DE102014106361B4 - Stator eines Elektromotors mit durch Spritzgießen eingespritztem Kunstharz - Google Patents
Stator eines Elektromotors mit durch Spritzgießen eingespritztem Kunstharz Download PDFInfo
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Abstract
einen Statorkern (12) mit einer Kernrückseite und einer Anzahl von Zähnen, die von der Kernrückseite einwärts vorspringen; und
einen Harzformabschnitt (22a, 22b), der durch Spritzgießen in einem inneren Umfangsabschnitt und einem äußeren Umfangsabschnitt des Statorkerns (12) ausgebildet ist,
wobei der Stator (10, 30, 30') ein an seinem axialen Endabschnitt bereitgestelltes Abtrennelement (20) umfasst, das dafür ausgelegt ist, den inneren Umfangsabschnitt und den äußeren Umfangsabschnitt des Statorkerns (12) voneinander abzutrennen,
wobei das Abtrennelement (20) dafür sorgt, dass vom axialen Endabschnitt her eingespritztes Harz in einem gegabelten Durchlass in den inneren Umfangsabschnitt und den äußeren Umfangsabschnitt fließt.
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator eines Elektromotors.
- Beschreibung des verwandten Standes der Technik
- Zum Befestigen einer um einen Statorkern gewundenen Wicklung und zum Verstärken der Wärmeableitung von der Wicklung wird der Stator eines Elektromotors im Allgemeinen in seinem innerem Umfang mit einem Harzformabschnitt versehen. Außerdem kann auf dem äußeren Umfang des Stators ebenfalls ein Harzformabschnitt aufgebracht werden, um die Wasserdichtigkeit zu erhöhen oder Lackieren der Außenfläche des Motors überflüssig zu machen. Der vorzugsweise in dem äußeren Umfangsabschnitt des Stators hergestellte Harzformabschnitt ist bevorzugt so dünn wie möglich, damit die Größe des Motors klein gehalten und Wärme effizient von dem Statorkern nach außen geleitet werden kann. Wird jedoch ein dünner Harzformabschnitt mithilfe des Spritzgießverfahrens hergestellt, gibt es notwendigerweise nur einen schmalen Durchlass für das Harz und es ist eventuell unmöglich, eine genügend hohe Fließfähigkeit des Harzes zu erreichen. Infolgedessen kann es bestimmte Stellen geben, die nicht mit Harz gefüllt werden.
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DE 24 08 782 B2 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Stators wobei Gießharz in radialer Richtung eingespritzt wird und eine Haltebuchse vorgesehen ist, die Löcher und Einschnitte aufweist, um einen ungehinderten Durchtritt von Gießharz zu ermöglichen. - Die
DE 101 33 966 A1 zeigt ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Stators wobei ein aushärtbares Füllmaterial in einen Statorraum eingespritzt wird. - Die
DE 38 85 072 T2 zeigt ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Stators wobei Kunstharz in einen Statorraum eingespritzt wird. - Es besteht ein Bedarf an einem Stator eines Elektromotors, bei dem ein äußerer Umfangsabschnitt des Stators mit Harz gefüllt werden kann.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die Erfindung stellt einen Stator mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
- Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher angesichts der eingehenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen davon, die durch die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind.
- Figurenliste
- Es zeigt:
-
1 eine schematische Querschnittsansicht von einer Bauweise eines Elektromotors gemäß einer ersten Ausführungsform; -
2 eine Seitenansicht von einem Stator des in1 dargestellten Elektromotors; -
3A ein Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Harzformabschnitts in dem Stator des in1 dargestellten Elektromotors; -
3B ein Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Harzformabschnitts in dem Stator des in1 dargestellten Elektromotors; -
3C eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich3C der3B ; -
4A ein Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Harzformabschnitts in einem Stator eines Elektromotors gemäß einer zweiten Ausführungsform; -
4B ein Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Harzformabschnitts in dem Stator des Elektromotors gemäß der zweiten Ausführungsform; -
4C eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich4C der4B ; -
5A eine schematische Querschnittsansicht von dem Stator der zweiten Ausführungsform vor der Durchführung des Nachbearbeitungsverfahrens; -
5B eine Seitenansicht von dem Stator der5A ; -
5C eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich5C der5A ; -
6A eine schematische Querschnittsansicht von dem Stator der zweiten Ausführungsform nach der Durchführung des Nachbearbeitungsverfahrens; -
6B eine Seitenansicht von dem Stator von6A ; -
6C eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich6C der6A ; -
7A eine schematische Querschnittsansicht von einem Stator gemäß einer Variante der zweiten Ausführungsform vor der Durchführung des Nachbearbeitungsverfahrens; -
7B eine Seitenansicht von dem Stator der7A ; -
7C eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich7C der7A ; -
8A eine schematische Querschnittsansicht von einem Stator gemäß der Variante der zweiten Ausführungsform nach der Durchführung des Nachbearbeitungsverfahrens; -
8B eine Seitenansicht von dem Stator der8A ; -
8C eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich8C der8A . - EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nachfolgend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert. Gegebenenfalls sind Bestandteile der veranschaulichten Ausführungsformen in modifizierten Größenverhältnissen zueinander dargestellt, um die vorliegenden Erfindung besser verständlich zu machen. Dieselben Bestandteile sind mit derselben Bezugszahl bezeichnet.
