DE102019205123A1

DE102019205123A1 - Stator für einen dreiphasigen elektrischen Motor

Info

Publication number: DE102019205123A1
Application number: DE102019205123.5A
Authority: DE
Inventors: Mitja Jeric; Aljaz Zigon
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2019-04-10
Publication date: 2020-10-15
Also published as: CN111817470A; CN111817470B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1) für einen dreiphasigen elektrischen Motor. Der Stator (1) weist einen hohlzylindrischen Spulentragkörper (2) und mehrere Statorspulen (9) auf, die zu einer Längsmittelachse (3) des Spulentragkörpers (2) parallel ausgerichtet und um die Längsmittelachse (3) innerhalb des Spulentragkörpers (2) verteilt angeordnet sind. An einem axialen Schaltende (10) des Spulentragkörpers (2) ist zudem wenigstens eine Endkontakteinheit gebildet, die Phasenkontaktenden (11a) mehrerer, insbesondere sechs, Statorspulen (9) des Stators (1) für die drei Phasen (U, V, W) umfasst. Die jeweiligen Phasenkontaktenden (11 a) der Statorspulen (9) in der Endkontakteinheit sind mittels einer Verschaltungsanordnung (12) phasenentsprechend elektrisch kontaktiert.Erfindungsgemäß weist die Verschaltungsanordnung (12) drei länglich ausgeformte Phasenkontaktstreifen (13) auf, die senkrecht zur Längsmittelachse (3) ausgerichtet sind und axial beabstandet einander überlappen. Die jeweiligen Phasenkontaktstreifen (13) kontaktieren dabei die Phasenkontaktenden (11a) der Statorspulen (9) in der Endkontakteinheit insbesondere paarweise und phasenentsprechend elektrisch miteinander.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator für einen dreiphasigen elektrischen Motor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Elektrische Motoren sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Ein innenlaufender elektrischer Motor weist dabei einen Stator und einen in dem Stator koaxial angeordneten Rotor auf, der mit einer Antriebswelle drehfest verbunden ist. Der Stator weist dabei mehrere Wickelspulen auf, die innerhalb eines elektrisch isolierenden Körpers in Umfangsrichtung um den Rotor verteilt angeordnet sind. Die Wickelspulen sind zu einer Schaltung miteinander verschaltet, wozu die Wickelspulen an ihren Drahtenden an einem axialen Ende des Stators miteinander elektrisch kontaktiert - beispielsweise verlötet - sind. An die Wickelspulen kann dann ein dreiphasiger Strom einer externen Stromquelle anlegt werden, wozu Phasenkontakte der Stromquelle mit den verschalteten Drahtenden der Wickelspulen elektrisch kontaktiert - beispielsweise verlötet - werden müssen. Wird an den Drahtenden der entsprechenden Wickelspulen ein dreiphasiger Strom angelegt, so entsteht in dem Stator ein drehendes Magnetfeld und der Rotor wird in eine Drehung versetzt.
Sowohl die einzelnen Drahtenden der Wickelspulen als auch die miteinander kontaktierten Drahtenden und die Phasenkontakte der externen Stromquelle müssen miteinander elektrisch kontaktiert werden, was üblicherweise mit einem hohen Aufwand verbunden ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen Stator der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein Stator für einen dreiphasigen elektrischen Motor weist einen hohlzylindrischen Spulentragkörper und mehrere jeweils an einem Spulenwickelvorsprung des Spulentragkörpers aufgewickelte Statorspulen auf. Die Statorspulen sind dabei zu einer Längsmittelachse des Spulentragkörpers parallel ausgerichtet und um die Längsmittelachse innerhalb des Spulentragkörpers verteilt angeordnet. An einem axialen Schaltende des Spulentragkörpers ist dabei wenigstens eine Endkontakteinheit gebildet, die Phasenkontaktenden mehrerer, insbesondere sechs, Statorspulen des Stators für die drei Phasen umfasst. Die jeweiligen Phasenkontaktenden der Statorspulen sind dann in der Endkontakteinheit mittels einer Verschaltungsanordnung phasenentsprechend elektrisch kontaktiert. Erfindungsgemäß weist die Verschaltungsanordnung drei länglich ausgeformte Phasenkontaktstreifen auf, die an dem axialen Schaltende senkrecht zur Längsmittelachse ausgerichtet sind und axial beabstandet einander überlappen. Die jeweiligen Phasenkontaktstreifen kontaktieren die Phasenkontaktenden der Statorspulen in der Endkontakteinheit insbesondere paarweise und phasenentsprechend elektrisch miteinander.
