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Title:
STATOR ELEMENT FOR CONSTRUCTING A STATOR ARRANGEMENT FOR AN ELECTRIC MACHINE, STATOR ARRANGEMENT AND METHOD FOR CONSTRUCTING A STATOR ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/132022
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a stator element for constructing a stator arrangement (3) and a stator arrangement (3) for a multi-phase electric machine (1). Said stator element comprises at least one stator tooth (31) which is produced by compressing from a soft magnetic composite material. Said stator element is also designed to be assembled together with at least one other stator element to form a stator arrangement (3).

Inventors:
STEINLE, Matthias (Berliner Ring 32, Muehlacker, 75417, DE)
BRAUN, Martin (Forchenstr. 8, Neustetten-Wolfenhausen, 72149, DE)
BURGHAUS, Jens (Karlstrasse 26, Gerlingen, 70839, DE)
KREMER, Mickael (Albstr. 33, Kornwestheim, 70806, DE)
FOSTER, Keir (Lijsterbesstraat 197, KV Den Haag, NL-2563, NL)
ANDRUSCH, Johannes (Beethovenstrasse 82, Waiblingen, 71336, DE)
Application Number:
EP2015/051668
Publication Date:
September 11, 2015
Filing Date:
January 28, 2015
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
H02K1/16; H02K1/14; H02K7/18; H02K21/24
Domestic Patent References:
WO2004093291A12004-10-28
Foreign References:
US20100231084A12010-09-16
EP2012408A12009-01-07
FR2851088A12004-08-13
US4835840A1989-06-06
US20120263612A12012-10-18
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Claims:
Statorelement (40, 52) zum Aufbau einer Statoranordnung (3) für eine mehrphasige elektrische Maschine (1 ), wobei das Statorelement (40, 52) mindestens einen Statorzahn (31 ) umfasst, der durch Verpressen aus einem weichmagnetischen Verbundwerkstoff hergestellt ist, wobei das Statorelement (40, 52) weiterhin ausgebildet ist, um mit mindestens einem weiteren

Statorelement (40, 52) zu der Statoranordnung (3) zusammengesetzt zu werden.

Statorelement (40) nach Anspruch 1 , wobei das Statorelement als ein Statorsegment (40) ausgebildet ist, das einen ringsegmentförmigen Rückschlussbereich (35) und einen oder mehrere auf einer in axiale Richtung (A) weisenden Seite des Rückschlussbereichs (35) hervorstehende Statorzähne (31 ) aufweist.

Statorelement (40) nach Anspruch 2, wobei das Statorsegment (40) an mindestens einem tangentialen Ende eine Stufung (41 ) mit einem Überlappungsbereich (42) aufweist, um beim Zusammensetzen mit dem mindestens einen weiteren als Statorsegment (40) ausgebildeten Statorelement einen Bereich der mit den Statorzähnen (31 ) versehenen Seite oder der dieser gegenüberliegenden Seite zu überlappen.

Statorelement (40) nach Anspruch 2, wobei das Statorsegment (40) an mindestens einem tangentialen Ende eine Stufung (41 ) mit einem Überlappungsbereich (42) aufweist, um beim Zusammensetzen mit dem weiteren

Statorsegment (40) einen Bereich der mit den Statorzähnen (31 ) versehenen Seite zu überlappen, wobei der Überlappungsbereich (42) mindestens eine Ausnehmung (43) mit einer Kontur aufweist, um einen Querschnitt der Basis eines Statorzahns (31 ) eines weiteren Statorsegments (40) ganz oder teilweise aufzunehmen. Statorelement (40) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Statorsegment (40) an beiden tangentialen Enden korrespondierende Stuf ungen (41 ) mit jeweiligen Überlappungsbereichen (42) aufweist, so dass beim Zusammensetzen mit einem gleichartigen weiteren Statorsegment (40) die Stufungen (41 ) ineinander greifen.

Statorelement (40) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Überlappungsbereich (42) mit mindestens einer Lasche (44) versehen ist, die von dem Überlappungsbereich (42) in radialer Richtung (R) nach innen und/oder nach außen absteht.

Statorelement (52) nach Anspruch 1 , wobei das Statorelement (52) als ein Statorzahnelement (52) ausgebildet ist, das an seiner Basis, die einem dem Rückschlussbereich (35) zugeordneten Ende entspricht, mit einer Befestigungseinrichtung versehen ist, um auf oder in einer als Rückschlussbereich (35) ausgebildeten weichmagnetischen Grundplatte (51 ) angeordnet zu werden.

Statorelement (52) nach Anspruch 7, wobei sich die Befestigungseinrichtung des Statorzahnelements (52) an die Basis des Statorzahns (31 ) anschließt und sich an dessen Basis verjüngt und/oder eine Anschlagskante (55) aufweist.

