DE102018115972A1

DE102018115972A1 - Elektromotor und Verfahren zum Herstellen eines Elektromotors

Info

Publication number: DE102018115972A1
Application number: DE102018115972.2A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Ovalo GmbH
Current assignee: Ovalo GmbH
Priority date: 2018-07-02
Filing date: 2018-07-02
Publication date: 2020-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Elektromotors, bei dessen Ausführung ein Stator in einem Motorgehäuse befestigt wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Stator in einem ersten Schritt mittels eines Federelements in dem Motorgehäuse reibschlüssig fixiert wird, und dass in einem zweiten Schritt der verbliebene Zwischenraum zwischen dem Stator und dem Motorgehäuse und die Freiräume innerhalb des Stators mit Ausnahme eines Aufnahmeraumes für einen Rotor wenigstens teilweise mit einem härtenden Ausgießmaterial ausgegossen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Elektromotors, bei dessen Ausführung ein Stator in einem Motorgehäuse befestigt wird.
Die Erfindung betrifft außerdem einen Elektromotor, der nach einem solchen Verfahren hergestellt ist und einen Elektromotor, der einen Stator und ein Motorgehäuse aufweist, in dem der Stator fixiert ist.
Elektromotore, insbesondere solche, die als Innenläufer ausgebildet sind, weisen zumeist ein Motorgehäuse auf, in dem ein Stator drehfest befestigt ist. Das Befestigen erfolgt zumeist mittels einer Presspassung oder durch Kleben.
Aus DE 199 35 723 B4 ist beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung einer Elektromotoranordnung bekannt, bei dem ein Stator und ein Motorgehäuse mittels eines Klebeschrumpfprozesses zusammengefügt werden.
Aus DE 10 2010 028 989 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Elektromotors mit einem in einem Motorgehäuse aufgenommen Stator bekannt, bei dem zur Montage zunächst das Motorgehäuse auf eine Fügetemperatur erwärmt wird und anschließend der Stator in das Motorgehäuse eingesetzt wird, wobei zusätzlich der Außenmantel des Stators mit der Innenseite des Motorgehäuses verklebt wird.
Elektromotore sind oftmals, insbesondere wenn sie in ihrem Maximallastbereich betrieben werden, akustisch auffällig. Dies ist insbesondere problematisch, wenn Elektromotore in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz kommen, weil die Fahrzeuginsassen von einem Elektromotor erzeugte Geräusche als störend empfinden können, oder auf Grund der Geräusche vermuten, dass ein Defekt des Fahrzeuges vorliegt. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht einen Elektromotor herzustellen, der besonders leise arbeitet.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Stator in einem ersten Schritt mittels wenigstens eines Federelements in dem Motorgehäuse reibschlüssig fixiert wird, und dass in einem zweiten Schritt die Freiräume innerhalb des Stators mit Ausnahme eines Aufnahmeraumes für einen Rotor wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, mit einem härtenden Ausgießmaterial ausgegossen werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Elektromotor anzugeben, der besonders leise arbeitet.
Die weitere Aufgabe wird durch einen Elektromotor gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Stator mittels wenigstens eines Federelements in dem Motorgehäuse reibschlüssig fixiert ist und die Freiräume innerhalb des Stators mit Ausnahme eines Aufnahmeraumes, in dem ein Rotor angeordnet ist, mit einem Ausgießmaterial ausgegossen sind.