Die Phasenkontaktenden der jeweiligen Statorspulen sind zu der Endkontakteinheit zusammengefasst. Der Stator kann dabei sowohl eine Endkontakteinheit als auch mehrere Endkontakteinheiten und entsprechend sowohl eine Verschaltungsanordnung als auch mehrere Verschaltungsanordnungen aufweisen. Die Anzahl der Verschaltungsanordnungen entspricht dann der Anzahl der Endkontakteinheiten in dem Stator. Die Phasenkontaktenden in der jeweiligen Endkontakteinheit sind dann über die drei Phasenkontaktstreifen der jeweiligen Verschaltungsanordnung insbesondere paarweise und phasenentsprechend elektrisch miteinander kontaktiert. Im Folgenden wird die Beschreibung zur Einfachheit auf den Stator mit einer Endkontakteinheit und mit einer Verschaltungsanordnung bezogen. Weist der Stator weitere Endkontakteinheiten und weitere Verschaltungsanordnungen auf, so können diese zueinander identisch ausgestaltet sein. Die Phasenkontaktenden der Statorspulen sind dabei durch Drahtenden der auf die Spulenwickelvorsprünge aufgewickelten Statorspulen gebildet. Die Phasenkontaktstreifen der Verschaltungsanordnung kontaktieren die jeweiligen Phasenkontaktenden - also die jeweiligen Drahtenden - der jeweiligen Statorspulen insbesondere paarweise und phasenentsprechend elektrisch miteinander, so dass die Phasenkontaktenden der Statorspulen über die Phasenkontaktstreifen an die drei Phasen (U, V, W) einer externen Stromquelle anschließbar sind.
Die Phasenkontaktstreifen bestehen aus einem elektrisch leitenden Material, so dass die an dem jeweiligen Phasenkontaktstreifen festgelegten Phasenkontaktenden der Statorspulen über den Phasenkontaktstreifen elektrisch miteinander kontaktiert sind. Zweckgemäß sind die Phasenkontaktenden der Statorspulen elektrisch leitend an den Phasenkontaktstreifen festgelegt und mit diesem beispielsweise verschweißt oder verlötet. Die Phasenkontaktstreifen sind dabei länglich und vorzugsweise flach ausgeformt und überbrücken den Abstand zwischen den zu kontaktierenden Phasenkontaktenden der Statorspulen in der Endkontakteinheit. Das elektrische Kontaktieren der Phasenkontaktenden der Statorspulen wird dadurch deutlich vereinfacht. Die Phasenkontaktstreifen überlappen ferner einander und sind dadurch bauraumsparend an dem Spulentragkörper angeordnet. Die einzelnen Phasenkontaktstreifen sind beabstandet und dadurch elektrisch isoliert zueinander angeordnet und weisen keinen unmittelbaren Kontakt miteinander auf.
Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Stators ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der jeweilige Phasenkontaktstreifen einen mittleren Überlappungsabschnitt aufweist, an den beidseitig jeweils ein Aufnahmeabschnitt für das Phasenkontaktende der jeweiligen Statorspule anschließt. In dem Überlappungsabschnitt überlappen die axial zur Längsmittelachse benachbarten Phasenkontaktstreifen einander und an den Aufnahmeabschnitten sind die Phasenkontaktenden der Statorspulen festgelegt. Der jeweilige Phasenkontaktstreifen ist dabei elektrisch leitend und die Phasenkontaktenden der Statorspulen sind zweckgemäß elektrisch leitend an dem jeweiligen Phasenkontaktstreifen festgelegt. Über die Phasenkontaktstreifen sind auf diese Weise die Phasenkontaktenden der Statorspulen insbesondere paarweise und phasenentsprechend miteinander elektrisch kontaktiert. Zusätzlich sind der eine Phasenkontaktstreifen und der andere Phasenkontaktstreifen in dem Überlappungsabschnitt in einer zur Längsmittelachse radialen Ebene unter einem Winkel zueinander angeordnet, um die um die Längsmittelachse verteilten Phasenkontaktenden der benachbarten Statorspulen aufnehmen zu können.
Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Aufnahmeabschnitte der jeweiligen Phasenkontaktstreifen in einer gemeinsamen zur Längsmittelachse senkrechten Aufnahmeebene liegen. Die Phasenkontaktenden der Statorspulen können dadurch identisch ausgestaltet und axial in der gleichen Aufnahmeebene mit den Phasenkontaktstreifen elektrisch kontaktiert sein, wodurch der Aufwand beim Herstellen des Stators deutlich reduziert wird. Dazu kann zwischen zumindest einem der Aufnahmeabschnitte und dem Überlappungsabschnitt des jeweiligen Phasenkontaktstreifens ein Stufenabschnitt angeordnet sein, der den Aufnahmeabschnitt zu dem Überlappungsabschnitt axial versetzt. Die jeweiligen Phasenkontaktstreifen können dabei in einem Stanzverfahren hergestellt und geformt sein.
Vorzugsweise weisen ein oberer der axial beabstandeten Phasenkontaktstreifen beidseitig jeweils einen nach unten versetzten Aufnahmeabschnitt und ein unterer der axial beabstandeten Phasenkontaktstreifen beidseitig jeweils einen nach oben versetzten Aufnahmeabschnitt auf. Ein mittlerer der axial beabstandeten Phasenkontaktstreifen weist dann beidseitig keine Stufenabschnitte auf. Die Begriffe „unten“, „mittig“ und „oben“ beziehen sich dabei auf einen axialen Abstand des Überlappungsabschnitts des jeweiligen Phasenkontaktstreifens zu dem Spulentragkörper, der von „unten“ nach „oben“ zunimmt. Zweckgemäß sind die Aufnahmeabschnitte des unteren Phasenkontaktstreifens und des oberen Phasenkontaktstreifens axial jeweils um einen Abstand des unteren Phasenkontaktstreifens und des oberen Phasenkontaktstreifens zu dem mittleren Phasenkontaktstreifen versetzt, so dass dieser kompensiert ist. Der mittlere Phasenkontaktstreifen und die Aufnahmeabschnitte des unteren Phasenkontaktstreifens und des oberen Phasenkontaktstreifens liegen dann in der gemeinsamen Aufnahmeebene und die Phasenkontaktenden der Statorspulen sind aufwandreduziert und sicher mit den Phasenkontaktstreifen elektrisch kontaktierbar.
Das jeweilige Phasenkontaktende kann an dem jeweiligen Phasenkontaktstreifen in dem Aufnahmeabschnitt stoffschlüssig, bevorzugt durch ein Gasschweißen, festgelegt sein. Um das jeweilige Phasenkontaktende in dem Aufnahmeabschnitt auch großflächig festlegen zu können, kann der Aufnahmeabschnitt des jeweiligen Phasenkontaktstreifens einen von dem jeweiligen Phasenkontaktstreifen abstehenden und axial ausgerichteten Kopplungsvorsprung aufweisen. An dem jeweiligen Kopplungsvorsprung kann dann das jeweilige axial ausgerichtete Phasenkontaktende - also das Drahtende - der jeweiligen Statorspule großflächig anliegend festgelegt sein. Vorteilhafterweise sind dadurch die jeweiligen Phasenkontaktenden der Statorspulen sicher und aufwandreduziert mit dem jeweiligen Phasenkontaktstreifen elektrisch kontaktierbar.
