DE102019112534A1

DE102019112534A1 - Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters mit einer Isolationsanordnung

Info

Publication number: DE102019112534A1
Application number: DE102019112534.0A
Authority: DE
Inventors: David Walisko; Frank Mau; Johannes Stausberg
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2020-11-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere ein Elektromotor. Die Vorrichtung weist einen Rotor und einen Stator (1) mit einem Statorkern (2) sowie einer Isolationsanordnung auf, welche sich entlang einer gemeinsamen Längsachse (5) von einer ersten Stirnseite (7) zu einer zweiten Stirnseite (8) des Stators (1) erstrecken. Der Statorkern (2) ist mit gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Stegen zur Aufnahme von zu Spulen (3) gewickelten Leitungsdrähten (9) ausgebildet. Die Isolationsanordnung weist mindestens ein erstes Isolationselement (4), zweite Isolationselemente (10) sowie mindestens ein drittes Isolationselement (11) auf. Dabei sind das mindestens eine erste Isolationselement (4) jeweils zwischen den Leitungsdrähten (9) und dem Statorkern (2), jeweils ein zweites Isolationselement (10) in einem zwischen benachbart zueinander angeordneten Spulen (3) ausgebildeten Zwischenraum (14) und das mindestens eine dritte Isolationselement (11) an einer in radialer Richtung nach innen weisenden Innenseite des Stators (1), die Innenseite verschließend angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters, insbesondere einen Elektromotor, zum Verdichten eines dampfförmigen Fluids, speziell eines Kältemittels. Der Verdichter kann im Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Die Vorrichtung weist einen Rotor und einen Stator mit einer Isolationsanordnung auf, welche sich entlang einer gemeinsamen Längsachse erstrecken. Die Isolationsanordnung ist mit mindestens einem ersten Isolationselement, zweiten Isolationselementen sowie mindestens einem dritten Isolationselement ausgebildet.
Aus dem Stand der Technik bekannte Verdichter für mobile Anwendungen, insbesondere für Klimatisierungssysteme von Kraftfahrzeugen, zum Fördern von Kältemittel durch einen Kältemittelkreislauf, auch als Kältemittelverdichter bezeichnet, werden unabhängig vom Kältemittel oft als Kolbenverdichter mit variablem Hubvolumen oder als Scrollverdichter ausgebildet. Die Verdichter werden dabei entweder über eine Riemenscheibe oder elektrisch angetrieben.
Ein elektrisch angetriebener Verdichter weist neben dem Elektromotor zum Antreiben des jeweiligen Verdichtungsmechanismus einen Wechselrichter zum Antreiben des Elektromotors auf. Der Wechselrichter dient zum Umwandeln von Gleichstrom einer Fahrzeugbatterie in Wechselstrom, welcher dem Elektromotor durch elektrische Verbindungen zugeführt wird.
Herkömmliche Elektromotoren der elektrisch angetriebenen Verdichter sind mit einem ringförmigen Statorkern mit daran angeordneten Spulen und einem Rotor ausgebildet, wobei der Rotor innerhalb des Statorkerns angeordnet ist. Rotor und Stator sind auf einer gemeinsamen Symmetrieachse beziehungsweise Drehachse des Rotors ausgerichtet von einem Gehäuse mit zusätzlichen Elementen umgeben angeordnet. Um zum einen den Einbauraum innerhalb des Kraftfahrzeuges zu reduzieren und zum anderen den Stator im Gehäuse zu fixieren, sind die Abstände zwischen Komponenten des Elektromotors, insbesondere zwischen Stator und Gehäuse, sehr gering.
Der Wechselrichter weist Steckeranschlüsse für als separate Komponenten und Stifte ausgebildete Steckverbinder zum elektrischen Verbinden mit Anschlüssen des Elektromotors auf, welche wiederum mit Anschlussleitungen von Leitungsdrähten der Spulen des Stators elektrisch verbunden sind. Die Anschlussleitungen sind an Stirnseiten des Statorkerns geführt angeordnet und dabei zumeist nicht durch eine den Statorkern zumindest teilweise umhüllende Statorisolierung zum Gehäuse des Motors hin abgedeckt.
Um gleichzeitig jeweils eine elektrische Verbindung und einen hohen Isolationswiderstand, beispielsweise zwischen den Anschlussleitungen der Leitungsdrähte, zu gewährleisten, sind die Anschlussleitungen beziehungsweise Leitungsdrähte, auch als Phasenleiter bezeichnet, voneinander und von anderen elektrisch leitenden Komponenten des Stators sowie des Motorgehäuses elektrisch zu isolieren.
Zudem ist es je nach Spannungsebene erforderlich, ausreichende Isolationsabstände zwischen elektrisch leitfähigen Komponenten zu gewährleisten, beispielsweise um Kurzschlüsse durch zu geringe Kriechwege und Luftstrecken zu vermeiden. Die Isolierung kann auch auf dem Herstellungsprozess basierende und den Isolationswiderstand deutlich verringernde Fehlstellen beziehungsweise Porositäten, insbesondere sogenannte Nadelstichporositäten, auch als Pinholes bezeichnet, aufweisen, sodass die Gefahr eines elektrischen Funkenüberschlags insbesondere zu Komponenten des Gehäuses zunimmt. Je nach Güte des lackierten Kupferdrahtes ist eine bestimmte maximale Anzahl an Fehlstellen pro Längeneinheit erlaubt. Wenn zwei der Kupferdrähte mit jeweils einer Fehlstelle nebeneinander angeordnet sind und die Fehlstellen direkt gegenüber oder zumindest nahe beieinander positioniert sind, ist die Gefahr eines elektrischen Überschlages zwischen den Kupferdrähten sehr groß.
So sind insbesondere aufgrund eines Betriebs im Hochspannungsbereich, zum Beispiel von bis zu 1.000 V, die Anforderungen in einem elektrisch angetriebenen Verdichter extrem hoch. Internationale Normen verlangen beispielsweise, dass die Kriechwege und Luftstrecken zwischen zwei Leitungsdrähten beziehungsweise zu umliegenden elektrisch leitenden Komponenten im angegebenen Spannungsbereich mindestens 10 mm bis 14 mm betragen. Innerhalb eines hochmodernen Elektromotors für Höchstspannungen von etwa 400 V, kurz EHV für englisch „extra high voltage“, bei welchem die kürzeste Luftstrecke zwischen zwei Spulen üblicherweise etwa 4 mm und der kürzeste Kriechweg üblicherweise etwa 5 mm betragen, ist das Isolationssystem für die Verwendung bei Ultrahochspannungen von bis zu 1.000 V, kurz UHV für englisch „ultra high voltage“, für hermetisch abgedichtete Elektromotoren für Klimaanwendungen die größte Herausforderung der Automobilindustrie. Dabei führt zum Beispiel ein einfaches Gegeneinanderdrücken von zwei Komponenten nicht zum Eliminieren eines möglichen Strömungswegs für den Ableitstromfluss. Zwischen den ausgerichteten und angrenzenden Komponenten verbleibt stets ein Spalt für den Stromfluss.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, zwischen den zu Spulen aufgewickelten Leitungsdrähten, den Anschlussleitungen der Leitungsdrähte und dem elektrisch leitenden Statorkern eine Isolation vorzusehen. Zudem sind die gewickelten Leitungsdrähte je nach Wicklungsschema Verbindungsleitungen zwischen den Spulen einer Phase und die Enden der Leitungsdrähte jeweils in einer vorbestimmten Weise geführt anzuordnen.
Aus der WO 2015 146677 A1 geht ein elektrisch angetriebener Verdichter mit einer Verdichtungsanordnung, einem Elektromotor zum Antreiben der Verdichtungsanordnung und einem Wechselrichter zum Versorgen des Elektromotors mit Spannung hervor. Der Elektromotor weist einen Rotor und einen Stator mit jeweils an den in axialer Richtung ausgebildeten Enden eines Statorkerns angeordneten, elektrisch isolierenden Spulenkörpern sowie an den Spulenkörper angeordnete Spulen auf. Die Spulen sind jeweils aus um einen sich in radialer Richtung nach innen erstreckenden Bereich des Statorkerns sowie die an den Enden des Statorkerns angeordneten Spulenkörper gewickelte Leitungsdrähte ausgebildet.
Dabei werden verschiedenste Komponenten für die Statorisolation verwendet. Zwischen den als Stegen ausgebildeten und gleichmäßig über den Umfang einer Außenwandung sich in radialer Richtung nach innen erstreckenden Bereichen des Statorkerns und den Spulen sind jeweils einzelne Isolierungen vorgesehen. Auch zwischen jeweils benachbart angeordneten Spulen beziehungsweise zu Spulen gewickelten Leitungsdrähten ist jeweils eine Isolierung angeordnet, welche als Isolierpapiere oder Folien ausgebildet sind.
Zudem wird bei den zum Stand der Technik gehörenden Elektromotoren der elektrisch angetriebenen Verdichter zum Erreichen der notwendigen Isolationsabstände beziehungsweise Isolationsstrecken eine ausreichend große Beabstandung zwischen den Anschlussleitungen der Leitungsdrähte und weiteren elektrisch leitfähigen Komponenten des Verdichters vorgesehen. Dabei wird ein großer Bauraum für den Motor und folglich auch für den elektrisch angetriebenen Verdichter beansprucht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung und Verbesserung einer Isolationsanordnung einer Vorrichtung zum Antreiben eines elektrisch angetriebenen Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere eines Elektromotors. Mit der Vorrichtung sollen auch in Spannungslagen bis mindestens 1.000 V die geltenden Anforderungen an die Isolationskoordination gewährleistet sein. Dabei sollen insbesondere die Leitungsdrähte der Spulen zueinander beziehungsweise die Anschlussleitungen der Leitungsdrähte zueinander und jeweils zu umliegend angeordneten elektrisch leitenden Komponenten elektrisch isoliert sein. Die Isolationsanordnung und damit die Vorrichtung sollen sich auf einfache Weise und damit zeitsparend montieren lassen sowie eine möglichst geringe Anzahl an Einzelkomponenten und Bauteilen aufweisen sowie konstruktiv einfach realisierbar sein, um beispielsweise das Gewicht und den Platzbedarf sowie Kosten bei der Herstellung zu minimieren.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen des selbstständigen Patentanspruchs gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere einen Elektromotor, gelöst. Die Vorrichtung weist einen Rotor und einen Stator mit einem Statorkern sowie einer Isolationsanordnung auf, welche sich entlang einer gemeinsamen Längsachse von einer ersten Stirnseite zu einer zweiten Stirnseite des Stators erstrecken. Der Statorkern ist mit gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Stegen zur Aufnahme von zu Spulen gewickelten Leitungsdrähten ausgebildet, welche insbesondere an einer Innenseite einer Außenwandung des Statorkerns verteilt angeordnet sind. Die Isolationsanordnung weist mindestens ein erstes Isolationselement, zweite Isolationselemente sowie mindestens ein drittes Isolationselement auf.
