DE102019001273A1

DE102019001273A1 - Stator eines Elektromotors, Elektromotor und Verfahren zum Herstellen eines Stators

Info

Publication number: DE102019001273A1
Application number: DE102019001273.9A
Authority: DE
Inventors: Uwe Caldewey
Original assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Current assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2020-08-27

Abstract

Stator eines Elektromotors mit
- einem Grundkörper mit mehreren Polen und zwischen den Polen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Wandungen,
- mehreren Wicklungen, wobei jeweils eine Wicklung von einem Pol getragen wird und eine Spule ausbildet,
- einem Isolationskörper, der die Pole zumindest teilweise überdeckt und die Wandungen zumindest teilweise überdeckt und
- einem Lager mit einer äußeren Umfangsfläche und einer Aufnahme für eine Welle eines Rotors des Elektromotors, bei dem das Lager in den Isolationskörper eingepresst ist oder ein Lagertopf vorgesehen ist, in dem das Lager angeordnet ist, wobei der Lagertopf in den Isolationskörper eingepresst ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator eines Elektromotors. Ferner betrifft die Erfindung einen Elektromotor und ein Verfahren zum Herstellen eines Stators.
Aus DE 10 2009 024 991 A1 ist ein Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor bekannt. Der Stator des bekannten Elektromotors weist einen Grundkörper mit mehreren Polen und zwischen den Polen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Wandungen auf. Es sind mehrere Wicklungen vorgesehen, wobei jeweils eine Wicklung von einem Pol getragen wird und eine Spule ausbildet. Ferner weist der Stator des bekannten Elektromotors einen Isolationskörper auf, der zur elektrischen Isolation der Wicklungen gegen den Grundkörper die Pole teilweise überdeckt und die Wandungen teilweise überdeckt. Der Stator des bekannten Elektromotors weist ein Lager mit einer äußeren Umfangsfläche und einer Aufnahme für die Rotorwelle des Rotors des Elektromotors auf. Das Lager ist in einem Lagertopf einer Lagerbrücke des Stators angeordnet. Die Umfangsfläche des Lagers ist mit der Innenoberfläche des Lagertopfes verklebt. Ein topfartiges Distanzteil ist über den Lagertopf gestülpt und mit diesem verklebt. Das topfartige Distanzteil ist mit dem Isolationskörper verklebt.
Gemäß DE 10 2009 024 991 A1 wird durch den Einsatz eines Distanzteils die Eigenresonanz des Systems drastisch erhöht, wobei die Wandstärke der Lagerbrücke, insbesondere im Bereich des das Lager aufnehmenden Aufnahmebereichs klein gehalten werden kann, so insbesondere im Bereich von wenigen zehntel-Millimetern bis hin zu zwei Millimetern. Gemäß DE 10 2009 024 991 A1 soll hierdurch das Gewicht deutlich reduziert werden.
Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Konstruktion eines Stators eines Elektromotors weiter zu vereinfachen sowie dessen Herstellung weiter zu vereinfachen. Ferner lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Gewicht eines Stators eines Elektromotors weiter zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche 1, 7 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und der hiernach folgenden Beschreibung wiedergegeben.
Die Erfindung geht von der Grunderkenntnis aus, dass der Stator dadurch versteift werden kann, dass entweder das Lager unmittelbar in den Isolationskörper eingepresst ist oder - soweit ein Lagertopf für das Lager verwendet wird - der Lagertopf in den Isolationskörper eingepresst ist.
Ein steifer Stator bietet die Möglichkeit einer Verminderung der Geräuschentwicklung. Mit dem erfindungsgemäßen Einpressen des Lagers bzw. des Lagertopfs wird nun ein Weg vorgeschlagen, die Geräuschentwicklung mit einfachen Mitteln zu vermindern.
Das Einpressen des Lagers bzw. des Lagertopfes führt zu einer Spannung des Stators in radialer Richtung. Die für das Spannen aufgebrachten Kräfte sind von der Längsachse des Stators radial nach außen gerichtet.
Der erfindungsgemäße Stator eines Elektromotors weist einen Grundkörper, mehrere Wicklungen, einen Isolationskörper und ein Lager zur Aufnahme einer Welle eines Rotors des Elektromotors auf.
Der Grundkörper weist mehrere Pole auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper mehr als zwei Pole, insbesondere bevorzugt mehr als drei Pole, insbesondere bevorzugt mehr als vier Pole auf. Die Zahl der Pole kann den Gleichlauf des Elektromotors bei niedrigen Drehzahlen beeinflussen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper weniger als 15 Pole, insbesondere bevorzugt weniger als 10 Pole und insbesondere bevorzugt weniger als 9 Pole und insbesondere bevorzugt weniger als 5 Pole auf.
Zwischen den Polen weist der Stator sich in Umfangsrichtung erstreckende Wandungen auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Stator als innen genuteter Stator ausgeführt. Die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Wandungen sind somit außen liegend angeordnet, während sich die Pole radial nach innen erstrecken.
Die Axialrichtung des Stators ist die Richtung senkrecht zu den Radialrichtungen, in die sich die Pole erstrecken. Insbesondere bevorzugt ist die Axialrichtung des Stators die Richtung, die die Welle des Rotors in dem Stator einnehmen soll.
Der Stator weist mehrere Wicklungen auf, wobei jeweils eine Wicklung von einem Pol getragen wird, was gleichbedeutend damit ist, dass die Wicklung um den Pol gewickelt ist. Jede Wicklung bildet eine Spule aus.
Der Isolationskörper des erfindungsgemäßen Stators ist zur elektrischen Isolation der Wicklungen gegen den Grundkörper vorgesehen. Hierfür überdeckt der Isolationskörper die Pole zumindest teilweise. Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der Isolationskörper die Pole gänzlich überdeckt. Damit ist gemeint, dass keine Oberfläche des Isolationskörpers frei liegt. Bei einer solchen Ausführungsform wird jede Oberfläche eines Pols durch den Isolationskörper überdeckt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Pole jedoch nur teilweise überdeckt. Insbesondere bevorzugt wird die radial nach innen weisende Oberfläche der Pole nicht durch den Isolationskörper überdeckt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist nur die nach innen weisende Oberfläche der Pole nicht von dem Isolationskörper überdeckt, während die übrigen Oberflächen der Pole von dem Isolationskörper überdeckt werden. Ferner ist vorgesehen, dass die Wandungen zumindest teilweise durch den Isolationskörper überdeckt werden. Auch hier sind Ausführungsformen denkbar, bei denen alle Oberflächen der Wandungen des Grundkörpers durch den Isolationskörper überdeckt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind jedoch nur die radial nach innen weisenden Oberflächen der Wandungen von dem Isolationskörper überdeckt, während die Stirnflächen des Grundkörpers und die Außenumfangsfläche des Grundkörpers nicht durch den Isolationskörper überdeckt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind nur die radial nach innen weisenden Oberflächen des Grundkörpers sowie Abschnitte der stirnseitigen Oberflächen des Grundkörpers, insbesondere bevorzugt die radial inneren Abschnitte der Stirnflächen des Grundkörpers, von dem Isolationskörper überdeckt, während andere Abschnitte der Stirnflächen des Grundkörpers, insbesondere die radial weiter außenliegenden Abschnitte der Stirnflächen des Grundkörpers sowie die Außenumfangsflächen des Grundkörpers nicht von dem Isolationskörper überdeckt.
