DE102017211392A1

DE102017211392A1 - Stator für einen Elektromotor und Elektromotor

Info

Publication number: DE102017211392A1
Application number: DE102017211392.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Müller; Stefan Wüst; Stefan Portner
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2018-01-11

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (10) für einen Elektromotor (2), mit einem Statorblechpaket (12), welches eine Anzahl von radial gerichteten Statorzähnen (26) aufweist und mit einer auf den Statorzähnen (26) angeordneten, mehrere Phasen (u, v, w) umfassenden Drehfeldwicklung (30) versehen ist, wobei jede Phase (u, v, w) mindestens eine Spule mit zwei Spulenenden (32) umfasst, sowie mit einer kreisringförmigen Kontakteinrichtung (34) aufweisend ein stirnseitig auf das Statorblechpaket (12) aufgesetztes Lagerschild (38) und einen auf dieses aufgesetzten Verschaltungsdeckel (42) für die Verschaltung der Spulenenden (32) mit Phasenanschlüssen (48) an einer Statorstirnseite (18a), wobei in einem zwischen dem Lagerschild (38) und dem Verschaltungsdeckel (42) eine kreisringförmige Distanzscheibe (40) mit einem Ringkörper (52) und mit daran angeformten radialen Fortsätzen (54) vorgesehen ist, wobei zwischen den Fortsätzen (54) jeweils ein ringsektorförmige Führungsraum (56) zur Führung der Spulenenden (32) zum Verschaltungsdeckel (42) gebildet ist, und wobei jeder Fortsatz (54) eine Anzahl von Abstandselementen (58) unterschiedlicher axialer Höhe aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator für einen Elektromotor, mit einer Anzahl von Statorzähnen und darauf angeordneten Spulen einer mehrphasigen Drehfeldwicklung, sowie mit einer kreisringförmigen Kontakteinrichtung für die Kontaktierung der Spulenenden mit Phasenanschlüssen an einer Statorstirnseite. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Elektromotor mit einem solchen Stator.
Kraftfahrzeuge weisen heutzutage üblicherweise eine Anzahl von Verstellteilen, beispielsweise eine Sitzverstellung, ein betätigbares Schloss, ein Fensterheber und/oder ein verstellbares Schiebedach auf, welche mittels eines jeweils zugeordneten elektromotorischen Verstellantriebs zwischen verschiedenen Stellpositionen verfahrbar sind. Das jeweilige Verstellteil wird mittels eines von einem Gleichstrommotor beziehungsweise Elektromotor angetriebenen Getriebes beispielsweise in Form eines Schneckengetriebes mit einer (antriebsseitigen) Schnecke auf der Motorwelle und mit einem (abtriebsseitigen) Schneckenrad betätigt.
Ein insbesondere bürstenloser Elektromotor als elektrische Drehstrommaschine weist einen Stator mit einer Anzahl von beispielsweise sternförmig angeordneten Statorzähnen auf, welche eine elektrische Drehfeldwicklung in Form einzelner Spulen 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 verschaltet (Stern- oder Dreieckschaltung) und an Phasenanschlüsse zur Bestromung der Drehfeldwicklung geführt.
Im Falle eines bürstenlosen Elektromotors als dreiphasige Drehstrommaschine weist der Stator drei Phasen und damit zumindest drei Phasenleiter oder Phasenwicklungen auf, die jeweils phasenversetzt mit elektrischen 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 in Sternschaltung oder in Dreieckschaltung verschaltet und mit den drei Phasenanschlüssen elektrisch kontaktiert.
Zur Führung und Verschaltung der Spulenenden sind Kontakteinrichtungen üblich, die statorstirnseitig auf den Stator beziehungsweise das Statorblechpaket aufgesetzt werden. Eine derartige Kontakteinrichtung weist beispielsweise einen Verlegering und einen darauf aufsetzbaren Verschaltungsdeckel auf, zwischen denen die Spulenenden geführt sind. Zu diesem Zwecke ist zwischen dem Verlegering und dem Verschaltungsdeckel ein etwa kreisringartiger Führungsraum vorgesehen, in welchem die Spulenenden der Spulen zu den Phasenanschlüssen geführt werden.
Um axiale Fertigungstoleranzen auszugleichen, ist es beispielsweise möglich, kreisringförmige Distanzscheiben mit einer bestimmten axialen Dicke oder Höhe zu verwenden, welche zwischen dem Verlegering und dem Verschaltungsdeckel eingelegt werden. Bei der Montage einer derartigen Kontakteinrichtung ist es daher üblicherweise notwendig, eine Anzahl von Distanzscheiben unterschiedlicher Dicke bereitzustellen und vorzuhalten, sodass (axiale) Fertigungstoleranzen mittels einer oder mehrerer Distanzscheiben ausgleichbar sind. Dadurch entstehen bei der Herstellung eines Stators oder Elektromotors einerseits ein hoher Platzbedarf zur Lagerung der unterschiedlichen Distanzscheiben oder Distanzringe sowie andererseits eine vergleichsweise werkzeugintensive Montage, da für unterschiedliche Distanzscheiben bzw. -ringe mitunter unterschiedliche Werkzeuge benötigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Stator für einen Elektromotor anzugeben. Insbesondere soll eine möglichst kostengünstige und konstruktiv einfache Möglichkeit geschaffen werden, Fertigungstoleranzen bei der Montage auszugleichen. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde ein mit einem derartigen Stator versehenen Elektromotor anzugeben.
