DE102015217017A1

DE102015217017A1 - Statorbaugruppe für einen Elektromotor

Info

Publication number: DE102015217017A1
Application number: DE102015217017.9A
Authority: DE
Inventors: Stephan Roos
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2017-03-09

Abstract

Statorbaugruppe (36) für einen Elektromotor (8), mit einem Statorblechpaket (38), das eine Anzahl an nach innen gerichteten Statorzähnen (42) aufweist, mit einer auf den Statorzähnen (42) angeordneten, mehrere Phasen umfassenden Drehfeldwicklung (40), wobei die Drehfeldwicklung (40) je Phase mindestens eine Spule umfasst, die elektrisch mit einem ersten Phasenende (44a) und einem zweiten Phasenende (44b) verbunden ist, mit einem stirnseitig auf das Statorblechpaket (38) aufgesetzten Verlegering (46a), der die Statorzähne (42) als Spulenkörper (50) zur Führung der Drehfeldwicklung (40) umgibt, und mit einem stirnseitig auf den Verlegering (46a) aufgesetzten Ringdeckel (34), auf dem jedes der Phasenenden (44a, 44b) derart mit einem der Phasenenden (44a, 44b) einer jeweils anderen Phase kontaktiert ist, dass die gesamte Drehfeldwicklung (40) einen Außenumfang des Statorblechpakets (38) radial außenseitig nicht überragt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Statorbaugruppe für einen Elektromotor, mit einem Statorblechpaket, das eine Anzahl an nach innen gerichteten Statorzähnen aufweist, sowie mit einer auf den Statorzähnen angeordneten, mehrere Phasen umfassenden Drehfeldwicklung. Sie betrifft weiterhin einen Elektromotor für einen Aktuator eines Kraftfahrzeugs mit einer derartigen Statorbaugruppe.
Ein insbesondere bürstenloser Elektromotor als elektrische Drehstrommaschine weist eine Statorbaugruppe umfassend ein Statorblechpaket mit einer Anzahl von beispielsweise sternförmig angeordneten Statorzähnen auf, welche eine elektrische Drehfeldwicklung in Form einzelner Statorspulen tragen, die ihrerseits aus einem Isolierdraht gewickelt sind. Die Spulen sind mit deren Spulenenden einzelnen Strängen oder Phasen zugeordnet und untereinander in einer vorbestimmten Weise über Kontaktelemente verschaltet.
Im Falle eines bürstenlosen Elektromotors als dreiphasige Drehstrommaschine weist die Statorbaugruppe drei Phasen und damit zumindest drei Phasenleiter oder Phasenwicklungen auf, die jeweils phasenversetzt mit elektrischem Strom beaufschlagt werden, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, in dem ein üblicherweise mit Permanentmagneten versehener Rotor oder Läufer rotiert. Die Phasenenden der Phasenwicklungen werden zur Ansteuerung des Elektromotors an eine Motorelektronik geführt. Die Spulen der Drehfeldwicklung werden mittels der Phasenenden in bestimmter Weise miteinander verschaltet. Die Art der Verschaltung ist durch das Wickelschema der Drehfeldwicklung bestimmt, wobei als Wickelschema eine Sternschaltung oder eine Dreiecksschaltung der Phasenwicklungen üblich ist.
Die Drehfeldwicklung wird typischerweise vollautomatisch mittels eines Einnadel- oder vorzugsweise mittels eines Mehrnadelwickelverfahrens auf die Statorzähne des Statorblechpakets aufgebracht. Die Phasenleiter beziehungsweise Wickeldrähte können hierbei verfahrensbedingt nicht axial über die Statorzähne von Statorzahn zu Statorzahn gewickelt werden, da ansonsten die Wickeldrähte mit dem Wickelwerkzeug kollidieren würden. Zur Vermeidung dieses Problems ist es beispielsweise bekannt, sogenannte Verlegeringe an den Stirnseiten des Statorblechpakets anzuordnen.
Derartige Verlegeringe werden beispielsweise paarweise auf die Stirnseiten des Statorblechpakets aufgesetzt, und weisen jeweils hülsenartige Aufnahmen für die Statorzähne auf, sodass die Statorzähne durch die Aufnahmen der Verlegeringe im Wesentlichen von isolierenden Spulen- oder Wickelkörpern umgeben sind. Die Spulenkörper weisen beispielsweise rillenartige Vertiefungen zur Führung der Wickeldrähte und/oder Seitenwände zur Vermeidung eines (radialen) Lösens der fertigen Spule vom Statorzahn auf. Typischerweise umfasst mindestens einer der Verlegeringe eine sogenannte Terminierung, die als eine segmentierte kreisringartige Wandung über das Statorblechpaket axial übersteht. Durch die Terminierung können die Wickeldrähte bei einem Wickelvorgang umfangsseitig hinter den Statorzähnen von Statorzahn zu Statorzahn geführt werden, sodass die Wickeldrähte nicht mit dem Wickelwerkzeug kollidieren.
