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Title:
STATOR SEGMENT, STATOR SEGMENT ARRANGEMENT, STATOR LAMINATION, STATOR AND ELECTRIC MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/180139
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a stator segment (1) for a stator (2) for an electric motor (E), comprising a tooth neck (4) and a tooth tip (5). The tooth tip (5) comprises a first portion (7) which protrudes in a first direction over the tooth neck (4), and a second portion (8) which protrudes in a second direction over the tooth neck (4). The first portion (7) and the second portion (8) are formed differently from one another. The two portions (7; 8) are arranged opposite one another. The invention also relates to a stator segment arrangement, a stator lamination, a stator and an electric motor.

Inventors:
NIEDERMAIER LUKAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/056607
Publication Date:
September 28, 2023
Filing Date:
March 15, 2023
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
H02K1/08; H02K1/14
Foreign References:
DE102019205153A12020-10-15
US20170237303A12017-08-17
US20200044499A12020-02-06
EP1508953A22005-02-23
DE102014222044A12016-05-19
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Claims:
ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 Patentansprüche 1. Statorsegment (1) für einen Stator (2) für einen Elektromotor (E), wobei das Stator- segment (1) einen Zahnhals (4) und einen Zahnkopf (5) aufweist, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Zahnkopf (5) einen ersten Abschnitt (7) aufweist, welcher in eine erste Richtung über den Zahnhals (4) auskragt, und einen zweiten Abschnitt (8) auf- weist, welcher in eine zweite Richtung über den Zahnhals (4) auskragt, wobei der erste Abschnitt (7) und der zweite Abschnitt (8) zueinander verschieden ausgebildet sind, wobei die beiden Abschnitte (7; 8) einander gegenüberliegend angeordnet sind. 2. Statorsegment (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ab- schnitt (7) weiter über den Zahnhals (4) auskragt als der zweite Abschnitt (8). 3. Statorsegment (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass der Zahnhals (4) einen planen Wickelbereich (6) aufweist. 4. Statorsegmentanordnung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Statorsegmen- tanordnung (10) wenigstens zwei Statorsegmente (1) nach einem der vorherigen An- sprüche aufweist, wobei ein erstes dieser wenigstens zwei Statorsegmente (1) um 180° gewendet zu dem zweiten dieser zwei Statorsegmente (1) angeordnet ist, wo- bei die Zahnköpfe (5) und Zahnhälse (4) einander kontaktieren, wobei die Zahnhälse (4) einander überdeckend angeordnet sind. 5. Statorblech (3a, 3b) für einen Stator (2) für einen Elektromotor (E), dadurch ge- kennzeichnet, dass das Statorblech eine Mehrzahl von Statorsegmenten (1) nach ei- nem der Ansprüche 1 bis 3 aufweist, welche radial um eine Mittelachse angeordnet sind. 6. Stator (2) für einen Elektromotor (E), wobei der Stator (2) eine Drahtwicklung auf- weist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) eine Mehrzahl von Statorseg- mentanordnungen (10) nach Anspruch 4 aufweist, welche radial um eine Mittelachse angeordnet sind, wobei die Wickelbereiche (6) der Statorsegmentanordnungen (1) mit der Drahtwicklung umwickelt sind. ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 7. Stator (2) für einen Elektromotor (E), wobei der Stator (2) eine Drahtwicklung auf- weist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) eine Mehrzahl von Statorblechen (3a, 3b) nach Anspruch 5 aufweist, wobei wenigstens zwei Statorbleche (3a, 3b) zu- einander derart angeordnet sind, dass ein erstes Statorblech (3a) dieser wenigstens zwei Statorbleche (3a, 3b) um 180° gewendet zu einem zweiten Statorblech (3b) die- ser wenigstens zwei Statorbleche (3a, 3b) angeordnet ist, wobei die Zahnköpfe (5) und Zahnhälse (4) einander kontaktieren, wobei die Zahnhälse (4) einander überde- ckend angeordnet sind, wobei die Wickelbereiche (6) der Statorsegmente (1) mit der Drahtwicklung umwickelt sind. 8. Elektromotor (E), wobei der Elektromotor (E) einen Rotor (9) aufweist, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Elektromotor (E) zudem einen Stator (2) nach Anspruch 6 oder Anspruch 7 aufweist. 9. Elektromotor (E), nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromo- tor (E) als Permanentmagnet-Synchronmotor ausgebildet ist.
