DE102018214443A1

DE102018214443A1 - Verfahren zur Kapselung einer Statorbaugruppe und Statorbaugruppe

Info

Publication number: DE102018214443A1
Application number: DE102018214443.5A
Authority: DE
Inventors: Jens Artmann
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2018-08-27
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2038-08-28
Also published as: DE102018214443B4

Abstract

Es werden ein Verfahren zur Kapselung einer Statorbaugruppe und eine Statorbaugruppe beschrieben. Bei dem Verfahren findet ein Spaltrohr Verwendung, das in einen Fügespalt zwischen Stator und Rotor des Elektromotors eingesetzt wird. Dabei wird in einem ersten Schritt ein Vorformling des Spaltrohres hergestellt. In einem zweiten Schritt erfolgt ein Umformen des Vorformlings zur Reduzierung von dessen Wandstärke, um im fertigen Elektromotor den Abstand zwischen Rotor und Stator zu verringern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kapselung einer Statorbaugruppe eines Elektromotors gegenüber einem Medienraum unter Verwendung eines separat aus Kunststoff gefertigten Spaltrohres, das in einen Fügespalt zwischen Stator und Rotor eingesetzt wird.
Ohne eine derartige Kapselung würden die entsprechenden Medien (Gas, Öl, Kühlmedium, Wasser etc.) über die Statorbleche, Wicklungen, Stanzgitter etc. austreten können, da sich der in einer Welle des Elektromotors angeordnete Rotor innerhalb des Mediums befindet.
Zur Abdichtung der entsprechenden Austrittsstellen wurden verschiedenste Ansätze gewählt. Eine Abdichtung durch nachträgliches Vergießen/Kleben ist aber aufwändig und teuer und bringt häufige Qualitätsprobleme mit sich. Es ist ferner bekannt, hierfür ein sogenanntes Spaltrohr einzusetzen.
Bei einem derartigen Spaltrohr handelt es sich um ein separat geformtes Kunststoffteil. Das Problem hierbei ist, dass eine gewisse Wandstärke aufgrund der Herstellprozesse, insbesondere Spritzgießprozesse, nicht unterschritten werden kann und zum Verbau auch noch Spalte benötigt werden. Das Spaltrohr muss daher eine bestimmte Wandstärke aufweisen. Durch diese Voraussetzungen wird aber der Abstand zwischen Stator und Rotor relativ groß. Dies führt zu einer Verschlechterung der magnetischen Wirkung, oder es müssen im Rotor stärkere Magnete verwendet werden. Stärkere Magnete oder insgesamt eine Vergrößerung des Elektromotors sind jedoch entsprechend teuer.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, das eine einfache und sichere Abdichtung der Statorgruppe bei geringem Abstand zwischen Stator und Rotor ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der angegebenen Art gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:

Herstellen eines Vorformlings des Spaltrohres; und
Umformen des Vorformlings, um diesen in die endgültige Form zu bringen, zur Erzielung einer geringeren Wandstärke desselben, wobei der Vorformling entweder außerhalb der Statorbaugruppe umgeformt und in den Fügespalt eingesetzt oder innerhalb der Statorbaugruppe im in den Fügespalt eingesetzten Zustand umgeformt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ebenfalls ein Spaltrohr verwendet, jedoch wird dieses mit einem speziellen Herstellverfahren produziert. Es findet ein zweistufiges Herstellungsverfahren Anwendung, wobei in einer ersten Stufe ein Vorformling produziert wird, der dann in einer nachfolgenden Stufe mittels eines Umformverfahrens in die endgültige Form gebracht wird. Mit diesem Verfahren wird erreicht, dass die in der ersten Verfahrensstufe hergestellte ursprüngliche dicke Wandstärke in der zweiten Verfahrensstufe verringert wird, so dass es auf diese Weise gelingt, ein besonders dünnes Spaltrohr für Elektromotoren herzustellen. Mit einem derartigen dünnen Spaltrohr können Stator und Rotor relativ nah aneinander angeordnet werden, so dass sich insgesamt eine gute Abdichtung der Statorbaugruppe bei guten elektromagnetischen Eigenschaften des entsprechenden Elektromotors ergibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in zwei Varianten durchgeführt werden. Bei einer ersten Variante wird ein Vorformling des Spaltrohres hergestellt, wobei der hergestellte Vorformling außerhalb der Statorbaugruppe zum Endprodukt umgeformt und in den entsprechenden Fügespalt des Stators eingesetzt wird. Bei dieser Verfahrensvariante kann daher ein Herstellverfahren des Vorformlings Verwendung finden, bei dem zwangsläufig eine relativ dicke Wandstärke des Vorformlings erzielt wird. In dem nachfolgenden Umformverfahren kann dann diese Wandstärke stark reduziert bzw. minimiert werden.
Bei der zweiten Verfahrensvariante wird ebenfalls ein Vorformling des Spaltrohres hergestellt, wobei auch hierbei der Vorformling eine entsprechend dicke Wandstärke aufweisen kann. Der dicke Vorformling wird dann in den Fügespalt eingesetzt und innerhalb der Statorbaugruppe im in den Fügespalt eingesetzten Zustand zum Endprodukt umgeformt. Hierbei findet daher der Umformprozess innerhalb der Statorbaugruppe Anwendung.
Was die zweite Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens, d. h. den Umformprozess, anbetrifft, so kann es sich hier beispielsweise um Spritzblasformen, Schlauchextrudieren, Tiefziehen oder weitere hierfür geeignete Verfahren handeln.
Eine besonders geeignete Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Vorformling als Vorspritzling hergestellt wird. Bei einem hierfür eingesetzten Spritzgießverfahren kann aus verfahrenstechnischen Gründen eine bestimmte Wandstärke des Vorformlings nicht unterschritten werden, so dass es der erwähnten zweiten Verfahrensstufe (Umformprozess) bedarf, um ein Spaltrohr mit minimaler Wandstärke herstellen zu können.
Bei der zweiten Verfahrensvariante, bei der der Umformprozess innerhalb der Statorbaugruppe stattfindet, ergibt sich der weitere Vorteil, dass durch das Umformverfahren in der Statorbaugruppe der vorgesehene Fügespalt eliminiert werden kann. Hierdurch werden daher die Abdichtungseigenschaften weiter verbessert.
Für die erste Verfahrensvariante, bei der der Vorformling außerhalb der Statorbaugruppe umgeformt wird, wird die Statorbaugruppe vorzugsweise mit einem Fügespalt hergestellt, dessen Breite der des umgeformten Vorformlings entspricht. Bei dieser Variante kann daher der Fügespalt direkt an die Breite des Endproduktes angepasst werden, da der breitere bzw. dickere Vorformling außerhalb der Statorbaugruppe entsprechend umgeformt und mit einer dünneren Wandstärke versehen wird.
Bei der zweiten Verfahrensvariante wird die Statorbaugruppe vorzugsweise mit einem Fügespalt hergestellt, dessen Breite der des nicht umgeformten Vorformlings entspricht. Bei dieser Variante wird nämlich der breitere bzw. dickere Vorformling in den Stator eingesetzt und dann an Ort und Stelle umgeformt, d. h. mit einer dünneren Wandstärke versehen, so dass der Fügespalt auf den Vorformling abgestimmt sein muss.
Es versteht sich, dass bei der vorstehend beschriebenen ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens der Vorformling bzw. zumindest ein Teil hiervon außerhalb der Statorbaugruppe erwärmt wird, um die Umformung durchzuführen. Eine derartige Erwärmung findet vorzugsweise auch bei der zweiten Verfahrensvariante Anwendung, bei der der Vorformling innerhalb der Statorbaugruppe umgeformt wird. Auch hier wird daher der Vorformling außerhalb der Statorbaugruppe erwärmt bzw. es wird ein Teil hiervon erwärmt, bevor der eigentliche Umformprozess in der Statorbaugruppe durchgeführt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geht es darum, durch Umformen eines hergestellten Vorformlings die Wandstärke des zwischen Stator und Rotor eingesetzten Spaltrohres zu reduzieren. Je nach Ausführungsform des Spaltrohres muss hierzu nicht das gesamte Spaltrohr umgeformt werden, sondern die Umformung des eigentlichen Umformbereiches, der die zylindrische Wand zwischen Stator und Rotor betrifft, kann hierzu ausreichend sein. Beispielsweise kann hierbei ein Vorformling verwendet werden, der die Form einer Scheibe mit einer von einer einen Umformbereich darstellenden kurzen zylindrischen Wand umgebenen Öffnung besitzt, und diese kurze zylindrische Wand kann in eine im Fügespalt anzuordnende bzw. angeordnete lange dünne zylindrische Wand umgeformt werden. Hierbei bleibt daher die einen Teil des Vorformlings bildende Scheibe im Wesentlichen unverändert und dient zur Befestigung des Spaltrohres an der Statorbaugruppe.
Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Statorbaugruppe eines Elektromotors, die mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren gekapselt worden ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt vier Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Es geht um die Kapselung einer Statorbaugruppe eines Elektromotors gegenüber einem Medienraum unter Verwendung eines separat aus Kunststoff gefertigten Spaltrohres. Das Spaltrohr soll hierbei in einen Fügespalt zwischen Stator und Rotor des Elektromotors eingesetzt werden.
In der Darstellung a ist eine Statorbaugruppe 1 mit einem zentralen Hohlraum 2 zur Aufnahme eines Rotors dargestellt. Zwischen Stator und Rotor existiert ein Fügespalt, in den ein Spaltrohr eingesetzt werden soll, um ein Austreten von Medien über die Statorbaugruppe zu verhindern, da sich der Rotor innerhalb des Mediums befindet.
Die Statorbaugruppe 1 ist in der Darstellung a im aufgebrochenen Zustand dargestellt. Unterhalb der Statorbaugruppe 1 ist ein Vorformling 3 eines Spaltrohres im halbierten Zustand gezeigt. Dieser Vorformling 3 ist etwa als Scheibenring ausgebildet und weist eine zentrale Öffnung auf, die von einer dicken kurzen Wand 4 umgeben ist.
Das Spaltrohr wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in zwei Stufen hergestellt. In einer ersten Stufe wird der in der Darstellung a gezeigte Vorformling 3 produziert. In einer zweiten Stufe wird die einen Umformbereich bildende dicke kurze Wand 4 erwärmt. Ferner wird in der zweiten Stufe der Vorformling 3 an der Unterseite der Statorbaugruppe 1 montiert, wobei die dicke kurze zylindrische Wand 4 in den Fügespalt zwischen Rotor und Stator eingeführt wird, wie in der Darstellung b gezeigt. Anschließend folgt dann ein Umformprozess des Umformbereiches des Vorformlings 3, mit dem die dicke kurze Wand zu einer dünnen langen zylindrischen Wand verformt wird. Dieser Zustand ist in der Darstellung c gezeigt.
Die Darstellung d zeigt den Endzustand, in dem die dünne zylindrische Wand des Vorformlings den Fügespalt zwischen Rotor und Stator ausfüllt. In dieser Endform ist das Spaltrohr nahezu mit einem Nullspalt in den Stator eingepasst.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher erreicht, dass der später in den Hohlraum 2 des Stators eingepasste Rotor infolge der dünnen zylindrischen Wand des Spaltrohres sehr nahe am Stator angeordnet werden kann. Der Abstand zwischen Rotor und Stator kann daher sehr klein gehalten werden, wobei trotzdem eine einfache und sichere Abdichtung möglich ist. Durch das in der zweiten Stufe vorgenommene Umformen des Vorformlings des Spaltrohres wird die ursprünglich „dick“ gespritzte Wandstärke enorm verringert. Als geeignetes Umformverfahren kann beispielsweise ein Spritzblasformen Anwendung finden.