Die Kontaktierung der Draht- beziehungsweise Phasenenenden im Zuge der Verschaltung der Drehfeldwicklung kann mittels Schneidklemmkontakten als Kontaktelemente erfolgen, die im Bezug auf das Statorblechpaket radial außerhalb des Wickelbereichs und der Terminierung angeordnet sind. Hierzu werden die zu kontaktierenden Phasenenden in eine hülsenartige Schneidklemme eingedrückt und mit einem in die Schneidklemme einsteckbaren metallischen Klemmstecker innerhalb der Schneidklemme mechanisch fixiert. Der Klemmstecker weist typischerweise mindestens eine Schneide auf, die beim Einstecken in die Schneidklemme die Isolierung des Isolierdrahts der Phasenenenden derart durchtrennt, dass bei einem eingesteckten Klemmstecker die Phasenenden mit dem Klemmstecker elektrisch leitfähig gekoppelt sind. Die Klemmstecker sind im Montagezustand mit der Motorelektronik zur Bestromung der Phasen kontaktiert.
Zur drehbaren Lagerung einer Rotorwelle des Rotors umfasst der Elektromotor einen topfartigen Lagerträger, der üblicherweise radial außerhalb der Phasenkontaktierung befestigt wird. Dadurch stehen mitunter sowohl die Phasenkontaktierung als auch der Lagerträger zumindest teilweise einem Außenumfang des Statorblechpakets über. Ein Motorgehäuse eines derartigen Elektromotors weist in diesem Bereich typischerweise eine Auskragung auf, um die Statorbaugruppe vollständig aufnehmen zu können.
Die Auskragung wirkt sich negativ auf eine vollständige und effektive Nutzung eines vorhandenen Bauraums aus, sodass mitunter der Motordurchmesser reduziert werden muss, wodurch die bereitstellbare Leistung der Drehstrommaschine eingeschränkt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Statorbaugruppe für einen Elektromotor anzugeben, die es ermöglicht die Phasenenden einer Drehfeldwicklung innerhalb eines Außenumfangs des Statorblechpakets zu verschalten. Des Weiteren soll ein Elektromotor für einen Aktuator eines Kraftfahrzeugs mit einer derartigen Statorbaugruppe angegeben werden.
Bezüglich der Statorbaugruppe wird die genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bezüglich eines die Statorbaugruppe umfassenden Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Statorbaugruppe umfasst ein Statorblechpaket mit einer Anzahl an sternförmig angeordneten und nach innen gerichteten Statorzähnen. Die Statorzähne weisen eine mehrere Phasen umfassende Drehfeldwicklung auf, wobei die Drehfeldwicklung je Phase mindestens eine Spule umfasst. Ein Spulen- oder Wickeldraht der Spule weist hierzu ein erstes Phasenende und ein zweites Phasenende auf, mittels denen die Spule elektrisch verbunden ist. Auf das Statorblechpaket ist stirnseitig ein Verlegering aus einem isolierenden Material, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial, aufgesetzt, der die Statorzähne als Spulenkörper zur Führung der Drehfeldwicklung umgibt. Auf den Verlegering ist stirnseitig ein Ringdeckel aufgesetzt, auf dem jedes der Phasenenenden derart mit einem der Phasenenenden einer jeweils anderen Phase kontaktiert ist, dass die gesamte Drehfeldwicklung einen Außenumfang des Statorblechpakets radial außenseitig nicht überragt. Mit anderen Worten ist die Drehfeldwicklung in einer Blickrichtung entlang der Axialachse des Statorblechpakets vollständig radial innenseitig des Außenumfangs des Statorblechpakets angeordnet, wobei Teile der Drehfeldwicklung, insbesondere die Phasenenden, allerdings axial über das Statorblechpaket hinausstehen können.
Durch den Ringdeckel erfolgt somit die Kontaktierung und Verschaltung der Phasenenden im Bezug auf das Statorblechpaket (im Gegensatz zum Stand der Technik) nicht radial außerhalb des Wickelbereichs sondern stattdessen im Wesentlichen axial oberhalb des Wickelbereichs. Dadurch verringert sich die radiale Baugröße der Statorbaugruppe im Wesentlichen auf den Statordurchmesser des Statorblechpakets. Somit ist die Statorbaugruppe im Zuge einer Montage eines Elektromotors besonders geeignet in einem Motorgehäuse ohne Auskragung angeordnet zu werden. In einer Einbausituation mit einem vorgegebenen Einbaudurchmesser ist somit der Statordurchmesser der Statorbaugruppe beziehungsweise ein Motordurchmesser eines entsprechenden Elektromotors maximal dimensionierbar, was sich weiterhin vorteilhaft auf die elektrische und mechanische Leistung des entsprechenden Elektromotors überträgt.