Description:
ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 Statorsegment, Statorsegmentanordnung, Statorblech, Stator und Elektromotor Die vorliegende Erfindung betrifft ein Statorsegment für einen Stator für einen Elekt- romotor, eine Statorsegmentanordnung, ein Statorblech, einen Stator und einen Elektromotor. Um die akustische Anregung eines Permanentmagnet-Synchronmotors (PSM) zu re- duzieren, gibt es viele mechanische sowie softwareseitigen Maßnahmen. Typische Hauptursache liegt in der tangentialen Kraftanregung zwischen Rotor und Stator, dem sogenannten Rastmoment / Cogging Torque. Mitunter die häufigste Maßnahme ist die kontinuierliche Schrägung des Stators oder die Segmentierung des Rotors so- wohl bei Außen- als auch bei Innenläufern. Die Schrägung wird so groß gewählt, dass der Spalt zwischen den Permanentmagneten überbrückt wird. Dieser kann je nach Design sehr groß und daher verlustbehaftet sein. Bei der Segmentierung wird der Phasenversatz zwischen den Segmenten genau so gewählt, dass die Kraft- schwankung der Segmente sich gegenseitig auslöschen. Somit werden die Winkel so gewählt, dass die Kraftschwankungen um 180° phasenversetzt zueinanderstehen. Damit der Elektromotor eine gute Leistungsdichte entwickelt, muss die Windung am Zahnhals eines Stators sauber anliegen. Eine Segmentierung und Verdrehung um einen gewissen Winkel wäre daher kontraproduktiv, da sich von einem Segment auf das Nächste ein Spalt ergeben würde, welcher nicht vom Draht der Wicklung aufge- füllt werden kann. Aus diesem Grund kommt üblicherweise statorseitig eine kontinu- ierliche Schrägung zum Einsatz. Magnete hingegen können problemlos segmentiert werden, indem sie in ihrer Länge geteilt und dann verdreht werden. Insbesondere bei Kleinmotoren, z. B. für den Mikromobilitätsbereich, kann dies jedoch aus toleranz- technischer Sicht sehr schwierig werden, denn bei höheren Rastmomentordnungen kann der Segmentsprung auch nur wenige hundertstel bis zehntel Millimeter betra- gen. Aus EP 1508953 A2 ist ein Stator für einen permanentmagnetisch erregten, elektro- nisch kommutierten Motor bekannt. ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 Aus DE 102014222044 A1 ist ein Rotor für einen Elektromotor bekannt, welcher bei Verwendung in einem Elektromotor zu verbesserten akustischen Eigenschaften des Elektromotors führt. Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zu Grunde, einen alternative Möglichkeit vorzuschlagen, um die akustischen Eigen- schaften eines Elektromotors zu verbessern. Die vorliegende Erfindung schlägt ausgehend von der vorgenannten Aufgabe ein Statorsegment für einen Stator für einen Elektromotor mit den Merkmalen nach An- spruch 1, eine Statorsegmentanordnung mit den Merkmalen nach Anspruch 4, ein Statorblech mit den Merkmalen nach Anspruch 5, einen Stator mit den Merkmalen nach Anspruch 6 oder 7 und einen Elektromotor mit den Merkmalen nach Anspruch 8 vor. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unter- ansprüchen hervor. Ein Statorsegment für einen Stator für einen Elektromotor weist einen Zahnhals und einen Zahnkopf auf. Der Zahnkopf weist einen ersten Abschnitt auf, welcher in eine erste Richtung über den Zahnhals auskragt, und einen zweiten Abschnitt, welcher in eine zweite Richtung über den Zahnhals auskragt. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind zueinander verschieden ausgebildet. Die beiden Abschnitte sind ei- nander gegenüberliegend angeordnet. Der Zahnhals und der Zahnkopf sind direkt miteinander verbunden, wobei der Zahn- hals in den Zahnkopf übergeht. Der Zahnhals ist symmetrisch und gerade ausgebil- det. Das Statorsegment ist einstückig ausgeformt. Das Statorsegment ist aus einem Stahlblechwerkstoff ausgeformt. Der Zahnkopf weist die beiden Abschnitte auf, die jeweils über den Zahnhals auskra- gen. In anderen Worten ist jeder Abschnitt in Form eines Vorsprungs ausgebildet. Der erste Abschnitt kragt in die erste Richtung über den Zahnhals aus. Der zweite Abschnitt kragt in die zweite Richtung über den Zahnhals aus. Die beiden ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 Richtungen sind einander entgegengesetzt. Beispielsweise