In erfindungsgemäßer Weise wurde erkannt, dass eine wesentliche Ursache für eine akustische Auffälligkeit eines Elektromotors oftmals in der Ankopplung des Stators an das Motorgehäuse begründet ist. Dies insbesondere, wenn der Stator und das Motorgehäuse aus unterschiedlichen Materialien, insbesondere unterschiedlich steifen Materialien und/oder Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten, hergestellt sind. Beispielsweise sind Materialpaarungen, bei denen das Motorgehäuse aus Aluminium und das zu befestigende Statorjoch aus Weicheisen besteht, besonders problematisch. Es wurde in erfindungsgemäßer Weise erkannt, dass dies insbesondere daran liegt, dass der beispielsweise aus Elektroblechen gefertigte Stator, insbesondere bei Elektromotoren mit hoher Leistungsdichte, bei denen die magnetischen Kräfte besonders hoch sind, fortlaufend stark verformt wird. Beispielsweise kann es vorkommen, dass der Stator zwei Mal pro elektrischer Umdrehung zu einem Oval verformt wird. Das Motorgehäuse wird hierbei nicht mitgezogen, vor allem wenn es aus (unmagnetischem) Aluminium besteht, was zu einer Relativbewegung zwischen dem Stator und dem Motorgehäuse führen kann und sogar so weit gehen kann, dass das Oval fortlaufend gegen das runde Motorgehäuse schlägt und ein hörbares und messbares Geräusch verursacht.
Dieser Effekt wird noch verstärkt, wenn der Elektromotor warm wird. Das liegt an den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stator und Motorgehäuse, insbesondere wenn das Gehäuse aus Aluminium besteht. Ein Aluminium-Motorgehäuse dehnt sich bei Erwärmung deutlich mehr aus, als der Stator, so dass der Stator noch mehr freien Raum erhält, sich zu verformen und ggf. gegen das runde Motorgehäuse zu schlagen. Besonders gravierend ist es, wenn der Elektromotor von außen erwärmt wird. In dem Fall ist die relative Ausdehnung zwischen Stator und Motorgehäuse am höchsten, da das Motorgehäuse durch die von außen einwirkende Erwärmung ohnehin eine höhere Temperatur als der Stator besitzt. In diesem Fall ist das akustische Verhalten des Elektromotors zumeist noch viel auffälliger.
Die Erfindung hat den ganz besonderen Vorteil, dass einerseits durch die im ersten Schritt hergestellte reibschlüssige Verbindung gewährleistet wird, dass der Stator das von dem Elektromotor erzeugte Drehmoment zuverlässig an dem Motorgehäuse abstützen kann und dass andererseits durch den im zweiten Schritt hergestellten Verguss, insbesondere Vollverguss (mit Ausnahme der Aufnahme für den Rotor), die mechanische Festigkeit des Stators und dessen mechanische Anbindung an das Motorgehäuse derart versteift wird, dass Verformungen weitgehend vermieden sind. Die akustischen Unterscheide sind deutlich hör und messbar im Vergleich zu einem Elektromotor ohne Verguss.
Die Erfindung hat den weiteren ganz besonderen Vorteil, dass die Temperatur der Wicklungsdrähte durch den Vollverguss im Betrieb des Elektromotors deutlich niedriger ist, als ohne Vollverguss. Zwar ist die Temperatur des Statorjochs hierdurch etwas höher, was jedoch keine Nachteile hat, während eine niedrigere Wicklungstemperatur bedeutet, dass der Elektromotor eine höhere Leistung erbringen kann und dass eine geringere Gefahr besteht, dass die Wicklung durch Überhitzung zerstört wird.
Das Federelement kann vorteilhaft beispielsweise als, insbesondere geschlitzte, Toleranzhülse ausgebildet sein. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Federelement aus einem wellenförmigen Blechband hergestellt ist oder dass das Federelement eine wellenförmige Prägung aufweist. Es ist insbesondere auch möglich, dass mehrere koaxial angeordnete, aber axial beabstandete Federelemente verwendet werden, um den Stator in dem ersten Schritt innerhalb des Motorgehäuses zu fixieren. Das Federelement kann vorteilhaft beispielsweise aus Stahl, insbesondere aus Federstahl, hergestellt sein.