In einer geeigneten Ausführungsform ist der Ringdeckel aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus einem Kunstoffmaterial gefertigt. Der Ringdeckel und der Verlegering sind somit beispielsweise als Spritzgussteile einfach und kostengünstig herstellbar.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind an einer von dem Statorblechpaket abgewandten Außenseite des Ringdeckels Kontaktelemente zur Kontaktierung und Fixierung der Phasenenden angebunden, angeformt oder angebracht, wodurch eine betriebssichere Kontaktierung der Phasenenden auf dem Ringdeckel sichergestellt ist.
In einer bevorzugten Ausbildung sind die Kontaktelemente als Schneidklemmkontakte ausgeführt. Dadurch sind die Phasenenden auf besonders einfache und kostengünstige Weise miteinander kontaktiert, und auf der Außenseite des Ringdeckels sowohl formschlüssig als auch kraftschlüssig miteinander fixiert.
In einer geeigneten Ausbildung ist die Drehfeldwicklung dreiphasig ausgeführt, wobei die Phasenenden in einer Dreiecksschaltung miteinander kontaktiert sind. Zweckmäßigerweise sind hierzu drei Kontaktelemente oder Schneidklemmkontakte auf dem Ringdeckel zur Kontaktierung und Verschaltung der sechs Phasenenden vorgesehen. Dadurch ist die Statorbaugruppe praktisch für alle gängigen Elektromotoren, insbesondere hinsichtlich der Kontaktierung oder Bestromung der Phasen mit einer zugeordneten Motorelektronik, einsetzbar.
In einer bevorzugten Ausbildung sind die Kontaktelemente exakt oder näherungsweise in Umfangsrichtung gleichverteilt an dem Ringdeckel angeordnet. Dadurch ist eine besonders zweckmäßige und hinsichtlich der benötigten Phasenendenlänge besonders kurze Verlegestrecke zu den Kontaktelementen realisiert. Beispielsweise sind die drei Kontaktelemente im Zuge einer Dreiecksschaltung somit etwa 120° zueinander versetzt auf der Außenseite des Ringdeckels angeordnet. Die dreiphasige Drehfeldwicklung wird geeigneterweise in einem Dreinadelwickelverfahren auf die Statorzähne und den Verlegering gewickelt, wobei die zu kontaktierenden Phasenenden der drei Phasenwicklungen etwa 120° zueinander orientiert auf dem Verlegering angeordnet sind. Die Kontaktelemente sind somit komplementär zu den Positionen der jeweils zu kontaktierenden Phasenenden angeordnet, wodurch besonders kurze Verlege- und Führungstrecken vom Verlegering zu den Kontaktelementen realisiert sind, die sich im Zuge einer Materialeinsparung vorteilhaft auf die Herstellungskosten der Statorbaugruppe übertragen.
In einer vorteilhaften Ausbildung ist je Phasenenende eine Aussparung des Ringdeckels vorgesehen, durch die das jeweilige Phasenende vom Verlegering zu der dem Statorblechpaket abgewandten Außenseite des Ringdeckels hindurchgeführt ist. Dadurch sind besonders kurze und direkte Verlegestrecken der Phasenenden vom Verlegering zu den Kontaktelementen sichergestellt, was somit zu einer zusätzlichen Material- und Kostenersparnis beiträgt.
Zum Zwecke einer möglichst einfachen Verlegung der Phasenenenden zu den Kontaktelementen ist in einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass die Aussparungen als Schlitze ausgeführt sind, die zu einem Außenumfang des Ringdeckels hin geöffnet sind. Dadurch müssen die Phasenenden bei einer Montage der Statorbaugruppe nicht umständlich durch die Aussparungen gefädelt werden, sondern sind stattdessen vergleichsweise einfach vom Außenumfang des Ringdeckels her in den Bereich der jeweils zugeordneten Kontaktelemente einbringbar.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind an der Außenseite des Ringdeckels Führungselemente zur Führung der Phasenenden angeformt oder angebracht. Die Führungselemente sind zweckmäßigerweise jeweils in einem Bereich zwischen den Aussparungen und den Kontaktelementen angeordnet, wodurch eine besonders einfache Verlegung der Phasenenden vom Verlegering zu den Kontaktelementen sichergestellt ist.
In einer geeigneten Ausgestaltungsform sind die Führungselemente beispielsweise als Verlegerampen mit nutenartigen Führungsrillen ausgestaltet, die die Phasenenden unter einem Neigungswinkel geneigt zu den Kontaktelementen führen. Die Verlegerampen sind beispielsweise in Umfangsrichtung gestaffelt angeordnet, dass heisst das jeweils eine erste Verlegerampe vorzugsweise zwischen den Aussparungen des Ringdeckels für die zu kontaktierenden Phasenenden angeordnet ist, und das jeweils eine zweite Verlegerampe zwischen der jeweiligen kontaktelementseitigen Aussparung und dem Kontaktelement angeordnet ist. Insbesondere wird hierdurch eine tangential gerichtete und axial übereinander angeordnete Führung der Phasenenden zum Kontaktelement realisiert. Dadurch ist eine besonders platzsparende Anordnung realisiert, die ferner ein besonders einfaches Kontaktieren im Zuge eines Schneidklemmkontakts ermöglicht.