kann der erste Abschnitt nach links und der zweite Abschnitt nach rechts, ausgehend von einer Symmetrie- achse des Zahnhalses, über den Zahnhals auskragen. Das gesamte Statorsegment ist somit asymmetrisch ausgebildet und weist in anderen Worten z. B. die Form eines verschobenen Ts auf. Im Gegensatz dazu weisen die Statorsegmente, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, die Form eines unverschobenen Ts auf. Die beiden Abschnitte des Zahnkopfs sind zueinander verschieden ausgebildet. Das heißt, dass diese in ihrer Quererstreckung und in ihrer Querschnittsflächengeometrie und ggf. in ihrer Längserstreckung unterschiedlich ausgeformt sein können. Dabei bezeichnet die Quererstreckung diejenige Erstreckung, die senkrecht zu der Sym- metrieachse des Zahnhalses gemessen wird. Dabei bezeichnet Längserstreckung diejenige Erstreckung, die entlang der Symmetrieachse des Zahnhalses gemessen wird. Der Versatz des Zahnkopfes im Vergleich zum Zahnhals kann dabei beispielsweise mit derselben Formel zur Bestimmung des Segmentwinkels bestimmt werden, die üblicherweise genutzt wird, um bei einem üblichen Elektromotor den Rotor zu seg- mentieren. Der Versatz kann beispielsweise auch nur halb so groß gewählt werden, wie der berechnete Winkelsprung. Nach einer weiterbildenden Ausführungsform kragt der erste Abschnitt des Zahn- kopfs weiter über den Zahnhals aus als der zweite Abschnitt des Zahnkopfs. Die Quererstreckung des ersten Abschnitts ausgehend von der Symmetrieachse des Zahnhalses ist somit größer als die Quererstreckung des zweiten Abschnitts ausge- hend von der Symmetrieachse des Zahnhalses. Nach einer weiterbildenden Ausführungsform weist der Zahnhals einen planen Wi- ckelbereich auf. Der Zahnhals weist entweder einen Abschnitt auf, der den Wickelbe- reich ausbildet, oder der Zahnhals bildet entlang seiner gesamten Längserstreckung den Wickelbereich aus. Der Wickelbereich ist plan ausgeformt. Dies heißt, dass die Außenkanten des Zahnhalses gerade ausgeformt und vorzugsweise parallel zur Symmetrieachse des Zahnhalses ausgerichtet sind. ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 Der Wickelbereich bezeichnet denjenigen Bereich des Zahnhalses, der bei der Ver- wendung des Statorsegments in einem Stator eines Elektromotors mit einer Draht- wicklung umwickelt wird, um den Stator auszuformen. Der Draht liegt dabei zumin- dest abschnittsweise am Wickelbereich an. Eine Statorsegmentanordnung weist wenigstens zwei Statorsegmente auf, die be- reits in der vorherigen Beschreibung beschrieben worden sind. Ein erstes dieser we- nigstens zwei Statorsegmente ist um 180° gewendet zu dem zweiten dieser zwei Statorsegmente angeordnet. Dabei kontaktieren die Zahnköpfe und Zahnhälse ei- nander. Die Zahnhälse sind einander überdeckend angeordnet. Das erste Statorsegment wird in anderen Worten auf das zweite Statorsegment ge- legt, so dass die beiden Zahnhälse deckungsgleich sind. Die beiden Zahnköpfe lie- gen ebenfalls aufeinander. Allerdings ragt der erste Abschnitt des ersten Statorseg- ments aufgrund der unterschiedlichen Quererstreckungen über den zweiten Ab- schnitt des zweiten Statorsegments hinaus. Ebenso ragt der erste Abschnitt des zweiten Statorsegments über den zweiten Abschnitt des ersten Statorsegments hin- aus. Beide Statorsegmente bilden somit die Gesamtform eines nicht verschobenen Ts aus. Dabei kann in der Produktion mittels eines Blechschnitts durch geeignetes Stapeln und Wenden der notwendige Versatz erzeugt werden, beispielsweise kann ein nur halb so großer Versatz geschnitten werden, wie benötigt und durch Wenden der benötigte Versatz erzeugt werden. Dadurch wird z.B. nur ein Werkzeug zum Stanzen benötigt. Die Statorsegmentanordnung kann auch mehr als zwei Statorsegmente aufweisen. Beispielsweise können mehrere Statorsegmente mit gleicher Ausrichtung miteinan- der paktiert werden, so dass ein erstes Paket mit einer ersten Ausrichtung der Ab- schnitte der Zahnköpfe und ein zweites Paket mit einer zweiten Ausrichtung der Ab- schnitte der Zahnköpfe ausgebildet wird. Das erste Paket ist somit aus mehreren ers- ten Statorsegmenten ausgeformt und das zweite Paket aus mehreren