Um die Phasenkontaktstreifen phasenentsprechend an eine externe Stromquelle anschließen zu können, kann an dem jeweiligen Phasenkontaktstreifen von dem Spulentragkörper abgewandt ein axial ausgerichtetes Phasenanschlussstift integral ausgeformt sein. Alternativ kann der jeweilige Phasenanschlussstift auch stoffschlüssig, bevorzugt durch ein Widerstandsschweißen, an dem Phasenkontaktstreifen festgelegt sein. Der jeweilige Phasenkontaktstreifen kann beispielsweise aus Kupfer gefertigt sein, um ein stoffschlüssiges Festlegen der Phasenkontaktenden in den Aufnahmeabschnitten durch ein Gasschweißen zu ermöglichen. Die jeweiligen integral ausgeformten oder auch stoffschlüssig festgelegten Phasenanschlussstifte können beispielsweise mit einer Nickel-Zinn-Schicht beschichtet sein, um ein stoffschlüssiges Festlegen der Phasenanschlussstifte an Phasenanschlüsse einer externen Stromquelle durch ein Löten zu ermöglichen.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Statorspulen zu einer ersten Sternschaltung mit ersten drei Phasenanschlüssen und zu einer der ersten Sternschaltung parallel geschalteten zweiten Sternschaltung mit zweiten drei Phasenanschlüssen verschaltet sind. Die jeweiligen ersten Phasenanschlüsse und die jeweiligen zweiten Phasenanschlüsse sind dann durch die Phasenkontaktenden der jeweiligen Statorspulen gebildet. Die Phasenkontaktstreifen der Verschaltungsanordnung kontaktieren dabei die Phasenkontaktenden der jeweiligen Statorspulen phasenentsprechend elektrisch miteinander. Alternativ zu den parallel geschalteten Sternschaltungen kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Statorspulen zu einer Dreieckschaltung mit drei Phasenanschlüssen verschaltet sind. Die jeweiligen Phasenanschlüsse sind durch die Phasenkontaktenden der jeweiligen Statorspulen gebildet und über die Phasenkontaktstreifen phasenentsprechend elektrisch miteinander kontaktiert.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Stators ist vorgesehen, dass der Stator einen elektrisch isolierenden Isolierkörper aufweist, der die Verschaltungsanordnung zumindest bereichsweise formschlüssig umschließt und die über die Verschaltungsanordnung miteinander elektrisch kontaktierten Phasenkontaktenden voneinander phasenentsprechend elektrisch isoliert. Der Isoliertragkörper umschließt dabei zumindest bereichsweise die Phasenkontaktstreifen der Verschaltungsanordnung formschlüssig, so dass die entsprechenden Phasenkontaktenden phasenentsprechend voneinander elektrisch isoliert sind. Die Phasenkontaktstreifen sind dabei zumindest axial zur Längsmittelachse und zumindest in dem jeweiligen Überlappungsabschnitt durch den Isolierkörper voneinander getrennt und dadurch phasenentsprechend voneinander elektrisch isoliert. Insbesondere kann der Isolierkörper die jeweiligen Phasenanschlussstreifen axial beabstandet und unter einem Winkel zueinander festlegen. Zweckgemäß ragen die Aufnahmeabschnitte der jeweiligen Phasenkontaktstreifen und die Phasenanschlussstifte zumindest bereichsweise aus dem Isolierkörper hinaus, um die Statorspulen mittels der Verschaltungsanordnung untereinander verschalten und an eine externe Stromquelle anschließen zu können.
Der Isolierkörper kann beispielsweise aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff bestehen und um die Verschaltungsanordnung in einem Kunststoffspritzgussverfahren umspritzt sein. Der Isoliertragkörper umschließt dann die Phasenkontaktstreifen der Verschaltungsanordnung formschlüssig und ist an diesen unlösbar stoffschlüssig festgelegt. Mit dem elektrisch isolierenden Kunststoff des Isolierkörpers sind Zwischenräume zwischen den Phasenkontaktstreifen gefüllt und die jeweiligen an den Phasenkontaktstreifen festgelegten Phasenkontaktenden aneinander axial beabstandet festgelegt und voneinander sicher elektrisch isoliert.