In einer geeigneten Weiterbildung weist der Verlegering eine axial über das Statorblechpaket überstehende Terminierung zur umfangsseitigen Führung der Drehfeldwicklung hinter den Statorzähnen auf, wobei der Ringdeckel an der Terminierung verrastet ist. Durch die Verrastung ist eine einfache und zerstörungfreie Befestigung des Ringdeckels auf dem Statorblechpaket ermöglicht. Durch die Terminierung ist ferner sichergestellt, dass die Drehfeldwicklung im Zuge eines Mehrnadelwickelverfahrens, insbesondere im Zuge eines Dreinadelwickelverfahrens, auf die Statorzähne problemlos aufbringbar ist. Die Terminierung weist vorzugsweise zum Außenumfang des Statorblechpakets hin Rastelemente auf, die mit entsprechenden Rastaufnahmen des Ringdeckels verrastbar, verklipsbar oder verschnappbar sind. Die Rastelemente der Terminierung sind im Zuge einer möglichst hohen Flexibilität und Funktionalität beispielsweise weiterhin dazu geeignet und eingerichtet als Führungselemente zur umfangsseitgen Führung der Drehfeldwicklung hinter den Statorzähnen zu wirken.
In einer bevorzugten Anwendung ist die Statorbaugruppe in einem Elektromotor für einen Aktuator, insbesondere für einen Getriebeaktuator eines Kraftfahrzeugs eingebaut. Der vorzugsweise bürstenlose Elektromotor umfasst ein zylinderförmiges Motorgehäuse, das die Statorbaugruppe im Wesentlichen formschlüssig aufnimmt. Innerhalb des Statorblechpakets ist ein Rotor zusammen mit einer rotorfesten Motorwelle drehbeweglich angeordnet, wobei der Ringdeckel zweckmäßigerweise eine zentrale Aussparung für die Motorwelle aufweist. Zum Zwecke einer Ankopplung, beispielsweise an eine hydraulische Ölpumpe des Aktuators, ist die Motorwelle unter Bildung eines Wellenzapfens auf einer Gehäuseseite des Elektromotors herausgeführt, während die gegenüberliegende Gehäuseseite beispielsweise einen Anschlussflansch zur Befestigung des Aktuators an einem Kraftfahrzeuggetriebe, insbesondere einem Doppelkupplungs- oder Direktschaltgetriebe, aufweist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 in einer perspektivischen Darstellung eine Motorbaugruppe für einen Getriebeaktuator eines Kraftfahrzeuggetriebes, umfassend einen Elektromotor und eine Elektronikeinheit,
2 in einer perspektivischen Darstellung den Elektromotor mit einem Motorgehäuse und mit einer mit einem Rotor gekoppelten Rotorwelle,
3 in einer Explosionsdarstellung eine dreiphasige Statorbaugruppe des Elektromotors,
4 in einer perspektivischen Darstellung einen Verlegering der Statorbaugruppe,
5 in einer pespektivischen Darstellung ein Statorblechpaket der Statorbaugruppe, umfassend den stirnseitig aufgesetzten Verlegering und eine Drehfeldwicklung,
6 in einer perspektivischen Darstellung die Statorbaugruppe mit einem Ringdeckel umfassend drei Schneidklemmkontakte, und
7 in einer perspektivischen Darstellung den Ringdeckel mit einem herausgenommenen Klemmstecker (Steckelement) eines Schneidklemmkontakts.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Motorbaugruppe 2 für einen nicht näher dargestellten Getriebeaktuator eines Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere eines Direktschaltgetriebes, dargestellt. Die Motorbaugruppe 2 umfasst eine längliche Elektronikeinheit 4 mit einem schmalseitig überstehenden Anschlusssteckverbinder 6, und einen an die Elektronikeinheit 4 befestigten Elektromotor 8.
Die Elektronikeinheit 4 weist eine als ein Motorträger 10 ausgebildete erste Gehäuseschale, eine als Kühldeckel 12 ausgebildete zweite Gehäuseschale, sowie einen zwischen dem Motorträger 10 und dem Kühldeckel 12 sandwichartig angeordneten Elektronikträger 14 auf, wobei der Anschlusssteckverbinder 6 einstückig an den Elektronikträger 14 angeformt ist. Mittels des Anschlusssteckverbinders 6 ist eine nicht näher dargestellte Umrichterschaltung des Elektronikträgers 14 elektrisch leitfähig an eine nicht näher dargestellte Kraftfahrzeugelektronik oder an einen Kraftfahrzeugstrang zur Bestromung und zum Betrieb des Elektromotors 8 gekoppelt.