zweiten Stator- segmenten. Das erste Paket kann daraufhin auf das zweite Paket gelegt werden, so ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 dass sich genau ein erstes Statorsegment und genau ein zweites Statorsegment kontaktieren wie oben beschrieben. Alternativ kann die Statorsegmentanordnung mehr als zwei Statorsegmente aufwei- sen, wobei das erste Statorsegment und das zweite Statorsegment so zueinander angeordnet ist wie oben beschrieben. Ein drittes Statorsegment weist die gleiche Ausrichtung auf wie das erste Statorsegment. Ein viertes Statorsegment weist die gleiche Ausrichtung auf wie das zweite Statorsegment und ggf. so weiter. Dabei wei- sen die ungeradzahligen Statorsegmente z. B. die gleiche Ausrichtung auf wie das erste Statorsegment und die geradzahligen Statorsegmente vorzugsweise die glei- che Ausrichtung auf wie das zweite Statorsegment. In anderen Worten werden die mehreren Statorsegmente mit einer alternierenden Ausrichtung zueinander angeord- net. Das erste Statorsegment kontaktiert dabei das zweite Statorsegment, das zweite Statorsegment das dritte Statorsegment, das dritte Statorsegment das vierte Stator- segment und ggf. so weiter. Wiederum alternativ kann eine Statorsegmentanordnung mehr als zwei Statorseg- mente aufweisen, wobei das erste Statorsegment und das zweite Statorsegment so zueinander angeordnet ist wie oben beschrieben. Ein drittes Statorsegment weist die gleiche Ausrichtung auf wie das zweite Statorsegment. Ein viertes Statorsegment weist die gleiche Ausrichtung auf wie das erste Statorsegment und ggf. so weiter. Das erste Statorsegment kontaktiert dabei das zweite Statorsegment, das zweite Statorsegment das dritte Statorsegment, das dritte Statorsegment das vierte Stator- segment und ggf. so weiter. Ein Statorblech für einen Stator für einen Elektromotor weist eine Mehrzahl von Sta- torsegmenten auf, die bereits in der vorherigen Beschreibung beschrieben worden sind. Die Statorsegmente sind radial um eine Mittelachse angeordnet. Die Mittel- achse ist bei einem Elektromotor, der den Stator mit dem Statorblech aufweist, defi- niert durch eine Drehachse des Rotors. In anderen Worten ist das Statorblech kreisringförmig ausgebildet. Die Statorseg- mente sind entweder an einem äußeren Umfang des Kreisrings angeordnet, wobei ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 die Statorsegmente sämtlich äquidistant zueinander angeordnet sind, oder an einem inneren Umfang des Kreisrings, wobei die Statorsegmente sämtlich äquidistant zuei- nander angeordnet sind. Das Statorblech kann einstückig ausgeformt sein. Alternativ können die Statorseg- mente einzeln in einen Statorring eingefügt und mit diesem verbunden sein. Ein Stator für einen Elektromotor weist eine Drahtwicklung auf. Zudem weist der Sta- tor eine Mehrzahl von Statorsegmentanordnungen auf, die bereits beschrieben wor- den sind. Die Statorsegmentanordnungen sind radial um eine Mittelachse angeord- net. Die Wickelbereiche der Statorsegmentanordnungen sind mit der Drahtwicklung umwickelt. Die Mittelachse ist bei einem Elektromotor, der den aufweist, definiert durch eine Drehachse des Rotors. Der Stator weist zudem einen kreisringförmigen Statorring auf, in den die Statorseg- mentanordnungen eingefügt und mit dem die Statorsegmentanordnungen verbunden sind. Die Statorsegmentanordnungen sind entweder an einem äußeren Umfang des Statorrings angeordnet oder an einem inneren Umfang des Statorrings. Die Stator- segmentanordnungen sind in beiden Fällen sämtlich äquidistant zueinander angeord- net. Jede Statorsegmentanordnung weist einen Wickelbereich auf, der mit der Drahtwick- lung zumindest teilweise umwickelt ist. Beispielsweise kann die Drahtwicklung den jeweiligen Wickelbereich entlang seiner gesamten Längserstreckung umwickeln oder alternativ nur einen Teilbereich des jeweiligen Wickelbereichs. Die Drahtwicklung ist handelsüblich ausgebildet. Ein alternativer Stator für einen Elektromotor weist eine Drahtwicklung auf. Der Stator weist eine Mehrzahl von Statorblechen auf, die bereits in der vorherigen Beschrei- bung beschrieben worden sind. Wenigstens zwei Statorbleche sind zueinander