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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Statorgehäuse für einen Elektromotor und einen Elektromotor mit einem entsprechenden Statorgehäuse. Ein derartiger Elektromotor wird beispielsweise als Antrieb in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug verwendet.
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Ein Statorgehäuse eines Elektromotors weist wie eine von dem Statorgehäuse bewegungsfest umgebene Statoreinheit eine Fertigungsungenauigkeit auf.
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Die Fertigungsungenauigkeiten bei der Statoreinheit und bei dem Statorgehäuse führen entweder dazu, dass die Statoreinheit nur mit aufwendigen Fertigungsschritten in das Statorgehäuse hineingeschoben werden kann, oder dass die Statoreinheit nur mit zusätzlichen Befestigungselementen bewegungsfest im Statorgehäuse fixiert werden kann.
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Des Weiteren weisen die Statoreinheit und das Statorgehäuse bedingt durch verwendete Materialien unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Diese unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten führen zu unterschiedlichen Ausdehnungen der Statoreinheit und des Statorgehäuses und folglich dazu, dass in einem hohen Betriebstemperaturbereich des Elektromotors keine bewegungsfeste Fixierung der Statoreinheit im Statorgehäuse gewährleitet ist und der Wärmeübergang von der Statoreinheit zu dem Statorgehäuse behindert wird.
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Somit besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Möglichkeit bereitzustellen, bei der die unterschiedlichen Fertigungsungenauigkeiten und die unterschiedliche Wärmeausdehnungen der Statoreinheit und des Statorgehäuses in einfacher Weise und kostengünstig ausgeglichen werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Statorgehäuse für einen Elektromotor mit einem zylinderförmigen, insbesondere einem kreiszylinderförmigen, Innenraum zur Aufnahme einer Statoreinheit und einem einstückig ausgebildeten Gehäuseteil geschaffen, das den zylinderförmigen Innenraum definiert und diesen Innenraum umfangsmäßig, also in Umfangsrichtung des Innenraums, vollständig umgibt. Das Gehäuseteil weist in Umfangrichtung des zylinderförmigen Innenraums zumindest einen in Umfangsrichtung des zylinderförmigen Innenraums elastisch ausdehnbaren bzw. dehnbaren Dehnungsbereich auf, der mit dem Gehäuseteil bzw. mit dem restlichen Bereich des Gehäuseteils einstückig ausgebildet ist. Dabei ist das Gehäuseteil ein sich in axialer Richtung des zylinderförmigen Innenraums erstreckender, „rohrförmiger“ Teil, der den zylinderförmigen Innenraum in dessen Umfang und auch im Dehnungsbereich vollständig umschließt. „Vollständiges Umgeben bzw. Umschließen“ bedeutet, dass das Gehäuseteil in dessen Umfang keinen Schlitz oder keine vergleichbare Unterbrechung aufweist, welcher bzw. welche sich von einem axialen Ende des Gehäuseteils zu einem anderen axialen Ende des Gehäuseteils erstreckt und so das Gehäuseteil axial durchschlitzt. Das Gehäuseteil weist also in dessen Umfangsrichtung eine geschlossene Kontur bzw. einen geschlossenen O-förmigen, Querschnitt auf. Der Dehnungsbereich erstreckt sich von einem axialen Ende des Gehäuseteils zu einem anderen axialen Ende des Gehäuseteils und weitet bei elastischer Ausdehnung den Umfang des Gehäuseteils auf.
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Damit ist ein Statorgehäuse geschaffen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist und bei dem die herstellungsbedingte Fertigungsungenauigkeiten und die unterschiedliche materialbedingte Wärmeausdehnungen der Statoreinheit und des Statorgehäuses bzw. des Gehäuseteils des Statorgehäuses ohne aufwendige und kostenintensive Verfahrensschritte in einfacher Weise ausgeglichen werden können.