Hinsichtlich des Stators wird die genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Der erfindungsgemäße Stator ist für einen vorzugsweise bürstenlosen Elektromotor geeignet und eingerichtet. Der Stator weist ein Statorblechpaket mit einer Anzahl von radial gerichteten Statorzähnen auf, auf denen Spulen einer mehrphasigen Drehfeldwicklung angeordnet sind. Jede Phase weist hierbei mindestens eine Spule mit einem ersten und mit einem zweiten Spulenende auf. Zur Kontaktierung und Verschaltung der Spulenenden ist eine ring- oder kreisringförmige Kontakteinrichtung vorgesehen, welche an einer Kontaktseite des Stators, das bedeutet an einer Statorstirnseite, angeordnet ist. Die Kontakteinrichtung weist hierzu ein stirn- oder kontaktseitig an dem Statorblechpaket angeordnetes Lagerschild (Verlegering) und einen auf dieses aufgesetzten Verschaltungsdeckel auf.
Die Kontakteinrichtung dient zur anschlusssicheren Kontaktierung der üblicherweise vergleichsweise großen Anzahl von Spulenenden der Drehfeldwicklung mit einem vorzugsweise dreiphasigen (Phasen-)Anschluss einer Steuerschaltung oder -elektronik. Vorzugsweise ist die phasenrichtige Verschaltung der Spulen der Drehfeldwicklung in der Kontakteinrichtung integriert.
Die Phasenanschlüsse sind hierbei an dem Verschaltungsdeckel angeordnet. Die Kontakteinrichtung weist geeigneterweise einen Durchmesser auf, der derart an den Durchmesser des Statorblechpakets angepasst ist, dass die Kontakteinrichtung an dem Statorblechpaket fixierbar ist.
Im Folgenden werden mit Bezug auf die zentrale Stator- beziehungsweise Motorachse unter „axial” in Axialrichtung sowie diesbezüglich unter „radial” in Radialrichtung und unter „azimutal” in Umfangsrichtung der Kontakteinrichtung verstanden.
In einem zwischen dem Lagerschild und dem Verschaltungsdeckel ausgebildeten Zwischenraum ist eine ring- oder kreisringförmige Distanzscheibe (Distanzring) vorgesehen. Diese, vorzugsweise einzige, Distanzscheibe ist derart zwischen dem Lagerschild und dem Verschaltungsdeckel angeordnet, dass ein axialer Spaltbereich mit definierter Höhe oder lichten Weite zwischen dem Lagerschild und dem Verschaltungsdeckel gebildet ist. Mit anderen Worten liegt die ringförmige Distanzscheibe zumindest teilweise auf dem Lagerschild auf, wobei der Verschaltungsdeckel zumindest teilweise auf der Distanzscheibe aufliegt, und wobei durch die Distanzscheibe ein axialer Abstand zwischen einer Oberseite des Lagerschilds und einer Unterseite des Verschaltungsdeckels realisiert ist.
Die Distanzscheibe weist hierbei einen Ringkörper mit daran angeformten radialen Fortsätzen auf, wobei im Montagezustand zwischen den Fortsätzen somit ringsektorförmige Führungsräume im Zwischenraum gebildet sind, wobei der durch die Distanzscheibe bewirkte Spaltbereich die Höhe des Führungsraums, also den Abstand zwischen Lagerschild und Verschaltungsdeckel bestimmt. Innerhalb dieser Führungsräume sind die Spulenenden der Drehfeldwicklung durch das Lagerschild hindurch zu den Phasenanschlüssen des Verschaltungsdeckels geführt. Die Spulenenden der Spulen sind hierbei insbesondere axial orientiert und ragen durch das Lagerschild und den Verschaltungsdeckel zur kontaktseitigen Statorstirnseite hindurch. Die Spulenenden werden hierbei beispielsweise auf der dem Lagerschild abgewandten Oberseite des Verschaltungsdeckels mittels elektrisch leitfähiger Kontaktierungs- oder Verschaltungselementen an die Phasenanschlüsse kontaktiert und/oder verschaltet.
Jeder Fortsatz weist eine Anzahl von Abstandselementen unterschiedlicher axialer Höhe auf, mit denen die axiale Höhe des Spaltbereichs beziehungsweise der Führungsräume zwischen dem Lagerschild und dem Verschaltungsring vorgegeben wird, wobei die resultierende axiale Höhe im Wesentlichen durch die Summe aus der Dicke der Distanzscheibe, insbesondere der Dicke des Ringkörpers, und der Höhe der beteiligten Abstandselemente gegeben ist. Durch die Abstandselemente wird bei der Montage und Verschaltung des Stators lediglich eine einzige Distanzscheibe benötigt, um axiale Fertigungstoleranzen auszugleichen.
Im Hinblick auf eine Montage des Stators werden somit der Platzbedarf und die Materialbereitstellung vorteilhaft reduziert. Des Weiteren ist die Montage eines erfindungsgemäßen Stators besonders werkzeugsparend, da lediglich eine Art von Distanzscheibe benötigt wird. Dadurch ist der Stator besonders kostengünstig herstellbar.