Die Leitungsdrähte sind im Bereich der Spulen vorteilhaft aus lackiertem und gewickeltem Kupferdraht ausgebildet, wobei nicht gewickelte Enden der Leitungsdrähte als Anschlussleitungen und magnetisch inaktive Abschnitte der Leitungsdrähte aus der jeweiligen Wicklung herausgeführt sind. Ein erster Teil der Anschlussleitungen, welche beispielsweise als Verbindungsleitungen zum Anschließen und Verbinden von Spulen gleicher Phase dienen, sind ähnlich den Leitungsdrähten im Bereich der Spulen lediglich lackiert ausgebildet, während ein zweiter Teil der Anschlussleitungen, welche beispielsweise zum elektrischen Verbinden mit Anschlüssen des Elektromotors konfiguriert sind, vorzugsweise mit einem Kunststoff ummantelt isoliert sind.
Nach der Konzeption der Erfindung sind das mindestens eine erste Isolationselement jeweils zwischen den insbesondere zu Spulen aufgewickelten Leitungsdrähten und dem Statorkern, jeweils ein zweites Isolationselement in einem zwischen benachbart zueinander angeordneten Spulen ausgebildeten Zwischenraum und das mindestens eine dritte Isolationselement an einer in radialer Richtung nach innen weisenden Innenseite des Stators, die Innenseite verschließend angeordnet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der jeweils zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Stegen mit dem um die Stege geformten ersten Isolationselement ausgebildete Zwischenraum in radialer Richtung nach innen, das heißt an der Innenseite des Stators, geöffnet. Dabei ist jeder Zwischenraum im Bereich zwischen Stirnseiten der Stege mit einer minimalen Ausdehnung ausgebildet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist jedes sich in axialer Richtung durchgehend zwischen den Stirnseiten des Stators erstreckende zweite Isolationselement jeweils eine in axialer Richtung verlaufende sowie in radialer Richtung ausgerichtete erste Längsseite und zweite Längsseite auf.
Unter der axialen Richtung ist dabei die Richtung der Längsachse des Stators zu verstehen, welche auch der Längsachse und der Rotationsachse des Rotors entspricht. Eine in der axialen Richtung ausgerichtete Stirnseite ist in einer senkrecht zur Längsachse ausgerichteten Ebene angeordnet.
Eine in axialer Richtung verlaufende Längsseite erstreckt sich folglich zwischen den Stirnseiten des Stators parallel zur Längsachse, während unter der radialen Ausrichtung eine Senkrechte zur Längsachse zu verstehen ist.
Jedes zweite Isolationselement ist bevorzugt mit der ersten Längsseite radial nach außen ausgerichtet und liegt vorzugsweise durchgehend an einer Grundfläche des Zwischenraums am ersten Isolationselement an. Die zweiten Isolationselemente sind vorteilhaft jeweils mit der zweiten Längsseite radial nach innen ausgerichtet im Bereich der Stirnseiten der Stege des Statorkerns, die Zwischenräume in axialer Richtung verschließend, am ersten Isolationselement anliegend angeordnet.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass jedes zweite Isolationselement im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung im Bereich der ersten Längsseite eine U-Form mit zwei ersten Stegen, insbesondere mit konstanter Breite, aufweist, welche eine erste Ausnehmung beiderseits begrenzen. Dabei ist eine geschlossene Seite der U-Form in Richtung der zweiten Längsseite ausgerichtet.
Die Stirnseiten der ersten Stege können über die gesamte erste Längsseite am ersten Isolationselement anliegen. Dabei liegen die zweiten Isolationselemente mit den zwei ersten Stegen in axialer Richtung am ersten Isolationselement einen ersten Hohlraum ausbildend an. Der erste Hohlraum ist bevorzugt vollumfänglich verschlossen und kann mit einem Vergussmaterial vergossen ausgebildet sein.
Die zweiten Isolationselemente weisen im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung im Bereich der zweiten Längsseite vorzugsweise eine Y-Form mit zwei zweiten Stegen, insbesondere konstanter Breite, auf, welche eine zweite Ausnehmung beiderseits begrenzen. Dabei ist eine geschlossene Seite der Y-Form in Richtung der ersten Längsseite ausgerichtet.
Die erste Längsseite und die zweite Längsseite eines zweiten Isolationselements sind über einen Verbindungssteg miteinander verbunden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind an zur zweiten Längsseite des zweiten Isolationselements ausgerichtet angeordneten freien Stirnseiten der zweiten Stege jeweils in Längsrichtung ausgerichtete Nuten vorgesehen, welche sich vorzugsweise jeweils über die gesamte Länge des zweiten Isolationselements erstrecken.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das mindestens eine dritte Isolationselement die Form eines kreiszylindrischen Käfigs mit sich in axialer Richtung erstreckenden Streben auf. Dabei sind die Streben an ersten und zweiten Enden jeweils über einen umfänglich geschlossenen Ring miteinander verbunden. Der Ring weist vorzugsweise eine in axialer Richtung ausgebildete Wandung auf. Die Streben sind bevorzugt gleichmäßig zueinander beabstandet am Umfang verteilt angeordnet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das dritte Isolationselement mit einem ersten Teilelement und einem zweiten Teilelement zweiteilig ausgebildet. Dabei weisen die Teilelemente jeweils einen geraden Ring und vom Ring senkrecht abragend angeordnete Streben auf.
Die Streben des ersten Teilelements und die Streben des zweiten Teilelements sind vorzugsweise jeweils an zueinander ausgerichtet angeordneten freien Enden mit miteinander korrespondierenden Rastvorrichtungen ausgebildet, welche ineinandergreifend miteinander derart verbindbar sind, dass die Teilelemente an den freien Enden der Streben zusammengefügt werden können.
Das dritte Isolationselement weist bevorzugt im Bereich der Ringe gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Aussparungen auf, welche jeweils an einer Außenseite der Ringe und vorteilhaft in Verlängerung einer in axialer Richtung angeordneten Strebe vorgesehen sind.
Die Aussparungen sind sich vorzugsweise jeweils in radialer Richtung zur Innenseite des Rings hin verjüngend ausgebildet. Dabei ist im Bereich eines Übergangs von einer verringerten zu einer maximalen Wandstärke des Rings jeweils ein Absatz vorgesehen.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die zweiten Isolationselemente jeweils im Bereich einer Aussparung sowie einer Strebe des dritten Isolationselements am dritten Isolationselement anliegen. Dabei liegen die zweiten Isolationselemente jeweils bevorzugt mit der zweiten Längsseite in axialer Richtung an einer Strebe des dritten Isolationselements sowie jeweils mit einer Nut eines zweiten Stegs an einem Absatz einer Aussparung eines Rings des dritten Isolationselements am dritten Isolationselement einen zweiten Hohlraum ausbildend an. Die Nuten der zweiten Stege des zweiten Isolationselements und die Absätze der Aussparung des Rings des dritten Isolationselements weisen dabei miteinander korrespondierende Formen auf.
Der zwischen dem zweitem Isolationselement und dem drittem Isolationselement jeweils durch zweite Stege des zweiten Isolationselements und eine Strebe des dritten Isolationselements sowie im Bereich der Ringe des dritten Isolationselements durch die Wandung des Rings an einer Aussparung ausgebildete zweite Hohlraum, welcher sich folglich durch die zweite Ausnehmung des zweiten Isolationselements und die dazugehörige Aussparung des dritten Isolationselements ergibt, ist vorzugsweise vollumfänglich geschlossen.
Der zweite Hohlraum kann mit einem Vergussmaterial vergossen, das heißt mit dem Vergussmaterial befüllt, sein.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das erste Isolationselement einstückig und derart formschlüssig mit dem Statorkern des Stators verbunden, dass der Statorkern und das erste Isolationselement eine integrale und einteilige Komponente des Stators ausbilden. Das erste Isolationselement kann dabei als eine Umspritzung des Statorkerns an einer Innenfläche einer Außenwandung des Statorkerns anliegend ausgebildet sein.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ragt das erste Isolationselement zumindest an einer Stirnseite des Stators über den Statorkern hinaus. Ein in axialer Richtung an der Stirnseite des Stators aus dem Statorkern hervorstehender Bereich des Isolationselements ist vorzugsweise als eine im Wesentlichen zylinderförmige Wandung, insbesondere mit Ausformungen, zum Verbinden mit einem Abdeckelement ausgebildet.
Dabei weist die Außenseite der Wandung des Isolationselements vorteilhaft mindestens eine Ausformung auf, welche in Umfangsrichtung umlaufend sowie als eine Vertiefung, insbesondere als eine Nut, ausgebildet ist. Die mindestens eine Ausformung innerhalb der Wandung des Isolationselements ist bevorzugt in einer zur Längsachse des Stators senkrecht ausgerichteten Ebene angeordnet. Abschnitte der Anschlussleitungen der Leitungsdrähte sind vorzugsweise an der Außenseite der Wandung des Isolationselements anliegend sowie in Umfangsrichtung der Wandung verlaufend ausgerichtet.