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Die herstellungsbedingt nicht vermeidbaren Fertigungsungenauigkeiten am Außenumfang der Statoreinheit und am Umfang des Innenraumes des Statorgehäuses können ohne aufwendige mechanische Nachbearbeitung des Statorgehäuses umgangen werden, indem der Umfang des Gehäuseteils beim Aufziehen des Statorgehäuses bzw. des Gehäuseteils des Statorgehäuses auf die Statoreinheit durch die elastische Ausdehnung des Dehnungsbereichs sich entsprechend aufweitet, sodass das Statorgehäuse bzw. das Gehäuseteil des Statorgehäuses ohne Schwierigkeiten auf die Statoreinheit aufgeschoben werden kann. Nach dem Aufschieben des Gehäuseteils auf die Statoreinheit „federt“ der Dehnungsbereich wieder zurück, sodass das Gehäuseteil dann straff am Außenumfang der Statoreinheit anliegt und die Statoreinheit umfangsmäßig umschließt und bewegungsfest fixiert. Dabei weist eine derartige Fixierung einen sehr guten Presssitz auf, welcher eine gute Wärmeableitung von der Statoreinheit über das Statorgehäuse garantiert und zudem das Rutschen der Statoreinheit in dem Statorgehäuse vermeidet.
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Beim Betrieb des Elektromotors kompensiert der elastische Dehnungsbereich durch entsprechendes Federn die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Statorgehäuses und der Statoreinheit und gewährleitet somit bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen des Elektromotors eine gleichbleibende Fixierung der Statoreinheit im Statorgehäuse. Die beim Betrieb des Elektromotors auf die Statoreinheit und das Statorgehäuse wirkenden, zeitlich wechselnden Kräfte und Drehmomente werden ebenfalls durch die sichere Fixierung der Statoreinheit im Statorgehäuse aufgenommen, ohne dass dabei die Statoreinheit im Statorgehäuse rutscht oder sich verdreht.
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Des Weiteren ist das Statorgehäuse bzw. das Gehäuseteil des Statorgehäuses vorteilhafterweise als ein Strangpressteil kompakt, einfach und kostengünstig herstellbar. Außerdem können Statorgehäuse gleichen Typs bzw. gleichen Umfangs bei Elektromotoren mit verschiedenen Statoreinheiten mit unterschiedlichem Außenumfang, insbesondere mit unterschiedlichen Längen, eingesetzt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Dehnungsbereich des Statorgehäuses einen senkrecht zur Umfangsrichtung des Statorgehäuses betrachtet mäanderförmigen Querschnitt auf. Anders ausgedrückt hat der Dehnungsbereich in Blickrichtung entlang der Zylinderachse des zylinderförmigen Innenraums einen mäanderförmigen Querschnitt. Dies hat den Vorteil, dass dieser Dehnungsbereich in einem einfachen Strangpressverfahren beim Herstellen des Gehäuseteils einfach am Gehäuseteil angeformt werden kann. Zudem weist ein Dehnungsbereich mit einem mäanderförmigen Querschnitt vergleichsweise ein großes Dehnungsmaß in Umfangsrichtung auf.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Dehnungsbereich zumindest zwei zueinander symmetrische, in Umfangsrichtung elastisch ausdehnbare Dehnungsbereiche auf. Vorzugsweise sind die Dehnungsbereiche zueinander spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene angeordnet, welche die Achse des Gehäuseteils, welche zugleich die Zylinderachse des zylinderförmigen Innenraums ist, umfasst. Dies hat den Vorteil, dass die Ausdehnung des Gehäuseteils in dem gesamten Umfang des Gehäuseteils gleichmäßig erfolgen kann und somit ein gleichmäßiger Presssitz über den Umfang der Statoreinheit erzeugt werden kann.