-
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht von der Bauweise eines Elektromotors100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.2 zeigt eine Seitenansicht von einem Stator10 des Elektromotors100 . Der Elektromotor100 umfasst einen Stator10 , einen Rotor50 , der von einem vorderen Lager52 und einem hinteren Lager54 an den gegenüberliegenden Enden des Stators10 gehalten wird, so dass er um eine AchseO drehbar ist, und einen Detektor zum Ermitteln einer Lage und einer Geschwindigkeit des Rotors50 . Der Elektromotor100 umfasst außerdem eine Signalverbindung62 zum Übertragen ermittelter Signale von dem Detektor60 an eine externe Steuervorrichtung. - Der Stator
10 umfasst einen Statorkern12 aus laminierten Stahlplatten aus einem magnetischen Werkstoff, wie Siliziumstahl, der in einer Richtung der AchseO angeordnet ist. Der Statorkern12 umfasst eine im Großen und Ganzen zylindrische Kernrückseite sowie eine Anzahl Zähne, die von der Kernrückseite zum Rotor50 hin vorspringen, d. h. radial einwärts, und die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Eine Wicklung16 ist um die Zähne durch einen Isolator14 gewunden. In1 ist nur ein Ende des Isolators14 auf der Innenseite in der radialen Richtung zu sehen, um den keine Wicklung gewunden ist. Die Wicklung16 ist mit gestrichelten Linien dargestellt. Ein elektrischer Wechselstrom wird an die Wicklung16 über eine Spannungsquellenverbindung18 angelegt, so dass ein rotierendes Magnetfeld erzeugt wird. - Ein Elektromotor, auf den die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, ist nicht auf einen bestimmten Typ beschränkt. Zum Beispiel kann der Elektromotor
100 derart gebaut sein, dass ein Drehmoment im Zusammenspiel mit dem durch die Wicklung16 erzeugten rotierenden Magnetfeld erzeugt wird, wobei Permanentmagnete (nicht dargestellt) auf dem äußeren Umfang des Rotors50 angeordnet sind. Ersatzweise kann der Elektromotor100 derart gebaut sein, dass ein Drehmoment erzeugt wird durch einen induzierten elektrischen Strom, der in dem Rotor50 erzeugt wird. Ebenso ist der Statorkern12 nicht auf den vorstehend beschriebenen laminierten Kern beschränkt, sondern kann auch ein einstückig geformter Kern sein. - Das vordere Lager
52 des Stators10 wird durch einen Flansch56 gehalten, der in einem Endabschnitt des Stators10 angeordnet ist. Der Flansch56 ist am Statorkern12 über ein bekanntes Mittel angebracht, beispielsweise Verschraubung. Der Stator10 ist mit einer Nut26 zum Aufnehmen einer Packung24 an einer dem Flansch56 gegenüberliegenden Stirnfläche gestaltet. - Der Flansch
56 umfasst: einen Lagerhalteabschnitt56a , der radial außerhalb des vorderen Lagers52 verläuft, so dass er das vordere Lager52 hält, einen Hauptkörperabschnitt56b , der im Großen und Ganzen radial auswärts von einem Endabschnitt des Lagerhalteabschnitts56a verläuft, und einen Einpassungsabschnitt56c mit einer komplementären Form zu einem Gehäuse20 des Stators10 , das nachstehend noch weiter beschrieben wird, so dass er in das Gehäuse20 eingepasst werden kann. Zudem befindet sich eine Öldichtung58 zwischen dem Flansch56 und dem Rotor50 . Das hintere Lager54 befindet sich auf der dem vorderen Lager52 gegenüber gegenüberliegenden Seite des Stators10 und wird auf seiner in radialer Richtung weiter außen gelegenen Seite von einem im Großen und Ganzen ringförmigen Lagerhalter59 gehalten. - In
1 ist ein aus eingefülltem Harz hergestellter Harzformabschnitt22 als schraffierter Abschnitt um den Statorkern12 dargestellt. Der Harzformabschnitt22 umfasst einen äußeren Formabschnitt22a , der einen äußeren Umfang des Stators10 bedeckt (insbesondere die Kernrückseite), und einen inneren Formabschnitt22b , in dem die Wicklung16 imprägniert ist. Wie vorstehend beschrieben, wird in dieser Beschreibung der in radialer Richtung außen auf der Kernrückseite des Stators10 hergestellte Abschnitt als äußerer Harzformabschnitt22a bezeichnet und der in radialer Richtung auf der Innenseite der Kernrückseite hergestellte Abschnitt als innerer Harzformabschnitt22b . - Am vorderen Endabschnitt des Stators