Dabei ist vorteilhaft jeweils ein Abschnitt einer Anschlussleitung eines Leitungsdrahtes innerhalb einer in der Wandung des Isolationselements ausgebildeten Ausformung vollständig integriert angeordnet. Unter der vollständigen Integration ist die Anordnung der Anschlussleitung des Leitungsdrahtes in der Ausformung zu verstehen, bei welcher der Leitungsdraht mit vollem Durchmesser in der Ausformung eingebettet ist. Der Leitungsdraht steht an keiner Stelle aus der Ausformung hervor. Der maximale Durchmesser des Leitungsdrahtes ist geringer als die Tiefe der Ausformung oder entspricht der Tiefe der Ausformung.
Das Abdeckelement ist bevorzugt mit der Innenfläche jede in der Wandung des Isolationselements ausgebildete Ausformung abdeckend angeordnet.
Das Abdeckelement ist vorteilhaft als ein umfänglich geschlossener Ring mit einer ersten axial ausgerichteten Ringfläche, einer radial ausgerichteten Ringfläche sowie einer zweiten axial ausgerichteten Ringfläche ausgebildet. Das Abdeckelement ist dabei, wie die Isolationselemente der Isolationsanordnung, bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet. Damit ist auch das am ersten Isolationselement des Stators angeordnete Abdeckelement insbesondere zur Gewährleistung von erforderlichen Isolationsabständen vorgesehen.
Die an einem Außenradius des Abdeckelements ausgebildete erste axiale Ringfläche und eine am Innenradius des Abdeckelements ausgebildete zweite axiale Ringfläche sind vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet und über die radiale Ringfläche miteinander verbunden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die zweite axial ausgerichtete Ringfläche des Abdeckelements als eine Innenwandung mit gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Aufnahmeelementen zum Haltern jeweils eines zweiten Isolationselements vorgesehen. Dabei können die in axialer Richtung ausgerichteten zweiten Isolationselemente im Bereich der Aufnahmeelemente mit dem Abdeckelement verbunden sein.
Die Aufnahmeelemente sind bevorzugt als Öffnungen innerhalb der zweiten axial ausgerichteten Ringfläche ausgebildet. Die Aufnahmeelemente können in radialer Richtung nach innen, von der zweiten axial ausgerichteten Ringfläche hervorragende erste Wandungen und eine zweite Wandung aufweisen. Alternativ können die Öffnungen der Aufnahmeelemente mit in radialer Richtung nach innen, von der zweiten axial ausgerichteten Ringfläche hervorragenden ersten Wandungen und einer zweiten Wandung ausgebildet sein.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Wandungen der Aufnahmeelemente im Querschnitt eine U-Form auf. Dabei sind die ersten Wandungen als Schenkel der U-Form in axialer Richtung und die zweite Wandung die ersten Wandungen verbindend in Umfangsrichtung des Abdeckelements ausgerichtet angeordnet.
Die ersten Wandungen des Aufnahmeelements sind im Bereich einer in axialer Richtung offenen Seite der U-Form vorzugsweise mit konisch zueinander ausgerichteten Absätzen, den lichten Querschnitt des Aufnahmeelements zur offenen Seite der U-Form hin erweiternd, ausgebildet.
Die zweiten Isolationselemente sind bevorzugt in einem zur ersten Stirnseite des Stators weisenden sowie in axialer Richtung ausgerichteten ersten Längsseite ausgebildeten Bereich jeweils in die durch die Wandungen des Aufnahmeelements ausgeprägte U-Form beziehungsweise die in der Innenwandung des Abdeckelements ausgebildete Öffnung hineinragend angeordnet.
Dabei liegen die zweiten Isolationselemente innerhalb der Aufnahmeelemente vorteilhaft mit Außenflächen erster Stege an Innenflächen der ersten Wandungen des Aufnahmeelements flächig an. Das zweite Isolationselement ist innerhalb des Aufnahmeelements eingefügt, insbesondere elastisch verformt eingepresst.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das zweite Isolationselement jeweils im Bereich einer minimalen Ausdehnung des zwischen benachbart zueinander angeordneten Spulen ausgebildeten Zwischenraums an Stirnseiten der Stege des Statorkerns jeweils an einem zweiten Steg mit dem ersten Isolationselement verbunden. Dabei ist das zweite Isolationselement vorteilhaft jeweils mit an den Stirnseiten der zweiten Stege ausgebildeten Nuten eine in Längsrichtung ausgerichtete Kante des Steges des Statorkerns umgreifend angeordnet.
Bei einem Verfahren zum Montieren einer Isolationsanordnung einer voranstehenden Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere eines Elektromotors, wird jeweils in einem zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Stegen eines Statorkerns mit einem um die Stege geformten ersten Isolationselement ausgebildeten Zwischenraum ein zweites Isolationselement angeordnet. Dabei wird das zweite Isolationselement mit einer ersten in axialer Richtung ausgerichteten Längsseite radial nach außen ausgerichtet an einer Grundfläche des Zwischenraums am ersten Isolationselement und einer zweiten Längsseite radial nach innen ausgerichtet im Bereich von Stirnseiten der Stege des Statorkerns, den Zwischenraum in axialer Richtung verschließend, am ersten Isolationselement angeordnet.
An einem an einer Stirnseite des Stators aus dem Statorkern hervorstehenden Bereich des ersten Isolationselements werden vorteilhaft ein Abdeckelement fixiert sowie jedes zweite Isolationselement an der ersten Längsseite innerhalb eines Aufnahmeelements des Abdeckelements eingefügt, insbesondere eingepresst, und an der zweiten Längsseite mit zwei feder-nut-ähnlichen Verbindungen mit dem ersten Isolationselement verrastet. Damit sind die zweiten Isolationselemente am ersten Isolationselement fixiert.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die zweiten Isolationselemente in axialer Richtung in die Aufnahmeelemente des Abdeckelements eingesteckt werden.
Zudem werden vorzugsweise jeweils in axialer Richtung über eine Stirnseite des Stators ein Teilelement eines dritten, zweiteilig ausgebildeten Isolationselements mit Streben in den Stator eingeführt. Dabei sind die Teilelemente an zueinander ausgerichtet angeordneten freien Enden der Streben zueinander ausgerichtet. Die Teilelemente können jeweils an den zueinander ausgerichtet angeordneten freien, beispielsweise mit miteinander korrespondierenden Rastvorrichtungen ausgebildeten Enden der Streben miteinander verbunden sein. Dabei begrenzen die zweiten Isolationselemente und das dritte Isolationselement jeweils einen Hohlraum.
Des Weiteren werden bevorzugt ein von dem ersten Isolationselement und dem Abdeckelement umschlossenes Volumen und/oder ein zwischen jedem zweiten Isolationselement und dem ersten Isolationselement ausgebildeter erster Hohlraum und/oder ein zwischen jedem zweiten Isolationselement und dem dritten Isolationselement ausgebildeter zweiter Hohlraum mit einem Vergussmaterial befüllt beziehungsweise vergossen.
Mit dem Vergießen der Volumen beziehungsweise Hohlräume mittels des Vergussmaterials als zusätzlichem Klebstoff werden sogenannte zementierte Verbindungen hergestellt, um potentiellen Spalte für einen Stromfluss und damit mögliche Strömungswege für einen Ableitstrom zu verschließen. Dabei werden die jeweiligen Isolationselemente miteinander verbunden, insbesondere verklebt, um Kriechwege zu vermeiden. Unter einer zementierten Verbindung wird folglich das Verbinden zweier Materialien unter Verwendung eines geeigneten Adhäsionsmittels, wie einem Klebstoff, Harz, Epoxy oder anderem Vergussmaterial, welches einen Stromfluss zwischen zwei elektrisch leitenden Komponenten verhindert, verstanden.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die Verwendung der Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters, insbesondere eines Elektromotors, zum Verdichten eines dampfförmigen Fluids für einen Verdichter eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids mit einer minimalen Anzahl an erforderlichen Komponenten, welche nach bekannten Standards, wie der IEC/UL und der DIN ausgelegt sind, und das Verfahren zum Montieren einer Isolationsanordnung der Vorrichtung weisen zusammenfassend weitere diverse Vorteile auf:

- einfache Montage mit bestmöglicher elektrischer Isolierung der Leitungsdrähte, insbesondere Erfüllen existierender Spezifikationen und allgemeiner Anforderungen an Elektromotoren, speziell in elektrisch angetriebenen Verdichtern von Klimatisierungssystemen für Kraftahrzeuge bei Spannungslagen bis 1.000 V,
- Vergrößern des Isolationswiderstandes und Reduzieren des Platzbedarfs abhängig von der Spannungslage,
- Vermeiden des Auftretens von Kurzschlussströmen zwischen den Leitungsdrähten sowie weiteren elektrisch leitfähigen, inaktiven Komponenten durch Gewährleisten notwendiger Isolationsabstände je nach Spannungslage,
- Reduzieren des Ausschusses bei der Herstellung infolge zu geringen Isolationswiderstands und damit Erzeugen minimaler Kosten sowie
- Maximieren der Lebensdauer des Verdichters.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

1a und 1b: einen Stator eines Elektromotors als eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids mit einem Statorkern, Spulen, einem ersten Isolationselement und zweiten Isolationselementen sowie einem dritten Isolationselement einer Isolationsanordnung in Blickrichtung einer ersten Stirnseite sowie in Blickrichtung einer zweiten Stirnseite jeweils in einer perspektivischen Ansicht,
2: die erste Stirnseite des Stators aus 1a ohne das Abdeckelement als eine Komponente der Isolationsanordnung in einer perspektivischen Detailansicht,
3: den Stator ohne zweite und dritte Isolationselemente der Isolationsanordnung in einer Draufsicht,
4a: das Abdeckelement als eine Komponente der Isolationsanordnung in einer perspektivischen Einzelansicht sowie
4b: ein Aufnahmeelement des Abdeckelements in einer Detailansicht,
5: das Abdeckelement mit in Aufnahmeelementen angeordneten zweiten Isolationselementen der Isolationsanordnung in einer perspektivischen Detailansicht,
6a: ein zweites Isolationselement als Einzelelement in einer perspektivischen Ansicht,
6b: den Stator mit dem Statorkern, Spulen, dem Abdeckelement und Isolationselementen der Isolationsanordnung in einer perspektivischen Schnittdarstellung sowie
6c: eine Ausrichtung von erstem und zweitem Isolationselement zueinander an einem Außenradius der Isolationsanordnung in einer Detailansicht in Draufsicht,
7a und 7b: eine Ausrichtung von erstem und zweitem Isolationselement der Isolationsanordnung in Bezug zu den Spulen in einer Draufsicht mit einer Detailansicht der Verbindung von erstem und zweitem Isolationselement zueinander an einem Innenradius der Isolationsanordnung,
8a bis 8c: ein drittes Isolationselement mit einem ersten und einem zweiten Teilelement im Zusammenbau sowie in einer Explosionsdarstellung jeweils in perspektivischer Ansicht,
9a: eine Anordnung von zweiten Isolationselementen am dritten Isolationselement als Detailansicht einer Stirnseite des dritten Isolationselements in perspektivischer Ansicht,
9b: eine Verbindung von zweitem und drittem Isolationselement zueinander am Innenradius der Isolationsanordnung in einer Detailansicht in Draufsicht,
9c: eine Ausrichtung von Abdeckelement sowie erstem, zweitem und drittem Isolationselement der Isolationsanordnung in Bezug zu den Spulen in einer perspektivischen Detailansicht,
9d: eine Anordnung aus Abdeckelement mit Aufnahmeelement sowie einem zweiten und dem dritten Isolationselement der Isolationsanordnung in Bezug zu den Spulen in einer Draufsicht der ersten Stirnseite des Stators und Detailansicht sowie
9e: eine Anordnung aus dem ersten und einem zweiten Isolationselement der Isolationsanordnung in einer Draufsicht der zweiten Stirnseite des Stators und Detailansicht.