Das Lagerschild ist kontaktseitig auf die Stirnseite des Statorblechpakets aufgesetzt, wobei das Lagerschild zweckmäßigerweise einen zentralen Durchlass (Lageraufnahme) zur Aufnahme eines Wellenlagers und/oder für das A-seitige Wellenende einer Motorwelle aufweist. Zudem weist das Lagerschild vorzugsweise eine der Anzahl der Spulenenden entsprechende Anzahl von Kontaktdurchführungen auf, durch welche die Spulenenden der (Stator-)Spulen hindurchgeführt sind. Die Spulenenden sind verdrahtungstechnisch in den Führungsräumen zu dem jeweils zugeordneten Phasenanschluss des Verschaltungsdeckels verlegt. Hierzu sind die Spulenenden in den Führungsräumen beispielsweise zumindest abschnittsweise azimutal geführt. Vorzugsweise sind die Spulenenden jedoch lediglich axial durch die Führungsräume hindurchgeführt. Die Spulenenden sind auf dem Verschaltungsdeckel unter Bereitstellung eines insbesondere dreiphasigen Wicklungsanschlusses zu den exponierten Phasenanschlüssen geführt oder verschaltet.
Die Kontakteinrichtung ist vorzugsweise als ein separates Bauteil ausgeführt und dadurch zur besonders einfach handhabbaren Montage mit dem Drehfeldwicklung tragenden Statorblechpaket bei zusätzlich zuverlässiger und fehlersicherer Kontaktierung und Verschaltung der Spulen der Drehfeldwicklung geeignet und eingerichtet. Dadurch ist eine einfache und zuverlässig montier- oder herstellbare Anschlusskontaktierung der Drehfeldwicklung mit einer, insbesondere von einem Fahrzeugbordnetz versorgten, Elektronik und/oder einer Strom- oder Spannungsquelle gegeben. Dabei sind die dreiphasigen Anschlussenden der Phasenanschlüsse vorzugsweise bereits am Verschaltungsdeckel optimal positioniert.
Vorzugsweise schützt der Verschaltungsdeckel die in den Führungsräumen geführten Spulenenden vor einer Verschmutzung und/oder einer Fehlkontaktierung. Die Phasenanschlüsse sind hierbei in einer möglichen Ausführungsform als domartig erhabene oder haubenartige Anschlussbuchsen gebildet, die den Verschaltungsdeckel axial überragen.
In einer geeigneten Weiterbildung sind die Abstandselemente an radial aufeinander folgenden Positionen des jeweiligen Fortsatzes der Distanzscheibe angeordnet. Dies bedeutet, dass die Abstandselemente entlang des jeweiligen Fortsatzes eine stufenartige Reihenfolge bezüglich der axialen Höhe zwischen dem radial innersten und dem radial äußersten Abstandselement aufweisen. Durch diese stufenartige Reihenfolge ist eine besonders platzsparende Anordnung der Abstandselemente an dem jeweiligen Fortsatz realisiert.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die radiale Reihenfolge der Höhen der Abstandselemente unterschiedlich für jeden Fortsatz, wobei in einer zweckmäßigen Ausgestaltung jeweils mindestens ein Abstandselement eines jeden Fortsatzes der Distanzscheibe auf einer korrespondierenden, der Oberseite des Lagerschilds axial emporstehenden, lokalen Erhebung aufliegt oder aufsitzt. Dadurch ist eine besonders geeignete Anordnung der Distanzscheibe an dem Lagerschild realisiert.
In einer bevorzugten Ausführung entspricht die Anzahl der Erhebungen des Lagerschilds der Anzahl der Fortsätze der Distanzscheibe, wodurch das Lagerschild besonders kostengünstig und einfach herstellbar ist.
In einer geeigneten Ausbildung sind die Erhebungen an radial unterschiedlichen Positionen des Verlegerings angeordnet. Die Erhebungen sind hierbei bezogen auf einen durch den radialen Abstand jeweils gegebenen Kreisumfang in Umfangsrichtung gleichmäßig zueinander verteilt angeordnet, beispielsweise im Falle von drei Erhebungen in einem 120°-Winkelabstand. Das Verteilungsraster der unterschiedlichen radialen Positionen der Erhebungen des Lagerschilds ist hierbei zweckdienlicherweise derart gewählt, das es mit dem Verteilungsraster der radialen Positionen der Abstandselemente an den Fortsätzen der Distanzscheibe im Montagezustand fluchtet. Dies bedeutet, dass vorzugsweise jeweils ein Abstandselement eines jeden Fortsatzes auf einer zugeordneten Erhebungen aufgesetzt ist.
In einer zweckdienlichen Weiterbildung liegen im Montagezustand auf den Erhebungen des Lagerschilds diejenigen Abstandselemente der Fortsätze der Distanzscheibe auf, welche die gleiche Höhe aufweisen. Mit anderen Worten ist die azimutale Verteilung der Aussparungen am Lagerschild derart ausgelegt, dass die jeweils unterschiedliche radiale Reihenfolge der Höhen der Abstandselemente eines jeden Fortsatzes berücksichtigt ist. Dadurch wird einerseits sichergestellt, dass die Distanzscheibe nicht schief auf dem Lagerschild aufliegt, wodurch eine möglichst planparallele Ausrichtung des Verschaltungsdeckels auf der Distanzscheibe ermöglicht ist. Andererseits ist hierdurch eine konstruktiv einfache Montage des Stators ermöglicht, da das Ausgleichen des axialen Spiels beziehungsweise axialer Fertigungstoleranzen in einfacher Art und Weise durch ein Verdrehen und Ausrichten der Distanzscheibe realisiert ist.