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Bei einem Gehäuseteil mit einem quadratischen Querschnitt sind die Dehnungsbereiche vorzugsweise paarweise bezüglich einer der Symmetrieebenen zueinander symmetrisch angeordnet, wobei die Symmetrieebenen entweder die beiden die Achse bzw. die Mittelachse des Gehäuseteils umfassenden Diagonalebenen des Gehäuseteils oder die den Gehäuseteil symmetrisch teilenden, die Achse des Gehäuseteils umfassenden Mittelebenen des Gehäuseteils sind. Bei einem Gehäuseteil mit einem kreisförmigen Querschnitt sind die Dehnungsbereiche vorzugsweise paarweise achsensymmetrisch angeordnet, wobei die Abstände von zwei benachbarten Dehnungsbereichen in Umfangsrichtung des Gehäuseteils vorzugsweise gleich groß sind.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Dehnungsbereich zumindest einen in Umfangsrichtung des Innenraums des Gehäuseteils des Statorgehäuses elastisch ausdehnbaren, einen senkrecht zur Umfangsrichtung des Statorgehäuses bzw. des Innenraums des Gehäuseteils betrachtet U-förmigen Querschnitt aufweisenden Dehnungsbogen auf. Vorteilhafterweise weist der Dehnungsbereich eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Innenraums des Gehäuseteils wechselseitig aufeinanderfolgend angeordneten, elastisch ausdehnbaren, Dehnungsbögen mit dem U-förmigen Querschnitt auf. Die Anzahl und die Größe der Dehnungsbögen können der Dimension des Elektromotors bzw. dem erforderlichen Dehnungsmaß angepasst werden. Dadurch kann ein dem Umfangsmaß der Statoreinheit bzw. des Statorgehäuses angepasstes Dehnungsmaß erzielt werden, welches das Gehäuseteil des Statorgehäuses und die Statoreinheit vor einer Beschädigung infolge eines zu großen Umfangsunterschieds der beiden Komponenten schützt, ohne dabei das Statorgehäuse selbst allein wegen des Dehnungsbereichs größer dimensioniert werden muss.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Dehnungsbogen einen ersten und einen zweiten zueinander in einem Winkel zusammenlaufenden Biegeschenkel auf, die in Umfangsrichtung dehnbar sind. Dies hat den Vorteil, dass dabei das gesamte Dehnungsmaß des Dehnungsbereichs und somit der ausgleichbare Ungenauigkeitsbereich bzw. die ausgleichbare Ausdehnung des Gehäuseteils und der Statoreinheit durch größeren Auslenkungsweg der Biegeschenkel erweitert werden. Vorzugsweise beträgt dieser Winkel bis zu 15°, vorteilhafterweise 12°. Je größer der Winkel ist, in dem sich Biegeschenkel eines Dehnungsbogens zusammenlaufen, desto größer sind auch der Auslenkungsweg der Biegeschenkel und somit auch das Gesamtdehnungsmaß des Dehnungsbereichs.
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Alternativ können die beiden gegenüberliegenden, in Umfangsrichtung ausdehnbaren Biegeschenkel eines Dehnungsbogens aber auch zueinander parallel laufend ausgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Statorgehäuse zumindest einen parallel zur Zylinderachse des zylinderförmigen Innenraums verlaufenden Kanal zum Durchfließen von einem Kühlmittel und somit zur Kühlung des Innenraums des Gehäuseteils und somit der im Innenraum des Gehäuseteils angeordneten Statoreinheit auf.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Statorgehäuse eine innere Wand zum Definieren des Innenraums und eine die innere Wand zumindest abschnittsweise umgebende äußere Wand auf, wobei die innere Wand und die äußere Wand zusammen den Kanal ausbilden. Diese Ausgestaltung mit einer inneren und einer äußeren Wand mit einem dazwischen liegenden Kanal hat den Vorteil, dass die innere Wand durch ihre entsprechende elastische Verformung einen über den gesamten Umfang der Statoreinheit gleichmäßigen Presssitz ermöglicht, ohne dabei die äußere Wand und somit der Außenumfang des Statorgehäuses sich verformt bzw. verändert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen die innere Wand und die äußere Wand einen gemeinsamen Wandbereich auf, welcher den Dehnungsbereich umfasst. Die innere und die äußere Wand verschmelzen sich zu einem gemeinsamen Wandbereich, dessen Abschnitt den Dehnungsbereich ausbildet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der genannte Gehäuseteil stranggepresst. Damit ist das Gehäuseteil einfach und kostengünstig herstellbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Elektromotor mit einem oben beschriebenen Statorgehäuse und einer Statoreinheit geschaffen, wobei die Statoreinheit in dem Statorgehäuse bewegungsfest angeordnet ist. Dabei weist das Statorgehäuse vorteilhafterweise einen Innenraum zur Aufnahme der Statoreinheit auf. Das Statorgehäuse weist ferner ein einstückig ausgebildetes Gehäuseteil auf, welches den zylinderförmigen Innenraum definiert und diesen Innenraum umfangsmäßig vollständig umgibt. Das Gehäuseteil weist in Umfangrichtung des zylinderförmigen Innenraums zumindest einen in Umfangsrichtung des zylinderförmigen Innenraums elastisch ausdehnbaren, sich von einem axialen Ende des Gehäuseteils zu einem anderen axialen Ende des Gehäuseteils erstreckenden Dehnungsbereich auf, der mit dem Gehäuseteil bzw. mit dem restlichen Bereich des Gehäuseteils einstückig ausgebildet ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des oben dargestellten Statorgehäuses sind, soweit im Übrigen auf den oben genannten Elektromotor übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des Elektromotors anzusehen.