In den 1a und 1b ist ein Stator 1 eines Elektromotors als eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, speziell für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs zum Fördern von Kältemittel durch einen Kältemittelkreislauf, in Blickrichtung einer ersten Stirnseite 7 gemäß 1a sowie in Blickrichtung einer zweiten Stirnseite 8 gemäß 1b jeweils in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Der Stator 1 ist mit einem Statorkern 2, Spulen 3, einem ersten Isolationselement 4 und zweiten Isolationselementen 10 sowie einem dritten Isolationselement 11 einer Isolationsanordnung ausgebildet.
Der Elektromotor, beispielsweise ein Wechselstrommotor mit drei Phasen, weist einen nicht dargestellten Rotor und den in radialer Richtung an einer Außenseite des Rotors und damit um den Rotor angeordneten Statorkern 2 auf. Der vorzugsweise als ein Blechpaket ausgebildete Statorkern 2 und die jeweils aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildeten Isolationselemente 4, 10, 11 erstrecken sich jeweils entlang einer Längsachse 5, welche auch der Längsachse des Stators 1 und der Rotationsachse des Rotors entspricht, von der ersten Stirnseite 7 zur zweiten Stirnseite 8 des Stators 1. Das erste Isolationselement 4 ist vorteilhaft als eine Umspritzung des Statorkerns 2 und damit als eine einstückige Komponente ausgebildet.
Die Spulen 3 sind jeweils aus einem um einen sich in radialer Richtung nach innen erstreckenden Bereich des Statorkerns 2 gewickelten Draht, insbesondere einen lackierten Kupferdraht, als elektrischer Leiter, auch als Leitungsdraht 9 bezeichnet, ausgebildet. Die nicht gewickelten Enden der Leitungsdrähte 9 sind als Anschlussleitungen beziehungsweise magnetisch inaktive Abschnitte aus der jeweiligen Wicklung herausgeführt. Als Verbindungsleitungen zum Anschließen und Verbinden von Spulen 3 gleicher Phase dienende Anschlussleitungen sind als ein erster Teil der Anschlussleitungen ähnlich den Leitungsdrähten 9 im Bereich der Spulen 3 ausschließlich lackisoliert ausgebildet, während ein zum elektrischen Verbinden mit Anschlüssen des Elektromotors konfigurierter zweiter Teil der Anschlussleitungen zusätzlich vorzugsweise mit einem Kunststoff ummantelt isoliert sein kann.
Die sich in radialer Richtung nach innen erstreckenden Bereiche des Statorkerns 2 weisen jeweils die Form eines Steges auf und sind gleichmäßig über den Umfang einer Außenwandung des Statorkerns 2 verteilt positioniert. Zwischen den Leitungsdrähten 9 der Spulen 3 und den jeweiligen Bereichen des Statorkerns 2 ist das erste Isolationselement 4, welches den Statorkern 2 und die Leitungsdrähte 9 der Spulen 3 zueinander elektrisch isoliert, angeordnet. Das erste Isolationselement 4 ist jeweils an den nach innen und in axialer Richtung ausgerichteten Enden der Stege in axialer Richtung erweitert ausgebildet. Die derart hervorragenden Endabschnitte des ersten Isolationselements 4 dienen unter anderem dem Fixieren der um die Stege des Statorkerns 2 gewickelten Leitungsdrähte 9 der Spulen 3.
Zwischen zwei jeweils benachbart zueinander am Umfang der Außenwandung des Statorkerns 2 verteilt angeordneten Stegen mit dem um die Stege geformten ersten Isolationselement 4 sowie den um das erste Isolationselement 4 zu Spulen 3 aufgewickelten Leitungsdrähten 9 ist jeweils ein Zwischenraum in Form einer Nut beziehungsweise eines Spaltes oder Schlitzes ausgebildet, welcher an den Stirnseiten 7, 8 des Stators 1 sowie in radialer Richtung nach innen geöffnet ist.
Die Stege sind mit dem jeweils umfänglich um die Stege angeordneten ersten Isolationselement 4 mit in radialer Richtung im Wesentlichen konstanten Querschnittsflächen, ausgenommen im Bereich der Stirnseiten der Stege, ausgebildet, sodass sich die Zwischenräume in radialer Richtung nach innen verjüngen. Im Bereich der Stirnseiten weisen die Stege zudem eine größere Querschnittsfläche auf als beispielsweise im Bereich der Außenwandung des Statorkerns 2. Damit sind die Zwischenräume im Bereich zwischen den Stirnseiten der Stege mit einer minimalen Ausdehnung ausgebildet. In axialer Richtung sind die Querschnittsflächen der Zwischenräume konstant.
Das erste Isolationselement 4 ist zwischen den Spulen 3 und dem Statorkern 2 sowie insbesondere um die gesamte Innenform, ausgenommen der Stirnseiten der Stege, des Statorkerns 2 ausgebildet. Die jeweils in radialer Richtung nach innen ausgerichteten und nicht vom Isolationselement 4 bedeckten Stirnseiten der Stege des Statorkerns 2 stehen folglich nicht mit den Leitungsdrähten 9 der Spulen 3 in elektrischer Verbindung.
Innerhalb der Zwischenräume und damit zwischen umfänglich benachbart am Statorkern 2 angeordneten, zu Spulen 3 aufgewickelten, magnetisch aktiven Abschnitten der Leitungsdrähte 9 ist jeweils ein zweites Isolationselement 10 vorgesehen. Das zweite Isolationselement 10 erstreckt sich dabei in axialer Richtung durchgehend zwischen den Stirnseiten 7, 8 des Stators 1 und dient der Isolation der am Umfang nebeneinander ausgerichteten Spulen 3 zueinander.
Während das zweite Isolationselement 10 mit einer in axialer Richtung ausgerichteten ersten Längsseite jeweils, vorzugsweise durchgehend an einer Grundfläche des Zwischenraums am ersten Isolationselement 4 anliegt, weist eine parallel zur ersten Längsseite ausgerichtete zweite Längsseite des zweiten Isolationselements 10 radial nach innen und liegt im Bereich der Stirnseiten der Stege des Statorkerns 2, die zwischen den Stegen beziehungsweise Spulen 3 ausgebildeten Zwischenräume in axialer Richtung verschließend, am ersten Isolationselement 4 an. In den in axialer Richtung über die Stege mit den Spulen 3 hinausragenden Bereichen liegen die zweiten Isolationselemente 10 jeweils am dritten Isolationselement 11 an.
Das dritte Isolationselement 11 weist die Form eines runden Käfigs mit sich in axialer Richtung erstreckenden Streben auf, welche an den ersten und zweiten Enden jeweils über einen geschlossenen Ring miteinander verbunden sind. Die axial ausgerichteten Streben dienen in Verbindung mit den zweiten Isolationselementen 10 zum einen dem Verschließen der zwischen den Stegen beziehungsweise Spulen 3 ausgebildeten Zwischenräume des ersten Isolationselements 4 im Bereich der in radialer Richtung nach innen weisenden Stirnseiten der Stege. Zum anderen ist zwischen jedem zweiten Isolationselement 10 und dem dritten Isolationselement 11 jeweils ein umfänglich geschlossener Spalt beziehungsweise Hohlraum ausgebildet. Die an den Stirnseiten des dritten Isolationselements 11 angeordneten Ringe sind zum Ausbilden einer geschlossenen Innenfläche des Stators 1 auch in den in axialer Richtung über die Stege mit den Spulen 3 hinausragenden Bereichen vorgesehen.
