-
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, aufweisend zumindest eine Statorkomponente, welche an einem stirnseitig gelegenen Gehäuseteil, insbesondere einer Isolierscheibe, eines Stators des Elektromotors lösbar angeordnet ist.
-
Aufgrund der zunehmenden Verbreitung elektrisch betriebener Kraftfahrzeuge im Rahmen der Elektromobilität erschließt sich, neben den bereits vielfältig vorhandenen Einsatzmöglichkeiten von Elektromotoren, ein weiteres, breit angelegtes Feld zu deren Verwendung.
-
Aufgrund der beständig steigenden Integration von Funktionen in ein Kraftfahrzeug und der damit verbunden steten Verknappung von zur Verfügung stehendem Bauraum ist es notwendig, auch bei einer Antriebseinheit wie einem Elektromotor eine möglichst kompakte Bauform bei gleichzeitig hoher Leistungsfähigkeit zu gewährleisten.
-
Ein als eine solche Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug ausgebildeter Elektromotor weist hierbei als Innenläufer einen Rotor und einen diesen Rotor umschließenden Stator mit Statorwicklungen auf. Angesichts der aufzubringenden Leistung eines solchen Elektromotors, die dem Antrieb eines Kraftfahrzeuges Genüge tun muss, sind diese Elektromotoren in der Regel nasslaufend ausgelegt und mit einer zusätzlichen Flüssigkühlung zur besseren Wärmeabfuhr bedacht. Dabei umschließt ein vorzugsweise als Kühleinheit ausgebildetes Gehäuse den Stator sowohl radial außen als auch axial stirnseitig.
-
Eine kompakte Bauweise bedingt jedoch neue Konzepte in Bezug auf die Fertigung eines derartigen Elektromotors. Als Beispiel hierfür kann die Kontaktierung der Statorwicklungen dienen.
-
In Bezug hierauf wurden zunächst klassische Kontaktierungsmethoden angewendet, wobei bei mehrphasigen Elektromotoren für eine jeweilige Statorwicklung separate Kontaktierung verfolgt wurde. Da ein solches Vorgehen einen gehobenen Bauraumbedarf bewirkt, ist dazu übergegangen worden, die Kontaktierung an lediglich einer Stelle des Elektromotors durchzuführen.
-
Unter anderem beschreibt die
DE 10 2006 032 827 A1 hierzu eine Zuführung von elektrischen Leitungen an den Stator eines Elektromotors, wobei die Zuführung dieser Anschlussleitungen dabei an eine Stelle des Stators erfolgt, an welche ebenso die Leitungen der Statorwindungen geführt werden. Die Zuleitungen und die Kontakte der Statorwindungen werden dabei über eine Anschlussklemme verbunden, welche in den Raum zwischen zwei Polhörnern eingeführt wird. Die Fixierung der Anschlussklemme am Stator erfolgt über eine am Stator befindliche Nase, welche in eine Öffnung der Anschlussklemme eingreift. Die Klemmung der Anschlussleitungen wird mittels eines an der Anschlussklemme schwenkbar gelagerten Deckels durchgeführt, welcher nach Verschluss einen Anpressdruck auf die Anschlussleitungen ausübt. Das Festlegen des Deckels in der Verschlussposition wird ebenfalls mittels einer formschlüssigen Verbindung durch zwei am Deckel befindliche Klemmarme durchgeführt, in welche entsprechend an der Anschlussklemme korrespondierend angeordnete Klemmnasen eingreifen. Eine solche Anschlussklemme ist jedoch ungeeignet zur Verwendung mit einer Kühlung des Stators respektive Elektromotors.
-
Ferner ist es oftmals notwendig, nach dem Anbringen einer Kühleinheit weitere Bauteile in Relation zu innerhalb des Stators befindlichen Elementen zu montieren, wodurch ein Bezugsbauteil notwendig wird.
-
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass eine Statorkomponente hochpräzise so am Stator eines Elektromotors montiert wird, dass die Montage weiterer Bauteile in Bezug zu dieser Statorkomponente erfolgt.