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Im Folgenden sollen nun beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine Explosionsdarstellung eines Elektromotors zur Erleuchtung des Elektromotors einschließlich eines Statorgehäuses gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine perspektivische Darstellung des Gehäuseteils des Statorgehäuses gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
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3 eine Querschnittdarstellung, die eine Ansicht des Gehäuseteils des Statorgehäuses senkrecht zur Umfangsrichtung des Statorgehäuses gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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4 eine Querschnittdarstellung des Gehäuseteils des Statorgehäuses nach 3 einschließlich einer Statoreinheit des Elektromotors;
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5 eine detailierte Abschnittdarstellung eines Dehnungsbereichs des Gehäuseteils des Statorgehäuses gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
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6 eine detailierte Abschnittdarstellung eines Dehnungsbereichs des Gehäuseteils des Statorgehäuses gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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7 eine detailierte Abschnittdarstellung eines Dehnungsbereichs des Gehäuseteils des Statorgehäuses gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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Es sei nun zunächst auf 1 verwiesen, in der ein Elektromotor 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einer Explosionsdarstellung vereinfacht und schematisch gezeigt ist.
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Der Elektromotor 10 weist ein Statorgehäuse 100, eine Statoreinheit 200, beispielsweise ein Statorblechpaket auf. Ferner weist der Elektromotor 10 vorzugsweise eine Rotoreinheit 300, beispielsweise ein Rotorblechpaket, auf.
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Das Statorgehäuse 100 weist ein Gehäuseteil 110, einen Gehäusedeckel 120 und einen Gehäuseboden 130 auf, wobei der Gehäusedeckel 120 und der Gehäuseboden 130 vorzugsweise als Lagerschild ausgebildet sind.
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Das einstückig ausgebildete Gehäuseteil 110 weist einen zylinderförmigen Innenraum 111 bzw. eine Ständerbohrung zur Aufnahme der Stator- und der Rotoreinheit 200, 300 auf. In einem fertig montierten Zustand des Elektromotors 10 umschließt das Gehäuseteil 110 die Statoreinheit 200 vollständig und fixiert diese bewegungsfest.
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Am Umfang weist das Gehäuseteil 110 vier sich von einem axialen Ende 116 des Gehäuseteils 110 zu einem anderen axialen Ende 117 des Gehäuseteils 110 erstreckende, in Umfangsrichtung U des Gehäuseteils 110 bzw. des Innenraums 111 des Gehäuseteils 110 dehnbare Dehnungsbereiche 500 auf.
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Die Statoreinheit 200 weist ihrerseits einen zylinderförmigen Innenraum 210 zur Aufnahme der Rotoreinheit 300 auf. In dem fertig montierten Zustand des Elektromotors 10 ist die Rotoreinheit 300 drehbar im Innenraum 210 der Statoreinheit 200 gelagert.
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Die Rotoreinheit 300 weist eine Rotorwelle 310 auf, die in dem fertig montierten Zustand des Elektromotors 10 durch eine am Gehäusedeckel 120 geformte Aussparung 121 hindurchragt, und beispielsweise mit einer in den Figuren nicht näher dargestellten Getriebewelle zur Drehmomentübertragung gekoppelt ist.