Das vorzugsweise als eine elektrisch isolierende Umspritzung des Statorkerns 2 ausgebildete und mit einer äußeren Mantelfläche in radialer Richtung an einer Innenseite einer Außenwandung des Statorkerns 2 anliegende erste Isolationselement 4 bedeckt die gesamte zu isolierende Oberfläche des Statorkerns 2. Die Wandung des ersten Isolationselements 4 ragt dabei zudem an den Stirnseiten 7, 8 des Stators 1 in axialer Richtung jeweils über den Statorkern 2 hinaus. Die aus dem Statorkern 2 hervorstehenden Bereiche 4b des ersten Isolationselements 4 sind jeweils als eine im Wesentlichen hohlkreiszylinderförmige Wandung mit Ausformungen ausgebildet, wobei die Wandung in axialer Richtung angeordnet ist.
An der ersten Stirnseite 7 des Stators 1 ist gemäß 1a das ringförmige Abdeckelement 6 angeordnet, welches im montierten Zustand des Stators 1 in axialer Richtung vollumfänglich am Stator 1, insbesondere am ersten Isolationselement 4, anliegt. Ein an der ersten Stirnseite 7 über den Statorkern 2 hinausragender, nicht dargestellter erster Bereich des ersten Isolationselements 4 wird im montierten Zustand vom Abdeckelement 6 verdeckt. Das Abdeckelement 6 ist als ein axial ausgerichteter im Wesentlichen zylinderförmiger, insbesondere hohlzylinderförmiger, speziell hohlkreiszylinderförmiger, und umfänglich geschlossener Ring ausgebildet.
In 2 ist die erste Stirnseite 7 des Stators 1 aus 1a ohne das Abdeckelement 6 als eine Komponente der Isolationsanordnung in einer perspektivischen Detailansicht gezeigt.
Die als Verbindungsleitungen zwischen den Wicklungen der Spulen 3 verlaufenden magnetisch inaktiven und ungewickelten Abschnitte der Leitungsdrähte 9 sind in am über den Statorkern 2 hinausragenden ersten Bereich 4a des ersten Isolationselements 4 in Umfangsrichtung umlaufend sowie als Nuten parallel zueinander verlaufend ausgebildeten Ausformungen, auch als Aufnahmebereiche bezeichnet, integriert. Zudem können auch die jeweils als eine Verbindung zu einem Anschluss des Elektromotors, insbesondere zu einem Steckergehäuse beziehungsweise Steckverbindern als elektrische Verbindungen zum Wechselrichter, ausgebildeten, magnetisch inaktiven Abschnitte der Leitungsdrähte 9 innerhalb derartiger Ausformungen angeordnet sein. Damit werden die Abschnitte der Leitungsdrähte 9 geführt sowie gegeneinander, zu den als Spulen 3 gewickelten Abschnitten sowie anderen elektrisch leitenden Komponenten isoliert. Die Ausformungen sind jeweils in einer zur axialen Richtung des Stators 1 senkrecht ausgerichteten Ebene ausgebildet.
Je nach Spannungslage des Elektromotors müssen zwischen den Leitungsdrähten 9 und anderen elektrisch leitfähigen, metallischen Komponenten des Elektromotors, wie einem Gehäuse, beziehungsweise Komponenten des Verdichters normgerecht entsprechende Abstände, auch als Isolationsabstände bezeichnet, eingehalten werden, um beispielsweise Kurzschlüsse oder Überschläge zwischen den Leitungsdrähten 9 selbst und benachbart dazu angeordneten elektrisch leitfähigen Komponenten zu vermeiden. Durch das Vorsehen der Isolationsanordnung mit dem ersten Isolationselement 4, den zweiten Isolationselementen 10 sowie dem dritten Isolationselement 11 und dem Abdeckelement 6 werden die Isolationsabstände deutlich verlängert und das Risiko für Kurschlüsse oder Überschläge reduziert.
Aus 3 geht der Stator 1 ohne zweite Isolationselemente 10 und ohne das dritte Isolationselement 11 sowie ohne das Abdeckelement 6 der Isolationsanordnung in einer Draufsicht auf die erste Stirnseite 7 hervor. Der an der ersten Stirnseite 7 des Stators 1 aus dem Statorkern 2 hervorragende erste Bereich 4a des ersten Isolationselements 4 mit den magnetisch inaktiven Abschnitten der Leitungsdrähte 9 wird auch als Anschlussring bezeichnet.
Mit dem Einsetzen der nicht dargestellten zweiten Isolationselemente 10, auch als Spulenseparatoren oder Spulentrenner bezeichnet, wird die Luftstrecke zwischen zwei benachbarten Spulen 3, beispielsweise auf über 10 mm, erhöht. Zudem werden unter der Verwendung von Vergussmaterial 12, wie Epoxidharz oder einem geeigneten Klebstoff, sogenannte zementierte beziehungsweise vergossene Verbindungen erzeugt, um die Kriechwege, beispielsweise auf mindestens 14 mm, zu verlängern, sodass jeweils sämtliche Anforderungen an die Isolation erfüllt werden. Das Vergießen kompletter kritischer Bereiche ist damit eine weitere Möglichkeit, um ausreichende Kriechwege sicherzustellen. Dabei dient das nicht dargestellte Abdeckelement 6 neben dem Schutz des Anschlussringes auch als Gussform für das Vergussmaterial 12, welches die Leitungsdrähte 9 unterschiedlicher Phasen voneinander trennt. Da die Leitungsdrähte 9 mit sehr geringen Abständen zueinander angeordnet sind, werden die erforderlichen Kriechwege und Luftstrecken durch das Vergießen der gesamten zwischen der aus dem Statorkern 2 hervorragenden Wandung des ersten Bereichs 4a des ersten Isolationselements 4 und einer Innenseite des Abdeckelements 6 ausgebildeten Hohlräume mit dem Vergussmaterial 12 mit den darin eingebetteten Leitungsdrähten 9 gewährleistet. Der Anschlussring mit den leitungsdrahtführenden Komponenten wird entweder mit dem Auffüllen der zwischen der aus dem Statorkern 2 hervorragenden Wandung des ersten Bereichs 4a des ersten Isolationselements 4 und der Innenseite des Abdeckelements 6 ausgebildeten Hohlräume oder vorab mit Vergussmaterial 12 isoliert. Damit wird beispielsweise ein die Anforderungen an Anwendungen mit Ultrahochspannungen von bis zu 1.000 V erfüllendes Isoliersystem bereitgestellt.
Mit dem Abdecken des an der ersten Stirnseite 7 des Stators 1 aus dem Statorkern 2 hervorragenden ersten Bereichs 4a des ersten Isolationselements 4 mittels des Abdeckelements 6 und des Vergussmaterials 12 wird eine vollständige hermetische Abdichtung der am Anschlussring angeordneten Leitungsdrähte 9 zum Kältemittel als innerhalb des Gehäuses des Elektromotors strömenden Fluids und zwischen den Leitungsdrähten 9 selbst erreicht.
In den 4a und 4b ist jeweils das Abdeckelement 6 als eine Komponente der Isolationsanordnung in einer perspektivischen Einzelansicht dargestellt. Dabei wird in 4b insbesondere ein Aufnahmeelement 13 des Abdeckelements 6 für ein zweites Isolationselement 10 in einer Detailansicht gezeigt.
Das als ein umfänglich geschlossener Ring ausgebildete Abdeckelement 6 weist eine erste axial ausgerichtete Ringfläche 6a, eine radial ausgerichtete Ringfläche 6b sowie eine zweite axial ausgerichtete Ringfläche 6c auf. Die am Außenradius des Abdeckelements 6 ausgebildete erste axiale Ringfläche 6a und die am Innenradius des Abdeckelements 6 ausgebildete zweite axiale Ringfläche 6c sind parallel zueinander ausgerichtet und über die radiale Ringfläche 6b miteinander verbunden. Die in einer senkrecht zur Längsachse 5 ausgerichteten Ebene angeordnete radiale Ringfläche 6b verbindet die axialen Ringflächen 6a, 6c derart miteinander, dass das Abdeckelement 6 in einem Querschnitt durch die Ringkontur eine U-Form, vorzugsweise mit unterschiedlichen Schenkellängen aufweist. Die erste axiale Ringfläche 6a ist als Außenwandung 6a mit einer größeren Ausdehnung in axialer Richtung als die zweite axiale Ringfläche 6c als Innenwandung 6c ausgebildet. Die radiale Ringfläche 6b verbindet die axialen Ringflächen 6a, 6c jeweils an Stirnseiten miteinander.
Das zwischen den Ringflächen 6a, 6b, 6c ausgebildete Volumen dient der Aufnahme des aus dem Statorkern 2 hervorragenden ersten Bereichs 4a des ersten Isolationselements 4, das heißt des Anschlussrings, mit den daran angeordneten Leitungsdrähten 9 sowie als Gussform zur Aufnahme von Vergussmaterial 12.
Im Vergleich zur vollumfänglich geschlossenen Außenwandung 6a weist die Innenwandung 6c gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Öffnungen, insbesondere Aufnahmeelemente 13 zum Haltern der zweiten Isolationselemente 10, auf. Dabei dient jedes Aufnahmeelement 13 zur Aufnahme eines in den zwischen den Spulen 3 ausgebildeten Zwischenräumen angeordneten zweiten Isolationselements 10.
Die innerhalb der Innenwandung 6c ausgebildeten Öffnungen sind mit in radialer Richtung nach innen, von der Innenwandung 6c hervorragenden ersten Wandungen 13a und einer zweiten Wandung 13b verstärkt, welche im Querschnitt eine U-Form aufweisen. Dabei sind die beiden ersten Wandungen 13a als Schenkel der U-Form in axialer Richtung ausgerichtet, während die zweite Wandung 13b die ersten Wandungen 13a verbindend in Umfangsrichtung des Abdeckelements 6 ausgerichtet ist. Die ersten Wandungen 13a des Aufnahmeelements 13 weisen im Bereich der offenen Seite der U-Form konisch zueinander verlaufende Absätze 13c auf, welche derart ausgerichtet sind, dass sich der lichte Querschnitt des Aufnahmeelements 13 zur offenen Seite der U-Form erweitert, insbesondere um das Einstecken der zweiten Isolationselemente 10 in axialer Richtung in die Aufnahmeelemente 13 während der Montage des Stators 1 zu erleichtern.