Statoranordnung (3) für eine mehrphasige elektrische Maschine (1 ), wobei die Statoranordnung (3) mehrere als Statorsegmente (40) ausgebildete

Statorelemente nach einem der Ansprüche 2 bis 6 umfasst, wobei mehrere der Statorelemente an ihren tangentialen Enden durch Kleben, Schweißen, Löten, Verpressen oder mithilfe mechanischer Verbindungen mit Nieten, Stiften oder Schrauben miteinander verbunden sind, um eine ringförmige

Statoranordnung (3) mit in axialer Richtung (A) hervorstehenden Statorzähnen (31 ) zu bilden.

Statoranordnung (3) für eine mehrphasige elektrische Maschine (1 ), wobei die Statoranordnung (3) mehrere als Statorsegmente (40) ausgebildete

Statorelemente nach Anspruch 3 oder 4 aufweist, wobei aneinanderliegende tangentiale Enden von benachbarten Statorsegmenten (40) mit korrespondierenden Stufungen (41 ) versehen sind, so dass deren Überlappungsbereiche (42) zum Verbinden der Statorsegmente (40) ineinander greifen, um eine ring- förmige Statoranordnung (3) mit in axialer Richtung (R) hervorstehenden Statorzähnen (31 ) zu bilden.

Statoranordnung (3) für eine mehrphasige elektrische Maschine (1 ), wobei die Statoranordnung (3) mehrere als Statorsegmente (40) ausgebildete

Statorelemente nach Anspruch 4 oder 5 aufweist, wobei aneinanderliegende tangentiale Enden von benachbarten Statorsegmenten (40) mit korrespondierenden Stufungen (41 ) versehen sind, so dass deren Überlappungsbereiche (42) ineinander greifen, wobei die mindestens eine Ausnehmung (43) des Überlappungsbereichs (42) eines der mehreren Statorsegmente (40) den Querschnitt der Basis mindestens eines der Statorzähne (31 ) eines weiteren der mehreren Statorsegmente (40) ganz oder teilweise aufnimmt.

Statoranordnung (3) für eine mehrphasige elektrische Maschine (1 ), wobei die Statoranordnung (3) mehrere als Statorzahnelemente (52) ausgebildete Statorelemente (52), insbesondere Statorelemente (52) nach Anspruch 7, um- fasst, wobei ein Grundkörper aus einem weichmagnetischen Material vorgesehen ist, auf, an oder in dem die Statorzahnelemente (52) durch Kraft-, Form- und/oder Stoffschluss angeordnet sind.

Statoranordnung (3) nach Anspruch 12, wobei die Statorzahnelemente (52) durch Kleben, Schweißen, Löten und/oder Verpressen an der Grundplatte (51 ) befestigt sind.

Statoranordnung (3) nach Anspruch 12, wobei sich die Befestigungseinrichtungen der Statorzahnelemente (52) an die Basis des jeweiligen Statorzahns (31 ) anschließen und sich verjüngend ausgebildet sind und/oder eine Anschlagskante (55) aufweisen, wobei die Befestigungseinrichtungen in dem Grundkörper aufgenommen sind oder durch diesen hindurchgehen.

Verfahren zum Herstellen einer Statoranordnung (3) nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , wobei mehrere als Statorsegmente (40) ausgebildete

Statorelemente (40) nach einem der Ansprüche 2 bis 6 an ihren tangentialen Enden durch Kleben, Schweißen, Verpressen oder mithilfe mechanischer Verbindungen mit Nieten, Stiften oder Schrauben miteinander verbunden werden. Verfahren zum Herstellen einer Statoranordnung (3) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei mehrere als Statorzahnelemente (52) ausgebildete Statorelemente (52) nach Anspruch 7 auf, an oder in einem Grundkörper aus einem weichmagnetischen Material durch Kraft-, Form- und/oder Stoffschluss angeordnet werden.

Description:
Beschreibung

Titel

Statorelement zum Aufbau einer Statoranordnunq für eine elektrische Maschine, Statoranordnunq und Verfahren zum Aufbau einer Statoranordnunq

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Maschinen für Antriebseinheiten von Kraftfahrzeugen, insbesondere Maschinen mit Scheibenrotoren. Die Erfindung betrifft weiterhin Statoranordnungen für derartige elektrische Maschinen sowie Verfahren zur Herstellung von Statoranordnungen.