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Die Rotor-, und Statoreinheit 300, 200 sowie das Gehäuseteil 110 weisen vorzugsweise eine gemeinsame Achse A auf, die eine Zylinderachse des zylinderförmigen Innenraums 111 ist und die zugleich auch die Drehachse der Rotorwelle 310 und somit auch der Motorwelle des Elektromotors 10 ist.
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Der Umfang des Innenraums 111 des Gehäuseteils 110 ist an den Außenumfang der Statoreinheit 200 idealerweise so angepasst, dass das Gehäuseteil 110 auf die Statoreinheit 200 aufgezogen werden kann. Herstellungsbedingt ist der Umfang des Gehäuseteils 110 und somit des Innenraums 111 des Gehäuseteils 110 jedoch wie der Außenumfang der Statoreinheit 200 mit großen Fertigungsungenauigkeiten behaftet. Diese Fertigungsungenauigkeiten gleicht der Dehnungsbereich 500 aus, indem dieser beim Aufschieben des Gehäuseteils 110 auf die Statoreinheit 200 sich ausdehnt und somit den Umfang des Innenraums 111 des Gehäuseteils 110 aufweitet. Entsprechend vergrößert sich die Radius R des Innenraums 111 des Gehäuseteils 110.
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Nach dem Aufschieben des Gehäuseteils 110 auf die Statoreinheit 200 federt der Dehnungsbereich 500 wieder zurück bzw. versucht der Dehnungsbereich 500 zu der ursprünglichen Form zurückzuziehen und erzeugt so einen straffen Presssitz des Gehäuseteils 110 über die Statoreinheit 200 und ermöglicht somit eine bewegungsfeste Fixierung der Statoreinheit 200 im Gehäuseteil 110 bzw. im Statorgehäuse 100.
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Wie bereits erwähnt, zeigt 1 den Elektromotor 10 vereinfacht und schematisch, wobei in der Figur nur die Komponenten des Elektromotors 10, die zur Beschreibung der Erfindung dienen, dargestellt sind. Je nach Ausführung kann der Elektromotor 10, insbesondere das Statorgehäuse 100 des Elektromotors 10 weitere Komponenten wie z. B. Schnittstelle zu elektrischer Ansteuerung, Anschlüsse zu Kühlmittel, Befestigungselemente wie Befestigungsschrauben zum staubdichten Verschrauben des Gehäuseteils 110 mit dem Gehäusedeckel 120 und dem Gehäuseboden 130 usw. aufweisen.
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Nachdem der Elektromotor 10 gemäß der ersten Ausführungsform anhand 1 grob beschrieben wurde, sei nun auf 2 und 3 verwiesen, in denen das Gehäuseteil 110 gemäß der ersten Ausführungsform in einer perspektivischen Darstellung und in einer Querschnittdarstellung gezeigt ist.
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Das Gehäuseteil 110 weist eine innere Wand 112 und eine äußere Wand 113 auf, die sich von einem axialen Ende 116 des Gehäuseteils 110 zu einem anderen axialen Ende 117 des Gehäuseteils 110 erstrecken. Die innere Wand 112 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf und bildet eine zylinderförmige Innenkontur des Gehäuseteils 110 aus. Die innere Wand 112 definiert somit den Innenraum 111 des Gehäuseteils 110 und umschließt diesen Innenraum 111 in dessen Umfangsrichtung U vollständig. Die äußere Wand 113, die einen quadratischen Querschnitt aufweist, definiert die Außenkontur des Gehäuseteils 110.
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Die innere Wand 112 bildet einen Inkreis der quadratischen äußeren Wand 113, wobei sich die innere und die äußeren Wand 112, 113 in vier Wandbereichen, in denen sich diese zueinander berühren, zusammen zu einem gemeinsamen Wandbereich verschmelzen und so vier Wandbereiche 118 ausbilden, die abschnittsweise je einen Dehnungsbereich 500 ausbilden.