Aus 5 geht das an der ersten Stirnseite 7 des Stators 1 angeordnete Abdeckelement 6 mit in den Aufnahmeelementen 13 angeordneten zweiten Isolationselementen 10 der Isolationsanordnung in einer perspektivischen Detailansicht hervor.
Die in axialer Richtung ausgerichteten zweiten Isolationselemente 10 sind im Bereich der Aufnahmeelemente 13 mit dem Abdeckelement 6 verbunden. Dabei ragen die zweiten Isolationselemente 10 in einem zur ersten Stirnseite 7 des Stators 1 weisenden sowie in axialer Richtung ausgerichteten ersten Längsseite 10a ausgebildeten Bereich jeweils in die durch die Wandungen 13a, 13b ausgeprägte U-Form sowie die in der Innenwandung 6c des Abdeckelements 6 ausgebildete Öffnung hinein.
Die zweiten Isolationselemente 10 werden während des Vorgangs der Montage in axialer Richtung in die Aufnahmeelemente 13 des Abdeckelements 6 eingesetzt beziehungsweise eingeschoben.
Während die erste Längsseite 10a der zweiten Isolationselemente 10 in radialer Richtung nach außen weisend angeordnet ist, ist eine in axialer Richtung ausgerichtete zweite Längsseite 10b der zweiten Isolationselemente 10 in radialer Richtung nach innen weisend angeordnet.
In 6a ist ein zweites Isolationselement 10 als Einzelelement in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Das zweite Isolationselement 10 wird von den zwei parallel zueinander ausgerichteten Längsseiten 10a, 10b sowie ebenfalls parallel zueinander ausgerichteten Schmalseiten begrenzt, welche die Längsseiten 10a, 10b miteinander verbindend ausgebildet sind. Die Schmalseiten sind im montierten Zustand an den Stirnseiten 7, 8 des Stators 1 angeordnet.
Im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung weist das zweite Isolationselement 10 im Bereich der ersten Längsseite 10a eine U-Form, insbesondere die Form eines Maulschlüssels beziehungsweise eines Schraubenschlüssels, mit zwei ersten Stegen 10c konstanter Breite auf, welche eine erste Ausnehmung 10d beiderseits begrenzen. Die in Richtung der ersten Längsseite 10a offene erste Ausnehmung 10d ist im Querschnitt rechteckig, insbesondere quadratisch, ausgebildet. Die geschlossene Seite der U-Form ist in Richtung der zweiten Längsseite 10b ausgerichtet. Die erste Längsseite 10a und die zweite Längsseite 10b des zweiten Isolationselements 10 sind über einen Verbindungssteg miteinander verbunden.
Im Bereich der zweiten Längsseite 10b ist der Querschnitt des zweiten Isolationselements 10 senkrecht zur Längsrichtung Y-förmig mit zweiten Stegen 10e konstanter Breite ausgebildet, welche eine zweite Ausnehmung 10f beiderseits begrenzen. Die in Richtung der zweiten Längsseite 10b offene zweite Ausnehmung 10d ist im Querschnitt dreieckig, insbesondere in der Form eines gleichschenkligen Dreiecks, speziell eines gleichseitigen Dreiecks, ausgebildet. Die geschlossene Seite der Y-Form ist in Richtung der ersten Längsseite 10a ausgerichtet. An den zur zweiten Längsseite 10b weisend angeordneten freien Stirnseiten der zweiten Stege 10e sind jeweils in Längsrichtung ausgerichtete Nuten 10g vorgesehen.
Der Querschnitt des zweiten Isolationselements 10 in Längsrichtung ist mit einer konstanten Fläche ausgebildet.
Aus 6b geht der Stator 1 mit dem Statorkern 2, Spulen 3, dem an der ersten Stirnseite 7 angeordneten, vorzugsweise als ein Spritzgusselement aus einem Isoliermaterial ausgebildeten Abdeckelement 6 und Isolationselementen 10, 11 der Isolationsanordnung in einer perspektivischen Schnittdarstellung hervor. In 6c ist eine Ausrichtung vom ersten Isolationselement 4 und einem zweitem Isolationselement 10 zueinander an einem Außenradius der Isolationsanordnung in einer Detailansicht der zweiten Stirnseite 8 des Stators 1 in Draufsicht dargestellt.
Wie insbesondere in 6b gezeigt ist, ist das Abdeckelement 6 den aus dem Statorkern 2 hervorstehenden ersten Bereich 4a des ersten Isolationselements 4 umschließend angeordnet. Dabei ist das Abdeckelement 6 mit einer Innenfläche der Außenwandung 6a in Richtung einer äußeren Mantelfläche der Wandung des aus dem Statorkern 2 hervorstehenden ersten Bereiches 4a des ersten Isolationselements 4 ausgerichtet angeordnet. Der Außendurchmesser der Wandung des ersten Isolationselements 4 entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser der Innenfläche der Außenwandung 6a des Abdeckelements 6 zuzüglich eines Spaltes zum Montieren des Abdeckelements 6 am ersten Isolationselement 4 sowie zum Aufnehmen von Vergussmaterial 12. Eine Außenfläche der Außenwandung 6a des Abdeckelements 6 ist in Richtung eines nicht dargestellten Gehäuses ausgerichtet.
Das ringförmige Abdeckelement 6 ist mit der Innenfläche der Außenwandung 6a die in Umfangsrichtung an der Wandung des aus dem Statorkern 2 hervorstehenden ersten Bereiches 4a des ersten Isolationselements 4 umlaufend sowie als Nuten ausgebildeten Aufnahmebereiche, in welchen die Leitungsdrähte 9 integriert sind, verschließend beziehungsweise abdeckend angeordnet. Da das Abdeckelement 6, ebenso wie das erste Isolationselement 4, elektrisch isolierende Komponenten sind, sind die in im Isolationselement 4 ausgebildeten und vom Abdeckelement 6 verschlossenen Ausformungen angeordneten Leitungsdrähte 9 vollumfänglich von einer elektrischen Isolierung umschlossen. Das im Wesentlichen von der Außenwandung 6a des Abdeckelements 6 und der Wandung des aus dem Statorkern 2 hervorstehenden ersten Bereiches 4a des ersten Isolationselements 4 umschlossene Volumen mit den darin angeordneten Leitungsdrähten 9 wird zudem mit Vergussmaterial 12 ausgegossen, sodass das erste Isolationselement 10 und das Abdeckelement 6 fest und unlösbar miteinander verbunden sind.
Das ringförmige Abdeckelement 6 ist mit der radialen Ringfläche 6b in Richtung einer freien Stirnseite des aus dem Statorkern 2 hervorstehenden ersten Bereiches 4a des ersten Isolationselements 4 ausgerichtet angeordnet, während die Innenwandung 6c des Abdeckelements 6 mit einer Außenfläche an einer inneren Mantelfläche der Wandung des aus dem Statorkern 2 hervorstehenden ersten Bereiches 4a anliegt.
Die zweiten Isolationselemente 10 sind innerhalb der an der Innenwandung 6c des Abdeckelements 6 ausgebildeten Aufnahmebereiche 13 gehaltert sowie jeweils zwischen zwei benachbarten Spulen 3 angeordnet und erstrecken sich in Längsrichtung zwischen den Stirnseiten 7, 8 des Stators 1. Die Spulen 3 sind jeweils aus Abschnitten der um in radialer Richtung nach innen ausgebildeten Stege des Statorkerns 2 gewickelten Leitungsdrähten 9 ausgebildet. Die in radialer Richtung nach innen ausgerichteten Stirnseiten der Stege des Statorkerns 2 sind in einem großen Abschnitt unisoliert, insbesondere nicht vom ersten Isolationselement 4 bedeckt.
Die zwischen den Stegen des Statorkerns 2 und damit auch den Spulen 3 verbleibenden Zwischenräume 14 sind im zwischen den Stirnseiten der Stege mit der minimalen Ausdehnung ausgebildeten Bereich durch die zweiten Isolaionselemente 10 beziehungsweise das dritte Isolationselement 11 verschlossen. Mit dem die Form eines runden Käfigs mit sich in axialer Richtung erstreckenden Streben 11a, welche an den ersten und zweiten Enden jeweils über einen geschlossenen Ring 11b miteinander verbunden sind, aufweisende dritte Isolationselement 11 wird die in radialer Richtung weisende Innenseite des Stators 1 vollständig verschlossen. Dabei werden die zwischen den Stegen des Statorkerns 2 ausgebildeten Zwischenräume 14 im Bereich der minimalen Ausdehnung an den Stirnseiten der Stege in axialer Richtung durch die Streben 11a verschlossen, während die Ringe 11b des dritten Isolationselements 11 die Zwischenräume 14 im Bereich der Stirnseiten 7, 8 des Stators 1 in Umfangsrichtung verschließen.
Wie insbesondere aus 6c hervorgeht, liegen die zwischen benachbarten Spulen 3 angeordneten zweiten Isolationselemente 10 innerhalb der Aufnahmeelemente 13 des Abdeckelements 6 mit Außenflächen der ersten Stege 10c an Innenflächen der ersten Wandungen 13a des Aufnahmeelements 13 flächig an, während die Stirnseiten der ersten Stege 10c über die gesamte erste Längsseite 10a einen ersten Hohlraum 15 ausbildend am ersten Isolationselement 4 anliegen. Die zwischen den ersten Stegen 10c ausgebildete erste Ausnehmung 10d ermöglicht ein Zusammendrücken der ersten Stege 10c in Umfangsrichtung des Stators 1 aufeinander zu, sodass das zweite Isolationselement 10 innerhalb des Aufnahmeelements 13, insbesondere zwischen den ersten Wandungen 13a des Aufnahmeelements 13, eingefügt und speziell elastisch verformt eingepresst angeordnet ist.