Der Motorträger 10 und der Kühldeckel 12 sind an sechs umfangsseitig verteilten Befestigungsschrauben 16 miteinander verschraubt, wobei der Elektronikträger 14 zwischen dem Motorträger 10 und dem Kühldeckel 12 geklemmt gehalten bzw. klemmfixiert ist.
An den Motorträger 10 ist ein zylinderförmiges Motorgehäuse 18 des vorzugsweise bürstenlosen Elektromotors 8 schraubbefestigt. Wie in 2 ersichtlich ist, ist das Motorgehäuse 18 im Wesentlichen durch eine erste topfartige Gehäusehälfte 18a und eine zweite topfartige Gehäusehälfte 18b gebildet, wobei die Gehäusehälfte 18a bezogen auf eine Gehäuseaxialrichtung A mit einer etwa doppelt so hohen Gehäusehöhe wie die Gehäusehälfte 18b ausgeführt ist. Die Gehäusehälfte 18a ist im Montagezustand an dem Motorträger 10 mittels drei Schraubbolzen 20 befestigt, die etwa gleichmäßig um 120° zueinander versetzt stirnseitig auf der dem Motorträger 10 zugewandten Fläche angeordnet sind.
Die Gehäusehälfte 18a weist eine etwa kreisrunde Aussparung 22 für eine Rotorwelle 24 eines damit antriebstechnsich gekoppelten Rotors 26 auf. An der motorträgerseitigen Stirnseite der Rotorwelle 24 ist eine magnetische Kappe 28 als magnetischer Dipolgeber drehfest angebracht. Die Kappe 28 weist eine Anzahl an Permanentmagneten auf und liegt im Montagezustand in einer Aufnahme des Elektronikträgers 14 ein. Im Bereich der Aufnahme ist ein Hall-Sensorelement angeordnet, das im Betrieb eine Motordrehzahl des Elektromotors 8 durch das magnetische Wechselfeld der rotierenden Kappe 28 überwacht.
Die Gehäusehälfte 18a weist stirnseitig weiterhin von der Aussparung 22 aus radial zu einem Außenumfang hin versetzt drei ovalartige Aussparungen 30 auf. Die Aussparungen 30 sind umfangseitig etwa gleichmäßig verteilt um die Aussparung 22 herum angeordnet. Im Montagetzustand ragt durch jede der Aussparungen 30 jeweils ein Kontaktelement 32 eines Ringdeckels 34 hindurch.
Wie insbesondere in Zusammenhang mit 3 bis 7 deutlich wird, sind die Gehäusehälften 18a und 18b im Montagezustand auf einer Statorbaugruppe 36 des Elektromotors 8 aufgesetzt, wobei der Aufbau der Statorbaugruppe 36 anhand der 3 bis 7 im Nachfolgenden näher erläutert wird.
3 zeigt den Elektromotor 8 anhand einer Explosionsdarstellung in einem auseinander genommenen Zustand. Der Elektromotor 8 wird im Wesentlichen gebildet durch die Statorbaugruppe 36, die ein Statorblechpaket 38 aufweist, das mit einer dreiphasigen Drehfeldwicklung 40 in Form von Spulen bewickelt ist. Der Rotor 26 ist im Montagezustand drehbar im Inneren der feststehenden Statorbaugruppe 36 um eine Motordrehachse entlang der Gehäuseaxialrichtung A drehbar gelagert. Der Rotor 26 ist (in nicht näher dargestellter Weise) durch ein Blechpaket gebildet, in das Permanentmagneten zur Erzeugung eines Erregerfeldes eingesetzt sind.
Das Statorblechpaket 38 weist eine etwa sternförmige Anordnung mit zwölf nach innen gerichteten Statorzähnen 42 auf, wobei pro Phase der Drehfeldwicklung 40 eine Phasenwicklung 44 um jeweils zwei benachbarte Statorzähne 42 sowie um die zwei im Statorblechpaket 38 hierzu diametral gegenüberliegend angeordneten Statorzähne 42 zur Bildung eines Magnetpols gewickelt ist. Beispielhaft ist in den Figuren lediglich ein Statorzahn 42 mit einem Bezugszeichen versehen.
Die drei Phasenwicklungen 44 werden im Betrieb des Elektromotors 8 mit einem elektrischen Strom durchflossen und bilden somit sechs magnetische Polbereiche der Statorbaugruppe 36. Zur Führung und Verlegung der Phasenwicklungen 44 auf den Statorzähnen 42 umfasst die Statorbaugruppe 36 zwei Verlegeringe 46a und 46b. Die Verlegeringe 46a, 46b werden jeweils auf eine der Stirnseiten des Statorblechpakets 38 axial aufgesteckt.