Bei einer vorteilhaften Ausführung wird der Stator in dem ersten Schritt mittels eines hülsenförmigen Federelements, derart in dem Motorgehäuse fixiert, dass das hülsenförmige Federelement den Stator umgibt und einerseits an einer Außenumfangsfläche des Stators und andererseits an einer Innenumfangsfläche des Motorgehäuses anliegt. Dies ist insbesondere besonders einfach möglich, wenn die Außenumfangsfläche des Stators kreiszylinderförmig ausgebildet ist und/oder die Innenumfangsfläche des Motorgehäuses kreiszylinderförmig ausgebildet ist.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung ist in der Innenseite des Motorgehäuses eine umlaufende Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Nut oder ein umlaufender Rücksprung, ausgebildet, die die Innenumfangsfläche aufweist, an der das hülsenförmige Federelement anliegt. Zum Fixieren des Stators wird hierbei zunächst das hülsenförmige Federelement in die Ausnehmung eingelegt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass das Federelement in axialer Richtung fixiert ist. Anschließend wird der Stator axial, insbesondere bis zum Erreichen eines Anschlages, in das Federelement eingepresst und so relativ zu dem Motorgehäuse reibschlüssig fixiert. Auf einen Anschlag kann jedoch auch verzichtet werden. Vielmehr kann vorteilhaft auch vorgesehen sein, dass der Stator auf seine Sollposition eingepresst wird, wobei durch die reibschlüssige Verbindung mittels des Federelements sicher gestellt ist, dass der Stator anschließend in dieser Sollposition verbleibt.
Alternativ ist es auch möglich, dass in der Außenseite des Stators eine umlaufende Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Nut oder ein umlaufender Rücksprung, ausgebildet ist, die die Außenumfangsfläche aufweist, an der das hülsenförmige Federelement anliegt. Zum Fixieren des Stators wird bei dieser Ausführung zunächst das hülsenförmige Federelement in die Ausnehmung eingelegt und anschließend der Stator samt dem Federelement axial in das Motorgehäuse, insbesondere bis zum Erreichen eines Anschlages, eingeschoben und so relativ zu dem Motorgehäuse reibschlüssig fixiert.
Insbesondere auf die oben beispielhaft beschriebenen Arten ist es problemlos möglich, dass durch den ersten Schritt eine Reibschlussverbindung hergestellt wird, deren Haltemoment größer ist, als das maximale Motordrehmoment des herzustellenden Elektromotors. Vorzugsweise wird durch den ersten Schritt eine Reibschlussverbindung hergestellt, die wenigstens zehnmal größer, ganz insbesondere mehr als fünfzigmal größer, als das maximale Motordrehmoment des herzustellenden Elektromotors ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung wird wenigstens ein Teil des Zwischenraumes zwischen dem Stator und dem Motorgehäuse mit dem härtenden Ausgießmaterial ausgegossen. Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhaft auch vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil des Zwischenraumes zwischen einer Außenumfangsfläche des Stators und einer Innenumfangsfläche des Motorgehäuses mit dem härtenden Ausgießmaterial ausgegossen wird. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine zusätzliche Aussteifung und eine besonders gute Halteverbindung des Stators zu dem Motorgehäuse erreicht.
Vorzugsweise erfolgt das Ausgießen wenigstens eines Teils des Zwischenraumes zwischen dem Stator und dem Motorgehäuse in der Weise, dass das Federelement frei von Ausgießmaterial bleibt und/oder dass eine umlaufende Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Nut oder ein umlaufender Rücksprung, in der das Federelement wenigstens teilweise angeordnet ist, nicht ausgegossen wird. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass die Haltefunktion des Federelements vollständig erhalten bleibt. Um zu Verhindern, dass Ausgießmaterial zu dem Federelement gelangt kann insbesondere wenigstens eine Dichtungsvorrichtung vorhanden sein, die den Bereich, in dem das Federelement angeordnet ist, von dem auszugießenden Bereich abschließt. Beispielsweise kann hierzu in dem Zwischenraum zwischen dem Stator und dem Motorgehäuse ober und unterhalb des Federelements jeweils ein elastischer O-Ring als Dichtungsvorrichtung angeordnet sein.