Der erfindungsgemäße Stator weist ein Lager zur Aufnahme für die Rotorwelle eines Rotors des Elektromotors auf. Das Lager kann ein Gleitlager sein, insbesondere bevorzugt eine Buchse. Besonders bevorzugt ist das Lager ein Kugellager. Das Lager weist eine äußere Umfangsfläche auf. Dabei ist bei einem Kugellager insbesondere die radial nach außen weisende Umfangsfläche des äußeren Käfigs gemeint. Bei der Ausführung des Lagers als Gleitlager in Form einer Buchse ist damit insbesondere bevorzugt die radial nach außen weisende Umfangsfläche der Buchse gemeint.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind zumindest Teile der Umfangsfläche des Lagers stoffschlüssig mit dem Isolationskörper verbunden. Gemäß dieser Ausführungsform wird somit das Lager selbst unmittelbar mit dem Isolationskörper stoffschlüssig verbunden bzw. der Lagertopf selbst unmittelbar stoffschlüssig mit dem Isolationskörper verbunden. Als stoffschlüssige Verbindung wird eine Verbindung verstanden, bei der die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Als stoffschlüssige Verbindung wird insbesondere eine nicht lösbare Verbindung verstanden, die sich nur durch Zerstörung des Verbindungsmittels trennen lässt. Eine stoffschlüssige Verbindung kann insbesondere im Wege des Lötens, Schweißens, Vulkanisierens, aber insbesondere bevorzugt im Wege des Klebens realisiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zur Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung verwendete Klebstoff ein Zweikomponenten-Klebstoff, insbesondere bevorzugt auf Epoxidharz-Basis oder ein anaerober Kleber.
Die Erfindung schlägt vor, den Stator derart auszuführen, dass das Lager in den Isolationskörper eingepresst ist bzw. der Lagertopf in den Isolationskörper eingepresst ist.
Das Einpressen kann durch ein Übermaß erreicht werden, dass das Lager bzw. der Lagertopf zumindest in eine Richtung relativ zu dem Abstand zweier einander gegenüberliegender Flächen des Isolationskörpers hat, den diese Fläche ohne Anlage mit der Umfangsfläche des Lagers bzw. des Lagertopfes hätten. Zum Einbringen des Lagers bzw. des Lagertopfes zwischen diese einander gegenüberliegende Flächen des Isolationskörpers muss demnach der Abstand dieser Flächen durch Spreizen erhöht werden und/oder die Umfangsfläche des Lagers zumindest in den Teilen, die mit diesen Flächen des Lagertopfes in Anlage kommen, eingedrückt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand, den zwei Punkte auf der Umfangsfläche des Lagers haben, größer als der bei ausgebautem Lager gemessene Abstand, den zwei Punkte auf dem Isolationskörper haben, die im eingebauten Zustand des Lagers in Anlage mit den Punkten auf der Umfangsfläche des Lagers stehen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand, den zwei diametral einander gegenüberliegende Punkte auf der Umfangsfläche des Lagers haben, größer, insbesondere bevorzugt um 1.000 ppm oder um mehr als 10 ppm, aber weniger als 1.000 ppm, insbesondere um mehr als 50 ppm, aber weniger als 500 ppm größer als der bei ausgebautem Lager gemessene Abstand (bzw. der vor dem Einbau des Lagers gemessene Abstand), den zwei diametral einander gegenüberliegende Punkte auf dem Isolationskörper haben, die im eingebauten Zustand des Lagers in Anlage mit den Punkten auf der Umfangsfläche des Lagers stehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand, den zwei Punkte auf der Umfangsfläche des Lagertopfes haben, größer als der bei ausgebautem Lagertopf gemessene Abstand, den zwei Punkte auf dem Isolationskörper haben, die im eingebauten Zustand des Lagertopfes in Anlage mit den Punkten auf der Umfangsfläche des Lagertopfes stehen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand, den zwei diametral einander gegenüberliegende Punkte auf der Umfangsfläche des Lagertopfes haben, größer insbesondere bevorzugt um 1.000 ppm oder um mehr als 10 ppm, aber weniger als 1.000 ppm, insbesondere um mehr als 50 ppm, aber weniger als 500 ppm größer als der bei ausgebautem Lagertopf gemessene Abstand, den zwei diametral einander gegenüberliegende Punkte auf dem Isolationskörper haben, die im eingebauten Zustand des Lagertopfes in Anlage mit den Punkten auf der Umfangsfläche des Lagertopfes stehen.
Als diametral einander gegenüberliegend werden Punkte verstanden, die auf einer Linie liegen, die die Axialrichtung des Stators schneidet.
Für das Einpressen des Lagers, bzw. des Lagertopfes in den Isolationskörper ist eine Anlage eines Teils der Umfangsfläche des Lagers, bzw. des Lagertopfes nicht zwingend notwendig. Es sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen das für das Einpressen notwendige Übermaß durch einen auf der Umfangsfläche des Lagers, bzw. des Lagertopfes aufgetragenen Klebstoff herbeigeführt wird, insbesondere bevorzugt durch eine bereits zum Teil ausgehärteten Klebstoff. Das Vorhandensein des Klebstoffs kann auch zu einer Dämpfung führen, so dass Rotorschwingungen nicht oder nur gedämpft auf den Stator übertragen werden.
In den Ausführungsformen, bei denen zumindest Teile der Umfangsfläche des Lagers, bzw. des Lagertopfes stoffschlüssig mit dem Isolationskörper verbunden sind, können zwei Wirkmechanismen zum Einsatz kommen. Das Einpressen des Lagers, bzw. des Lagertopfes bewirkt, dass das Lager, bzw. der Lagertopf kraftschlüssig in dem Isolationskörper gehalten wird. Hinzutritt dann die stoffschlüssige Verbindung.
Bezogen auf einzelne Teile der Umfangsfläche des Lagers sind Ausführungsformen denkbar, bei denen alle Teile der Umfangsfläche, die stoffschlüssig mit dem Isolationskörper verbunden sind, auch kraftschlüssig mit dem Isolationskörper verbunden werden. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Spalt zwischen diesen Teilen der Umfangsfläche des Lagers, bzw. des Lagertopfes und dem Isolationskörper vorgesehen wird, der schmaler ist, als die Dicke eines in den Spalt eingebrachten Klebstoffs, wenn er ausgehärtet ist. Der Klebstoff kann im nicht ausgehärteten Zustand ein geringeres Volumen einnehmen, als im ausgehärteten Zustand. Die Volumenvergrößerung beim Aushärten kann zum Erzeugen eines den Stoffschluss unterstützenden Kraftschlusses, nämlich zu einem Erzeugen einer radial wirkenden Kraft führen.