10 , an dem sich der Flansch56 befindet, werden der äußere Harzformabschnitt22a und der innere Harzformabschnitt22b in radialer Richtung durch das im Großen und Ganzen zylindrische Gehäuse20 voneinander getrennt. Das Gehäuse20 kann derart geformt sein, dass es einen Endabschnitt (Spulenende) der Wicklung16 abdeckt. Das Gehäuse20 kann aus einem beliebigen Werkstoff bestehen, wie Harz oder Metall. Das Gehäuse20 kann vorzugsweise aus einem Werkstoff mit hoher elektrischer Leitfähigkeit hergestellt werden, wie Aluminium oder Aluminiumlegierung. In diesem Fall wird das Gehäuse20 zwischen den Stator10 und den Flansch56 eingebracht und daher sind die entsprechenden Elemente elektrisch miteinander verbunden. Infolgedessen wird die Erdungswirkung für den Stator10 verbessert. Insbesondere wenn das Gehäuse20 und der Flansch56 zueinander komplementär geformt sind, kommen das Gehäuse20 und der Flansch56 in einen ebenen Kontakt zueinander. Dadurch lässt sich die Erdungswirkung erheblich verbessern. - Die
3A und3B zeigen ein Verfahren zum Herstellen des Harzformabschnitts22 in einem Stator10 des Elektromotors100 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.3A zeigt einen Zustand, bevor das HarzRS aus einer Spritzgießvorrichtung90 in eine Form80 eingespritzt wird.3B zeigt einen Zustand, nachdem die Form80 mit dem Harz RS gefüllt ist.3C zeigt eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich3C der3B . - Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der innere Raum nahe einem Spritzgießeinlass der Form
80 durch das Gehäuse20 in der radialen Richtung des Stators10 aufgetrennt, wie die Zeichnung zeigt. Daher gibt es einen äußeren Zufluss82 und einen inneren Zufluss84 , die in radialer Richtung außerhalb bzw. innerhalb von dem Gehäuse20 angeordnet sind. Das Gehäuse20 wird zuvor durch ein bekanntes Mittel fixiert, damit es sich nicht aufgrund des Einspritzdrucks von der vorgesehenen Position bewegt. Das Gehäuse20 kann zum Beispiel an den Statorkern12 geschraubt werden. Ersatzweise kann das Gehäuse20 zeitweilig an der Metallform80 befestigt werden. - Siehe
3C : Das Gehäuse20 umfasst: einen Stirnabschnitt20a mit einer im Großen und Ganzen flachen Stirnseite20d , so dass es einen ebenen Kontakt mit dem Flansch56 eingehen kann, einen Außenkantenabschnitt20b , dessen äußerer Durchmesser größer ist als der äußere Durchmesser des Stirnabschnitts20a und im Wesentlichen gleich dem äußeren Durchmesser des Statorkerns12 ist und der in Richtung der AchseO verläuft, so dass er mit dem Endabschnitt des Statorkerns12 in Kontakt kommt, und einen Abschnitt mit sich vergrößerndem Durchmesser20c , der zwischen dem Stirnabschnitt20a und dem Außenkantenabschnitt20b verläuft, so dass er diese miteinander verbindet, und dessen Durchmesser allmählich größer wird. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, befindet sich der äußere Zufluss82 in einem Bereich, der zwischen der Außenfläche des äußeren Formabschnitts22a und dem Stirnabschnitt20a des Gehäuses20 gebildet wird. - Wie nachstehend noch beschrieben wird, fließt erfindungsgemäß das in die Form
80 eingespritzte HarzRS in einem gegabelten Durchfluss zur äußeren Umfangsseite und zur inneren Umfangsseite des Stators10 aufgrund des Gehäuses20 . Daher wird das Harz in den Bereich der äußeren Umfangsseite des Stators10 mit genügend hohem Druck eingespritzt und es ist möglich, den dünnen äußeren Formabschnitt22a ohne eine Lücke herzustellen. - Als nächstes wird nachstehend eine andere Ausführungsform beschrieben. Das bereits Beschriebene wird gegebenenfalls aus der folgenden Erläuterung weggelassen. Die