Es können, alternativ oder zusätzlich, auch konstruktive Gestaltungen der Innensite des Motorgehäuses dazu ausgebildet, um den Bereich des Federelements frei von Ausgießmaterial zu halten. Konstruktive Gestaltungen können beispielsweise radiale Vorsprünge, Absätze und/oder Passungen sein.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung wird lediglich eine Seite des Federelements frei von Ausgießmaterial gehalten. Somit kann beispielsweise zwischen Federelement und Motorgehäuse und/oder zwischen Federelement und Stator Ausgießmaterial eingebracht werden. Bei einer solchen Ausführung kann das Federelement vorteilhaft selbst eine abdichtende Funktion erhalten, um einen Bereich und oder Seite des Federelement frei von Ausgießmaterial zu halten, wobei jedoch die Federwirkung des Federelements erhalten bleibt.
Das im zweiten Schritt verwendete Ausgießmaterial kann insbesondere einen Kunststoff und/oder ein Harz, insbesondere Epoxidharz oder Polyesterharz, beinhalten. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Epoxidharz besonders vorteilhaft ist, weil dieses nach dem Aushärten einen besonders harten und steifen Körper bildet, der besonders wirkungsvoll Verformungen des Stators und/oder des Motorgehäuses entgegen wirkt. Insbesondere kann alternativ oder zusätzlich vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Ausgießmaterial, wenigstens im ausgehärteten Zustand, ein elektrischer Isolator ist und/oder dass das Ausgießmaterial nicht brennbar ist. Ein derart ausgebildeter Elektromotor ist besonders robust und unempfindlich gegen einen Betrieb in seinem Hoch- und Höchstlastbereich. Vorzugsweise ist der für das Ausgießmaterial zulässige Temperaturbereich, insbesondere der Temperaturbereich innerhalb dem es zu keinen temperaturbedingten Schäden des Ausgießmaterials kommt, höher als der Einsatztemperaturbereich des Motors.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung wird wenigstens eine axial an den Stator angrenzende Schicht, beispielsweise einer Dicke von mehreren Millimetern, beim Ausgießen ebenfalls mit Ausgießmaterial gefüllt. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass beidseitig axial an den Stator angrenzende Schichten, beispielsweise einer Dicke von mehreren Millimetern, beim Ausgießen ebenfalls mit Ausgießmaterial gefüllt werden. Eine solche Ausführung hat den besonderen Vorteil einer besseren Temperaturverteilung innerhalb des Elektromotors, wobei insbesondere niedrigere Temperaturen der Wicklungen erreicht werden.
Um zu verhindern, dass bei dem Ausgießen Ausgießmaterial in den Aufnahmeraum für den Rotor gelangt, ist bei einer besonderen Ausführung vorgesehen, dass vor dem Ausgießen in den Aufnahmeraum für einen Rotor ein, insbesondere kreiszylinderförmiger, Platzhalter eingefügt wird, der nach dem Aushärten des Ausgießmaterials wieder entfernt wird.
Vorzugsweise erfolgt das Ausgießen in der Weise, dass, insbesondere in einem einzigen Gießvorgang, ein einstückiger, insbesondere ein einziger einstückiger, Ausgießmaterialkörper hergestellt wird. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass durch das Ausgießen ein einziger einstückiger Ausgießmaterialkörper entsteht, der den Stator, vorzugsweise den gesamten Stator, einschließt. Auf diese Weise wird erreicht, dass der gesamte Bauteilblock, der innerhalb des Motorgehäuses das ausgehärtete Ausgießmaterial und den eingeschlossenen Stator aufweist, besonders stabil steift ist.
Von besonderem Vorteil ist insbesondere ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Elektromotor. Dieser beinhaltet außer dem Motorgehäuse und dem in dem Motorgehäuse mittels des Federelements fixierten und durch das ausgehärtete Ausgießmaterial ausgesteiften Stator einen Rotor, der in dem dafür vorgesehenen Aufnahmeraum rotierbar angeordnet ist. Der Rotor ist vorzugsweise drehfest mit einer Abtriebswelle verbunden, die aus dem Motorgehäuse heraus ragt.