Es sind aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen Teile der Umfangsfläche des Lagers, bzw. des Lagertopfes in unmittelbaren Kontakt mit dem Isolationskörper stehen und durch Wahl eines Übermaßes eine Spreizkraft auf den Isolationskörper ausüben. Über diese Verbindung ist das Lager, bzw. der Lagertopf mithin kraftschlüssig mit dem Isolationskörper verbunden. Diese Ausführungsform kann durch eine stoffschlüssige Verbindung ergänzt werden, nämlich durch Klebstoff, der in einem Spalt zwischen anderen Teilen der Umfangsfläche des Lagers, bzw. des Lagertopfes und dem Isolationskörper angeordnet ist und nur eine stoffschlüssige, aber keine kraftschlüssige Verbindung herstellt, beispielsweise weil er beim Aushärten sein Volumen nicht und nur wenig ändert.
Der Isolationskörper ist in einer bevorzugten Ausführungsform derart ausgeführt, dass er den jeweiligen Pol zumindest teilweise überdeckt, wobei der Teil des Isolationskörpers, der die radial weiter innenliegenden Bereiche eines Pols überdeckt, in einer bevorzugten Ausführungsform nicht mit den Teilen des Isolationskörpers verbunden ist, der die radial weiter innenliegenden Bereiche des benachbarten Pols überdeckt. In den bevorzugten Ausführungsformen ist der Isolationskörper genutet ausgeführt. Das bedeutet, dass der Isolationskörper eine durch die Nuten unterbrochene radial weiter innen liegende Umfangsfläche aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Lager (bzw. ein auf die Umfangsfläche des Lagers aufgebrachter Klebstoff) nur an dieser radial innenliegenden Umfangsflächen des Isolationskörpers anliegt. Durch die Unterbrechung der radial innenliegenden Umfangsfläche durch die Nuten ist dies gleich bedeutend damit, dass nur Teile der Umfangsfläche des Lagers (bzw. der an diesen Teilen vorgesehene Klebstoff) an dem Isolationskörper anliegen, während die Teile der Umfangsfläche des Lagers, die sich im Bereich der Nuten befinden, nicht an dem Isolationskörper anliegen, sondern insbesondere bevorzugt freiliegend ausgeführt sind.
Es sind aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen der Teil des Isolationskörpers, der die radial weiter innenliegenden Bereiche eines Pols überdeckt mit den Teilen des Isolationskörpers verbunden ist, der die radial weiter innenliegenden Bereiche des benachbarten Pols überdeckt, beispielsweise mittels eines Stegs. Ebenso sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der Stator außengenutet ausgeführt ist und die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Wandungen zwischen den Polen innenliegend ausgeführt sind. Diese Wandungen können von dem Isolationskörper an der nach innen weisenden Oberfläche gänzlich überdeckt sein. Bei derartigen Ausführungsformen kann der Isolationskörper mithin eine geschlossene Innenoberfläche, zumindest aber einen nach innen weisenden, geschlossenen, ringförmigen Oberflächenabschnitt aufweisen. Bei solchen Ausführungsformen kann die Umfangsfläche des eingepressten Lagers (bzw. ein auf dieser Umfangsfläche aufgebrachter Klebstoff) vollflächig in Anlage mit Oberflächenabschnitten des Isolationskörpers sein. Ferner sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Umfangsfläche des Lagers Erhebungen aufweist, beispielsweise Rippen. Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen das Lager nur durch Anlage des Teils der Umfangsfläche des Lagers, der durch die Rippen gebildet wird (bzw. durch auf die Rippen aufgebrachten Klebstoff), in den Isolationskörper eingepresst ist, während neben den Rippen angeordnete Teile der Umfangsfläche des Lagers einen - gegebenenfalls mit Klebstoff gefüllten - Spalt zu den ihnen zugewandten Oberflächen des Isolationskörpers aufweisen, der keinen Kraftschluss bewirkt. Das soeben zu den Rippen Ausgeführte gilt vergleichbar für den Ausgleich von Fertigungstoleranzen, beispielsweise Formtoleranzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Umfangfläche des Lagers zylinderförmig ausgeführt. Hierdurch kann eine möglichst flächige Anlage mit den Flächen des Isolationskörpers erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Flächen des Isolationskörpers, die in Anlage mit der Umfangsfläche des Lagers kommen, Teilflächen der Umfangsfläche eines Zylinders. Auch hierdurch kann eine möglichst flächige Anlage mit der Umfangsfläche des Lagers erreicht werden. Es sind jedoch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Flächen des Isolationskörpers, die in Anlage mit der Umfangsfläche des Lagers kommen, nicht Teilflächen der Umfangsfläche eines Zylinders sind. Hierdurch kann im Zusammenwirken mit einer zylindrischen Umfangsfläche des Lagers eine Verdrehsicherung erzielt werden.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weist der Stator des Elektromotors einen Lagertopf auf. Das Lager ist in dem Lagertopf angeordnet. Erfindungsgemäß weist der Lagertopf eine äußere Umfangsfläche auf, wobei zumindest Teile der Umfangsfläche des Lagers (oder auf diese Teile aufgebrachter Klebstoff) an dem Isolationskörper anliegen. Der Isolationskörper ist in einer bevorzugten Ausführungsform derart ausgeführt, dass er den jeweiligen Pol zumindest teilweise überdeckt, wobei der Teil des Isolationskörpers, der die radial weiter innenliegenden Bereiche eines Pols überdeckt in einer bevorzugten Ausführungsform nicht mit den Teilen des Isolationskörpers verbunden ist, der die radial weiter innenliegenden Bereiche des benachbarten Pols überdeckt. In den bevorzugten Ausführungsformen ist der Isolationskörper genutet ausgeführt. Das bedeutet, dass der Isolationskörper eine durch die Nuten unterbrochene radial weiter innenliegende Umfangsfläche aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Lagertopf (bzw. ein auf seiner Umfangsfläche aufgetragener Klebstoff) nur an dieser radial innenliegenden Umfangsflächen des Isolationskörpers anliegt. Durch die Unterbrechung der radial innen liegenden Umfangsfläche durch die Nuten ist dies gleich bedeutend damit, dass nur Teile der Umfangsfläche des Lagertopfs (bzw. des darauf aufgetragenen Klebstoffs) an dem Isolationskörper anliegen, während die Teile der Umfangsfläche des Lagertopfs, die sich im Bereich der Nuten befinden, nicht an dem Isolationskörper anliegen, sondern insbesondere bevorzugt freiliegend ausgeführt sind.