Stand der Technik

Als Maschinen mit Scheibenrotoren ausgebildete elektrische Maschinen zeichnen sich durch eine hohe Leistungsdichte bei einem vergleichsweise geringen

Gewicht aus. Beispielsweise ist aus der Druckschrift WO 2009/1 15247 A1 eine

Transversalflussmaschine mit einem Scheibenrotor bekannt. In eine Rotorscheibe des Scheibenrotors sind in konstantem Abstand von einer Drehachse Permanentmagnete eingebettet, die in Umfangsrichtung magnetisiert sind. Benachbarte Permanentmagnete sind zueinander entgegengesetzt magnetisiert, so dass die einander zugewandten Pole zweier benachbarter Permanentmagnete jeweils gleichartig sind. Die Feldlinien zwischen diesen gleichartigen Polen werden damit so überlagert, dass ein sich in axialer und radialer Richtung von dem Polzwischenraum ausbreitendes Rotormagnetfeld erzeugt wird.

Der Scheibenrotor ist axial zwischen zwei Statoranordnungen angeordnet, die jeweils eine um eine Motorachse verlaufende Statorwicklung aufweisen. Zu jeder der Statorwicklungen radial nach innen und außen versetzt weist jede der Stator- anordnungen sich in Umfangsrichtung erstreckende und in Richtung des Scheibenrotors hervorstehende innere und äußere Statorzähne auf.

Bei der Bestromung der Statorwicklung einer Statoranordnung wirkt auf die Magnetpole des Scheibenrotors in Richtung des in Umfangsrichtung am nächsten gelegenen Magnetpols der Statoranordnungen mit entgegengesetzter Magnetisierung eine Kraft, durch die ein von der Rotorposition sowie von Betrag und Vorzeichen des Statorstroms abhängiges Drehmoment erzeugt werden kann.

Eine besonders kostengünstige Variante zur Herstellung von Grundkörpern für Maschinenkomponenten besteht in einem Pressen und anschließender Wärmebehandlung eines weichmagnetischen pulverförmigen Verbundwerkstoffs (WMV, engl.: Soft Magnetic Composite, SMC). Jedoch sind die Grundkörper für

Statoranordnungen für Maschinen mit Scheibenrotoren in der Regel zu groß und weisen eine zu komplexe Form auf, um diese mit einer zufriedenstellenden Wirtschaftlichkeit und Qualität hinsichtlich ausreichender magnetischer und mechanischer Eigenschaften durch Pressen und Wärmebehandlung eines WMV- Materials herzustellen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Statoranordnung für eine Maschinen mit Scheibenrotoren zur Verfügung zu stellen, die möglichst zuverlässig und mit geringem Aufwand herstellbar ist.

Offenbarung der Erfindung

Die obige Aufgabe wird durch ein Statorelement zum Aufbau einer

Statoranordnung für eine mehrphasige elektrische Maschine gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Statoranordnung für eine mehrphasige elektrische Maschine und ein Verfahren zum Herstellen einer Statoranordnung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.

Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Statorelement zum Aufbau einer Statoranordnung für eine mehrphasige elektrische Maschine, insbesondere für eine Maschine mit einem Scheibenrotor, vorgesehen, wobei das Statorelement mindestens einen Statorzahn umfasst, der durch Verpressen aus einem weichmagnetischen Verbundwerkstoff hergestellt ist, wobei das Statorelement weiterhin ausgebildet ist, um mit mindestens einem weiteren Statorelement zu der Stator- anordnung zusammengesetzt zu werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Statoranordnung für eine mehrphasige elektrische Maschine, insbesondere für eine Maschine mit einem Scheibenrotor , vorgesehen, wobei die Statoranordnung mehrere als Statorsegmente ausgebil- dete Statorelemente umfasst, wobei mehrere der Statorelemente an ihren tangentialen Enden durch Kleben, Schweißen, Löten, Verpressen oder mithilfe mechanischer Verbindungen mit Nieten, Stiften oder Schrauben miteinander verbunden sind, um eine ringförmige Statoranordnung mit in axialer Richtung hervorstehenden Statorzähnen zu bilden.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Statoranordnung für eine mehrphasige elektrische Maschine, insbesondere für eine Maschine mit einem Scheibenrotor , vorgesehen, wobei die Statoranordnung mehrere als Statorsegmente ausgebildete Statorelemente aufweist, wobei aneinanderliegende tangentiale Enden von benachbarten Statorsegmenten mit korrespondierenden Stufungen versehen sind, so dass deren Überlappungsbereiche ineinander greifen, um eine ringförmige Statoranordnung mit in axialer Richtung hervorstehenden Statorzähnen zu bilden. Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Statoranordnung für eine mehrphasige elektrische Maschine, insbesondere für eine Maschine mit einem Scheibenrotor , vorgesehen, wobei die Statoranordnung mehrere als Statorsegmente ausgebildete Statorelemente aufweist, wobei aneinanderliegende tangentiale Enden von benachbarten Statorsegmenten mit korrespondierenden Stufungen versehen sind, so dass deren Überlappungsbereiche zum Verbinden der Statorsegmente ineinander greifen, wobei die mindestens eine Ausnehmung des Überlappungsbereichs eines der mehreren Statorsegmente ganz oder teilweise den Querschnitt der Basis mindestens eines der Statorzähne eines weiteren der mehreren Statorsegmente aufnimmt. Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Statoranordnung für eine mehrphasige elektrische Maschine, insbesondere für eine Maschine mit einem Scheibenrotor , vorgesehen, wobei die Statoranordnung mehrere als Statorzahnelemente ausgebildete Statorelemente, insbesondere die obigen als Statorzahnelemente aus- gebildeten Statorelemente, umfasst, wobei ein Grundkörper aus einem weichmagnetischen Material vorgesehen ist, auf, an oder in dem die