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Zwischen je zwei benachbarten Dehnungsbereichen 500 bilden die innere und die äußere Wand 112, 113 jeweils einen sich parallel zu der axial verlaufenden Achse A bzw. Zylinderachs des zylinderförmigen Innenraums 111 und von einem axialen Ende 116 des Gehäuseteils 110 zu einem anderen axialen Ende 117 des Gehäuseteils 110 erstreckenden Kanal 114, durch den vorzugsweise während des Betriebs des Elektromotors 10 Kühlmittel, wie zum Beispiel Kühlwasser, zur Kühlung der Statoreinheit 200 hindurchfließt.
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Je nach Ausführung weist die äußere Wand 113 des Gehäuseteils 110 zudem eine oder mehrere Ausnehmungen 115 zur Aufnahme von in den Figuren nicht näher dargestellten Befestigungsschrauben auf, die das Gehäuseteil 110 mit dem Gehäusedeckel 120 und dem Gehäuseboden 130 staubdicht verschrauben. Hierzu weisen der Gehäusedeckel 120 und der Gehäuseboden 130 ebenfalls mit den Ausnehmungen 115 am Gehäuseteil 110 korrespondierende, die genannten Befestigungsschrauben aufnehmende, in den Figuren nicht näher dargestellte Ausnehmungen auf.
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Nachdem nun der Elektromotor 10, insbesondere das Gehäuseteil 110 des Statorgehäuses 100 des Elektromotors 10 anhand der 2 und 3 näher beschrieben wurde, sei nun auf 4 verwiesen, in der die Funktionsweise der Dehnungsbereiche 500 und der inneren Wand 112 verdeutlicht ist.
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Der Umfang des Innenraums 111 des Gehäuseteils 110 und der Außenumfang der Statoreinheit 200 müssen zueinander so angepasst sein, dass die Statoreinheit 200 einerseits während einer Montagephase des Elektromotors 10 ohne großes Hindernis in den Innenraum 111 des Gehäuseteils 110 eingeschoben werden kann, und andererseits in dem fertig montierten Zustand des Elektromotors 10 dreh- bzw. bewegungsfest im Gehäuseteil 110 fixiert bleibt.
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Diese beiden, zueinander gegenteiligen Anforderungen erfüllen die Dehnungsbereiche 500, indem diese beim Hineinschieben der Statoreinheit 200 in den Innenraum 111 des Gehäuseteils 110 sich in Umfangsrichtung U des Innenraums 111, also in eine mit Pfeilen 410 bezeichne Richtung elastisch ausdehnen, sodass der Innenraum 111 des Gehäuseteils 110 an Umfang bis zu dem Außenumfang der Statoreinheit 200 zunimmt. Als Folge kann die Statoreinheit 200 leicht in den Innenraum 111 des Gehäuseteils 110 hineingeschoben werden.
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Da die Dehnungsbereiche 500 elastisch ausgebildet sind, und somit stets zu der ursprünglichen Form vor der Ausdehnung zurückzukehren versuchen, ziehen diese die restlichen Wandbereiche der inneren und der äußeren Wand 112, 113 in eine mit Pfeilen 420 bezeichnete Richtung zusammen. Die sich zusammenziehende innere Wand 112 des Gehäuseteils 110 drückt dann die Statoreinheit 200 radial in Richtung der axial verlaufenden Achse A des Gehäuseteils 110, welche zugleich auch Mittelachse der Statoreinheit 200 ist. Durch diese nach der Achse A hin gerichtete radiale Kräfte 430 wird und bleibt die Statoreinheit 200 in dem Gehäuseteil 110 und somit auch im Statorgehäuse 100 bewegungsfest fixiert. Dabei verformt sich die innere Wand 112 und passt sich so dem Außenumfang der Statoreinheit 200 an und erhöht somit den Presssitz über die Statoreinheit 200.
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Da die innere Wand 112 des Gehäuseteils 110 mit der Statoreinheit 200 direkt und weitgehend lückenlos kontaktiert ist, dient die innere Wand 112 des Gehäuseteils 110 als Wärmesenke und leitet die während des Betriebs des Elektromotors 10 in der Statoreinheit 200 entstandene Wärme direkt an das Gehäuseteil 110 weiter, wo die Wärme durch das durch die Kanäle 114 hindurchfließende Kühlmittel abgeführt wird.