Es sind aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen der Teil des Isolationskörpers, der die radial weiter innenliegenden Bereiche eines Pols überdeckt mit den Teilen des Isolationskörpers verbunden ist, der die radial weiter innen liegenden Bereiche des benachbarten Pols überdeckt, beispielsweise mittels eines Stegs. Ebenso sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der Stator außengenutet ausgeführt ist und die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Wandungen zwischen den Polen innenliegend ausgeführt sind. Diese Wandungen können von dem Isolationskörper an der nach innen weisenden Oberfläche gänzlich überdeckt sein. Bei derartigen Ausführungsformen kann der Isolationskörper mithin eine geschlossene Innenoberfläche, zumindest aber einen nach innen weisenden, geschlossenen, ringförmigen Oberflächenabschnitt aufweisen. Bei solchen Ausführungsformen kann die Umfangsfläche des Lagertopfs (bzw. ein darauf aufgetragener Klebstoff) vollflächig an dem Isolationskörper anliegen. Ferner sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Umfangsfläche des Lagertopfs Erhebungen aufweist, beispielsweise Rippen. Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der Lagertopf nur durch Anlage des Teils der Umfangsfläche des Lagertopfs, der durch die Rippen gebildet wird (bzw. eines hierauf aufgetragenen Klebstoffs), in den Isolationskörper eingepresst ist, während neben den Rippen angeordnete Teile der Umfangsfläche des Lagertopfs einen - gegebenenfalls mit Klebstoff gefüllten - Spalt zu den ihnen zugewandten Oberflächen des Isolationskörpers aufweisen, der keinen Kraftschluss ausbildet. Das soeben zu den Rippen Ausgeführte gilt vergleichbar für den Ausgleich von Fertigungstoleranzen, beispielsweise Formtoleranzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Umfangfläche des Lagertopfes zylinderförmig ausgeführt. Hierdurch kann eine möglichst flächige Anlage mit den Flächen des Isolationskörpers erreicht werden. Es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Umfangfläche des Lagertopfes nicht zylinderförmig ausgeführt ist, beispielsweise um im Zusammenwirken mit den Oberflächen des Isolationskörpers eine Verdrehsicherung zu erzielen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Flächen des Isolationskörpers, die in Anlage mit der Umfangsfläche des Lagertopfes kommen, Teilflächen der Umfangsfläche eines Zylinders. Auch hierdurch kann eine möglichst flächige Anlage mit der Umfangsfläche des Lagertopfes erreicht werden. Es sind jedoch Ausführungsformen denkbar, bei denen die Flächen des Isolationskörpers, die in Anlage mit der Umfangsfläche des Lagertopfes kommen, nicht Teilflächen der Umfangsfläche eines Zylinders sind. Hierdurch kann im Zusammenwirken mit einer zylindrischen Umfangsfläche des Lagertopfes eine Verdrehsicherung erzielt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Lager axial außerhalb der Statorbleche angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform, insbesondere bei schnelldrehenden Motoren, insbesondere solchen, die SMC-Material verwenden, kann das Lager auf Höhe der Statorbleche oder mit den Statorblechen überlappend angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stator des Elektromotors ein oberes Lager zur Aufnahme des einen Endes der Rotorwelle des Rotors des Elektromotors auf sowie ein unteres Lager zur Aufnahme des anderen Endes der Rotorwelle des Rotors des Elektromotors auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass sowohl das obere Lager als auch das untere Lager in den Isolationskörper eingepresst sind. In einer alternativen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das obere Lager in einem oberen Lagertopf angeordnet ist, wobei der obere Lagertopf in den Isolationskörper eingepresst ist, wobei ferner das untere Lager in einem unteren Lagertopf angeordnet ist, wobei der untere Lagertopf in den Isolationskörper eingepresst ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht zwischen der Umfangsfläche des Lagers und dem Isolationskörper ein Spalt, in dem ein ausgehärteter Klebstoff angeordnet ist. Der Klebstoff ist von der Sorte, dass beim Aushärten des Klebstoffs eine Volumenvergrößerung des Klebstoffs entsteht. Durch diese Volumenvergrößerung des Klebstoffs während des Aushärtens kann eine Spreizkraft auf den Isolator ausgeübt werden. Solange die beim Aushärten des Klebstoffs entstandene Volumenvergrößerung des Klebstoffs anhält, wird die Spreizkraft auf den Isolationskörper ausgeübt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die einen Lagertopf und ein in dem Lagertopf angeordnetes Lager aufweist, ist ein Spalt zwischen der Umfangsfläche des Lagertopfs und dem Isolationskörper vorgesehen und in dem Spalt ein ausgehärteten Klebstoff angeordnet, wobei eine beim Aushärten des Klebstoffs entstandene Volumenvergrößerung des Klebstoffs eine Spreizkraft auf den Isolationskörper ausübt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Spalt zwischen der Umfangsfläche des Lagers bzw. der Umfangsfläche des Lagertopfs und Abschnitt des Lagertopfs, mit dem er stoffschlüssig verbunden ist, kleiner als 1 mm, vorzugsweise kleiner als 0,5 mm und insbesondere bevorzugt zwischen 0,2 und 1mm, vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,5mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Isolationskörper Innenflansche auf, die jeweils über eine Wicklung in einer axialen Richtung des Stators überstehen. Die durch das Einpressen des Lagers in Radialrichtung auf den Isolationskörper wirkenden Spreizkräfte werden durch die Teile der Umfangsfläche des Lagers, die in Anlage mit den Innenflanschen des Isolationskörpers sind bzw. durch einen auf diese Teile der Umfangsfläche aufgetragenen Klebstoff auf den Isolationskörper übertragen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung mit einem in einem Lagertopf angeordneten Lager werden die durch das Einpressen des Lagertopfes in Radialrichtung auf den Isolationskörper wirkenden Spreizkräfte durch die Teile der Umfangsfläche des Lagertopfes, die in Anlage mit den Innenflanschen des Isolationskörpers sind bzw. durch einen auf diese Teile der Umfangsfläche aufgetragenen Klebstoff auf den Isolationskörper übertragen
Die Innenflansche können auch als umlaufender Ring ausgeführt sein, der sowohl in axialer Richtung des Stator, als auch in Umfangsrichtung des Stators jeweils über eine Wicklung übersteht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Isolationskörper ein einstückiger Körper, vorzugsweise ein mittels eines Urformverfahrens hergestellter Körper, beispielsweise ein im Spritzgussverfahren hergestellter Körper. Es sind auch Ausführungsformen denkbare, bei denen der Isolationskörper aus mehreren Teilkörpern besteht. Diese sind in einer bevorzugten Ausführungsform fest miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verklebt oder verschweißt. Insbesondere bei Ausführungsformen, bei denen der Stator eine Polkette aufweist, kann der Isolationskörper aus einzelnen Teilkörpern zusammengesetzt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Lagertopf Teil einer Lagerbrücke, die den Isolationskörper umgreift. Das Umgreifen bewirkt, dass zumindest in einigen Ebenen senkrecht zur Axialrichtung des Stators Teile der Lagerbrücke in Radialrichtung des Stators gesehen außerhalb des Isolationskörpers bzw. außerhalb des Grundkörpers liegen. Die dadurch herbeigeführte Anwesenheit von Teilen der Lagerbrücke außerhalb des Isolationskörpers, bzw. des Grundkörpers kann in der einfachsten Bauform dazu dienen, Teile des Isolationskörpers bzw. Teile des Grundkörpers zu schützen. Die den Isolationskörper bzw. den Grundkörper umgreifenden Teile der Lagerbrücke können so, beispielsweise zur Bildung eines Gehäuses, herangezogen werden. Ferner kann der Einsatz einer den Isolationskörper und/oder den Grundkörper umgreifenden Lagerbrücke dazu genutzt werden, eine Vorspannung auf den Isolationskörper bzw. den Grundkörper auszuüben. Ist der Durchmesser der Lagerbrücke an der jeweiligen Stelle kleiner als der Außendurchmesser des Isolationskörpers bzw. des Grundkörpers an dieser Stelle, liegt also eine Presspassung vor, so kann der den Isolationskörper bzw. den Grundkörper umgreifende Teil der Lagerbrücke eine nach innen gerichtete Radialkraft auf dem Isolationskörper bzw. dem Grundkörper an dieser Stelle ausüben und mithin eine Vorspannung erzeugen.