-
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Elektromotor gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
-
Erfindungsgemäß ist also ein Elektromotor, aufweisend zumindest eine Statorkomponente, vorgesehen, welche an einem stirnseitig gelegenen Gehäuseteil, insbesondere einer Isolierscheibe, eines Stators des Elektromotors lösbar angeordnet ist. Hierbei ist die Statorkomponente auf einem Abschnitt einer umlaufenden Wandung des Gehäuseteiles positioniert, wobei eine der Wandung des Gehäuseteiles des Stators zugewandte Unterseite eines Grundkörpers der Statorkomponente zumindest eine normal zu dieser Unterseite vorstehende Rastnase aufweist, welche in eine korrespondierende Ausnehmung in der Wandung des Gehäuseteiles des Stators eingreift. Aufgrund dieser Vorgehensweise ist die Statorkomponente an einer definierten Position an der Wandung in Umfangsrichtung des Gehäuseteiles festgelegt. Auf dieser Basis besteht die Möglichkeit, dass sich folgende Montageschritte an der so ausgerichteten Statorkomponente orientieren können. Denkbar ist in diesem Zusammenhang beispielsweise die Montage eines den Stator umgebenden Kühlmantels, welcher auch das Gehäuse oder zumindest einen Teil des Gehäuses des Elektromotors bilden kann. Das hierbei zur Montage der Statorkomponente vorgesehene Gehäuseteil kann dabei als eine Isolierscheibe ausgebildet sein, welche dazu dient, elektrisch leitfähige Teile des Stators, wie beispielsweise die Statorpolanordnung, gegenüber dem Kühlmantel bzw. Gehäuse des Elektromotors elektrisch zu isolieren, indem der Durchmesser der Isolierscheibe geringfügig größer gewählt wird als der Außendurchmesser der Statorpolanordnung.
-
In einer überaus vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegt aufgrund der Positionierung der Rastnase der Statorkomponente in der korrespondierenden Ausnehmung der Wandung des Gehäuseteiles eine Winkelabweichung einer Ist-Position von einer Soll-Position der Statorkomponente an der Wandung in einem Bereich kleiner als 0,1 Grad, insbesondere kleiner als 0,05 Grad. Eine Montage der Statorkomponente auf der Wandung des Gehäuseteiles würde somit mit einer hohen Präzision vorliegen, was es ermöglicht, sich bei der Montage von Bauteilen auf die Statorkomponente zu beziehen, welche eine hochgenaue Ausrichtung bedürfen. Dies können unter anderem Sensoren, wie ein Rotorlagegeber sein, welcher die Winkelposition des Rotors innerhalb des Stators misst.
-
In diesem Zusammenhang liegt in einer weiteren, gewinnbringenden Ausführungsform des Elektromotors zwischen der Rastnase der Statorkomponente und der korrespondierenden Ausnehmung der Wandung des Gehäuseteiles eine Presspassung vor. Durch die Verwendung einer Presspassung kann eine hochgenaue Positionierung bei gleichzeitiger Vorfixierung der Statorkomponente gewährleistet werden. Das Ausnutzen einer Spielpassung wäre eine vollkommen ungeeignete Lösung, da dies eine zu hohe Lageabweichung der Statorkomponente an der Wandung des Gehäuseteiles des Stators bedingen würde.
-
Ferner ist es als höchst praxisgerecht anzusehen, wenn der Grundkörper der Statorkomponente eine Nut aufweist, welche zwischen der Unterseite und einer der Wandung des Gehäuseteiles abgewandten Oberseite des Grundkörpers angeordnet ist und über den Umfang des Grundkörpers der Statorkomponente umläuft, sodass in dieser Nut ein Dichtelement anordenbar ist. Somit könnte die Statorkomponente vorteilhaft eine Dichtfunktion übernehmen. Beispielsweise ist denkbar, dass das bereits beschriebene, als Kühlmantel ausgeführte Gehäuse des Elektromotors mittels des in der Nut angeordneten Dichtelementes gegenüber der Umgebung abgedichtet wird, sodass kein Kühlmittel aus dem Elektromotor austritt. Ein solches Dichtelement könnte hierbei als einfacher O-Ring ausgebildet sein.
-
Sind zudem an und normal zu der Unterseite des Grundkörpers in Richtung der Wandung zumindest zwei, sich jeweils ein- oder beidseitig der Wandung des Gehäuseteiles an die Wandung anlegende oder diese Wandung abschnittsweise umfassende Radialführungen ausgeformt, so ist dies vorteilhaft mit der Festlegung einer definierten Position der Statorkomponente in radialer Richtung des Gehäuseteiles verbunden. Hierdurch kann die Positionsgenauigkeit der Statorkomponente weiter gesteigert werden. Die Gestaltungsmöglichkeiten der Radialführungen liegen unter anderem darin, dass zum einen die Radialführungen einarmig ausgeführt sein können, d. h. diese würden sich an die Innen- oder Außenseite der Wandung des Gehäuseteiles anlegen. Bei zwei solch gestalteten Radialführungen wäre es somit notwendig, dass sich eine an der Innenseite und eine an der Außenseite der Wandung befindet. Zum anderen wäre denkbar, dass die Radialführungen so gestaltet sind, dass diese zweiarmig ausgeführt sind und die Wandung wie ein Greifer abschnittweise umschließen. Neben einer Ausführung mit zwei Radialführungen sind überdies Ausführungen mit drei oder mehreren Radialführungen möglich.
