 zweiter Wickelkopf

14 Dauermagnete

15 Stirnfläche X Drehachse

Y radiale Richtung

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