Die Erfindung erlaubt es vorteilhaft insbesondere, dass ein Statorjoch des Stators und das Motorgehäuse aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein können, ohne dass dies wesentliche Nachteile in Bezug auf die Akustik des Elektromotors hat. Insbesondere kann das Statorjoch beispielsweise aus Eisen, insbesondere Weicheisen, hergestellt sein oder Eisen, insbesondere Weicheisen, beinhalten oder aus einem Stapel von Eisenplatten, insbesondere Weicheisenplatten, hergestellt sein. Das Motorgehäuse kann vorteilhaft, insbesondere im Hinblick auf eine gewichtssparende Bauweise, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt sein.
Von ganz besonderem Vorteil ist ein Aktuator, der einen erfindungsgemäßen Elektromotor beinhaltet. Insbesondere kann der Aktuator wenigstens ein dem Elektromotor triebtechnisch nachgeschaltetes Getriebe, insbesondere ein Spannungswellengetriebe, aufweisen. Es ist insbesondere auch möglich, dass dem Elektromotor ein Getriebe triebtechnisch nachgeschaltet ist, das koaxial zum Elektromotor angeordnet ist. Alternativ ist es auch möglich, dass dem Elektromotor ein Getriebe triebtechnisch nachgeschaltet ist, das achsparallel zum Elektromotor angeordnet ist. Zur Ankopplung des Getriebes an den Elektromotor kann hierbei beispielsweise ein Riemengetriebe triebtechnisch dazwischen geschaltet sein.
Ein derartiger Aktuator kann vorteilhaft beispielsweise Teil einer Lenkung, insbesondere einer Überlagerungslenkung und/oder einer aktiven Lenkung und/oder einer Hilfskraftlenkung, sein. Ein derartiger Aktuator kann vorteilhaft beispielsweise auch Teil einer Vorrichtung zum Verstellen des Expansionshubes eines Verbrennungsmotors sein. Ein derartiger Aktuator kann vorteilhaft beispielsweise auch Teil eines aktiven Fahrwerks sein. Es ist vorteilhaft auch möglich, dass ein solcher Aktuator als Teil eines Roboters, insbesondere eines Industrieroboters, verwendet wird oder Teil eines Robotergelenks ist.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielhaft und schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleich wirkende Elemente auch in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:

1 und 2 eine Illustration des erstens Schritts eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 eine Illustration des zweiten Schritts des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 ein Motorgehäuse zur Illustration eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
5 ein Statorjoch zur Illustration des zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
6 schematisch in einer Schnittdarstellung den in das Motorgehäuse eingefügten Stator gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
7 schematisch in einer Schnittdarstellung das in das Motorgehäuse eingefügte Statorjoch gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die 1 und 2 zeigen eine Illustration des ersten Schritts eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Elektromotors, wobei ein Stator 1 in einem Motorgehäuse 2 befestigt wird. In dem dargestellten ersten Schritt wird der Stator 1 mittels eines Federelements 3 in dem Motorgehäuse 2 reibschlüssig fixiert. Der Stator 1 weist ein Statorjoch 9 mit einer kreiszylinderförmigen Außenumfangsfläche 4 auf, auf dessen Statorzähne Wickeldraht 10 aufgewickelt ist.
Das Federelement 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel hülsenförmig ausgebildet und wird so eingesetzt, dass es letztlich, was in 3 zu sehen ist, den Stator 1 umgibt und einerseits an der Außenumfangsfläche 4 des Stators 1 und andererseits an einer Innenumfangsfläche 5 einer umlaufenden Ausnehmung 6, nämlich einer Nut, des Motorgehäuses 2 anliegt.
Zum Fixieren des Stators 1 wird zunächst das hülsenförmige Federelement 3 in die Ausnehmung 6 eingelegt, was 1 zeigt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass das Federelement 3 relativ zu dem Motorgehäuse 2 in axialer Richtung fixiert ist. Anschließend wird der Stator 1 axial bis zum Erreichen eines Anschlages 7 in das Federelement 3 eingepresst und so relativ zu dem Motorgehäuse 2 reibschlüssig fixiert, was in 2 zu sehen ist.