In einer geeigneten Ausbildung entspricht die Anzahl der Abstandselemente jedes Fortsatzes der Anzahl der Fortsätze der Distanzscheibe. Mit anderen Worten ist die Anzahl der mit der Distanzscheibe bereitgestellten axialen (Ausgleichs-)Höhen gleich der Anzahl der Fortsätze. In einer bevorzugten Ausbildungsform weist die Distanzscheibe insbesondere drei Fortsätze mit jeweils drei Abstandselementen auf. Dadurch ist im Montagezustand eine stabile Dreibeinauflage der Distanzscheibe ermöglicht, wodurch ein möglichst einfacher und verkippungsfreier Aufbau realisiert ist.
In einer besonders materialsparenden Ausgestaltung sind die Fortsätze im Wesentlichen T-förmig. Der vertikale T-Schenkel ist hierbei radial orientiert, wobei die Abstandselemente am horizontalen T-Schenkel angeordnet sind. Dadurch sind eine materialsparende Herstellung einerseits, sowie eine stabile Auflage am Verlegering beziehungsweise in den Aussparungen des Verlegerings andererseits sichergestellt. Die Distanzscheibe ist beispielsweise als ein Spritzgussteil hergestellt, wobei die Abstandselemente im Zuge eines Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahrens an den Fortsätzen aufgebracht sind.
Der erfindungsgemäße Elektromotor ist vorzugsweise als ein bürstenloser Gleichstrommotor für eine Kraftfahrzeugkomponente ausgeführt. Der Elektromotor ist hierbei insbesondere als ein elektromotorischer Antrieb beispielsweise eines Fensterhebers oder einer Sitzverstellung ausgebildet.
Bei einer Montage des Elektromotors wird zunächst der vorstehend beschriebene Stator in einem Stator- oder Motorgehäuse angeordnet und das Lagerschild aufgesetzt. Hernach erfolgt eine Höhenmessung zur Bestimmung der axialen Fertigungstoleranzen. Anschließend wird die Distanzscheibe aus einem Magazin zugeführt und entsprechend der gemessenen Höhe derart gedreht, dass die Abstandselemente einer geeigneten Höhe auf den Erhöhungen des Lagerschilds angeordnet sind. Abschließend wird der Verschaltungsdeckel aufgesetzt und die Phasenanschlüsse mit einer Umrichterschaltung einer Motorelektronik kontaktiert.
Im Nachfolgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Elektromotors mit einem Motorgehäuse,
2 eine perspektivische Darstellung des Elektromotors mit Stator, Rotor, und einer Kontakteinrichtung,
3 eine perspektivische Darstellung des Elektromotors mit einem Stator ohne Joch und einen hierauf aufgesetzten Verlegering der Kontakteinrichtung,
4 eine perspektivische Darstellung der Kontakteinrichtung,
5 eine Schnittdarstellung der Kontakteinrichtung entlang der Schnittlinie V-V gemäß 4,
6 eine perspektivische Darstellung des Verlegerings mit einer aufgesetzten Distanzscheibe,
7 eine Draufsicht des Verlegerings,
8 eine Draufsicht der Distanzscheibe mit Blick auf die Rückseite,
9 eine perspektivische Darstellung der Distanzscheibe mit einem Ringkörper und hieran angeformten Fortsätzen, und
10a bis 10c perspektivische Darstellungen der Fortsätze.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der 1 ist ein Elektromotor 2 mit einem Motorgehäuse 4 dargestellt, wobei der Elektromotor 2 in der 2 und 3 ohne das Motorgehäuse 4 gezeigt ist. Erkennbar durchsetzt eine in Axialrichtung A verlaufende Motorwelle 6, auf welcher ein wellenfester Rotor 8 (3) sitzt, einen Stator 10 (2).
In der 2 sind in den Stator 10 beziehungsweise in dessen (Stator-)Blechpaket 12 außenumfangsseitig eingebrachte Führungsnuten 14 für stirnseitig auf dem Statorblechpaket 12 angeordnete Entkopplungsringe 16 gezeigt. Erkennbar ist an beiden axial gegenüberliegenden Statorstirnseiten 18a und 18b des Stators 10 jeweils ein solcher Entkopplungsring 16 vorgesehen. Die Entkopplungsringe 16 weisen lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehene Aussparungen 20 auf, durch die eine Geräuschentwicklung im Betrieb des Elektromotors 2 zwischen dem Stator 10 und dem Motorgehäuse 4 reduziert wird.
In der 3 ist ein Stator 10 ohne aufgesetzte Entkopplungsringe 16 dargestellt. Das etwa sternförmige Statorblechpaket 12 umfasst gestapelte Statorbleche, die üblicherweise aus weichmagnetischen Eisen gefertigt sind. In 3 ist das dem Stator 10 zugeordnete (Stator-)Joch nicht gezeigt. Der Stator 10 umgibt konzentrisch den Rotor 8. Der Rotor 8 ist im Montagezustand im Inneren des feststehenden Stators 10 um die Motorwelle 6 drehbar gelagert. Der Rotor 8 ist durch ein (Rotor-)Blechpaket 22 gebildet, in welches Permanentmagnete 24 zur Erzeugung eines magnetischen Erregerfeldes eingesetzt sind.