Statorzahnelemente durch Kraft- und/oder Form- und/oder Stoffschluss angeordnet sind. Eine Idee der obigen Statoranordnungen besteht darin, diese aus bzw. mit einzelnen Statorelementen aufzubauen. Die Statorrelemente können in einen Grundkörper eingesetzt oder miteinander verbunden werden, um eine ringförmige Statoranordnung mit in axialer Richtung abstehenden Statorzähnen zu schaffen. Das Verbinden der Statorelemente miteinander oder mit dem Grundkörper kann dabei durch eine geeignete Befestigungsart erreicht werden. Insbesondere bei Fertigung der Statorelemente aus einem WMV-Material lassen sich diese in einfacher Weise herstellen. Zudem kann der Aufwand bei der Herstellung einer Statoranordnung aus WMV-Material reduziert werden, da die Statorsegmente deutlich kleinere Bauteile darstellen als die gesamte Statoranordnung.

Weiterhin kann das Statorelement als ein Statorsegment ausgebildet sein, das einen ringsegmentförmigen Rückschlussbereich und einen oder mehrere auf einer Seite des Rückschlussbereichs hervorstehende Statorzähne aufweist. Gemäß einer Ausführungsform kann das Statorsegment an mindestens einem tangentialen Ende eine Stufung mit einem Überlappungsbereich aufweisen, um beim Zusammensetzen mit dem mindestens einen weiteren als Statorsegment ausgebildeten Statorelement einen Bereich der mit den Statorzähnen versehenen Seite oder der dieser gegenüberliegenden Seite zu überlappen.

Es kann vorgesehen sein, dass das Statorsegment an mindestens einem tangentialen Ende eine Stufung mit einem Überlappungsbereich aufweist, um beim Zusammensetzen mit dem weiteren Statorsegment einen Bereich der mit den Statorzähnen versehenen Seite zu überlappen, wobei der Überlappungsbereich mindestens eine Ausnehmung mit einer Kontur aufweist, um einen Querschnitt der Basis eines Statorzahns eines weiteren Statorsegments ganz oder teilweise aufzunehmen.

Weiterhin kann das Statorsegment an beiden tangentialen Enden korrespondierende Stufungen mit jeweiligen Überlappungsbereichen aufweisen, so dass beim Zusammensetzen mit einem gleichartigen weiteren Statorsegment die Stufungen ineinander greifen.

Gemäß einer Ausführungsform kann der Überlappungsbereich mit mindestens einer Lasche versehen sein, die von dem Überlappungsbereich in radialer Richtung nach innen und/oder nach außen absteht.

Weiterhin kann das Statorelement als ein Statorzahnelement ausgebildet sein, das an seiner Basis, die einem dem Rückschlussbereich zugeordneten Ende entspricht, mit einer Befestigungseinrichtung versehen ist, um auf oder in einer als Rückschlussbereich ausgebildeten weichmagnetischen Grundplatte angeordnet zu werden.

Insbesondere kann sich die Befestigungseinrichtung des Statorzahnelements an die Basis des auszubildenden Statorzahns anschließen und sich an dessen Basis verjüngen und/oder eine Anschlagskante aufweisen.

Weiterhin können die Statorzahnelemente durch Kleben, Schweißen, Löten und/oder Verpressen an der Grundplatte befestigt sein.