der- art angeordnet, dass ein erstes Statorblech dieser wenigstens zwei Statorbleche um 180° gewendet zu einem zweiten Statorblech dieser wenigstens zwei Statorbleche angeordnet ist. Dabei kontaktieren die Zahnköpfe und Zahnhälse einander, wobei die ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 Zahnhälse einander überdeckend angeordnet sind. Die Wickelbereiche der Stator- segmente sind mit der Drahtwicklung umwickelt. Die Anordnung der Statorbleche zu- einander ist vergleichbar mit der Anordnung der Statorsegmente der Statorsegmen- tanordnung. Das erste Statorblech wird in anderen Worten auf das zweite Statorblech gelegt, so dass die jeweiligen Zahnhälse deckungsgleich sind. Die jeweiligen Zahnköpfe liegen ebenfalls aufeinander. Allerdings ragen die ersten Abschnitte der Statorsegmente des ersten Statorblechs aufgrund der unterschiedlichen Quererstreckungen über die zweiten Abschnitte der Statorsegmente des zweiten Statorblechs hinaus. Ebenso ra- gen die erste Abschnitte der Statorsegmente des zweiten Statorblechs über die zwei- ten Abschnitte der Statorsegmente des ersten Statorblechs hinaus. Die jeweiligen übereinanderliegenden Statorsegmente der beiden Statorbleche bilden somit die Ge- samtform eines nicht verschobenen Ts aus. Der Stator kann selbstverständlich auch mehr als zwei Statorbleche aufweisen. Bei- spielsweise können mehrere Statorbleche mit gleicher Ausrichtung miteinander pak- tiert werden, so dass ein erstes Paket mit einer ersten Ausrichtung der Abschnitte der Zahnköpfe und ein zweites Paket mit einer zweiten Ausrichtung der Abschnitte der Zahnköpfe ausgebildet wird. Das erste Paket ist somit aus mehreren ersten Statorblechen ausgeformt und das zweite Paket aus mehreren zweiten Statorble- chen. Das erste Paket kann daraufhin auf das zweite Paket gelegt werden, so dass sich genau ein erstes Statorblech und genau ein zweites Statorblech auf die oben beschriebene Art kontaktieren. Alternativ kann der Stator mehr als zwei Statorbleche aufweisen, wobei das erste Statorblech und das zweite Statorblech so zueinander angeordnet ist wie oben be- schrieben. Ein drittes Statorblech weist die gleiche Ausrichtung auf wie das erste Statorblech. Ein viertes Statorblech weist die gleiche Ausrichtung auf wie das zweite Statorblech und ggf. so weiter. Dabei weisen die ungeradzahligen Statorbleche vor- zugsweise die gleiche Ausrichtung auf wie das erste Statorblech und die geradzahli- gen Statorbleche vorzugsweise die gleiche Ausrichtung auf wie das zweite Statorblech. In anderen Worten werden die mehreren Statorbleche mit einer ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 alternierenden Ausrichtung zueinander angeordnet. Das erste Statorblech kontaktiert dabei das zweite Statorblech, das zweite Statorblech das dritte Statorblech, das dritte Statorblech das vierte Statorblech und ggf. so weiter. Die Wickelbereiche der übereinanderliegenden Statorsegmente der Statorbleche sind mit der Drahtwicklung zumindest teilweise umwickelt ist. Beispielsweise kann die Drahtwicklung den jeweiligen Wickelbereich entlang seiner gesamten Längserstre- ckung umwickeln oder alternativ nur einen Teilbereich des jeweiligen Wickelbereichs. Die Drahtwicklung ist handelsüblich ausgebildet. Ein Elektromotor weist einen Rotor und einen Stator auf, wobei der Stator so ausge- bildet ist wie oben bereits beschrieben. Der Elektromotor kann hierbei als ein Innen- läufer oder ein Außenläufer ausgeformt sein. Vorzugsweise ist der Elektromotor als Permanentmagnet-Synchronmotor ausgebildet. Alternativ kann der Elektromotor als fremderregte Synchronmaschine (FSM), als Synchron-Reluktanzmotor (SynRM), oder als andere geeignete Synchronmaschine ausgebildet sein. Wiederum alternativ kann der Elektromotor auch als Asynchronmaschine (ASM) ausgebildet sein. Der Elektromotor ist vorzugsweise ein Kleinmotor, wie er z. B. im Bereich der Mikro- mobilität bei Mikromobilitätsfahrzeugen zu Einsatz kommt. Ein Mikromobilitätsfahr- zeug bezeichnet hierbei ein motorisiertes Kleinst- und Leichtfahrzeug, das sich durch seine kompakte und leichte Bauweise auszeichnet, und in erster Linie für den indivi- duellen Personentransport