In einem zweiten Schritt, der in 3 illustriert ist, werden ein Teil des Zwischenraumes zwischen dem Stator 1 und dem Motorgehäuse 2 und die Freiräume innerhalb des Stators 1 mit Ausnahme eines Aufnahmeraumes 8 für einen (nicht dargestellten) Rotor mit einem härtenden Ausgießmaterial 11 (schematisch schraffiert eingezeichnet) ausgegossen. Hierbei bleiben die Ausnehmung 6 und das darin angeordnete Federelement 3 frei von Ausgießmaterial 11, was mittels elastischen O-Ringen 12 erreicht wird, die als Dichtungsvorrichtungen fungieren. Die elastischen O-Ringe 12 wurden vor dem Einfügen des Stators 1 in das Motorgehäuse 2 in außen umlaufende Nuten 13 des Stators 1 eingelegt.
Die oben axial an den Stator 1 angrenzende Schicht wird bei diesem Ausführungsbeispiel nicht mit Ausgießmaterial 11 ausgegossen, weil in diesen Bereich noch elektrisch leitende Schaltringe zur elektrischen Kontaktierung der Wicklungsdrähte 10 der einzelnen Spulen einzulegen sind.
Die unten im Bereich des Anschlags 7 axial an den Stator 1 angrenzende Schicht wird bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls mit Ausgießmaterial 11 gefüllt.
4 zeigt ein Motorgehäuse 2 zur Illustration eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Motorgehäuse 2 weist eine umlaufende Ausnehmung 6, nämlich eine Nut, auf, in die ein Federelement 3, das als Toleranzhülse ausgebildet ist, eingelegt ist. In dieses Motorgehäuse 2 kann nun ein Stator 1 axial bis zum Erreichen eines Anschlages 7 eingeschoben werden, wobei der Stator 1 mittels des Federelements 3 relativ zu dem Motorgehäuse 2 fixiert wird.
Das in dem Motorgehäuse 2 zu fixierende Satorjoch 9 kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie in 5 im Querschnitt dargestellt. Das in 5 dargestellte Statorjoch 9 weist eine kreiszylinderförmige Außenumfangsfläche 4 auf.
6 zeigt schematisch in einer Schnittdarstellung den in das Motorgehäuse 2 eingefügten Stator 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Stator 1 ist reibschlüssig mittels des Federelements 3 fixiert. Außerdem wurden der verbliebene Zwischenraum zwischen dem Stator 1 und dem Motorgehäuse 2 und die Freiräume innerhalb des Stators 1 mit Ausnahme eines (in dieser Figur nicht dargestellten) Aufnahmeraumes 8 für einen (nicht dargestellten) Rotor mit einem härtenden Ausgießmaterial 11 (schematisch schraffiert eingezeichnet) vollständig ausgegossen.
7 zeigt schematisch in einer Schnittdarstellung ein in ein Motorgehäuse 2 eingefügtes Statorjoch 9 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Drahtwicklungen auf dem Statorjoch 9 sind der besseren Übersicht halber nicht dargestellt.
Das Statorjoch 9 ist kreiszylinderförmig ausgebildet und mittels eines Federelements 3, welches aus einem wellenförmigen Blechband hergestellt ist, in einem Motorgehäuse 2 fixiert. Außerdem wurden der verbliebene Zwischenraum zwischen dem Statorjoch 9 und dem Motorgehäuse 2 und die Freiräume innerhalb des Stators 1 mit Ausnahme eines Aufnahmeraumes 8 für einen (nicht dargestellten) Rotor mit einem härtenden Ausgießmaterial 11 (grau unterlegt eingezeichnet) vollständig ausgegossen.