-
Eine äußerst aussichtsreiche Ausbildung des erfindungsgemäßen Elektromotors lässt sich überdies dadurch darstellen, dass an und normal zu der Unterseite des Grundkörpers in Richtung der Wandung zumindest zwei als Axialanschlag ausgebildete Ausformungen angeordnet sind, welche zumindest abschnittsweise auf einer Stirnfläche der Wandung des Gehäuseteiles aufliegen. Somit wäre ein definierter Abstand zu dem Gehäuseteil hergestellt, was etwa der beschriebenen Abdichtung mittels des Dichtelementes dienlich sein kann. Durch den definierten Abstand der Statorkomponente würde folglich auch das Dichtelement in einer definierten Position gegenüber dem Kühlmantel vorliegen. Die Axialanschläge können dabei z. B. an oder auch zwischen zweiarmig ausgeführten Radialführungen angeordnet sein. Gegenüber der Verwendung von zwei Axialanschlägen ist ebenso die Verwendung von drei oder mehr Axialanschlägen möglich.
-
Eine vorteilhafte Weiterbildung liegt zudem auch darin begründet, dass an und normal zu der Unterseite des Grundköpers der Statorkomponente zumindest ein Rasthaken ausgeformt ist, welcher seitlich in eine die Wandung des Gehäuseteiles aufweisende Öffnung eingreift, was vor allem mit einer immensen Einsparung an Bauraum verbunden ist. Die Statorkomponente müsste nicht zusätzlich an dem Gehäuseteil unter Verwendung beispielsweise einer Schraubenverbindung befestigt werden. Über die Rasthaken wäre die Statorkomponente zudem dahingehend an der Wandung des Gehäuseteiles des Stators fixiert, dass ein versehentliches Lösen bedingt durch eine mechanische Belastung nicht möglich ist. Dies wäre bei lediglich einer Sicherung der Statorkomponente durch die erwähnte Presspassung denkbar. Neben der Verwendung eines Rasthakens ist es ebenso vorstellbar, dass zwei oder gar mehrere Rasthaken an der Unterseite des Grundkörpers der Statorkomponente ausgeformt sind.
-
Weist der Grundkörper der Statorkomponente eine im Wesentlichen ovale Querschnittsform auf, so liegt darin eine mit Vorteil behaftete Ausführungsform. Eine solche Querschnittsform bietet dabei eine gute Bauraumausnutzung bei gleichzeitiger Möglichkeit, z. B. mehrere Radialführungen und/oder Axialanschläge an dem Grundkörper der Statorkomponente anzuordnen.
-
Erfolgversprechend ist es ebenso, wenn an und normal zu der Oberseite des Grundkörpers in entgegengesetzter Richtung zur Wandung ein Zapfen ausgeformt ist, welcher eine im Wesentlichen ovale Querschnittsform aufweist. Durch eine solche Ausgestaltung könnten in einfacher Weise ein oder mehrere Bauteile des Elektromotors über den Zapfen direkt an der Statorkomponente befestigt werden. Vorstellbar ist z. B. die Montage eines Kontaktschuhes zur Kontaktierung von Statorwicklungen, welche über an dem Kontaktschuh angeordnete elektrische Kontaktierungen mit einer Leistungselektronik verbunden werden. Ein solcher Kontaktschuh könnte in einfacher Ausgestaltung mittels Form- und/oder Kraftschluss auf dem Zapfen angeordnet sein. Die ovale Form des Zapfens wäre behilflich, die Lage eines auf dem Zapfen angeordneten Bauteiles bereits gegenüber der Statorkomponente und somit gegenüber weiteren Bauteilen des Stators, respektive des Elektromotors, zu definieren.
-
Eine äußerst nützliche Ausführung zeigt sich auch darin, dass die Statorkomponente zumindest eine als Führung ausgebildete, in axialer Richtung verlaufende Durchbrechung aufweist, welche durch den Zapfen verläuft. Durch eine solche Ausgestaltung könnte die Statorkomponente als eine Kabeldurchführung fungieren, wobei zumindest eine Zuleitung durch die Führung hindurchgeführt wird. Zudem könnten mehrere als Führungen ausgebildete Durchbrechungen in der Statorkomponente ausgebildet sein, welche durch den Zapfen verlaufen, was den Vorteil hätte, dass auch mehrere Zuleitungen durch diese Führungen verlaufen könnten. Hierdurch bestünde die Möglichkeit mehrere oder alle Wicklungen, die in den Stator eingebracht sind, mit z. B. elektrischen Kontakten, welche sich unter anderem auf dem erwähnten Kontaktschuh befinden, zu verbinden. Über diese könnten die Wicklungen wiederum mit einer Leistungselektronik verbunden werden.