Der Stator 10 weist ausgehend von einem radial innenseitigen Polschuh unter Bildung von nicht näher dargestellten Statornuten radial gerichtete Statorzähne 26 auf, auf denen rahmenartige Spulenkörper (Spulenträger) 28 aufgesteckt oder aufgesetzt sind. Jeder der rahmenartigen Spulenkörper 28 trägt eine Spulenwicklung einer Spule als Teil einer Drehfeldwicklung 30 des Stators 10. Die Statorzähne 26 sowie die Spulenkörper 28 sind in der 3 lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei azimutal aufeinanderfolgende Spulen des Stators 10 durchgehend mit einem Spulendraht verbunden und bilden somit ein gemeinsames Spulenpaar in Serienschaltung. Die Spulen weisen hierbei jeweils ein erstes und zweites Spulenende 32 auf. Die Spulen beziehungsweise die Spulenpaare sind in den Figuren lediglich beispielhaft anhand der kontaktierenden Spulenenden 32 mit Bezugszeichen versehen.
Die dargestellten, insgesamt zwölf Spulenenden 32 sind zur weiteren Verschaltung und Kontaktierung mittels einer nachfolgend anhand der 4 bis 6 näher beschriebenen Kontakteinrichtung 34 axial zur kontaktseitigen Statorstirnseite 18a orientiert beziehungsweise ausgerichtet.
4 zeigt eine Ausführungsform der ring- oder kreisringförmigen Kontakteinrichtung 34, welche zur Kontaktierung und Verschaltung der Spulenenden 32 dient. Die Kontakteinrichtung 34 umfasst im Wesentlichen einen Kontaktierring 36 (3), ein Lagerschild 38, eine Distanzscheibe 40 sowie einen Verschaltungsdeckel 42.
Der Kontaktierring 36 ist an der Statorstirnseite (Kontaktseite) 18a auf die Spulen des Statorblechpakets 12 aufgesetzt. Der kreisringförmige Kontaktierring 36 weist eine der Anzahl der Spulenenden 30 entsprechende Anzahl von Durchführöffnungen 44 auf, durch welche die Spulenenden 30 der Spulen axial geführt hindurch ragen. Die Durchführöffnungen 44 sind im Bereich einer zentralen Kreisringöffnung umfangsseitig verteilt angeordnet, wobei deren Verteilungsraster an die jeweiligen Umfangspositionen der Spulenenden 32 des Statorblechpakets 12 angepasst ist. Alternativ können die statorseitigen Umfangspositionen der Spulenenden 32 an die korrespondierenden Durchführungspositionen der Durchführöffnungen 44 des Kontaktierrings 36 angepasst sein.
Das Lagerschild 38 ist als ein kreisringförmiges Rahmenteil mit einem radial innenseitigen Innenkragen 38a und mit einer radial außenseitigen Umfangswandung 38b ausgeführt. Der Innenkragen 38a ist hierbei als eine Lageraufnahme zur Aufnahme und Halterung eines die Motorwelle 6 rotierbar lagernden Wellenlagers 46 ausgeführt. Das Wellenlager 46 ist beispielsweise als Wälzlager ausgebildet. Die Umfangswandung 38b sitzt im Montage- oder Fügezustand umfangsseitig auf dem Entkopplungsring 16 auf (2).
Das Lagerschild 38 weist bodenseitig eingebrachte Kontaktdurchführungen zur Durchführung und/oder Kontaktierung der axial emporragenden Spulenenden 34 auf, wobei die Spulenenden 32 sowie die Kontaktdurchführungen in den 4 bis 7 nicht näher dargestellt sind. Die Kontaktdurchführungen sind hierbei geeigneterweise axial fluchtend mit den Durchführöffnungen 44 des Kontaktierrings 36 angeordnet.
Wie insbesondere in der 5 und in der 6 ersichtlich, ist die Distanzscheibe 40 auf dem Lagerschild 38 angeordnet. Auf der Distanzscheibe 40 wiederrum ist der Verschaltungsdeckel 42 aufliegend angeordnet, der somit im Montagezustand auf das Lagerschild 38 aufgesetzt ist. Der Verschaltungsdeckel 42 weist auf einer Außen- oder Oberseite 42a drei Phasenanschlüsse 48 auf. Die Phasenanschlüsse 48 sind in Umfangsrichtung gleichverteilt. Dies bedeutet, dass in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die drei Phasenanschlüsse 48 etwa 120° zueinander versetzt auf der Oberseite 42a angeordnet sind. Die Phasenanschlüsse 48 sind als Quasi-Steckkontakte ausgeführt, in denen jeweils ein Leiterelement 50 (steck-)kontaktiert ist. Die Leiterelemente 50 sind zu einer nicht näher dargestellten Motorelektronik geführt, und insbesondere jeweils an eine zugeordnete (Strom-)Phase u, v, w zur Bestromung der Drehfeldwicklung 30 angeschlossen.