Es kann vorgesehen sein, dass sich die Befestigungseinrichtungen der

Statorzahnelemente an die Basis des jeweiligen Statorzahns anschließen. Die Befestigungseinrichtungen können sich verjüngend ausgebildet sind und/oder eine Anschlagskante aufweisen, wobei die Befestigungseinrichtungen in dem Grundkörper aufgenommen sind oder durch diesen hindurchgehen.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen der obigen Statoranordnung vorgesehen, wobei mehrere als Statorsegmente ausgebildete Statorelemente an ihren tangentialen Enden durch Kleben, Schweißen, Löten, Verpressen oder mithilfe mechanischer Verbindungen mit Nieten, Stiften oder Schrauben miteinander verbunden werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen der obigen Statoranordnung vorgesehen, wobei mehrere als Statorzahnelemente ausgebildete Statorelemente auf, an oder in einem Grundkörper aus einem weichmagnetischen Material durch Kraft-, Form- und/oder Stoffschluss angeordnet werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1 a bis 1 c Darstellungen verschiedener Ansichten einer mehrphasigen elektrischen Maschine mit einem Scheibenrotor;

Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer ringförmigen Statoranordnung mit in axialer Richtung abstehenden Statorzähnen;

Figuren 3a bis 3c verschiedene Ansichten eines als Statorsegment ausgebildeten Statorelements;

Figur 4 eine Möglichkeit der Verbindung von Statorsegmenten durch Ineinanderstecken;

Figuren 5a und 5b eine Möglichkeit der Fixierung von Statorsegmenten

durch Umformen von Laschen;

Figur 6 einen Ausschnitt aus einer Statoranordnung, die durch

Einsetzen von Statorzahnelementen in einen Grundkörper hergestellt wird; und Figuren 7a bis 7c verschiedene Möglichkeiten zum Befestigen von

Statorzahnelementen an einem Statorrückschlussring.

Beschreibung von Ausführungsformen

Die Figuren 1 a, 1 b und 1 c zeigen Querschnittsdarstellungen einer dreiphasigen elektrische Maschine 1 , die in dieser Ausführungsform als eine elektrische Maschine mit einem Scheibenrotor 2 ausgebildet ist. Die elektrische Maschine 1 kann einer Scheibenläufermaschine, wie beispielsweise einer Transversalflussmaschine entsprechen. Figur 1 a zeigt eine radiale Draufsicht auf einen Querschnitt in Umfangsrichtung, Figur 1 b eine Querschnittsansicht in tangentialer Richtung und Figur 1 c eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer der Statoranordnungen 3.

Die elektrische Maschinel umfasst zwei Statoranordnungen 3, zwischen denen der Scheibenrotor 2 drehbeweglich um eine Drehachse angeordnet ist, die sich entlang einer axialen Richtung A erstreckt. Der Scheibenrotor 2 ist aus einem magnetisch und elektrisch nicht leitenden Material ausgebildet, wie beispielsweise aus einem Kohlefaserverbundwerkstoff oder dergleichen, und enthält eine ringförmige magnetisch aktive Anordnung, z.B. in Form von darin eingebetteten, ringförmig angeordneten, einzelnen Permanentmagneten 4, ringförmig angeordneten, einzelnen weichmagnetischen Elementen oder einem umlaufenden elektrisch leitenden Ring.

In der gezeigten Ausführungsform sind die Permanentmagnete 4 entlang einer ringförmigen Magnetringanordnung in dem Scheibenrotor 2 vorgesehen, wobei die Permanentmagnete 4 in der Magnetringanordnung in einer Umfangsrichtung U voneinander beabstandet sind.

Die Polarisierung der Permanentmagnete 4 ist in der Magnetringanordnung in Umfangsrichtung U ausgerichtet, wobei die Polarisierungen von jeweils zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Permanentmagneten 4 zueinander entgegengesetzt sind, so dass jeweils gleichpolige Magnetpole einander zugewandt sind. Die einander in Umfangsrichtung U zugewandten Magnetpole der Permanentmagnete 4 bilden Rotorpole mit einem resultierenden Magnetfeld aus, das sich von dem Bereich zwischen jeweils zwei Magnetpolen der Permanentmagnete 4 in radialer Richtung R und axialer Richtung A aus dem Scheibenrotor 2 erstreckt.

Es können auch zwei oder mehr als zwei Magnetringanordnungen vorgesehen sein, wobei die Magnetringanordnungen dabei vorzugsweise konzentrisch sein können. In diesem Fall ist die radiale Breite jeder Magnetringanordnung im Wesentlichen identisch und vorzugsweise ist die Anzahl der Permanentmagnete 4 in jeder der Magnetringanordnungen ebenfalls gleich.

Die Statoranordnungen 3 sind einander gegenüberliegend angeordnet, wobei der Scheibenrotor 2 frei drehbeweglich so zwischen den Statoranordnungen 3 angeordnet ist, dass die durch die Permanentmagnete 4 der Magnetringanordnung ausgebildeten Rotorpole zwischen Statorzähnen 31 der Statoranordnungen 3 verlaufen.