Die Lagerbrücke ist insbesondere bevorzugt ein Stanzteil, insbesondere bevorzugt ein Blechstanzteil. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Lagerbrücke eine Materialstärke von weniger als 2mm, insbesondere bevorzugt von weniger als 1,2mm und insbesondere bevorzugt von weniger als 0,8mm. Es sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Lagerbrücke unterschiedliche Materialstärken aufweist, beispielsweise die Materialstärke in dem in dem Isolationskörper angeordneten Teil, größer ist als in den Teilen der Lagerbrücke, die außerhalb des Isolationskörpers angeordnet sind. Insbesondere wenn die eingepresste Lagerbrücke im Wesentlichen auf Druck belastet wird, kann die Materialstärke des außerhalb des Isolationskörpers liegenden Teils reduziert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper ein Paket von Statorblechen auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Grundkörper nur ein Paket von Statorblechen auf, wobei die einzelnen Statorbleche des Pakets gleich geformt und gleich ausgerichtet sein können. Es sind aber auch Ausführungsformen denkbar, bei denen die einzelnen Statorbleche (Blechstreifen) gleich ausgebildet sind, aber versetzt zueinander aufeinander liegen. In einer solchen Ausführungsform ist es möglich, dass der Durchmesser des Stators größer ist als die Breite eines einzelnen Statorblechstreifens. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die einzelnen Statorbleche (Blechstreifen) eines Pakets von Statorblechen miteinander verklebt.
In einer alternativen Ausführungsform zu der Ausführungsform, bei der der Grundkörper ein einziges Paket von Statorblechen aufweist, kann der Grundkörper hinsichtlich seiner Pole mehrteilig ausgeführt sein, nämlich als Polkette, die aus Statorsegmenten besteht. In einer solchen Ausführungsform weist jedes Statorsegment ein eigenes Paket von Statorblechen auf. Die einzelnen Statorsegmente werden zu einer Polkette zusammengesetzt und bilden damit den Grundkörper.
Der Grundkörper kann eine zylinderförmige Außenumfangsfläche haben. In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Grundkörper eine polygonale Außenumfangsfläche. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Außenumfangsfläche des Grundkörpers drehsymmetrisch ausgeführt, was bedeutet, dass eine Drehung eines Punkts auf der Außenumfangsfläche des Grundkörpers um einen speziellen Winkel um die Axialrichtung des Stators diesen Punkt auf einen anderen Punkt auf der Außenumfangsfläche des Grundkörpers abbildet.
Der erfindungsgemäße Elektromotor weist einen erfindungsgemäßen Stator und einen Rotor mit einer Welle auf, die von dem Lager des Stators aufgenommen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Elektromotor ein Reluktanzmotor.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Außendurchmesser des Rotors und der Außendurchmesser des Lagers von der gleichen Größenordnung. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Unterschied zwischen dem Außendurchmesser des Rotors und dem Außendurchmesser des Lagers kleiner als 10 %, insbesondere bevorzugt kleiner als 5 %. Dabei sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der Außendurchmesser des Rotors minimal größer ist, als der Außendurchmesser des Lagers, ebenso wie Ausführungsformen denkbar sind, bei denen der Außendurchmesser des Lagers minimal größer ist als der Außendurchmesser des Rotors. In einer bevorzugten Ausführungsform entspricht der Außendurchmesser des Rotors dem Außendurchmesser des Lagers. Als Außendurchmesser des Rotors wird insbesondere der größte Durchmesser einer Enveloppe (einer Einhüllenden) bezeichnet, die den Rotor einhüllt. Der Außendurchmesser des Rotors kann auch der Durchmesser des Hohlzylinders mit dem geringsten Innendurchmesser sein, der sich noch auf den Rotor schieben lässt. Als Außendurchmesser des Lagers wird insbesondere der größte Durchmesser einer Enveloppe (einer Einhüllenden) bezeichnet, die das Lager einhüllt. Der Außendurchmesser des Lagers kann auch der Durchmesser des Hohlzylinders mit dem geringsten Innendurchmesser sein, der sich noch auf das Lager schieben lässt. Als Außendurchmesser des Lagertopfs wird insbesondere der größte Durchmesser einer Enveloppe (einer Einhüllenden) bezeichnet, die den Lagertopf einhüllt. Der Außendurchmesser des Lagertopfs kann auch der Durchmesser des Hohlzylinders mit dem geringsten Innendurchmesser sein, der sich noch auf den Lagertopf schieben lässt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Stators sieht vor, dass, ausgehend von einem Grundkörper mit mehreren Polen und zwischen den Polen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Wandungen, und mehreren Wicklungen, wobei jeweils eine Wicklung von einem Pol getragen wird und eine Spule ausbildet, und einem Isolationskörper, der die Pole zumindest teilweise überdeckt und die Wandungen zumindest teilweise überdeckt, ein Lager mit einer Aufnahme für eine Welle eines Rotors des Elektromotors in den Isolationskörper eingepresst wird oder ein Lagertopf für ein Lager mit einer Aufnahme für eine Welle eines Rotors des Elektromotors in den Isolationskörper eingepresst wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Lager unter Ausbildung eines Spalts zwischen der Umfangsfläche des Lagers und dem Isolationskörper in den Isolationskörper eingesetzt werden. Danach wird ein noch nicht ausgehärteter Klebstoff in den Spalt eingebracht. Der in dem Spalt befindliche Klebstoff wird ausgehärtet und verbindet damit stoffschlüssig Teile der Umfangsfläche des Lagers mit dem Isolationskörper.