Bei einer Weiterbildung des Isolierkörpers ist vorgesehen, dass der Isolierkörper einen ringförmigen Tragring aufweist, der die Längsmittelachse radial umläuft und in einer zur Längsmittelachse radialen Ebene an dem axialen Schaltende an dem Spulentragkörper beabstandet festgelegt ist. Dabei kann an dem Tragring wenigstens eine Isolierkappe integral ausgeformt sein, die an dem axialen Schaltende zumindest einige Kontaktenden der Statorspulen zumindest bereichsweise formschlüssig umschließt und diese nach außen elektrisch isoliert. Insbesondere können dadurch die einen Sternpunkt der Sternschaltung bildenden Kontaktende der Statorspulen elektrisch isoliert sein. Der Isoliertragkörper umschließt dann sowohl die Phasenkontaktstreifen der Verschaltungsanordnung als auch die miteinander elektrisch kontaktierten Kontaktenden der Statorspulen, die durch die Drahtenden der jeweiligen Statorspulen gebildet sind. Dabei unterscheidet sich ein Kontaktende von einem Phasenkontaktende ausschließlich durch seine Funktion und ist zum Verschalten der Statorspulen untereinander vorgesehen. Die Isolierkappe kann sich an dem Tragring radial nach außen oder radial nach innen erstrecken. Da der Tragring an dem Spulentragkörper beabstandet und relativ zu dem Spulentragkörper verschiebefest festgelegt ist, sind die Phasenkontaktenden in der von dem Isolierkörper aufgenommenen Verschaltungsanordnung und die Kontaktenden in den Isolierkappen besser vor mechanischen Schäden geschützt.
Zum beabstandeten Festlegen des Tragrings an dem Spulentragkörper kann vorgesehen sein, dass an dem Tragring mehrere Haltearme integral ausgeformt oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig festgelegt sein. Die Haltearme weisen jeweils einen radial nach außen erstreckenden an dem Tragring anschließenden Radialabschnitt und einen axial zu dem Spulentragkörper hin erstreckenden an den Radialabschnitt anschließenden Axialabschnitt auf. Die Haltearme sind dann mit dem jeweiligen Axialabschnitt an dem Spulentragkörper formschlüssig und/oder stoffschlüssig festgelegt. Der Tragring stützt sich somit axial an dem Spulentragkörper ab und die von dem Isolierkörper aufgenommenen Phasenkontaktstreifen der Verschaltungsanordnung und die Kontaktenden der Statorspulen sind relativ zu dem Spulentragkörper verschiebefest festgelegt. Dadurch kann ein elektrisches Kontaktieren des Stators mit einer externen Stromquelle sowie der Phasenkontaktenden der Statorspulen mit der Verschaltungsanordnung deutlich vereinfacht werden. Vorzugsweise sind die mehreren Haltearme an dem Tragring in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet, um den Tragring an dem Spulentragkörper gleichmäßig abzustützen. Alternativ oder zusätzlich können die mehreren Haltearme an dem Tragring im Bereich der Phasenkontakte angeordnet sein.
Vorteilhafterweise kann an dem Axialabschnitt eine erste Formschlusskontur und an dem Spulentragkörper eine zweite Formschlusskontur ausgeformt sein, die miteinander axial und formschlüssig im Eingriff stehen. Dabei können die erste oder zweite Formschlusskontur ein integral ausgeformter Vorsprung und die zweite oder erste Formschlusskontur eine dem Vorsprung komplementäre Vertiefung oder Einkerbung sein. Zusätzlich können der jeweilige Vorsprung und die jeweilige Vertiefung oder Einkerbung auch stoffschlüssig aneinander festgelegt sein, so dass ein unerwünschtes Lösen des Isolierkörpers von dem Spulentragkörper verhindert wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Stators ist vorgesehen, dass der Stator ein Gehäuse mit einer um die Längsmittelachse umlaufenden Gehäusewand und mit einem die Gehäusewand axial schließenden Gehäuseboden aufweist. Der Spulentragkörper ist dann in dem Gehäuse koaxial angeordnet und mittels einer Festlegvorrichtung drehfest festgelegt. Die Festlegvorrichtung weist dabei eine erste Festlegkontur und eine zweite Festlegkontur auf. Die erste Festlegkontur umfasst dabei mehrere von der Gehäusewand radial nach innen abstehende Festlegvorsprünge, die nur im Bereich des Gehäusebodens in der Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Die zweite Festlegkontur umfasst mehrere radial nach innen ausgerichtete Festlegausnehmungen, die an dem Spulentragkörper der Gehäusewand zugewandt ausgeformt sind. Die Festlegvorsprünge sind zu den Festlegausnehmungen komplementär ausgeformt und stehen mit diesen radial im Eingriff.