-
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
-
1 eine Weiterbildung des Stators des erfindungsgemäßen Elektromotors;
-
2 die Statorkomponente in zwei Seitenansichten;
-
3 eine Aufsicht auf die Unterseite der Statorkomponente;
-
4 die Anordnung eines Kontaktschuhes auf der Statorkomponente.
-
1 zeigt den Stator 3 eines Elektromotors, wobei an dem stirnseitig gelegenen Gehäuseteil 2, welches als eine Isolierscheibe ausgebildet ist, die Statorkomponente 1 lösbar angeordnet ist. Im Genauen ist die Statorkomponente 1 dabei auf einem Abschnitt der umlaufenden Wandung 5 des Gehäuseteiles 2 positioniert. Die der Wandung 5 des Gehäuseteiles 2 des Stators 3 zugewandte Unterseite 6 des Grundkörpers 7 der Statorkomponente 1 weist dabei eine normal zu dieser Unterseite 6 vorstehende Rastnase 8 auf, welche in die korrespondierende Ausnehmung 9 in der Wandung 5 des Gehäuseteiles 2 des Stators 3 eingreift. Zwischen der Rastnase 8 der Statorkomponente 1 und der korrespondierenden Ausnehmung 9 der Wandung 5 des Gehäuseteiles 2 liegt zudem eine Presspassung vor.
-
2 zeigt die Statorkomponente 1 nochmals im Detail aus zwei Seitenansichten. Der Grundkörper 7 der Statorkomponente 1 weist in der Darstellung eine Nut 4 auf, welche zwischen der Unterseite 6 und der der Wandung 5 abgewandten Oberseite 10 des Grundkörpers 7 angeordnet ist und über den Umfang des Grundkörpers 7 der Statorkomponente 1 umläuft. In der Nut 4 ist zudem das Dichtelement 11 angeordnet. Weiterhin sind an und normal zu der Unterseite 6 des Grundkörpers 7 in Richtung der Wandung 5 zwei beidseitig der Wandung 5, diese Wandung 5 abschnittsweise umfassende, Radialführungen 12‘‘ sowie eine, sich einseitig der Wandung 5 an die Wandung 5 anlegende Radialführung 12‘ ausgeformt. Überdies sind ebenso zwei Rasthaken 15 ausgeformt, welche jeweils seitlich in eine Öffnung 16 der Wandung 5 eingreifen. In ähnlicher Weise ist an und normal zu der Oberseite 10 des Grundkörpers 7 in entgegengesetzter Richtung zur Wandung 5 ein Zapfen 17 ausgeformt, wobei durch den Zapfen 17 in axialer Richtung 14 drei als Führung 18 ausgebildete Durchbrechungen verlaufen. Zapfen 17 sowie der Grundkörper 7 der Statorkomponente 1 weisen hierbei eine im Wesentlichen ovale Querschnittsform auf.
-
In 3 ist eine Aufsicht auf die Unterseite 6 der Statorkomponente 1 dargestellt, in welcher die an der Unterseite 6 ausgeformten Axialanschläge 13 zu erkennen sind. Diese sind hierbei zum einen zwischen den zweiarmig ausgeführten Radialführungen 12‘‘, zum anderen an der einarmig ausgeführten Radialführung 12’ angeordnet. Zudem sind zwei Rasthaken 15, drei Führungen 18 sowie eine Rastnase 8 aufgezeigt. Die Rastnase 8 ist hierbei ebenfalls zwischen einer der zweiarmig ausgeführten Radialführungen 12‘‘ angeordnet.
-
4 beschreibt beispielhaft die Anordnung eines Kontaktschuhes 19 mit drei elektrischen Kontaktierungen 20 auf der Statorkomponente 1, wobei diese sich in ihrer festgelegten Position auf der Wandung 5 des Gehäuseteiles 2 befindet. Dieses Gehäuseteil 2 ist wiederum stirnseitig am Stator 3 angeordnet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Statorkomponente
- 2
- Gehäuseteil
- 3
- Stator
- 4
- Nut
- 5
- Wandung
- 6
- Unterseite
- 7
- Grundkörper
- 8
- Rastnase
- 9
- Ausnehmung
- 10
- Oberseite
- 11
- Dichtelement
- 12‘, 12‘‘
- Radialführung
- 13
- Axialanschlag
- 14
- Axiale Richtung
- 15
- Rasthaken
- 16
- Öffnung
- 17
- Zapfen
- 18
- Führung
- 19
- Kontaktschuh
- 20
- Kontaktierung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102006032827 A1 [0007]