Der erste Hohlraum 15 zwischen dem ersten Isolationselement 4 und dem zweiten Isolationselement 10 ist jeweils durch die ersten Stege 10c des zweiten Isolationselements 10 und das erste Isolationselement 4 begrenzt. Damit ist der sich in axialer Richtung erstreckende erste Hohlraum 15, welcher sich durch die erste Ausnehmung 10d des zweiten Isolationselements 10 ergibt, vollumfänglich geschlossen und lediglich an dem in Richtung der zweiten Stirnseite 8 des Stators 1 ausgerichteten Ende geöffnet. An dem in Richtung der ersten Stirnseite 7 des Stators 1 ausgerichteten Ende ist der erste Hohlraum 15 durch das Abdeckelement 6, insbesondere die zweite Wandung 13b des Aufnahmeelements 13, begrenzt.
Die ersten Hohlräume 15 können mit einem geeigneten Vergussmaterial 12 befüllt beziehungsweise ausgegossen werden.
In den 7a und 7b ist jeweils eine Ausrichtung vom ersten Isolationselement 4 und einem zweiten Isolationselement 10 der Isolationsanordnung in Bezug zu den Spulen 3 in einer Draufsicht mit einer Detailansicht der Verbindung vom ersten Isolationselement 4 und dem zweiten Isolationselement 10, gemäß 7b, zueinander an einem Innenradius der Isolationsanordnung gezeigt.
Während das zweite Isolationselement 10 innerhalb des Aufnahmeelements 13 am Abdeckelement 6 gehaltert, mit der ersten Längsseite 10a, wie bereits zu 6c erläutert, am ersten Isolationselement 4 anliegt, liegt das zweite Isolationselement 10 mit der zweiten Längsseite 10b an den Stegen des Statorkerns 2 an, welche im Anlagebereich ebenfalls vom ersten Isolationselement 4 abgedeckt sind. Dabei ist das zweite Isolationselement 10 im Bereich der minimalen Ausdehnung des Zwischenraums 14 an den Stirnseiten der Stege des Statorkerns 2 jeweils an einem zweiten Steg 10e mit dem ersten Isolationselement 4 verbunden. Die zweiten Stege 10e sind in einem bestimmten Winkel α, insbesondere einem Winkel α im Bereich zwischen 50° bis 70°, speziell 60°, zueinander ausgerichtet.
Die an den Stirnseiten der zweiten Stege 10e ausgebildeten Nuten 10g sind eine in Längsrichtung ausgerichtete Kante des Steges des Statorkerns 2 umgreifend angeordnet, sodass das zweite Isolationselement 10 an der ersten Längsseite 10a innerhalb des Aufnahmeelements 13 des Abdeckelements 6 eingefügt, insbesondere eingepresst, und an der zweiten Längsseite 10b mit zwei feder-nut-ähnlichen Verbindungen mit dem ersten Isolationselement 4 verrastet ist. Damit ist das zweite Isolationselement 10 am ersten Isolationselement 4 fixiert.
Um jeweils einen ausreichenden Presssitz innerhalb des Zwischenraums 14, insbesondere innerhalb des Aufnahmeelements 13 sowie am ersten Isolationselement 4, zu gewährleisten, weisen die zweiten Isolationselemente 10 jeweils ein bestimmtes Übermaß auf. Mit den jeweiligen Presssitzen wird sichergestellt, dass die zweiten Isolationselemente 10 nach dem Anordnen am ersten Isolationselement 4 bei der weiteren Montage des Stators 1 beziehungsweise des Elektromotors oder des Verdichters sowie während des Betriebs des Verdichters nicht bewegt oder aus der vorgesehenen Position verschoben werden.
Die zwischen benachbarten Spulen 3 ausgebildeten Zwischenräume 14 werden jeweils durch ein zweites Isolationselement 10 in zwei getrennte Volumen unterteilt.
Die 8a bis 8c zeigen jeweils das dritte Isolationselement 11 mit einem ersten Teilelement 11c und einem zweiten Teilelement 11d im Zusammenbau, gemäß 8a und 8c, sowie in einer Explosionsdarstellung, gemäß 8b, jeweils in perspektivischer Ansicht. In 8c ist zudem eine Anordnung von zweiten Isolationselementen 10 am dritten Isolationselement 11 dargestellt.
Das die Form eines runden Käfigs mit sich in axialer Richtung erstreckenden Streben 11a, auch als Längsverbinder 11 a bezeichnet, welche an den ersten und zweiten Enden jeweils über einen geschlossenen Ring 11b miteinander verbunden sind, aufweisende dritte Isolationselement 11 bildet in der Gesamtform die an einer Innenseite des Stators 1 ausgebildeten und verbleibenden Durchgangsöffnungen nach. So dienen die axial ausgerichteten Längsverbinder 11a ebenso, wie die zweiten Isolationselemente 10, dem Verschließen der zwischen den Stegen beziehungsweise Spulen 3 ausgebildeten Zwischenräume 14 an den in radialer Richtung nach innen weisenden Stirnseiten der Stege des Statorkerns 2. Die an den distal zueinander ausgerichteten Enden der Längsverbinder 11a angeordneten Ringe 11b vervollständigen zum einen das Verschließen der Innenseite des Stators 1 zum Rotor hin. Zum anderen werden die Längsverbinder 11a mit den Ringen 11b an vorgegebenen Positionen gehaltert.
Das erste Teilelement 11c und das zweite Teilelement 11d des dritten Isolationselements 11 sind miteinander korrespondierend und zusammenfügbar ausgebildet. Dabei können die Streben 11a jeweils an den zueinander ausgerichtet angeordneten freien Enden mit Rastvorrichtungen versehen sein, welche ineinandergreifend miteinander verbindbar sind.
Das dritte Isolationselement 11 weist im Bereich der Ringe 11b Aussparungen 11 e auf, welche gleichmäßig am Umfang verteilt auf einer Außenseite der Ringe 11b angeordnet sind. Die Aussparungen 11e sind jeweils in Verlängerung eines Längsverbinders 11a, im Wesentlichen die Breite des Längsverbinders 11a aufweisend ausgebildet. Unter der Aussparung 11 e, welche sich von der Außenseite des Rings 11b in Richtung der Innenseite sowie in Umfangsrichtung des Rings 11b erstreckt, ist dabei eine Verringerung der Wandstärke des dritten Isolationselements 11 zu verstehen. Im Bereich der Aussparung 11e entspricht die Wandstärke des Rings 11b der Wandstärke eines Längsverbinders 11a jeweils in radialer Richtung.
Die Aussparung 11e ist sich in Richtung der Innenseite des Rings 11b zudem verjüngend ausgebildet und weist im Bereich des Übergangs von der verringerten zur maximalen Wandstärke des Rings 11b jeweils einen Absatz 11f auf.
Aus 9a geht eine Anordnung von zweiten Isolationselementen 10 am dritten Isolationselement 11 als eine Detailansicht einer Stirnseite des dritten Isolationselements 11 in perspektivischer Ansicht hervor, während in 9b eine Verbindung von einem zweiten Isolationselement 10 und dem dritten Isolationselement 11 zueinander am Innenradius der Isolationsanordnung in einer Detailansicht in Draufsicht sowie in den 9c und 9d die Anordnung eines zweiten Isolationselements 10 zwischen dem Abdeckelement 6 und dem dritten Isolationselement 11 beziehungsweise eine Ausrichtung des Abdeckelements 6 sowie dem erstem Isolationselement 4, einem zweiten Isolationselement 10 und dem dritten Isolationselement 11 der Isolationsanordnung in Bezug zu den Spulen 3 in einer perspektivischen Detailansicht und einer Draufsicht gezeigt ist. In 9d ist somit eine Anordnung aus Abdeckelement 6 mit dem Aufnahmeelement 13 sowie einem zweiten Isolationselement 10 und dem dritten Isolationselement 11 der Isolationsanordnung in Bezug zu den als Spulen 3 aufgewickelten Leitungsdrähten 9 in Draufsicht auf die erste Stirnseite 7 des Stators 1 dargestellt. Aus 9e geht eine Anordnung aus dem ersten Isolationselement 4 und einem zweiten Isolationselement 10 der Isolationsanordnung in einer Draufsicht auf die zweite Stirnseite 8 des Stators 1 in Detailansicht hervor.
Die zweiten Isolationselemente 10 sind jeweils im Bereich einer Aussparung 11 e sowie eines Längsverbinders 11a am dritten Isolationselement 11 angeordnet. Dabei liegen die zweiten Isolationselemente 10 mit der zweiten Längsseite 10b in axialer Richtung an einem Längsverbinder 11a sowie jeweils mit einer Nut 10g eines zweiten Stegs 10e an einem Absatz 11f einer Aussparung 11e des Rings 11b am dritten Isolationselement 11 einen zweiten Hohlraum 16 ausbildend an. Die Nut 10g des zweiten Stegs 10e und der Absatz 11f der Aussparung 11e des Rings 11b sind mit miteinander korrespondierenden Formen ausgebildet.
Der zweite Hohlraum 16 zwischen einem zweiten Isolationselement 10 und dem dritten Isolationselement 11 ist jeweils durch die zweiten Stege 10e des zweiten Isolationselements 10 und die Längsverbinder 11a sowie im Bereich der Ringe 11b durch die Wandung des Rings 11b im Bereich der Aussparung 11 e begrenzt. Damit ist der sich in axialer Richtung erstreckende zweite Hohlraum 16, welcher sich auch durch die zweite Ausnehmung 10f des zweiten Isolationselements 10 und die Aussparung 11 e des dritten Isolationselements 11 ergibt, vollumfänglich geschlossen und lediglich an den in Richtung der Stirnseiten 7, 8 des Stators 1 ausgerichteten Enden geöffnet.
Die zweiten Hohlräume 16 können mit einem geeigneten Vergussmaterial 12 befüllt beziehungsweise ausgegossen werden.