konzipiert ist. Insbesondere umfassen Mikromobilitätsfahr- zeuge Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb oder Hilfsantrieb, wie beispielsweise E- Bikes, Pedelecs, S-Pedelecs, Velomobile, Cargobikes, E-Roller, Segways, etc. Vorteilhaft an der hier dargestellten Erfindung ist, dass die Geräuschentwicklung auf- grund des Rastmoments deutlich verbessert ist. Aufgrund der asymmetrischen Zahn- köpfe der Statorsegmente ist es möglich eine Phasenüberlagerung zu realisieren, so dass sich eine erste Phase und eine zweite Phase überlagen und es somit zu einer Auslöschung bzw. einer nahezu Auslöschung kommt. Die erste Phase entspricht ei- ner ersten Kraftschwankung und hängt dabei mit den Statorsegmenten zusammen, die die erste Ausrichtung aufweisen, die zweite Phase entspricht einer zweiten ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 Kraftschwankung und mit den Statorsegmenten, die die zweite Ausrichtung aufwei- sen. In anderen Worten heben sich die im Elektromotorbetrieb auftretenden Kraft- schwankungen gegenseitig auf. Diese erfindungsgemäße Lösung wirkt auf die tan- gentiale Kraftkomponente und ist nicht mit anderen Ansätzen zur Zahnkopfgeometrie zu verwechseln, deren Ausprägung und Wirkung in radialer Richtung zum Einbringen von Luftspaltmodulationen verwendet wird. Somit können die durch den Betrieb des Elektromotors entstehenden störenden Geräusche gegenüber handelsüblichen Elektromotoren deutlich reduziert werden. Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbei- spiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen beispielhaft: Fig.1 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Elektromotors nach dem Stand der Technik, Fig.2 eine schematische Detaildarstellung eines Statorsegments des Elektromotors aus Fig.1, Fig.3 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Elektromotors nach ei- nem Ausführungsbeispiel, Fig.4 eine schematische Detaildarstellung von Statorsegmenten des Elektromotors aus Fig.3, Fig.5 eine schematische Darstellung einer Statorsegmentanordnung nach einem Ausführungsbeispiel, Fig.6 eine schematische Darstellung eines Diagramms für den Elektromotor aus Fig. 1 und eines Diagramms für den Elektromotor Fig.3. Fig.1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Elektromotors E* nach dem Stand der Technik. Der dargestellte Elektromotor E* ist ein Außenläufer. Stark vereinfacht sind ein Ausschnitt eines Rotors 9 und ein Ausschnitt eines Stators ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 2* dargestellt. Die Drahtwicklung des Stators 2* ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeigt. Der Stator 2* weist mehrere identische Statorbleche 3c auf, von welchen nur eines dargestellt ist, da diese Statorbleche 3c deckungsgleich übereinanderliegend ange- ordnet sind. Das Statorblech 3c weist eine Mehrzahl von identischen Statorsegmen- ten 1* auf, von welchen nur zwei dargestellt sind und nur eines mit Bezugszeichen versehen ist. Die Statorsegmente 1* sind in einen Statorring 11 eingefügt und an ih- rem jeweiligen Zahnfuß mit diesem verbunden. Die Statorsegmente 1* sind am äuße- ren Umfang des Statorrings 11 äquidistant zueinander angeordnet. Jedes Statorsegment 1* weist einen Zahnhals 4 und einen Zahnkopf 5* auf. Der Zahnkopf 5* ist symmetrisch ausgebildet zu einer Symmetrieachse des Zahnhalses 4, was in Fig.2 näher dargestellt ist. Jedes Statorsegment 1* weist an seinem jeweili- gen Zahnhals 4 einen Wickelbereich 6 auf, welcher mit der Drahtwicklung umwickelt ist. Der Wickelbereich 6 ist plan ausgebildet. Aufgrund der Rotation des Rotors 9 werden im Betrieb des Elektromotors E* auf- grund des Rastmoments Kraftschwankungen induziert, die zu einer störenden Ge- räuschentwicklung führen. Dies ist in Fig.6 näher dargestellt. Fig.2 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines Statorsegments 1* des Elekt- romotors E* aus Fig.1. In Fig.2 wird eines der Statorsegmente 1* vergrößert darge- stellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass das Statorsegment 1* symmetrisch zur Sym- metrieachse des Zahnhalses 4 ausgebildet ist. Beide auskragende Abschnitte des Zahnkopfs 5* sind gleichförmig zueinander ausgebildet. Das Statorsegment 1* weist die Form eines unverschobenen Ts auf. Fig.3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Elektromotors E nach einem Ausführungsbeispiel. Der dargestellte Elektromotor E ist ein Außenläu- fer. Stark vereinfacht sind ein Ausschnitt eines Rotors 9 und ein Ausschnitt eines Sta- tors 2 dargestellt. Die Drahtwicklung des Stators 2 ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeigt. ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 Der Stator 2 weist mehrere Statorbleche 3a, 3b auf, von welchen zwei dargestellt sind. Das erste Statorblech 3a ist mit einer durchgezogenen Linie dargestellt, das zweite Statorblech 3b mit einer strichlierten Linie. Jedes Statorblech 3a, 3b weist eine Mehrzahl an Statorsegmenten 1 auf, von welchen nur vier dargestellt sind und nur ei- nes mit Bezugszeichen versehen ist. Die Statorsegmente 1 sind in einen Statorring 11 eingefügt und an ihrem jeweiligen Zahnfuß mit diesem verbunden. Die Statorseg- mente 1 sind am äußeren Umfang des Statorrings 11 äquidistant zueinander ange- ordnet. Jedes Statorsegment 1 weist einen Zahnhals 4 und einen Zahnkopf 5 auf. Der jewei- lige Zahnhals 4 ist symmetrisch ausgebildet zu einer Symmetrieachse des Zahnhal- ses. Jeder Zahnkopf 5 weist einen ersten Abschnitt 7 und einen zweiten Abschnitt 8 auf. Der erste Abschnitt 7 kragt weiter über den Zahnhals 4 aus als der zweite Ab- schnitt 8. In anderen Worten ist die Quererstreckung des ersten Abschnitts 7 größer als die Quererstreckung des zweiten Abschnitts 8. Der jeweilige Zahnkopf 5 ist also asymmetrisch ausgebildet und weist die Form eines verschobenen Ts auf. Dies ist in Fig.4 näher dargestellt. Jedes Statorsegment 1 weist an seinem jeweiligen Zahnhals 4 einen Wickelbereich 6 auf, welcher mit der Drahtwicklung umwickelt ist. Der Wickelbereich 6 ist plan ausge- bildet. Das zweite Statorblech 3b ist um 180° gewendet im Vergleich zum ersten Statorblech 3a angeordnet. Das erste Statorblech 3a weist somit eine erste Ausrich- tung auf und das zweite Statorblech 3b eine zweite Ausrichtung. Die Statorbleche 3a, 3b sind so angeordnet, dass sich die jeweiligen Statorsegmente 1 kontaktieren, wo- bei die jeweiligen Zahnhälse 4 deckungsgleich übereinanderliegend angeordnet sind. Der Stator 2 weist also mehrere Statorbleche 3a erster Ausrichtung und mehrere Statorbleche 3b zweiter Ausrichtung auf. Die übereinander angeordneten Statorseg- mente 1 formen jeweils eine Statorsegmentanordnung 10 aus. ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 Aufgrund der Rotation des Rotors 9 werden im Betrieb des Elektromotors E ausge- hend von der besonderen Ausformung des Stators 2 aufgrund des Rastmoments Kraftschwankungen induziert, welche sich gegenseitig aufheben. Dies ist in Fig.6 nä- her dargestellt. Fig.4 zeigt eine schematische Detaildarstellung von Statorsegmenten 1 des Elektro- motors E aus Fig.3. Es ist ein erstes Statorsegment 1 des ersten Statorblechs 3a erster Ausrichtung gezeigt und ein zweites Statorsegment 1 des zweiten Statorblechs 3a zweiter Ausrichtung. Somit weist das erste Statorsegment 1 die erste Ausrichtung auf und das zweite Statorsegment 1 die zweite Ausrichtung. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Zahnhälse 4 der beiden dargestellten Stator- segmente 1 symmetrisch sind zur jeweiligen Symmetrieachse. Ebenso ist zu erken- nen, dass bei dem Statorsegment 1 des ersten Statorblechs 3a der erste Abschnitt 7 in eine erste Richtung über den Zahnhals 4 auskragt und der zweite Abschnitt 8 in eine zweite Richtung über den Zahnhals 4 auskragt. Ebenso ist zu erkennen, dass bei dem Statorsegment 1 des zweiten Statorblechs 3b der erste Abschnitt 7 in die zweite Richtung über den Zahnhals 4 auskragt und der zweite Abschnitt 8 in die erste Richtung über den Zahnhals 4 auskragt. Beide Statorsegmente 1 weisen einen pla- nen Wickelbereich 6 auf. Werden nun die beiden Statorsegmente 1 zu einer Statorsegmentanordnung 10 kombiniert, liegen die Zahnhälse 4 der Statorsegmente 1 deckungsgleich übereinan- der. Die beiden Zahnköpfe 5 mit ihren ersten Abschnitten 7 und zweiten Abschnitten 8 sind derart übereinander angeordnet, dass diese in der Gesamtheit der Statorseg- mentanordnung 10 die Form eines nicht verschobenen Ts annehmen. Fig.5 zeigt eine schematische Darstellung einer Statorsegmentanordnung 10 nach einem Ausführungsbeispiel. Die Statorsegmentanordnung 10 weist eine Mehrzahl von Statorsegmenten 1 auf. Jedes Statorsegment 1 weist einen Zahnhals 4 und ei- nen Zahnkopf 5 auf. Dabei ist der Zahnkopf 5 asymmetrisch ausgeformt, wie bereits in Fig.3 und 4 dargestellt. ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 Es sind mehrere erste Statorsegmente 1, die die erste Ausrichtung aufweisen, pake- tiert. Es sind außerdem mehrere zweite Statorsegmente 1, die die zweite Ausrichtung aufweisen, paketiert. Die beiden Pakete sind aufeinandergelegt, so dass sich genau ein erstes Statorsegment 1 und genau ein zweites Statorsegment 1 kontaktieren. Da- bei sind die Zahnhälse 4 übereinanderliegend deckungsgleich angeordnet. Die Zahn- hälse 4 sind derart zueinander angeordnet, dass sich ein planer Wickelbereich 6 der Statorsegmentanordnung 10 ergibt. Die Zahnköpfe 5 kontaktieren sich, allerdings ragt der erste Abschnitt 7 des aus den ersten Statorsegmenten 1 ausgeformten Paktes über den zweiten Abschnitt 8 des aus den zweiten Statorsegmenten 1 ausgeformten Paktes hinaus. Ebenso ragt der erste Abschnitt 7 des aus den zweiten Statorsegmenten 1 ausgeformten Paktes über den zweiten Abschnitt 8 des aus den ersten Statorsegmenten 1 ausgeformten Pak- tes hinaus. Fig.6 zeigt eine schematische Darstellung eines Diagramms 100a für den Elektro- motor aus Fig.1 und eines Diagramms 100b für den Elektromotor Fig.3. Es ist bei beiden Diagrammen 100a, 100b jeweils das Drehmoment T über den Drehwinkel x aufgetragen. Der Drehwinkel x gibt an, welche Position der Rotor der jeweiligen Elektromotoren E, E* einnimmt. Das erste Diagramm 100a stellt den Phasenverlauf des Elektromotors E* nach dem Stand der Technik dar, wobei der Elektromotor E* in Fig.1 gezeigt ist. Das zweite Di- agramm 100b stellt den Phasenverlauf des erfindungsgemäßen Elektromotors E dar, wobei der Elektromotor E in Fig.3 gezeigt ist. Im ersten Diagramm 100a ist nur eine Phase 101 zu sehen. Diese tritt im Betrieb des Elektromotors E* auf und stellt das auftretende Rastmoment dar, das durch die Aus- formung der Statorsegmente 1* nach dem Stand der Technik verursacht wird. Durch dieses auftretende Rastmoment (cogging torque) werden im Betrieb des Elektromo- tors E*, der nach dem Stand der Technik ausgebildet ist, störende Geräusche verur- sacht. ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 Im zweiten Diagramm 100b sind hingegen zwei Phasen 102, 103 zu sehen. Beide Phasen 102, 103 treten im Betrieb des Elektromotors E auf und stellen die auftreten- den Rastmomente dar, die durch die spezielle, erfindungsgemäße Ausformung der Statorsegmente 1 verursacht werden. Die erste Phase 102 wird durch die Ausfor- mung der ersten Statorsegmente 1 verursacht. Die zweite Phase 103 wird durch die Ausformung der zweiten Statorsegmente 1 verursacht. Beide Phasen 102, 103 sind aufgrund der erfindungsgemäßen Ausformung der Sta- torsegmente 1 des Stators 2 so zueinander angeordnet, dass die Schwankungen sich gegenseitig auslöschen. Dadurch wird störenden Geräuschen im Betrieb des Elektromotors E, der in Fig.3 gezeigt ist, entgegengewirkt. Der Elektromotor E läuft deutlich ruhiger als der Elektromotor E* nach dem Stand der Technik. Die hier dargestellten Beispiele sind nur beispielhaft gewählt. Die in der Beschrei- bung gewählte Nummerierung gibt keine Vorrangigkeit wieder, sondern dient nur der besseren Beschreibbarkeit.

ZF Friedrichshafen AG Akte 212320 Schweinfurt 2022-03-22 Bezugszeichen 1 Statorsegment 1* Statorsegment nach dem Stand der Technik 2 Stator 2* Stator nach dem Stand der Technik 3a Statorblech 3b Statorblech 3c Statorblech nach dem Stand der Technik 4 Zahnhals 5 Zahnkopf 5* Zahnkopf nach dem Stand der Technik 6 Wickelbereich 7 erster Abschnitt 8 zweiter Abschnitt 9 Rotor 10 Statorsegmentanordnung 11 Statorring 100a Diagramm 100b Diagramm 101 Phase 102 erste Phase 103 zweite Phase E Elektromotor E* Elektromotor nach dem Stand der Technik T Drehmoment x Drehwinkel