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Nachdem nun der Elektromotor 10 anhand 4 detailliert beschrieben wurde, sei nun auf 5 bis 7 verwiesen, in denen die drei unterschiedlichen Ausführungsformen des Dehnungsbereichs 500 näher dargestellt sind.
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Zunächst sei auf 5 verwiesen, in der die erste Ausführungsform des Dehnungsbereichs 500 in einer Abschnittdarstellung gezeigt ist. Der Dehnungsbereich 500 gemäß 5 umfasst fünf wechselseitig aufeinanderfolgend angeordnete, elastisch ausdehnbare, U-förmige Dehnungsbögen 510, bzw. 510a, 510b, 510c, 510d, 510e und somit einen senkrecht zur Umfangsrichtung U betrachtet mäanderförmigen Querschnitt auf.
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Jeder Dehnungsbogen 510 umfasst jeweils einen Bogenkopf 511 und zwei Biegeschenkel 512, wobei die Biegeschenkel 512 eines Dehnungsbogens 510b, 510c, 510d außer bei den beiden am Rande des Dehnungsbereichs 500 liegenden Dehnungsbögen 510a und 510e auch zugleich die Biegeschenkel 512 des benachbarten Dehnungsbogens 510a, 510b, 510c, 510d, 510e sind. So ist beispielsweise ein Biegeschenkel 512 des Dehnungsbogens 510b zugleich auch einer der beiden Biegeschenkel 512 des benachbarten Dehnungsbereichs 510c.
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Bei der Ausdehnung des Dehnungsbereichs 500 vergrößern sich die Abstände der beiden Biegeschenkel 512 eines Dehnungsbogens 510. Als Folge vergrößert sich der Umfang des Gehäuseteils 110 und somit auch der des Innenraums 111.
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Zwischen den beiden Biegeschenkeln 512 eines mit den Biegeschenkeln 512 nach Innenraum 111 des Gehäuseteils 110 hin gerichteten Dehnungsbogens 510a, 510c, 510e ist jeweils ein Zwischenraum 520 ausgebildet, der sich von einem axialen Ende 116 des Gehäuseteils 110 zu einem anderen axialen Ende 117 des Gehäuseteils 110 erstreckt. Diese Zwischenräume 520 bilden weitere Kanäle, welche zusätzlich zu den zwischen der inneren und der äußeren Wand 112, 113 befindlichen Kanälen 114 als Kühlkanal zum Durchfließen von Kühlmittel, wie zum Beispiel Kühlungsluft, und somit zur Kühlung der Statoreinheit 200 dienen.
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Nun sei auf 6 verwiesen, in der die zweite Ausführungsform des Dehnungsbereichs 500‘ in einer Abschnittdarstellung gezeigt ist. Im Vergleich zu den Dehnungsbögen 510 in 5 mit einem Bogenkopf 511, der eine gekrümmte Außenwand und somit runde Übergangskanten zu den beiden Biegeschenkeln 512 aufweist, weisen die Dehnungsbögen 510‘ in 6 jeweils einen Bogenkopf 511‘ auf, der eine ebenflächige Außenwand und somit eckige Übergangskanten zu den beiden Biegeschenkeln 512‘ aufweist.
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Der Bogenkopf 511 gemäß der ersten Ausführungsform in 5 mit einer gekrümmten Außenwand und somit runden Übergangskanten zu den beiden Biegeschenkeln 512 bietet den Vorteil, dass die Dehnungsbögen 510 eine über den gesamten Bereich homogene Elastizität aufweisen.
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Der Bogenkopf 511‘ gemäß der zweiten Ausführungsform in 6 mit einer ebenflächigen Außenwand und somit eckigen Übergangskanten zu den beiden Biegeschenkeln 512‘ bietet dagegen den Vorteil, dass der Bogenkopf 511‘ eine größere Oberfläche und somit eine größere Kühlfläche für das Gehäuseteil 110 bietet.