Mit einem Vergießen der Hohlräume 15, 16 mit einem Vergussmaterial 12, wie geeignetem Epoxidharz oder Klebstoff, wird jeweils eine zusätzliche zementierte beziehungsweise vergossene Verbindung oder werden mehrere zusätzliche zementierte beziehungsweise vergossene Verbindungen zwischen jeweils benachbart angeordneten Komponenten hergestellt, insbesondere um die Kriechwege zwischen elektrisch leitfähgen Elementen auf ein Mindestmaß zu verlängern. Damit wird unter anderem eine vollständige hermetische Abdichtung von potentiellen Kriechbereichen vom Leitungsdraht 9 innerhalb der Stirnseite der Stege des Statorkerns 2 erreicht.
Mit der Isolationsanordnung werden die erforderlichen Isolationsabstände und Isolationswiderstände zwischen elektrisch leitfähigen Elementen, wie den Leitungsdrähten 9, insbesondere den Spulen 3 oder den magnetisch inaktiven Abschnitten, oder auch zum Statorkern 2 beziehungsweise zum Gehäuse des Elektromotors, mit einem vergrößerten Kriechweg abhängig von der Spannungslage gewährleistet.
Bezugszeichenliste

1: Stator
2: Statorkern
3: Spule
4: erstes Isolationselement
4a: erster Bereich
4b: zweiter Bereich
5: Längsachse
6: Abdeckelement
6a: erste axiale Ringfläche, Außenwandung
6b: radiale Ringfläche
6c: zweite axiale Ringfläche, Innenwandung
7: erste Stirnseite
8: zweite Stirnseite
9: Leitungsdraht
10: zweites Isolationselement
10a: erste Längsseite zweites Isolationselement 10
10b: zweite Längsseite zweites Isolationselement 10
10c: erster Steg zweites Isolationselement 10
10d: erste Ausnehmung zweites Isolationselement 10
10e: zweiter Steg zweites Isolationselement 10
10f: zweite Ausnehmung zweites Isolationselement 10
10g: Nut zweites Isolationselement 10
11: drittes Isolationselement
11a: Strebe, Längsverbinder drittes Isolationselement 11
11b: Ring drittes Isolationselement 11
11c: erstes Teilelement drittes Isolationselement 11
11d: zweites Teilelement drittes Isolationselement 11
11e: Aussparung drittes Isolationselement 11
11f: Absatz Aussparung drittes Isolationselement 11
12: Vergussmaterial
13: Aufnahmeelement
13a: erste Wandung Aufnahmeelement 13
13b: zweite Wandung Aufnahmeelement 13
13c: Absatz erste Wandung 13a
14: Zwischenraum
15: erster Hohlraum
16: zweiter Hohlraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015146677 A1 [0007]

Claims

Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere ein Elektromotor, aufweisend einen Rotor und einen Stator (1) mit einem Statorkern (2) sowie einer Isolationsanordnung, welche sich entlang einer gemeinsamen Längsachse (5) von einer ersten Stirnseite (7) zu einer zweiten Stirnseite (8) des Stators (1) erstreckend angeordnet sind, wobei der Statorkern (2) mit gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Stegen zur Aufnahme von zu Spulen (3) gewickelten Leitungsdrähten (9) ausgebildet ist und die Isolationsanordnung mindestens ein erstes Isolationselement (4), zweite Isolationselemente (10) sowie mindestens ein drittes Isolationselement (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - das mindestens eine erste Isolationselement (4) jeweils zwischen den Leitungsdrähten (9) und dem Statorkern (2), - jeweils ein zweites Isolationselement (10) in einem zwischen benachbart zueinander angeordneten Spulen (3) ausgebildeten Zwischenraum (14) und - das mindestens eine dritte Isolationselement (11) an einer in radialer Richtung nach innen weisenden Innenseite des Stators (1), die Innenseite verschließend angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils zwischen zwei benachbart zueinander angeordneten Stegen mit dem um die Stege geformten ersten Isolationselement (4) ausgebildete Zwischenraum (14) in radialer Richtung nach innen geöffnet ist, wobei der Zwischenraum (14) im Bereich zwischen Stirnseiten der Stege eine minimale Ausdehnung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes sich in axialer Richtung durchgehend zwischen den Stirnseiten (7, 8) des Stators (1) erstreckend ausgebildete zweite Isolationselement (10) eine in axialer Richtung verlaufende sowie in radialer Richtung ausgerichtete erste Längsseite (10a) und zweite Längsseite (10b) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes zweite Isolationselement (10) mit der ersten Längsseite (10a) radial nach außen ausgerichtet und an einer Grundfläche des Zwischenraums (14) am ersten Isolationselement (4) anliegend angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedes zweite Isolationselement (10) mit der zweiten Längsseite (10b) radial nach innen ausgerichtet im Bereich der Stirnseiten der Stege des Statorkerns (2), die Zwischenräume (14) in axialer Richtung verschließend, am ersten Isolationselement (4) anliegend angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes zweite Isolationselement (10) im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung im Bereich der ersten Längsseite (10a) eine U-Form mit zwei ersten Stegen (10c) aufweist, welche eine erste Ausnehmung (10d) begrenzen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Isolationselement (10) mit den zwei ersten Stegen (10c) in axialer Richtung am ersten Isolationselement (4) einen ersten Hohlraum (15) ausbildend anliegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes zweite Isolationselement (10) im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung im Bereich der zweiten Längsseite (10b) eine Y-Form mit zwei zweiten Stegen (10e) aufweist, welche eine zweite Ausnehmung (10f) begrenzen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an zur zweiten Längsseite (10b) des zweiten Isolationselements (10) ausgerichtet angeordneten freien Stirnseiten der zweiten Stege (10e) jeweils in Längsrichtung ausgerichtete Nuten (10g) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine dritte Isolationselement (11) die Form eines kreiszylindrischen Käfigs mit sich in axialer Richtung erstreckenden Streben (11a) aufweist, welche an ersten und zweiten Enden jeweils über einen umfänglich geschlossenen Ring (11b) miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Isolationselement (11) im Bereich der Ringe (11b) gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Aussparungen (11e) aufweist, welche jeweils an einer Außenseite der Ringe (11b) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (11 e) jeweils in Verlängerung einer in axialer Richtung angeordneten Strebe (11a) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Isolationselemente (10) jeweils im Bereich einer Aussparung (11e) sowie einer Strebe (11a) des dritten Isolationselements (11) am dritten Isolationselement (11) anliegend angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Isolationselement (10) mit einer zweiten Längsseite (10b) in axialer Richtung an einer Strebe (11a) des dritten Isolationselements (11) sowie jeweils mit einer Nut (10g) eines zweiten Stegs (10e) an einem Absatz (11f) einer Aussparung (11e) eines Rings (11b) am dritten Isolationselement (11) einen zweiten Hohlraum (16) ausbildend anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem zweitem Isolationselement (10) und dem drittem Isolationselement (11) jeweils durch zweite Stege (10e) des zweiten Isolationselements (10) und eine Strebe (11a) des dritten Isolationselements (11) sowie im Bereich der Ringe (11b) des dritten Isolationselements (11) durch die Wandung des Rings (11b) an einer Aussparung (11e) ausgebildete zweite Hohlraum (16) vollumfänglich geschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Isolationselement (4) zumindest an einer Stirnseite (7, 8) des Stators (1) über den Statorkern (2) hinausragend ausgebildet ist und ein in axialer Richtung an einer Stirnseite (7, 8) des Stators (1) aus dem Statorkern (2) hervorstehender Bereich (4a, 4b) des Isolationselements (4) als eine im Wesentlichen zylinderförmige Wandung zum Verbinden mit einem Abdeckelement (6) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (6) als ein umfänglich geschlossener Ring mit einer ersten axial ausgerichteten Ringfläche (6a), einer radial ausgerichteten Ringfläche (6b) sowie einer zweiten axial ausgerichteten Ringfläche (6c) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die an einem Außenradius des Abdeckelements (6) ausgebildete erste axiale Ringfläche (6a) und eine am Innenradius des Abdeckelements (6) ausgebildete zweite axiale Ringfläche (6c) parallel zueinander ausgerichtet und über die radiale Ringfläche (6b) miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite axial ausgerichtete Ringfläche (6c) des Abdeckelements (6) als eine Innenwandung mit gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Aufnahmeelementen (13) zum Haltern jeweils eines zweiten Isolationselements (10) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeelemente (13) als Öffnungen innerhalb der zweiten axial ausgerichteten Ringfläche (6c) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeelemente (13) mit in radialer Richtung nach innen, von der zweiten axial ausgerichteten Ringfläche (6c) hervorragenden ersten Wandungen (13a) und einer zweiten Wandung (13b) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen der Aufnahmeelemente (13) mit in radialer Richtung nach innen, von der zweiten axial ausgerichteten Ringfläche (6c) hervorragenden ersten Wandungen (13a) und einer zweiten Wandung (13b) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen (13a, 13b) im Querschnitt eine U-Form aufweisen, wobei die ersten Wandungen (13a) als Schenkel der U-Form in axialer Richtung und die zweite Wandung (13b) die ersten Wandungen (13a) verbindend in Umfangsrichtung des Abdeckelements (6) ausgerichtet angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Isolationselemente (10) in einem zur ersten Stirnseite (7) des Stators (1) weisenden sowie in axialer Richtung ausgerichteten ersten Längsseite (10a) ausgebildeten Bereich jeweils in die durch die Wandungen (13a, 13b) ausgeprägte U-Form hineinragend angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Isolationselemente (10) innerhalb der Aufnahmeelemente (13) mit Außenflächen erster Stege (10c) an Innenflächen der ersten Wandungen (13a) des Aufnahmeelements (13) flächig anliegend angeordnet sind, wobei das zweite Isolationselement (10) innerhalb des Aufnahmeelements (13) eingefügt ist.