Die Statorzähne 31 sind in jeder der Statoranordnungen 3 ringförmig entlang einer Statorzahnanordnung 36 angeordnet, so dass die Statorzahnanordnungen 36 beider Statoranordnungen 3 einander gegenüberliegen. Die

Statorzahnanordnungen 36 beider Statoranordnungen 3 weisen vorzugsweise die gleiche radiale Breite auf und liegen einander in axialer Richtung A gegenüber.

Die Statorzähne 31 bilden gemeinsam mit einem magnetischen Rückschlussbereich 35 einen Statorkörper aus magnetisch leitfähigem Material. Die Statorzähne 31 sind jeweils in axialer Richtung A, d. h. in Richtung der Drehachse des Scheibenrotors 2, von dem Statorkörper hervorstehend, d. h. als Vorsprünge, ausgebildet.

Die Statorzähne 31 erstrecken sich in radialer Richtung R möglichst über die gesamte radiale Breite der Permanentmagnete 4 im Scheibenrotor 2, wobei die Statorzähne 31 in Umfangsrichtung U durch Zwischenräume 32 voneinander beabstandet sind, um darin Wicklungsstränge der Statorwicklungen 34 mit jeweils einem oder mehreren Wicklungsdrähten (je nach Windungszahl) aufzunehmen. An jeder Statoranordnung 3 befindet sich eine Anzahl von separaten

Statorwicklungen 34, die der Anzahl der Phasen der Maschine 1 entspricht. Die jeweils einer Phase zugeordneten Statorwicklungen 34 sind bezüglich der einander gegenüberliegenden Statoranordnungen 3 jeweils in Umfangsrichtung U zueinander versetzt angeordnet. Auf diese Weise können die Feldlinien im Luftspalt, die sich aus der Überlagerung der von den Permanentmagneten 4 im Scheibenrotor 2 und von den Statorwicklungen 34 in den Statoranordnungen 3 erzeugten Magnetfelder ergeben und die die Bildung des Motormoments verursachen, im Wesentlichen schräg zur axialen Richtung A bzw. in Umfangsrichtung U geneigt zur axialen Richtung A verlaufen, also im Wesentlichen quer zur Magnetisierungsrichtung der Permanentmagnete 4.

Wie insbesondere in der Figur 1 c zu erkennen ist, weisen die Statorzähne 31 in der gezeigten Ausführungsform einen in radialer Richtung R länglichen Querschnitt (bezüglich der axialen Richtung A) auf, der sich in radialer Richtung R nach innen verjüngen kann. Radial innere und äußere Enden 37, 38 der

Statorzähne 31 können abgerundet sein, so dass der entsprechende Wicklungsstrang der entsprechenden Statorwicklung 34 beim Anliegen an den Verlauf der Rundung angelegt werden kann.

Die Zwischenräume 32 zwischen den Statorzähnen 31 dienen dazu, die

Statorzähne magnetisch voneinander zu trennen und die Statorwicklungen 34 aufzunehmen. Die Wicklungsstränge der Statorwicklungen 34 der einzelnen Phasen sind schlingenförmig um die Statorzähne 31 geführt. Die Höhe der Statorzähne 31 in axialer Richtung A ist so gewählt, dass sich zumindest für jede Phase der Wicklungsstrang der entsprechenden Statorwicklung 34 einlegen lässt. Wie in Figur 1 c am Beispiel der dreiphasigen elektrische Maschine 1 dargestellt, ist die Höhe der Statorzähne 31 in axialer Richtung A ausreichend, um drei Lagen von Statorwicklungen 34 übereinander anzuordnen.

Für die Funktionsweise der Statoranordnung 3 ist es notwendig, diese aus einem weichmagnetischen Material auszubilden. Jedoch ist die Größe der

Statoranordnungen 3 für Maschinen mit Scheibenrotoren in der Regel zu groß, um eine derartige Statoranordnung mit ausreichender Ausbeute und ausreichender Toleranzgenauigkeit einstückig herstellen zu können. Daher ist vorgesehen, die Statoranordnung 3 aus mehreren einzelnen Statorelementen aufzubauen. Zum Aufbau einer Statoranordnung 3 der Ausführungsform der Figuren 1 a bis 1 c, die separat in Figur 2 in perspektivischer Darstellung gezeigt ist, kann beispielsweise das Statorsegment 40, das in den Figuren 3a bis 3c in verschiedenen Ansichten dargestellt ist, verwendet werden. Die Figur 2 zeigt die

Statoranordnung 3 mit einem ringförmigen Rückschlussbereich 35 als Grundkörper und darauf in axialer Richtung A abstehend angeordneten Statorzähnen 31 .