Die aus einem isolierenden Kunststoffmaterial hergestellten Verlegeringe 46a, 46b weisen jeweils einen Ringkörper 48 auf, an den statorblechseitig zwölf halbhülsenartige Spulenkörper 50 als polschuhartige Aufnahmen für die Statorzähne 42 angeformt sind. Im aufgesteckten Zustand werden die Statorzähne 42 somit im Wesentlichen von den isolierenden Spulenkörpern 50 der Verlegeringe 46a und 46b derart umgeben, dass lediglich die polschuhseitigen Enden der Statorzähne freistehend sind.
Die Phasenwicklungen 44 werden als Spulen auf die Spulenkörper 50 der Verlegeringe 46a, 46b um die Statorzähne 42 in einem Dreinadelwickelverfahren mit einem isolierten Kupferdraht herumgewickelt. Damit im gewickelten Zustand die Spulen sich nicht von den Spulenkörpern 50 lösen, weist jeder Spulenkörper 50 einen in Bezug auf das Statorblechpaket radial innenseitigen Innenflansch 52 und einen radial hierzu nach außen versetzten Außenflansch 54 als begrenzende Seitenwände auf. Zum Zwecke einer möglichst rüttelfreien Anlage der Spulenwicklungen an den Spulenkörpern 50 weisen die Spulenkörper 50 zumindest auf den axialen Auflageflächen oberhalb und unterhalb des Statorzahns 42 rillenartige Vertiefungen 56 auf, in denen die Wicklungen der Spulen zumindest teilweise einliegen. Beispielhaft sind in den Figuren lediglich jeweils ein Spulenkörper 50, ein Innenflansch 52, ein Außenflansch 54 und eine Vertiefung 56 mit einem Bezugszeichen versehen.
Der in 4 dargestellte Verlegering 46a weist eine segmentierte, kreisringartige Wandung als Terminierung 58 auf. Wie insbesondere in 5 ersichtlich steht die Terminierung 58 dem Statorblechpaket 38 im Montagezustand entlang der Gehäuseaxialrichtung A axial über. Bei der Wicklung der Spulen werden die Phasenwicklungen 44 im Zuge des Dreinadelwickelverfahrens durch die Terminierung umfangsseitig hinter den Statorzähnen 42 zur Bildung der Magnetpole geführt.
Die drei Phasenwicklungen 44 weisen jeweils ein erstes Phasenende 44a und ein zweites Phasenende 44b als stirnseitige Enden des jeweiligen Wickeldrahtes auf. Die Phasenenden 44a der jeweiligen Phasenwicklung 44 sind mit den zweiten Phasenenden 44b einer jeweils anderen Phasenwicklung 44 mit den nachfolgend auch als Schneidklemmkontakten bezeichneten Kontaktelementen 32 in einer Dreiecksschaltung auf dem Ringdeckel 34 verschalten und kontaktiert. Hierzu ist der Ringdeckel 34 – wie in 6 dargestellt – axial stirnseitig auf den Verlegering 46a aufgesteckt.
Der in 7 separat dargestellte Ringdeckel 34 weist eine zentrale, kreisrunde Aussparung 60 auf, die im Montagezustand zur Hindurchführung der Rotorwelle 24 mit der Aussparung 22 der Gehäusehälfte 18a axial in Gehäuseaxialrichtung A fluchtend angeordnet ist. Die Schneidklemmkontakte 32 sind auf einer gehäusehälfteseitigen Stirn- oder Außenfläche 62 des Ringdeckels 34 in Umfangsrichtung gleichverteilt, das heißt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 120° zueinander versetzt angeordnet.
Die Schneidklemmkontakte 32 umfassen jeweils eine U-förmige, hülsenartige Schneidklemme 64 zur Aufnahme und Kontaktierung der Phasenenden 44a, 44b. Die Phasenenden 44a, 44b sind axial übereinander angeordnet in einen Kontaktschlitz 66 der Schneidklemme 64 eingedrückt, und dadurch kraftschlüssig in ihren Positionen auf dem Ringdeckel 34 fixiert. Der Kontaktschlitz 66 ist im Wesentlichen zwischen den beiden vertikalen U-Schenkeln der Schneidklemme 64 angeordnet und verjüngt sich etwa V-förmig in Richtung der Außenfläche 62. Bei einem Eindrücken oder Einklemmen der Phasenenden 44a, 44b wird durch die Verjüngung ein zunehmend größerer Anpressdruck durch die Seitenwände der Schneidklemme 64 auf die Isolierdrähte der Phasenenden 44a, 44b ausgeübt, sodass ein betriebssicherer Halt der Phasenenden 44a, 44b sichergestellt ist.