Bezugszeichenliste

1: Stator
2: Motorgehäuse
3: Federelement
4: Außenumfangsfläche
5: Innenumfangsfläche
6: Ausnehmung
7: Anschlag
8: Aufnahmeraum für einen Rotor
9: Statorjoch
10: Wickeldraht
11: Ausgießmaterial
12: O-Ring
13: Nut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19935723 B4 [0004]
DE 102010028989 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Elektromotors, bei dessen Ausführung ein Stator in einem Motorgehäuse befestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator in einem ersten Schritt mittels wenigstens eines Federelements in dem Motorgehäuse reibschlüssig fixiert wird, und dass in einem zweiten Schritt die Freiräume innerhalb des Stators mit Ausnahme eines Aufnahmeraumes für einen Rotor wenigstens teilweise mit einem härtenden Ausgießmaterial ausgegossen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als, insbesondere geschlitzte, Toleranzhülse ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement aus einem wellenförmigen Blechband hergestellt ist oder dass das Federelement eine wellenförmige Prägung aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator in dem ersten Schritt mittels eines hülsenförmigen Federelements, derart in dem Motorgehäuse fixiert wird, dass das hülsenförmige Federelement den Stator umgibt und einerseits an einer Außenumfangsfläche des Stators und andererseits an einer Innenumfangsfläche des Motorgehäuses anliegt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenumfangsfläche des Stators kreiszylinderförmig ausgebildet ist und/oder dass die Innenumfangsfläche des Motorgehäuses kreiszylinderförmig ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Innenseite des Motorgehäuses eine umlaufende Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Nut oder ein umlaufender Rücksprung, ausgebildet ist, die die Innenumfangsfläche aufweist, an der das hülsenförmige Federelement anliegt und dass zum Fixieren des Stators zunächst das hülsenförmige Federelement in die Ausnehmung eingelegt wird und anschließend der Stator axial, insbesondere bis zum Erreichen eines Anschlages, in das Federelement eingepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Außenseite des Stators eine umlaufende Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Nut oder ein umlaufender Rücksprung, ausgebildet ist, die die Außenumfangsfläche aufweist, an der das hülsenförmige Federelement anliegt und dass zum Fixieren des Stators zunächst das hülsenförmige Federelement in die Ausnehmung eingelegt wird und anschließend der Stator samt dem Federelement axial in das Motorgehäuse, insbesondere bis zum Erreichen eines Anschlages, eingeschoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch den ersten Schritt eine Reibschlussverbindung hergestellt wird, deren Haltemoment größer, insbesondere wenigstens zehnmal größer, ganz insbesondere mehr als fünfzigmal größer, ist, als das maximale Motordrehmoment des herzustellenden Elektromotors.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Zwischenraumes zwischen dem Stator und dem Motorgehäuse mit dem härtenden Ausgießmaterial ausgegossen wird, und/oder dass wenigstens ein Teil des Zwischenraumes zwischen einer Außenumfangsfläche des Stators und einer Innenumfangsfläche des Motorgehäuses mit dem härtenden Ausgießmaterial ausgegossen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement frei von Ausgießmaterial bleibt und/oder dass eine umlaufende Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Nut oder ein umlaufender Rücksprung, in der das Federelement wenigstens teilweise angeordnet ist, nicht ausgegossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgießmaterial einen Kunststoff und/oder ein Harz, insbesondere Epoxidharz oder Polyesterharz, beinhaltet, und/oder dass das Ausgießmaterial, wenigstens im ausgehärteten Zustand, ein elektrischer Isolator ist und/oder dass das Ausgießmaterial nicht brennbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass a. wenigstens eine axial an den Stator angrenzende Schicht beim Ausgießen ebenfalls mit Ausgießmaterial gefüllt wird oder dass beidseitig axial an den Stator angrenzende Schichten beim Ausgießen ebenfalls mit Ausgießmaterial gefüllt werden, oder dass b. wenigstens eine axial an den Stator angrenzende Schicht nicht mit Ausgießmaterial ausgegossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ausgießen in den Aufnahmeraum für einen Rotor ein, insbesondere kreiszylinderförmiger, Platzhalter eingefügt wird, der verhindert, dass Ausgießmaterial beim Ausgießen in den Aufnahmeraum gelangt und der nach dem Aushärten des Ausgießmaterials wieder entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Ausgießen, insbesondere in einem einzigen Gießvorgang, ein einstückiger, insbesondere ein einziger einstückiger, Ausgießmaterialkörper hergestellt wird.