Das Statorelement der Figuren 3a bis 3c entspricht einem Statorsegment 40, das entsprechend einem Ringsegment geformt ist. Auf diese Weise kann aus mehreren derartigen Statorsegmenten 40 die Statoranordnung 3 gebildet werden.

Um eine stabile Befestigung der einzelnen Statorsegmente 40 an ihren tangentialen Enden (an deren in Umfangsrichtung U weisenden Enden) zu gewährleisten, können diese durch geeignete Verbindungsverfahren miteinander verbunden werden. So können die Statorsegmente 40 durch Kleben, Schweißen, Löten, Verpressen oder mithilfe mechanischer Verbindungen mit Nieten, Stiften oder Schrauben miteinander verbunden werden.

Insbesondere ist zur Vergrößerung der Verbindungsfläche zwischen zwei Statorsegmenten 40 zumindest an einem tangentialen Ende der Statorsegmente 40 eine Stufung 41 vorgesehen, die beim Aneinandersetzen an ein entsprechendes tangentiales Ende eines weiteren Statorsegments 40 die mit den

Statorzähnen 31 versehene Seite oder die gegenüberliegende Seite des Rückschlussbereichs 35 entsprechend überlappt. Im Überlappungsbereich 42 kann dann eine Verbindung in der oben beschriebenen Weise, insbesondere durch Kleben, Schweißen, Löten, Verpressen oder mithilfe mechanischer Verbindungen mit Nieten, Stiften oder Schrauben, erreicht werden.

Sind die Stufungen 41 an beiden tangentialen Enden des Statorsegments 40 vorgesehen, so sollten diese komplementär ausgebildet sein, so dass sie beim Zusammenfügen der Statorsegmente 40 zum Ausbilden der ringförmigen Statoranordnung 3 ineinandergreifen und eine größtmögliche Verbindungsfläche bilden.

Um eine möglichst großflächige Überlappung durch die Stufung 41 zu erhalten, kann ein Überlappungsbereich 42, der zum Überlappen bzw. Überdecken eines entsprechenden Bereichs der mit Statorzähnen 31 versehenen Seite des Rückschlussbereichs 35 ausgebildet ist, mit einer Ausnehmung 43 versehen sein, deren Ausschnitt bzw. deren Form einem Teil des Querschnitts oder dem gesamten Querschnitt eines Statorzahns 31 entspricht. Durch Aneinandersetzen von zwei Statorsegmenten 40 fügt sich dann der dem betreffenden tangentialen Ende des

Statorsegments 40 nächste Statorzahn 31 mit der Kontur seiner Basis in die Ausnehmung 43, so dass der Überlappungsbereich 42 den entsprechenden Bereich der mit Statorzähnen 31 versehenen Seite des Rückschlussbereichs 35 überlappt.

Betrifft die Ausnehmung 43 den gesamten Querschnitt eines Statorzahns 31 an seiner Basis (und stellt somit eine Durchgangsöffnung im Überlappungsbereich 42 dar), so kann das Zusammenfügen von Statorsegmenten 40 nicht mehr durch Gegeneinanderbewegen in tangentialer Richtung erreicht werden. Vielmehr wird ein Statorzahn 31 an einem tangentialen Ende eines Statorsegments 40 durch die entsprechende Ausnehmung 43 des Überlappungsbereichs 42 durch eine axiale Bewegung relativ zueinander gesteckt, so dass eine auch auf tangentialen Zug belastbare Verbindung geschaffen werden kann, wie dies beispielsweise in der Ausschnittsdarstellung der Figur 4 gezeigt ist. Selbstverständlich ist es mög- lieh, den Überlappungsbereich 42 auch in einer tangentialen Länge vorzusehen, in der mehrere Ausnehmungen 43 (im Beispiel der Figur 4 zwei Ausnehmungen 43) zur Aufnahme von Statorzähnen 31 eines weiteren Statorsegments 40 vorgesehen sind.

Wie in den Figuren 5a und 5b dargestellt ist, kann mindestens ein tangentiales Ende des Statorsegments 40 mit mindestens einer in radialer Richtung R nach innen und/oder nach außen von dem Rückschlussbereich 35 abstehenden Lasche 44 versehen sein. Vorzugsweise ist die mindestens eine Lasche 44 einstückig mit dem Rückschlussbereich 35 ausgebildet. Beim Aneinandersetzen von zwei Statorsegmenten 40 können dann die Laschen 44, wie in Figur 5b gezeigt, umgebördelt werden, so dass die beiden Statorsegmente 40 durch Kraft- und/oder Formschluss miteinander verbunden werden.