4A und4B zeigen ein Spritzgießverfahren zum Herstellen eines Harzformabschnitts22 in einem Stator30 eines Elektromotors gemäß einer zweiten Ausführungsform.4A zeigt einen Zustand, bevor das Harz RS aus einer Spritzgießvorrichtung90 in die Form80 eingespritzt wird.4B zeigt einen Zustand, nachdem die Form80 mit dem HarzRS gefüllt ist.4C zeigt eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich4C der4B . - Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Gehäuse
20 mit einem Durchgangsloch32 versehen, das mit der Stirnfläche20d des Gehäuses gegenüber dem Flansch (siehe1 ) und einem äußeren Umfang des Stators30 kommuniziert. Das Durchgangsloch32 verläuft durch den Stirnabschnitt20a , den Abschnitt mit sich vergrößerndem Durchmesser20c und den Außenkantenabschnitt20b . Es gibt eine Anzahl an Durchgangslöchern32 , zum Beispiel acht voneinander beabstandete Durchgangslöcher in Richtung des Umfangs (siehe6B) . - Siehe
4C : Bei dieser Ausführungsform steht der äußere Zufluss82 auf der Seite des äußeren Umfangs des Stators30 in Kommunikation mit dem Durchgangsloch32 durch das Gehäuse20 . Daher fließt durch den äußeren Zufluss82 eingespritztes HarzRS zur äußeren Umfangsseite des Stators30 durch das Durchgangsloch32 und bildet den äußeren Formabschnitt22a . - Zusätzlich zu den Vorteilen, die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben werden, kann bei dieser Ausführungsform die Nut
26 zum Aufnehmen der Packung24 (siehe1 ) zusammen mit dem Harzformabschnitt22 gleichzeitig bei demselben Spritzgießvorgang hergestellt werden. Anders gesagt, ist der äußere Zufluss82 näher bei dem inneren Umfangsabschnitt des Stators30 angeordnet (siehe4 ) und deshalb ist es möglich, einen Bereich auf der äußeren Umfangsseite des Stirnabschnitts20a des Gehäuses20 frei zu formen. Folglich kann die Nut26 für die Packung24 auf der Stirnseite des Stators30 mittels Spritzgießen hergestellt werden. - Wird die Nut
26 zusammen und gleichzeitig mit dem Harzformabschnitt22 mittels Spritzgießen hergestellt, wie vorstehend beschrieben, hat die Nut26 eine glatte Oberfläche im Vergleich zu einer ähnlichen Nut, die durch Schneiden beim Nachbearbeitungsverfahren hergestellt wird. Folglich kann die Wasserdichtigkeit verbessert werden. Da das Nachbearbeitungsverfahren zum Herstellen der Nut entfällt, vereinfacht sich zudem das Herstellungsverfahren. -
5A zeigt eine schematische Querschnittsansicht von dem Stator30 gemäß der zweiten Ausführungsform vor der Durchführung des Nachbearbeitungsverfahrens.5B zeigt eine Seitenansicht davon.5C zeigt eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich5C der5A . Die5A bis5C zeigen den Stator30 , der nach dem Spritzgießen aus der Form80 genommen wurde. Wie dargestellt ist, umfasst der Stator30 Angussstellen86 an Positionen, die dem äußeren Zufluss82 bzw. dem inneren Zufluss84 entsprechen (siehe4C) . Dagegen ist in diesem Stadium die Nut26 zum Aufnehmen der Packung24 auf der Stirnseite des Stators30 bereits hergestellt. Daher ist kein zusätzliches Nachbearbeitungsverfahren nötig. -
6A zeigt eine schematische Querschnittsansicht von dem Stator30 gemäß der zweiten Ausführungsform, nachdem das Nachbearbeitungsverfahren durchgeführt wurde.6B ist eine Seitenansicht davon.6C ist eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich6C der6A . Im Vergleich zu5A bis5C ist zu erkennen, dass in den6A bis6C die Angussstellen86 durch das Nachbearbeitungsverfahren entfernt wurden, zum Beispiel durch Schneiden. Daher kann die Stirnfläche des Stators30 glatt endbearbeitet werden. - Im Folgenden wird eine Variante der zweiten Ausführungsform beschrieben.