Zur Kontaktierung und Verschaltung der Spulenenden 32 mit den Phasenanschlüssen 48 beziehungsweise Leiterelementen 50 sind an der Oberseite 42a des Verschaltungsdeckels 42 nicht näher dargestellte, elektrisch leitfähige, Kontaktierungs- und Verschaltungselemente vorgesehen. Die Kontaktierungs- und Verschaltungselemente sind hierbei beispielsweise als gewinkelte Stromschienen ausgebildet, welche auf der Oberseite 42a geführt sind.
Die in den 8 und 9 sowie 10a bis 10c einzeln dargestellte Distanzscheibe 40 weist einen kreisringartigen Ringkörper 52 auf, an dem drei radial gerichtete Fortsätze 54 angeformt sind. Die Fortsätze 54 sind azimutal gleichmäßig am Ringkörper 52 verteilt angeordnet. Im Montagezustand ist somit zwischen den Fortsätzen 54 einerseits und zwischen den Lagerschild 38 und dem Verschaltungsdeckel 42 andererseits jeweils ein (kreis-)ringsektorförmiger Führungsraum 56 (5, 6) ausgebildet. In den dadurch gebildeten Führungsräumen 56 sind die Spulenenden 32 von den Durchführöffnungen 44 des Kontaktierrings 36 und den Kontaktdurchführungen des Lagerschilds 38 zu der Oberseite 42a des Verschaltdeckels 42 geführt.
Der Verschaltdeckel 42 weist zweckmäßigerweise nicht näher gezeigte Kontaktdurchführungen auf, welche axial fluchtend mit den Kontaktdurchführungen des Lagerschilds 38 und den Durchführöffnungen 44 des Kontaktierrings 36 ausgerichtet sind. Die Spulenenden 32 sind somit axial verlaufend durch die Kontakteinrichtung 34 geführt und emporstehend zur Kontaktierung und Verschaltung mit den Phasenanschlüssen 48 an der Oberseite 42a angeordnet. Wie in der 6 ersichtlich, liegt der Innenumfang des Ringkörpers 52 im Montagezustand an dem Innenkragen 38a des Lagerschilds 38 an.
Die Fortsätze 54 sind etwa T-förmig und weisen einen an den Ringkörper 52 einstückig, also einteilig oder monolithisch, angeformten vertikalen T-Schenkel 54a auf, welcher entlang einer Radialrichtung R orientiert ist. An dem T-Schenkel 54a ist radial außenseitig ein azimutaler, das bedeutet quer zur Radialrichtung R angeordneter, horizontaler T-Schenkel 54b vorgesehen. Die horizontalen T-Schenkel 54b weisen hierbei entlang der horizontalen Schenkelrichtung eine azimutal gerichtete Krümmung auf, sodass sie im Wesentlichen vollflächig entlang ihres jeweiligen Außenumfangs an der Umfangswandung 38b des Lagerschilds 38 anliegen. Die vertikalen T-Schenkel 54a weisen vorzugsweise eine Breite auf, welche im Wesentlichen identisch zu der Breite des Ringkörpers 52 ist.
An der Unterseite der Fortsätze 54, das bedeutet an der im Montagezustand dem Lagerschild 38 zugewandten Planseite, sind jeweils drei Abstandselemente 58 im Bereich der horizontalen T-Schenkel 54b angebracht. Die etwa zylindrischen Abstandselemente 58 weisen für jeden Fortsatz 54 jeweils drei unterschiedliche axiale Höhen auf, und sind nachfolgend auch mit den Bezugszeichen 58a, 58b und 58c bezeichnet, wobei 58a dasjenige Abstandselement mit der geringsten axialen Höhe bezeichnet, und wobei das Abstandselement 58c dasjenige mit der größten axialen Höhe bezeichnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen das Abstandselement 58b und das Abstandselement 58c bezogen auf das Abstandselement 58a eine etwa dreimal beziehungsweise fünfmal so große Höhe auf. In einer geeigneten Dimensionierung weist das Abstandselement 58c hierbei beispielsweise eine axiale Höhe von etwa 0,3 mm auf.
Die Abstandselemente 58a, 58b, 58c sind in radialer Richtung gestaffelt, das bedeutet in einer Reihenfolge von unterschiedlichen radialen Positionen R₁, R₂ und R₃ von radial Innersten zu radial Äußersten, an dem horizontalen T-Schenkel 54b angebracht. Wie anhand der 9, sowie insbesondere anhand der 10a bis 10c deutlich wird, ist die stufenartige Reihenfolge der Abstandselemente 58a, 58b und 58c entlang der Radialrichtung R für jeden Fortsatz 54 unterschiedlich permutiert. Insbesondere wird jede radiale Position R₁, R₂ und R₃ an der Distanzscheibe 40 lediglich einmal von jedem Abstandselement 58a, 58b und 58c eingenommen. Dies bedeutet, dass zum Beispiel das Abstandselement 58a an einem ersten Fortsatz 54 an der radial innersten Position R₁ (10b), an einem zweiten Fortsatz 54 in der radial mittleren Position R₂ (10c) und an einem dritten Fortsatz 54 an der radial äußersten Position R₃ (10a) angeordnet ist. Die Radialpositionen R₁, R₂ und R₃ sind hierbei hinsichtlich der zentralen Kreisringöffnung des Ringkörpers 52 angegeben.