Elektromotor hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Elektromotor, insbesondere nach Anspruch 15, der einen Stator und ein Motorgehäuse aufweist, in dem der Stator fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator mittels wenigstens eines Federelements in dem Motorgehäuse reibschlüssig fixiert ist und die Freiräume innerhalb des Stators mit Ausnahme eines Aufnahmeraumes, in dem ein Rotor angeordnet ist, mit einem Ausgießmaterial ausgegossen sind.
Elektromotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement als, insbesondere geschlitzte, Toleranzhülse ausgebildet ist.
Elektromotor nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement aus einem wellenförmigen Blechband hergestellt ist oder dass das Federelement eine wellenförmige Prägung aufweist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator mittels eines hülsenförmigen Federelements, derart in dem Motorgehäuse fixiert ist, dass das hülsenförmige Federelement den Stator umgibt und einerseits an einer Außenumfangsfläche des Stators und andererseits an einer Innenumfangsfläche des Motorgehäuses anliegt.
Elektromotor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenumfangsfläche des Stators kreiszylinderförmig ausgebildet ist und/oder dass die Innenumfangsfläche des Motorgehäuses kreiszylinderförmig ausgebildet ist.
Elektromotor nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass in der Innenseite des Motorgehäuses eine umlaufende Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Nut oder ein umlaufender Rücksprung, ausgebildet ist, die die Innenumfangsfläche aufweist, an der das hülsenförmige Federelement anliegt.
Elektromotor nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass in der Außenseite des Stators eine umlaufende Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Nut oder ein umlaufender Rücksprung, ausgebildet ist, die die Außenumfangsfläche aufweist, an der das hülsenförmige Federelement anliegt.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Federelements eine Reibschlussverbindung hergestellt ist, deren Haltemoment größer, insbesondere wenigstens zehnmal größer, ganz insbesondere mehr als fünfzigmal größer, ist, als das maximale Motordrehmoment des Elektromotors.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen dem Stator und dem Motorgehäuse wenigstens teilweise mit dem Ausgießmaterial ausgegossen ist.
Elektromotor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement frei von Ausgießmaterial ist und/oder dass eine umlaufende Ausnehmung, insbesondere eine umlaufende Nut oder ein umlaufender Rücksprung, in der das Federelement wenigstens teilweise angeordnet ist, nicht ausgegossen ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgießmaterial einen Kunststoff und/oder ein Harz, insbesondere Epoxidharz oder Polyesterharz, beinhaltet, und/oder dass das Ausgießmaterial, wenigstens im ausgehärteten Zustand, ein elektrischer Isolator ist und/oder dass das Ausgießmaterial nicht brennbar ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass a. wenigstens eine axial an den Stator angrenzende Schicht ebenfalls mit dem Ausgießmaterial ausgegossen ist oder dass beidseitig axial an den Stator angrenzende Schichten ebenfalls mit dem Ausgießmaterial ausgegossen sind, oder dass b. wenigstens eine axial an den Stator angrenzende Schicht frei von Ausgießmaterial ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgießmaterial nach dem Aushärten einen einstückigen und zusammenhängenden Körper bildet.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein Statorjoch des Stators und das Motorgehäuse aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.
Elektromotor nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorjoch aus Eisen hergestellt ist oder Eisen beinhaltet oder aus einem Stapel von Eisenplatten hergestellt ist.
Elektromotor nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
Elektromotor nach einem der Ansprüche 16 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement aus Stahl, insbesondere aus Federstahl, hergestellt ist.
Aktuator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug oder für eine Lenkung oder zur Ankopplung an einen Verbrennungsmotor oder für ein aktives Fahrwerk oder zur Verstellung des Expansionshubes eines Verbrennungsmotors oder für ein Robotergelenk, wobei der Aktuator einen Elektromotor nach einem der Ansprüche 15 bis 32 aufweist.
Aktuator nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator ein dem Elektromotor triebtechnisch nachgeschaltetes Getriebe, insbesondere ein Spannungswellengetriebe, aufweist.