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Zum Schluss sei nun auf 7 verwiesen, in der die dritte Ausführungsform des Dehnungsbereichs 500“ in einer Abschnittdarstellung gezeigt ist. Im Vergleich zu den Dehnungsbögen 510, 510‘ in 5 und 6 mit den sich zueinander parallel verlaufenden Biegeschenkeln 512, 512‘, weisen die Dehnungsbögen 510“ in 7 Biegeschenkel 512“ auf, die zueinander in einem Winkel von ca. 12° zusammenlaufen. Je nach Ausführung können die Dehnungsbögen 510“ mit den Biegeschenkel 512“ ausgestattet sein, die zueinander in einem größeren Winkel von beispielsweise 15° oder aber auch in einem kleineren Winkel von beispielsweise 10°, 8°, 5° zusammenlaufen. Andere Winkel von 0° bis 15° oder gar bis 30° sind auch denkbar. Die Größe des Winkels hängt von der Dimension des Elektromotors 10, von den auszugleichenden Fertigungsungenauigkeiten des Gehäuseteils 110 und der Statoreinheit 200 sowie von den maximal möglichen Wärmeausdehnungen bei dem Gehäuseteil 110 und bei der Statoreinheit 200 während des Betriebs des Elektromotors 10 ab.
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All dieser in 5, 6 und 7 dargestellten Dehnungsbögen 510. 510‘, 510“ dienen einerseits zur Aufweitung des Umfangs des Innenraums 111 des Gehäuseteils 110 beim Aufschieben des Gehäuseteils 110 auf die Statoreinheit 200, und erzielen andererseits einen zu einer bewegungsfesten Fixierung der Statoreinheit 200 im Statorgehäuse 100 erforderlichen straffen Presssitz.
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Das bisher beschriebene Gehäuseteil 110 wird vorzugsweise in einem Strangpressverfahren hergestellt, wobei die Dehnungsbögen 510, 510‘, 510“, Kühlkanäle 114 während des Strangpressvorgangs am Gehäuseteil 110 angeformt werden. Eine spanende mechanische Nacharbeit zum Ausgleichen der durch das Strangpressverfahren bedingten, vergleichsweise großen Fertigungsungenauigkeiten des Gehäuseteils 110 ist jedoch dank der Dehnungsbögen 510 nicht erforderlich. Daher kann das Gehäuseteil 110 vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Elektromotor
- 100
- Statorgehäuse
- 110
- Gehäuseteil
- 111
- Innenraum des Statorgehäuses
- 112
- Innere Wand des Gehäuseteils
- 113
- Äußere Wand des Gehäuseteils
- 114
- Kühlkanal
- 115
- Ausnehmung am Gehäuseteil zur Aufnahme von Befestigungsschrauben
- 116, 117
- Axiale Ende des Gehäuseteils
- 118
- Gemeinsamer Wandbereich der inneren und der äußeren Wand
- 120
- Gehäusedeckel
- 121
- Aussparung am Gehäusedeckel für Rotorwelle
- 130
- Gehäuseboden
- 200
- Statoreinheit, Statorblechpaket
- 210
- Innenraum der Statoreinheit
- 300
- Rotoreinheit
- 310
- Rotorwelle
- 410
- Ausdehnung der Dehnungsbereiche bzw. der Dehnungsbögen
- 420
- Zusammenziehen der Dehnungsbereiche bzw. der Dehnungsbögen
- 430
- nach Achse A hin gerichtete radiale Kräfte
- 500
- Dehnungsbereich
- 510, 510‘, 510“, 510a, 510b, 510c, 510d, 510e
- Dehnungsbogen
- 511, 511‘, 511“
- Bogenkopf des Dehnungsbogens
- 512, 512‘, 512“
- Biegeschenkel des Dehnungsbogens
- 520
- Zwischenraum zwischen zwei Biegeschenkeln
- A
- Achse des Gehäuseteils
- R
- Radius des Innenraums des Statorgehäuses
- U
- Umfangsrichtung des Innenraums des Gehäuseteils des Statorgehäuses