Der Rückschlussbereich der Statorsegmente 40 kann vorzugsweise als Ring- segment mit einem Segmentwinkel vorgesehen werden, der geeignet ist, eine ganzzahlige Anzahl von gleichartigen Statorsegmenten 40 zu der Statoranordnung 3 miteinander zu verbinden. Beispielsweise können die Rückschlussbereiche 35 mit Segmentwinkeln von zwischen 10 und 90°, insbesondere von zwischen 45° und 60°, vorgesehen werden, wobei der Überlappungsbereich 42 bei der Bestimmung des Segmentwinkels unberücksichtigt bleibt. Selbstver- ständlich können die Statorsegmente 40 auch mit unterschiedlichen Segmentwinkeln vorgesehen sein, wobei diese so ausgewählt und zusammengesetzt werden, dass ein vollständiger Ring der Statoranordnung 3 gebildet wird.

Vorzugsweise ist der Segmentwinkel der Statorsegmente 40 so zu wählen, dass die Statorsegmente 40 eine Größe erhalten, bei der diese einstückig zum Beispiel durch Pressen eines weichmagnetischen Verbundmaterials und anschließendes Sintern hergestellt werden können.

In Fig. 6 ist ein Ausschnitt einer Statoranordnung 3, die einer Statoranordnung der Figuren 1 a bis 1 c entspricht, in einer weiteren Aufbauweise dargestellt. Die

Aufbauweise der Figur 6 umfasst einen separat ausgebildeten ringförmigen Rückschlussbereich 35, der in Form einer weichmagnetischen Grundplatte 51 (Grundkörper) ausgebildet ist. Die Grundplatte 51 kann aus Eisen, Stahl oder einem Elektroblech bzw. Blechpaket (in axialer bzw. radialer Richtung A gestapelt) ausgebildet sein. Das Elektroblech kann über einen Stanzprozess in einfacher

Weise hergestellt werden.

Die Statorelemente 40 zum Aufbau der Statoranordnung 3 sind in diesem Fall lediglich als einzelne Statorzahnelemente 52 ausgebildet, die in geeigneter Weise in oder auf der Grundplatte 51 angeordnet sind. Grundsätzlich können die als

Statorzahnelemente 52 ausgebildeten Statorelemente 40 durch Kraftschluss und/oder Formschluss und/oder Stoffschluss an, auf oder in der Grundplatte 51 angeordnet sein. Die Statorzahnelemente 52 können aus einem pulverförmigen weichmagnetischen Verbundwerkstoff (WMV-Material) geformt und durch Verpressen und anschließendes Sintern hergestellt werden. Aufgrund des geringen Volumens und der einfache Geometrie von auf diese Weise hergestellten gleichartigen

Statorzahnelementen 52 sind hohe Dichten und damit sehr gute magnetische Ei- genschaften und Festigkeiten möglich. Zudem ist ein derartiger Herstellungspro- zess für Statorzahnelemente 52 günstig. Weiterhin kann die Stabilität einer so hergestellten Statoranordnung 3 verbessert werden, da die Grundplatte 51 aus einem anderen formstabileren und robusteren Material hergestellt werden kann und nicht notwendigerweise aus einem verpressten weichmagnetischen Verbundmaterial hergestellt werden muss.

Beispielsweise ist in Figur 7a dargestellt, wie eine Ausführungsform des

Statorzahnelements 52 in eine entsprechende Vertiefung 53 der Grundplatte 51 eingesetzt und dort durch Kraftschluss gehalten wird. Dazu ist das

Statorzahnelement 52 an einem in die Vertiefung 53 der Grundplatte 51 eingesetzten Ende, das als Befestigungseinrichtung dient und sich an die Basis des Statorzahns 31 anschließt, sich verjüngend ausgebildet. Die Befestigung des Statorzahnelements 52 in der Grundplatte 51 wird durch entsprechenden Einpressdruck des Statorzahnelements 52 in die Grundplatte 51 erreicht.

In Figur 7b ist ein Formschluss dargestellt, wobei eine weitere Ausführungsform eines Statorzahnelements 52 durch eine Durchgangsöffnung 54 in der Grundplatte 51 gesteckt wird und durch eine geeignete Anschlagskante 55 bzw. einen Hinterschnitt auf der den Statorzähnen 31 abgewandten Seite der Grundplatte 51 an dieser gehalten wird. Die Anschlagskante 55 bzw. der so gebildete

Hinterschnitt dienen als Befestigungseinrichtung des Statorzahnelements 52.

In Figur 7c ist dargestellt, wie eine Ausführungsform eines Statorzahnelements 52 auf einer Oberfläche der Grundplatte 51 durch Stoffschluss befestigt ist. Beispielsweise kann das Storzahnelement 52 durch Schweißen oder Verkleben gehalten werden.