Das in 7 in Draufsicht dargestellte Lagerschild 38 weist drei axial emporstehende Erhebungen 60 auf (5), die komplementär zu dem Querschnitt der Abstandselemente 58 geformt sind. Die lokalen Erhebungen 60 des Lagerschilds 38 stehen dem Boden des Lagerschilds 38 in Axialrichtung A empor. Die Erhebungen 60 sind an drei unterschiedlichen radialen Positionen hinsichtlich der zentralen Wellenöffnung des Lagerschilds 38 angeordnet. Die radialen Positionen der Erhebungen 60 entsprechen hierbei den radialen Positionen R₁, R₂ und R₃ der Abstandselemente 58a, 58b, 58c, die in der 7 anhand eines jeweils zugeordneten, strichliniert dargestellten, Kreisumfangs bezeichnet sind.
Die Erhebungen 60 sind zueinander bezogen auf den jeweiligen Kreisumfang azimutal gleichverteilt an dem Boden des Lagerschilds 38 angeordnet. Das Verteilungsraster der Erhebungen 60 des Lagerschilds 38 ist hierbei an das Verteilungsraster der Abstandselemente 58 der Fortsätze 54 angepasst, wobei die durch den Kreisumfang dargestellten radialen Positionen R₁, R₂ und R₃ im Montagezustand mit den radialen Positionen der Abstandselemente 58 an den horizontalen T-Schenkeln 54b im Wesentlichen zumindest in Axialrichtung A entsprechend fluchten.
Die Verteilungsraster der Erhebungen 60 und der Abstandselemente 58a, 58b und 58c sind weiterhin derart aneinander angepasst, dass im Montagezustand auf den Erhebungen 60 lediglich Abstandselemente 58 mit der gleichen axialen Höhe aufliegen. Mit anderen Worten liegen im Montagezustand entweder die Abstandselemente 58a oder die Abstandselemente 58b oder die Abstandselemente 58c auf den Erhebungen 60 auf. Dadurch liegt die Distanzscheibe 40 im Montagezustand eben auf dem Lagerschild 38, wodurch eine parallel zum Lagerschild 38 orientierte Auflagefläche 52a (6) für den Verschaltungsdeckel 42 bereitgestellt wird. Wie insbesondere in 5 ersichtlich, sind die Phasenanschlüsse 48 des Verschaltungsdeckels 42 zur verbesserten Stabilität der Leiterelemente 50 während eines Steckkontaktierens vorzugsweise axial oberhalb der T-Schenkel 54b der Fortsätze 54 der Distanzscheibe 40 positioniert. Dadurch werden die axial gerichteten Kräfte, insbesondere während des Einsteckens der Leiterelemente 50 in die Phasenanschlüsse 48, über die Fortsätze 54 und die Abstandselemente 58 gegenüber dem Lagerschild 38 abgestützt.
Bei einer Montage des Elektromotors 2 ergibt sich eine Toleranzkette hinsichtlich der axialen Fertigungstoleranzen der Entkopplungsringe 16 und des Statorblechpakets 12 sowie der Kontaktiereinrichtung 34. Zum zuverlässigen Ausgleich dieser Fertigungstoleranzen wird bei der Montage vorzugsweise zunächst das Statorblechpaket 12 mit den Entkopplungsringen 16 sowie mit dem Kontaktierring 36 und dem Lagerschild 38 in das Motorgehäuse 4 eingesetzt. Anschließend wird die axiale (Bau-)Höhe dieser Baugruppe bestimmt. Insbesondere wird hierbei die axiale Höhe von einer Unterkante 16a des Entkopplungsrings 16 an der Statorstirnseite 18b zu einer Oberkante 38c der Umfangswandung 38b des Lagerschilds 38 erfasst.
Anschließend wird die Distanzscheibe 40 aus einem Magazin zugeführt und entsprechend der gemessenen Höhe derart gedreht oder rotiert, dass die Abstandselemente 58 einer geeigneten Höhe auf den Erhöhungen 60 des Lagerschilds 38 angeordnet sind. Abschließend wird der Verschaltungsdeckel 42 aufgesetzt und die Spulenenden 32 mit den Phasenanschlüssen 48 sowie die Leiterelemente 50 mit einer Umrichterschaltung einer Motorelektronik verschaltet beziehungsweise kontaktiert.
Durch die Distanzscheibe 40 ist es somit möglich, bei der Montage des Elektromotors 2 mit einem einfachen Verdrehen der Distanzscheibe 40 drei unterschiedliche Höhen für die Führungsräume 56 zwischen dem Lagerschild 38 und dem Verschaltungsdeckel 42 einzustellen. Die resultierende axiale Höhe der Führungsräume 56 ist hierbei im Wesentlichen durch die Summe aus der Dicke beziehungsweise der Höhe des Ringkörpers 52 und der axialen Höhe auf den Erhebungen 60 aufliegenden Abstandselementen 58 gegeben. Somit können bei der Montage problemlos axiale Fertigungstoleranzen zwischen dem Lagerschild 38 und dem Verschaltungsdeckel 42 ausgeglichen werden.