In den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stators, bei denen ein Lagertopf zum Einsatz kommt, kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Lagertopf unter Ausbildung eines Spalts zwischen der Umfangsfläche des Lagertopfs und dem Isolationskörper in den Isolationskörper eingesetzt und ein noch nicht ausgehärteter Klebstoff in den Spalt eingebracht und der Klebstoff ausgehärtet werden. Auf diese Weise verbindet der Klebstoff zumindest Teile der Umfangsfläche des Lagertopfs stoffschlüssig mit dem Isolationskörper.
In einem alternativen, ebenfalls zur Erfindung gehörenden Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Stators werden zumindest Teile der Umfangsfläche des Lagers mit einem Klebstoff bestrichen und das Lager in den Isolationskörper eingesetzt. Danach wird der Klebstoff ausgehärtet. Der auf der Umfangsfläche des Lagers befindliche, ausgehärtete Klebstoff verbindet stoffschlüssig Teile der Umfangsfläche des Lagers mit dem Isolationskörper.
In den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stators, bei denen ein Lagertopf zum Einsatz kommt, sieht die Alternative vor, dass zumindest Teile der Umfangsfläche des Lagers mit einem Klebstoff bestrichen werden und der Lagertopf in den Isolationskörper eingesetzt wird. Danach wird der Klebstoff ausgehärtet. Der auf der Umfangsfläche des Lagertopfs befindliche, ausgehärtete Klebstoff verbindet stoffschlüssig Teile der Umfangsfläche des Lagers mit dem Isolationskörper.
In der Ausführungsform mit einem Lagertopf kann der sich zwischen dem Außenring des Lagers und der inneren Topfwandung des Lagertopfes einstellende Ringspalt mit einem Klebstoff gefüllt werden, indem entweder innenseitig auf die Topfwandung oder außenseitig des Außenrings Klebstoff aufgetragen wird oder der Klebstoff in den Ringspalt eingespritzt wird. Der Klebstoff kann zunächst vor einer Aushärtung desselben der Vorfixierung des Lagers in dem lagerbrückenseitigen Lagertopf dienen.
Der in dem Spalt vorgesehene Klebstoff kann vor seiner Aushärtung für eine exakte koaxiale Ausrichtung der Rotorachse zum Stator und hierüber entsprechend eine exakte Ausrichtung der Rotorwelle und des von der Rotorwelle getragenen Rotors im Stator genutzt werden. Hierzu kann eine Einheit aus Rotorwelle und Rotor zusammen mit den an der Rotorwelle festgelegten Lagern in den Klebebetten der Lagertöpfe sowohl in radialer als auch in axialer Richtung verlagerbar, darüber hinaus auskippbar ausgeführt sein. Die jeweiligen Klebespalte erlauben eine entsprechende Ausrichtung der Lager in den Lagertöpfen, wobei nach Erreichen einer exakten Rotorwellenausrichtung und Aushärtung des Klebstoffs diese Rotorwellenlage fixiert ist. Zugleich ist auch über die Verklebung der äußeren Umfangsfläche des Lagertopfes mit dem Isolationskörper unter Belassung eines Klebespalts eine exakte Ausrichtung der zugeordneten Lagerbrücke erreichbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Außenwandung des Lagertopfes mit Klebstoff benetzt und der Lagertopf in den Isolationskörpers gepresst werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine Montagevorrichtung den Rotor und den Stator zueinander in einer gewünschten Lage fixieren. Die Innenwände der Lagertöpfe können in einem nachfolgenden Schritt mit einem Klebstoff benetzt werden. In einem nachfolgenden Schritt können die Lager auf die Rotorwelle gepresst werden. Dadurch nehmen sie mit Bezug auf das jeweilige Rotorwellenende und auch in Bezug zueinander eine feste Position ein.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in einem weiteren Schritt mit Blick auf das Spaltmaß zwischen Rotor und Polen die axiale Ausrichtung von Rotor, Rotorwelle und Lagern zu den Lagerbrücken vorgenommen werden.
Der erfindungsgemäße Elektromotor findet vorzugsweise bei Haushaltsgeräten, insbesondere bevorzugt bei Staubsaugern, beispielsweise bei Gebläsemotoren von Staubsaugern, Ventilatoren, Haarföhnen oder Küchengeräten, insbesondere bevorzugt bei Küchenmaschinen oder Mixern, Einsatz. Grundsätzlich eignet sich der erfindungsgemäße Elektromotor, wenn er als Reluktanzmotor ausgeführt ist, für alle Einsatzzwecke solcher Reluktanzmotoren, insbesondere für Hybridantriebe, Waschmaschinen und Pumpen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Darin zeigen:

1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Elektromotors,
2 den montierten Elektromotor in einer perspektivischen Darstellung,
3 eine Draufsicht auf den montierten Elektromotor gemäß 2;
4 eine geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Elektromotors gemäß 2 geschnitten gemäß der Linie IV-IV in 3 und
5 eine vergrößerte, teilweise geschnittene Seitenansicht des Bereichs V der 4.

Der in 1 dargestellte Elektromotor 1 ist ein 4/2-Reluktanzmotor. Der Elektromotor 1 weist einen drehfest auf einer Rotorwelle 2 sitzenden Rotor 3 auf. Der Rotor 3 besitzt zwei sich diametral gegenüberliegende Rotorpole 4. Der Rotor 3 dreht sich im Betrieb des Elektromotors um eine durch die Rotorwelle 2 vorgegebene geometrische Rotorachse X, die auch der Axialrichtung des Stators 5 entspricht.
Der den Rotor 3 umgebende Stator 5 weist vier in Umlaufrichtung des Rotors 3 jeweils einen Winkel von 90 ° zueinander einnehmende Pole 6 auf. Diese tragen jeweils Spulen ausbildende Wicklungen 7.