Die vertikalen U-Schenkel der Schneidklemme 64 weisen jeweils eine nutenartige Aufnahmekammer 68 auf, die zu dem Kontaktschlitz 66 hin geöffnet ist. In die Aufnahmekammern 68 ist – wie in 3 und 7 angedeutet – ein metallischer Klemmstecker 70 einsteckbar. Der Klemmstecker 70 weist eine der Schneidklemme 64 zugewandte etwa U-förmige Schneide 72 auf. Bei einem Einstecken des Klemmsteckers 70 werden die Phasenenden 44a, 44b einerseits form- und kraftschlüssig in den Kontaktschlitz eingepresst oder eingequetscht, wobei andererseits die Schneide 72 die Isolierungen der Isolierdrähte durchschneidet oder zumindest durchtrennt. Dadurch werden die Phasenenden 44a, 44b mit dem Klemmstecker 70 elektrisch leitfähig kontaktiert, wobei der Klemmstecker 70 wiederrum im Montagezustand mit nicht näher dargestellten Kontaktelementen des Elektronikträgers 14 zur Bestromung der Drehfeldwicklung 40 kontaktiert ist.
In Umfangsrichtung ist zwischen je zwei Schneidklemmkontakten 32 jeweils eine kreisrunde Aussparung 74 des Ringdeckels 34 angeordnet. In den Aussparungen 74 liegen im Montagezustand zumindest teilweise die Köpfe der an der Gehäusehälfte 18a befestigten Schraubbolzen 20 ein, sodass eine möglichst flächige Anlage der Außenfläche 62 an der inneren stirnseitigen Fläche der Gehäusehälfte 18a sichergestellt ist.
Zur einfachen Führung und Verlegung der Phasenenden 44a, 44b von dem Verlegering 46a zu den Schneidklemmkontakten 32 auf der Außenfläche 62 weist der Ringdeckel 34 für die sechs Phasenenden 44a, 44b jeweils eine Aussparung 76 auf. Die im Nachfolgenden auch als Schlitze bezeichneten Aussparungen 76 sind umfangsseitig jeweils paarweise im Bereich einer Schneidklemme 64 angeordnet, und zu einem Außenumfang des Ringdeckels 34 hin geöffnet ausgeführt.
Zur Führung und Verlegung der durch die Schlitze 76 hindurchgeführten Phasenenden 44a, 44b zu den Schneidklemmen 64 sind jeweils ein Führungselement 78a, 78b auf der Außenfläche 62 des Ringdeckels 34 vorgesehen. Die nachfolgend auch als Verlegerampe bezeichneten Führungselemente 78a, 78b weisen jeweils eine nutenartige Führungsrille 80 auf, in der das Phasenenden 44a beziehungsweise das Phasenende 44b im Montagezustand zumindest teilweise einliegen. Beispielhaft ist in den Figuren lediglich eine Führungsrille 80 mit einem Bezugszeichen versehen.
Die Verlegerampen 78a, 78b führen die zu kontaktierenden Phasenenden 44a, 44b derart unter einem Neigungswinkel geneigt zu den Schneidklemmen 64, dass die Phasenenden 44a, 44b im Wesentlichen in Gehäuseaxialrichtung A übereinander fluchtend angeordnet sind, sowie tangential gerichtet in den zugeordneten Kontaktschlitz 66 geführt werden. Hierzu sind die Verlegerampen 78a und 78b jeweils in Umfangsrichtung gestaffelt angeordnet, sodass die Phasenenden 44a und 44b in Umfangsrichtung axial übereinander gestapelt verlegt werden können.
Die Verlegerampen 78a dienen zur Führung der Phasenenden 44a, und sind zwischen dem Schlitz 76 des jeweiligen Phasenendes 44a und dem Schlitz 76 des jeweils zugeordneten Phasenendes 44b an den Ringdeckel 34 angeformt. Die Verlegerampen 78b dienen entsprechend zur Führung der Phasenenden 44b, und sind zweckdienlicherweise zwischen dem Schlitz 76 des jeweiligen Phasenendes 44b und der zugeordneten Schneidklemme 64 angeordnet. Insbesondere sind die Verlegerampen 78b hierbei im Wesentlichen derart einstückig an die Schneidklemmen 64 angeformt, dass die Führungsrille 80 der Verlegerampen 78b mit dem verjüngten Bereich des Kontaktschlitzes 66 fluchtend angeordnet sind.
Der Ringdeckel 34 umfasst einen außenumfangsseitig verlaufenden Deckelrand 82, der im Montagezustand den Verlegering 46a zumindest teilweise umgreift. Insbesondere ist der Außenumfang des Deckelrands 82 fluchtend zu dem Außenumfang des Statorblechpakets 38, sodass der Einbaudurchmesser der Statorbaugruppe 34 im Wesentlichen durch den Durchmesser des Statorblechpakets 38 gegeben ist. Der Deckelrand 82 weist im Bereich der Schneidklemmkontakte 32 jeweils eine etwa rechteckige Aussparung 84 als Rastaufnahme für eine Rastzunge 86 des Verlegerings 46a auf.