Im Ausführungsbeispiel sind zwölf Statorzähne 26 mit jeweils einem Spulenkörper 28 und darauf jeweils einer angeordneten Spule mit insgesamt zwölf Spulenenden 32 vorgesehen. Die Kontakteinrichtung 34 ermöglicht in montagetechnisch und insbesondere in verschaltungstechnisch einfacher Art und Weise die Bereitstellung einer dreiphasigen Anschlussverdrahtung des Elektromotors 2.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele 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 den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
So kann die Distanzscheibe 40 im Grundsatz beispielsweise auch mehr als drei Fortsätze 54 aufweisen, wobei jedoch die Anzahl der Fortsätze 54 vorzugsweise der Anzahl der einstellbaren axialen Höhen entspricht. Mit anderen Worten sind stets eine der Anzahl der Fortsätze 54 entsprechende Anzahl an unterschiedlich hohen Abstandselementen 58 an den T-Schenkeln 54b angebracht, sowie eine dieser Anzahl entsprechenden Anzahl von Erhebungen 60 an dem Lagerschild 38 vorgesehen. Wesentlich ist, dass die Verteilungsraster der Erhebungen 60 und der Abstandselemente 58 derart aneinander angepasst sind, dass während der Montage des Elektromotors 2 durch ein einfaches Verdrehen der Distanzscheibe 40 unterschiedliche axiale Höhen der Führungsräume 56 realisierbar sind.
Bezugszeichenliste

2: Elektromotor
4: Motorgehäuse
6: Motorwelle
8: Rotor
10: Stator
12: Statorblechpaket
14: Führungsnuten
16: Entkopplungsring
16a: Unterkante
18a, 18b: Statorstirnseite
20: Aussparung
22: Rotorblechpaket
24: Permanentmagnet
26: Statorzahn
28: Spulenkörper
30: Drehfeldwicklung
32: Spulenenden
34: Kontakteinrichtung
36: Kontaktierring
38: Lagerschild
38a: Innenkragen/Lageraufnahme
38b: Umfangswandung
38c: Oberkante
40: Distanzscheibe
42: Verschaltungsdeckel
42a: Oberseite
44: Durchführöffnung
46: Wellenlager
48: Phasenanschluss
50: Leiterelement
52: Ringkörper
52a: Auflagefläche
54: Fortsatz
54a, 54b: T-Schenkel
56: Führungsraum
58: Abstandselement
58a, 58b, 58c: Abstandselement
60: Erhebung
A: Axialrichtung
R: Radialrichtung
u, v, w: Phase
R₁, R₂, R₃: Radialposition

Claims

Stator (10) für einen Elektromotor (2), mit einem Statorblechpaket (12), welches eine Anzahl von radial gerichteten Statorzähnen (26) aufweist und mit einer auf den Statorzähnen (26) angeordneten, mehrere Phasen (u, v, w) umfassenden Drehfeldwicklung (30) versehen ist, wobei jede Phase (u, v, w) mindestens eine Spule mit zwei Spulenenden (32) umfasst, sowie mit einer kreisringförmigen Kontakteinrichtung (34) aufweisend ein stirnseitig auf das Statorblechpaket (12) aufgesetztes Lagerschild (38) und einen auf dieses aufgesetzten Verschaltungsdeckel (42) für die Verschaltung der Spulenenden (32) mit Phasenanschlüssen (48) an einer Statorstirnseite (18a), – wobei in einem zwischen dem Lagerschild (38) und dem Verschaltungsdeckel (42) eine kreisringförmige Distanzscheibe (40) mit einem Ringkörper (52) und mit daran angeformten radialen Fortsätzen (54) vorgesehen ist, – wobei zwischen den Fortsätzen (54) jeweils ein ringsektorförmige Führungsraum (56) zur Führung der Spulenenden (32) zum Verschaltungsdeckel (42) gebildet ist, und – wobei jeder Fortsatz (54) eine Anzahl von Abstandselementen (58) unterschiedlicher axialer Höhe aufweist.
Stator (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandselemente (58) an radial aufeinander folgenden Positionen (R₁, R₂, R₃) des jeweiligen Fortsatzes (54) der Distanzscheibe (40) angeordnet sind.
Stator (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Reihenfolge der Höhen der Abstandselemente (58, 58a, 58b, 58c) unterschiedlich für jeden Fortsatz (54) ist.
Stator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens ein Abstandselement (58, 58a, 58b, 58c) eines jeden Fortsatzes (54) der Distanzscheibe (40) auf einer korrespondierenden Erhebung (60) des Lagerschilds (38) aufliegt.
Stator (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Erhebungen (60) des Lagerschilds (38) der Anzahl der Fortsätze (54) der Distanzscheibe (40) entspricht.
Stator (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (60) an radial unterschiedlichen Positionen (R₁, R₂, R₃) des Lagerschilds (38) angeordnet sind, wobei die Erhebungen (60) bezogen auf einen durch den radialen Abstand jeweils gegebenen Kreisumfang in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
Stator (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Montagezustand die auf den Erhebungen (60) des Lagerschilds (38) aufliegenden Abstandselemente (58, 58a, 58b, 58c) der Fortsätze (54) der Distanzscheibe (40) die gleiche Höhe aufweisen.
Stator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Abstandselemente (58, 58a, 58b, 58c) jedes Fortsatzes (54) der Anzahl der Fortsätze (54) der Distanzscheibe (40) entspricht.
Stator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fortsätze (54) im Wesentlichen T-förmig sind, wobei der vertikale T-Schenkel (54a) radial orientiert ist, und wobei die Abstandselemente (58, 58a, 58b, 58c) an dem horizontalen T-Schenkel (54b) angeordnet sind.
Elektromotor (2) mit einem Stator (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.