Zur elektrischen Isolierung der Wicklungen 7 gegen den Stator 5 sind die Pole 6 sowie die sich zwischen den Polen 6 in Umfangsrichtung erstreckenden Wandungen 9 von einem als Kunststoffspritzteil ausgebildeten Isolationskörper 8 zumindest teilweise überdeckt. Die Pole 6 und die sich zwischen den Polen 6 in Umfangsrichtung erstreckenden Wandungen 7 bilden einen Grundkörper 12 des Stators 5. Wie der perspektivischen Darstellung der 1 zu entnehmen ist, ist der Isolationskörper 8 derart ausgeführt, dass er Teile der stirnseitigen Flächen des Grundkörpers 12 sowie die gesamte Außenumfangsfläche des Grundkörpers 12 freilässt. Der Stator 5 weist eine obere Lagerbrücke 10 und eine untere Lagerbrücke 11 auf. Die Lagerbrücke 10, 11 umgreifen den Isolationskörper 8 und den Grundkörper 12. Wie die 2 und die 4 zeigen, sind die Lagerbrücken 10, 11 über Verbindungselemente 20 miteinander verbunden. Die jeweilige Lagerbrücke 10, 11 weist einen von der Rotorwelle 2 zu durchsetzenden Lagertopf 13 auf. Der Topfboden 14 des Lagertopfs 13 erstreckt sich im Wesentlichen horizontal, das heißt in einer Querebene zur Rotorachse X. Wie die 4 und die 5 hervorherben, wird der Lagertopf 13 bei der Montage des Elektromotors zwischen den Isolationskörper 8 eingeschoben. In der hier dargestellten Ausführungsform ist die randseitig des Topfbodens 14 umlaufende Topfwandung 15 mit Bezug auf die Bodenebene des Topsbodens 14 senkrecht ausgerichtet. In dem den Topfboden 14 abgewandten Endbereich der Topfwandung 15 geht diese in sich radial nach außen erstreckende Brückenabschnitte der jeweiligen Lagerbrücke 10, 11 über. Jeder Lagertopf 13 dient zur Aufnahme eines Lagers 16, insbesondere eines Wälz- oder Gleitlagers. In den Zeichnungen ist jeweils ein Kugellager dargestellt.
Der Innendurchmesser des Lagertopfes 13 ist gegenüber dem Außendurchmesser des Lagers 16 geringfügig vergrößert, so dass das Lager 16 ohne weitere Mittel quer zur Rotorachse X innerhalb des Lagertopfes 13 verschieb- und kippbar ist. Der Topfinnendurchmesser ist hierbei so gewählt, dass sich bei eingesetztem Lager 16 ein umlaufendes Spaltmaß von etwa 0,2 bis 1 mm, bevorzugt etwa 0,3mm einstellt. Die in axialer Richtung betrachtete Topfhöhe ist so an die in dieselbe Richtung betrachtete Dicke des Lagers 16 angepasst, so dass die Dicke des Lagers 16 vollständig in dem Lagertopf 13 aufgenommen werden kann.
Jedes Lager 16 ist mit der Rotorwelle 2 im Bereich des von der Rotorwelle 2 durchsetzend Innenrings 17 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel verpresst.
Der zwischen dem Außenring 18 und der Topfwandung sich einstellende Ringspalt ist mit einem Klebstoff 19 gefüllt, der entweder innenseitig auf die Topfwandung 15 oder außenseitig des Außenrings 18 aufgetragen wird. Alternativ kann der Klebstoff 19 auch in den Ringspalt eingespritzt werden.
Der Klebstoff 19 dient zunächst vor einer Aushärtung desselben der Vorfixierung des Lagers 16 in dem lagerbrückenseitigen Lagertopf 13.
Der Innendurchmesser des Isolationskörpers 8 ist gegenüber dem Außendurchmesser der Topfwandung 15 (der äußeren Umfangsfläche des Lagertopfs) größer gewählt, so dass sich im eingesetzten Zustand zwischen dem Isolationskörper 8 und der Topfwandung 15 ein umlaufender Spalt mit einer radialen Weite von 0,2 bis 1mm, bevorzugt 0,3 bis 0,5mm einstellt. Der so belassene Klebespalt 24 ist wie auch der Klebespalt zwischen dem Lager 16 und der Topfwandung 15 mit Klebstoff 19 verfüllt, welcher wandungsinnenseitig des Isolationskörpers 8 und/oder wandungsaußenseitig der Topfwandung 15 aufgetragen ist. Diese Klebeverbindung kann vor einer Aushärtung einer Vorfixierung der Bauteile dienen. Der Isolationskörper 8 weist Innenflansche 21 auf, die jeweils über eine Wicklung 7 in Axialrichtung des Stators 5 überstehen, wobei der Lagertopf 13 stoffschlüssig mittels der Klebeverbindung mit den Innenflanschen 21 verbunden sind.
Der in den jeweiligen Klebespalten 24 vorgesehene, spaltfüllende Klebstoff 19 erlaubt vor Aushärtung desselben eine exakte koaxiale Ausrichtung der Rotorachse X zum Stator 5 und hierüber entsprechend eine exakte Ausrichtung der Rotorwelle 2 und des von der Rotorwelle 2 getragenen Rotors 3 im Stator 5.
Hierzu ist die Rotorwellen-Rotor-Einheit zusammen mit den an der Rotorwelle 2 festgelegten Lagern 16 in den Klebebetten der Lagertöpfe 13 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung verlagerbar, darüber hinaus auskippbar. Die jeweiligen Klebespalte 24 erlauben eine entsprechende Ausrichtung der Lager 16 in den Lagertöpfen 13, wobei nach Erreichen einer exakten Rotorwellenausrichtung und Aushärtung des Klebstoffs 19 diese Rotorwellenlage fixiert ist. Der umlaufende Klebespalt 24 zwischen dem Lagertopf 13 und dem Lager 16 weist hiernach ggf. über den Umfang unterschiedliche radiale Weiten auf.
Zugleich ist auch über die Verklebung der äußeren Umfangsfläche des Lagertopfes 13 mit dem Isolationskörper 8 unter Belassung eines Klebespalts 24 eine exakte Ausrichtung der zugeordneten Lagerbrücke 10 bzw. 11 erreichbar.
Ausgehend von einem fertiggestellten und erstgefügtem Grundkörper 12 mit mehreren Wicklungen und einem Isolationskörper 8 erfolgt die weitere Montage nach einem losen Einlegen des Rotors 3 wie folgt:

Die Außenwandung des Lagertopfes 13 wird mit Klebstoff, insbesondere mit einem zwei Komponenten-Klebstoff, auf Epoxidharzbasis benetzt und in die Aufnahme des Isolationskörpers 8 gepresst. Durch den Presssitz bedingt ergibt sich kein Spaltmaß. Der Klebstoff härtet innerhalb von drei bis fünf Minuten soweit aus, dass die unterstützende Fixierung durch den Presssitz für eine schnelle Weitermontage ausreicht.

Im nächsten Montageschritt wird gleichermaßen mit der zweiten Lagerbrücke 11 verfahren, so dass nach deren Fixierung und einer anschließenden Festlegung der Lagerbrücken 10, 11 miteinander, beispielsweise durch Verschweißung der Grundkörper des Stators 5 durch die Lagerbrücken umgriffen wird.
Eine Montagevorrichtung fixiert den Rotor 3 und den Stator 5 zueinander in der gewünschten Lage. Die Innenwände der Lagertöpfe 13 werden mit einem anaeroben Kleber benetzt. Ein solcher Klebstoff zeichnet sich durch eine Aushärtung nach Metallkontakt unter Abschluss von Luft aus. Die Aushärtezeit kann durch Zugabe eines Aktivators (z.B. Kupfersalz) stark verkürzt werden. Die Lager 16 werden auf die Rotorwelle 2 gepresst und nehmen mit Bezug auf ein Rotorwellenende feste Positionen zu dem jeweiligen Ende und auch zueinander ein.