Die Rastzungen 86 sind zum Außenumfang des Statorblechpakets 38 hin gerichtete Fortsätze der Terminierung 58 des Verlegerings 46a. Wie insbesondere in 5 deutlich wird, dienen die Rastzungen 86 zumindest teilweise als Führungselemente zur umfangsseitgen Führung der Phasenwicklungen 44 hinter den Statorzähnen 42. Zur zerstörungsfreien Befestigung des Ringdeckels 34 an dem Verlegering 46a wird der Ringdeckel 34 axial auf den Verlegering 46a gesetzt, wobei der Ringdeckel 34 derart orientiert ist, dass die Rastzungen 86 des Verlegerings 46a mit den Aussparungen 84 des Deckelrands 82 verrasten.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

2: Motorbaugruppe
4: Elektronikeinheit
6: Anschlusssteckverbinder
8: Elektromotor
10: Motorträger/Gehäuseschale
12: Kühldeckel/Gehäuseschale
14: Elektronikträger
16: Befestigungsschraube
18: Motorgehäuse
18a, 18b: Gehäusehälfte
20: Schraubbolzen
22: Aussparung
24: Rotorwelle
26: Rotor
28: Kappe
30: Aussparung
32: Kontaktelement/Schneidklemmkontakt
34: Ringdeckel
36: Statorbaugruppe
38: Statorblechpaket
40: Drehfeldwicklung
42: Statorzahn
44: Phasenwicklung
46a, 46b: Verlegering
48: Ringkörper
50: Spulenkörper
52: Innenflansch
54: Außenflansch
56: Vertiefung
58: Terminierung
60: Aussparung
62: Außenfläche
64: Schneidklemme
66: Kontaktschlitz
68: Aufnahmekammer
70: Klemmstecker
72: Schneide
74: Aussparung
76: Aussparung/Schlitz
78a, 78b: Führungselement/Verlegerampe
80: Führungsrille
82: Deckelrand
84: Aussparung/Rastaufnahme
86: Rastzunge
A: Gehäuseaxialrichtung

Claims

Statorbaugruppe (36) für einen Elektromotor (8), – mit einem Statorblechpaket (38), das eine Anzahl an nach innen gerichteten Statorzähnen (42) aufweist, – mit einer auf den Statorzähnen (42) angeordneten, mehrere Phasen umfassenden Drehfeldwicklung (40), wobei die Drehfeldwicklung (40) je Phase mindestens eine Spule umfasst, die elektrisch mit einem ersten Phasenende (44a) und einem zweiten Phasenende (44b) verbunden ist, – mit einem stirnseitig auf das Statorblechpaket (38) aufgesetzten Verlegering (46a), der die Statorzähne (42) als Spulenkörper (50) zur Führung der Drehfeldwicklung (40) umgibt, und – mit einem stirnseitig auf den Verlegering (46a) aufgesetzten Ringdeckel (34), auf dem jedes der Phasenenden (44a, 44b) derart mit einem der Phasenenden (44a, 44b) einer jeweils anderen Phase kontaktiert ist, dass die gesamte Drehfeldwicklung (40) einen Außenumfang des Statorblechpakets (38) radial außenseitig nicht überragt.
Statorbaugruppe (36) nach Anspruch 1, wobei an einer von dem Statorblechpaket (38) abgewandten Außenseite (62) des Ringdeckels (34) Kontaktelemente (32) zur Kontaktierung und Fixierung der Phasenenden (44a, 44b) angebunden sind.
Statorbaugruppe (36) nach Anspruch 1, wobei die Kontaktelemente (32) als Schneidklemmkontakte ausgebildet sind.
Statorbaugruppe (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Drehfeldwicklung (40) dreiphasig ist, und wobei die Phasenenden (44a, 44b) in einer Dreiecksschaltung miteinander kontaktiert sind.
Statorbaugruppe (36) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Kontaktelemente (32) exakt oder näherungsweise in Umfangsrichtung gleichverteilt an dem Ringdeckel (34) angeordnet sind.
Statorbaugruppe (36) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei je Phasenende (44a, 44b) eine Aussparung (76) des Ringdeckels (34) vorgesehen ist, durch die das jeweilige Phasenende (44a, 44b) hindurchgeführt ist.
Statorbaugruppe (36) nach Anspruch 6, wobei die Aussparungen (76) als Schlitze ausgeführt sind, die zu einem Außenumfang des Ringdeckels (34) hin geöffnet sind.
Statorbaugruppe (36) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei an der Außenseite des Ringdeckels (34) Führungselemente (78a, 78b) zur Führung der Phasenenden (44a, 44b) angeformt oder angebracht sind.
Statorbaugruppe (36) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Verlegering (46a) eine axial über das Statorblechpaket (38) überstehende Terminierung (58) zur umfangseitigen Führung der Drehfeldwicklung (40) hinter den Statorzähnen (42) aufweist, und wobei der Ringdeckel (34) an der Terminierung (58) verrastet ist.
Elektromotor (8) für einen Aktuator, insbesondere für einen Getriebeaktuator eines Kraftfahrzeugs, mit einer Statobaugruppe (36) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.