7A ist eine schematische Querschnittsansicht von einem Stator30' gemäß der Variante der zweiten Ausführungsform, bevor das Nachbearbeitungsverfahren durchgeführt wurde.7B ist eine Seitenansicht davon.7C ist eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich7C der7A .8A zeigt eine schematische Querschnittsansicht von dem Stator30' nach der Durchführung des Nachbearbeitungsverfahrens.8B ist eine Seitenansicht davon.8C ist eine vergrößerte Teilansicht von einem Bereich8C der8A . Bei dieser Variante ist das Gehäuse20 mit einer Fließwegnut34 anstelle des vorstehend beschriebenen Durchgangslochs32 gestaltet. Siehe7B : Die Fließwegnut34 reicht von der Stirnfläche20d des Gehäuses20 bis zum Außenkantenabschnitt20b . - Die Fließwegnut
34 wirkt genauso wie das vorstehend beschriebene Durchgangsloch32 . Genauer gesagt, wird bei der Herstellung des Harzformabschnitts22 mittels Spritzgießen das Harz durch den äußeren Zufluss82 in die Fließwegnut34 eingespritzt. Das Harz fließt zum äußeren Umfangsabschnitt des Stators30' durch die Fließwegnut34 und bildet den äußeren Formabschnitt22a . - WIRKUNG DER ERFINDUNG
- Bei dem Stator, der wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, wird aufgrund des Abtrennelements, das den inneren Umfangsabschnitt von dem äußeren Umfangsabschnitt abtrennt, während des Spritzgießverfahrens zur Herstellung des Harzformabschnitts Harz in den äußeren Umfangsabschnitt des Stators durch einen Durchfluss eingespritzt, der sich von einem Harzzustrom gabelt, der vom axialen Endabschnitt des Stators her in den inneren Umfangsabschnitt des Stators eingespritzt wird. Folglich wird ein genügend hoher Einspritzdruck auf das Harz ausgeübt, das zum äußeren Umfangsabschnitt hin fließt und somit kann Harz lückenlos in den äußeren Umfangsabschnitt eingefüllt werden.
- Es werden zwar die verschiedenen Ausführungsformen und Varianten der vorliegenden Erfindung beschrieben, aber für einen Fachmann ist offensichtlich, dass die beabsichtigte Funktion und Wirkung der vorliegenden Erfindung auch durch andere Ausführungsformen oder Varianten erreicht werden können. Genauer gesagt, kann ein Bestandteil der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Varianten weggelassen oder ersetzt werden oder es kann auch ein bekanntes Mittel hinzugefügt werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zudem ist für einen Fachmann offensichtlich, dass die vorliegenden Erfindung durch eine beliebige Kombination der Merkmale der Ausführungsformen, die hier entweder explizit oder implizit offenbart sind, ausgeführt werden kann.
Claims (5)
- Stator (10, 30, 30') eines Elektromotors (100), umfassend: einen Statorkern (12) mit einer Kernrückseite und einer Anzahl von Zähnen, die von der Kernrückseite einwärts vorspringen; und einen Harzformabschnitt (22a, 22b), der durch Spritzgießen in einem inneren Umfangsabschnitt und einem äußeren Umfangsabschnitt des Statorkerns (12) ausgebildet ist, wobei der Stator (10, 30, 30') ein an seinem axialen Endabschnitt bereitgestelltes Abtrennelement (20) umfasst, das dafür ausgelegt ist, den inneren Umfangsabschnitt und den äußeren Umfangsabschnitt des Statorkerns (12) voneinander abzutrennen, wobei das Abtrennelement (20) dafür sorgt, dass vom axialen Endabschnitt her eingespritztes Harz in einem gegabelten Durchlass in den inneren Umfangsabschnitt und den äußeren Umfangsabschnitt fließt.
- Stator (30, 30') nach
Anspruch 1 , wobei das Abtrennelement (20) einen Harzdurchlass umfasst, der Harz vom axialen Endabschnitt des Stators (30, 30') zum äußeren Umfangsabschnitt fließen lässt. - Stator (30) nach
Anspruch 2 , wobei der Harzdurchlass von einem Durchgangsloch (32) gebildet wird, das sich von einer axialen Stirnfläche des Abtrennelements (20) zum äußeren Umfangsabschnitt des Statorkerns (12) erstreckt. - Stator (30') nach
Anspruch 2 , wobei der Harzdurchlass von einer Nut (34) gebildet wird, die von einer axialen Stirnfläche des Abtrennelements (20) zum äußeren Umfangsabschnitt des Statorkerns (12) verläuft. - Stator (10, 30, 30') nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , der zudem eine Nut (26) umfasst, die an einer axialen Stirnfläche des Stators (10, 30, 30') durch das Spritzgießen zum Herstellen des Harzformabschnitts (22a) ausgebildet ist.
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