In einem weiteren Schritt wird mit Blick auf das Spaltmaß zwischen Rotor 3 und Polen 6 die axiale Ausrichtung von Rotor 3, Rotorwelle 2 und Lagern 16 zu den Lagerbrücken 10, 11 vorgenommen. Dazu dient ein Spaltmaß zwischen dem Lageraußenring und dem jeweiligen Lagertopf 13 von etwa 0,3mm. Ist diese Ausrichtung erfolgt, werden mit Hilfe einer Klammer oder dergleichen die Positionen zueinander fixiert und der Klebstoff in den Spalten um die Lager 16 herum punktuell mit Aktivator benetzt, so dass sich die Aushärtung nach etwa zwei Minuten vollzieht. Die geklammerten Bauteile gehen für die kurze Zeit der Aushärtung in eine Warteposition, wonach die Klammern entfernt werden. Die exakte koaxiale Ausrichtung von Rotor 3 und Stator 5 ist hiernach fixiert.
Durch die gewählten, mit spaltfüllendem Klebstoff 19 versehenden Klebespalte 24 sind montagetechnisch günstigerweise Fertigungstoleranzen ausgleichbar.
Bezugszeichenliste

1: Elektromotor
2: Rotorwelle
3: Rotor
4: Rotorpol
5: Stator
6: Pol
7: Wicklung
8: Isolationskörper
9: Wandung
10: obere Lagerbrücke
11: untere Lagerbrücke
12: Grundkörper
13: Lagertopf
14: Topfboden
15: Topfwandung
16: Lager
17: Innenring
18: Außenring
19: Klebstoff
20: Verbindungselement
21: Flansch
22: frei
23: frei
24: Klebespalt
x: Rotorachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009024991 A1 [0002, 0003]

Claims

Stator (5) eines Elektromotors (1) mit - einem Grundkörper (12) mit mehreren Polen (6) und zwischen den Polen (6) sich in Umfangsrichtung erstreckenden Wandungen (9), - mehreren Wicklungen (7), wobei jeweils eine Wicklung (7) von einem Pol (6) getragen wird und eine Spule ausbildet, - einem Isolationskörper (8), der die Pole (6) zumindest teilweise überdeckt und die Wandungen (9) zumindest teilweise überdeckt und - einem Lager (16) mit einer Aufnahme für eine Welle (2) eines Rotors (3) des Elektromotors (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Lager in den Isolationskörper (8) eingepresst ist oder ein Lagertopf (13) vorgesehen ist, in dem das Lager (16) angeordnet ist, wobei der Lagertopf (13) in den Isolationskörper (8) eingepresst ist.
Stator (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (16) eine äußere Umfangsfläche aufweist und zumindest Teile der Umfangsfläche des Lagers (16) stoffschlüssig mit dem Isolationskörper (8) verbunden sind oder der Lagertopf (13) eine äußere Umfangsfläche aufweist und zumindest Teile der Umfangsfläche des Lagertopfes (13) stoffschlüssig mit dem Isolationskörper (8) verbunden sind.
Stator (5) nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationskörper (8) Innenflansche (21) aufweist, die jeweils über eine Wicklung (7) in eine Axialrichtung des Stators (5) überstehen, wobei die durch das Einpressen des Lagers (16) in Radialrichtung auf den Isolationskörper (8) wirkenden Spreizkräfte durch die Teile der Umfangsfläche des Lagers, die in Anlage mit den Innenflanschen (21) des Isolationskörpers (8) sind, auf den Isolationskörper übertragen werden beziehungsweise die durch das Einpressen des Lagertopfes (13) in Radialrichtung auf den Isolationskörper (8) wirkenden Spreizkräfte durch die Teile der Umfangsfläche des Lagertopfes (16), die in Anlage mit den Innenflanschen (21) des Isolationskörpers (8) sind, auf den Isolationskörper übertragen werden.
Stator (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagertopf (13) Teil einer Lagerbrücke (10,11) ist, die den Isolationskörper (8) und/oder den Grundkörper (12) umgreift.
Stator (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (16) ein Kugellager ist.
Stator (5) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch einen Spalt (24) zwischen der Umfangsfläche des Lagers (16) und dem Isolationskörper (8) und in dem Spalt angeordneten ausgehärteten Klebstoff (19), wobei eine beim Aushärten des Klebstoffs (19) entstandene Volumenvergrößerung des Klebstoffs eine Spreizkraft auf den Isolationskörper (8) ausübt, oder einen Klebespalt (24) zwischen der Umfangsfläche des Lagertopfs (13) und dem Isolationskörper (8) und in dem Spalt (24) angeordneten ausgehärteten Klebstoff (19), wobei eine beim Aushärten des Klebstoffs (19) entstandene Volumenvergrößerung des Klebstoffs (19) eine Spreizkraft auf den Isolationskörper (8) ausübt.
Elektromotor mit einem Stator (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und einem Rotor (3) mit einer Welle (2), die von dem Lager (16) des Stators (5) aufgenommen wird.
Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des Rotors (3) dem Außendurchmesser des Lagers (16) entspricht.
Verfahren zum Herstellen eines Stators (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem Grundkörper (12) mit mehreren Polen (6) und zwischen den Polen (6) sich in Umfangsrichtung erstreckenden Wandungen (9) und mehreren Wicklungen (7), wobei jeweils eine Wicklung (7) von einem Pol (6) getragen wird und eine Spule ausbildet, und einem Isolationskörper (8), der die Pole (6) zumindest teilweise überdeckt und die Wandungen (9) zumindest teilweise überdeckt, ein Lager (16) mit einer Aufnahme für eine Welle (2) eines Rotors (3) des Elektromotors (1) in den Isolationskörper (8) eingepresst wird oder ein Lagertopf für ein Lager mit einer Aufnahme für eine Welle (2) eines Rotors (3) des Elektromotors in den Isolationskörper (8) eingepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einpressen des Lagers (16) in den Isolationskörper (8) ein noch nicht ausgehärteter Klebstoff auf Teile der Umfangsfläche oder auf die vollständige Umfangsfläche des Lagers (16) aufgebracht wird und/oder ein noch nicht ausgehärteter Klebstoff (19) auf Teile der Oberfläche des Isolationskörper aufgebracht wird, die beim Einpressen in Anlage der Umfangsfläche des Lagers kommen oder vor dem Einpressen des Lagertopfes (13) in den Isolationskörper (8) ein noch nicht ausgehärteter Klebstoff (19) auf Teile der Umfangsfläche oder auf die vollständige Umfangsfläche des Lagertopfes (13) aufgebracht wird und/oder ein noch nicht ausgehärteter Klebstoff (19) auf Teile der Oberfläche des Isolationskörpers (8) aufgebracht wird, die beim Einpressen in Anlage der Umfangsfläche des Lagertopfes (13) kommen.