Claims

Verfahren zur Kapselung einer Statorbaugruppe (1) eines Elektromotors gegenüber einem Medienraum unter Verwendung eines separat aus Kunststoff gefertigten Spaltrohres, das in einen Fügespalt zwischen Stator und Rotor eingesetzt wird, mit den folgenden Schritten: Herstellen eines Vorformlings (3) des Spaltrohres; und Umformen des Vorformlings (3), um diesen in seine endgültige Form zu bringen, zur Erzielung einer geringeren Wandstärke desselben, wobei der Vorformling (3) entweder außerhalb der Statorbaugruppe geformt und in den Fügespalt eingesetzt oder innerhalb der Statorbaugruppe (1) im in den Fügespalt eingesetzten Zustand umgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling (3) als Vorspritzling hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorformling (3) durch Spritzblasformen, Schlauchextrudieren oder Tiefziehen umgeformt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Umformverfahren in der Statorbaugruppe (1) der Fügespalt eliminiert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorbaugruppe (1) mit einem Fügespalt hergestellt wird, dessen Breite der des umgeformten Vorformlings (3) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorbaugruppe (1) mit einem Fügespalt hergestellt wird, dessen Breite der des nicht umgeformten Vorformlings entspricht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorformling (3) verwendet wird, der die Form einer Scheibe mit einer von einer einen Umformbereich darstellenden kurzen zylindrischen Wand (4) umgebenen Öffnung besitzt, so dass die kurze zylindrische Wand (4) in eine im Fügespalt anzuordnende bzw. angeordnete lange dünne zylindrische Wand umgeformt wird.
Statorbaugruppe (1) eines Elektromotors, die mit dem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche gekapselt ist.