Die Festlegvorsprünge sind dabei ausschließlich im Bereich des Gehäusebodens angeordnet und stehen axial von dem Gehäuseboden und radial von der Gehäusewand um einige Millimeter bis wenige Zentimeter ab. Die Festlegvorsprünge können an der Gehäusewand oder an dem Gehäuseboden oder an beiden integral ausgeformt sein. Ferner sind die Festlegvorsprünge an dem Gehäuseboden in der Umfangsrichtung verteilt angeordnet, so dass der Spulentragkörper über seinen gesamten Umfang mit dem Gehäuse im Eingriff steht. Vorteilhafterweise können die Festlegausnehmungen und die Festlegvorsprünge auch gleichmäßig in der Umfangsrichtung verteilt sein, so dass ein auf den Spulentragkörper wirkendes Drehmoment gleichmäßig auf die mehreren im Eingriff mit den Festlegausnehmungen stehenden Festlegvorsprünge übertragen wird. Zweckgemäß ist der Gehäuseboden dem axialen Schaltende des Spulentragkörpers axial gegenüberliegend angeordnet, so dass die Phasenanschlussstifte der Verschaltungsanordnung zum Anschließen einer externen Stromquelle erreichbar sind.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass zwischen der jeweiligen Festlegausnehmung und dem jeweiligen im Eingriff mit der Festlegausnehmung stehenden Festlegvorsprung ein innerer Umlaufspalt gebildet ist. Der Umlaufspalt kann ein Anordnen des Spulentragkörpers in dem Gehäuse vereinfachen und Fertigungstoleranzen können ausgeglichen werden. Bevorzugt weist der Umlaufspalt eine Breite zwischen 75 µm und 125 µm auf.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass der Spulentragkörper mehrere jeweils eine Statorspule tragende Körpersegmente aufweist, die in dem Gehäuse in Umfangsrichtung um die Längsmittelachse verteilt angeordnet sind. Das jeweilige Körpersegment weist dabei ein Isoliertragteil und ein Leitkernteil auf, das von dem Isoliertragteil zumindest bereichsweise umschlossen ist. Das Isoliertragteil weist eine Umlaufplatte mit dem Spulenwickelvorsprung, der von der Umlaufplatte radial nach innen absteht. Der Spulenwickelvorsprung ist an der Umlaufplatte integral ausgeformt und die jeweilige Statorspule ist an dem Spulenwickelvorsprung aufgewickelt. Zweckgemäß sind die Körpersegmente des Spulentragkörpers identisch ausgebildet, um den Aufwand beim Herstellen des Spulentragkörpers zu reduzieren.
Die jeweilige Festlegausnehmung kann vorteilhafterweise an einer Kontaktstelle der benachbarten Körpersegmente aus jeweils zwei Halbausnehmungen ausgeformt sein. Die jeweiligen Halbausnehmungen sind dabei jeweils an den benachbarten Körpersegmenten einander zugewandt ausgeformt. Die Anzahl der Festlegausnehmungen in dem Spulentragkörper ist dann durch die Anzahl der Körpersegmente des Spulentragkörpers bestimmt. Zweckgemäß entspricht dann die Anzahl der Festlegvorsprünge in dem Gehäuse der Anzahl der Körpersegmente in dem Spulentragkörper. Vorteilhafterweise können die Halbausnehmungen in der Umlaufplatte des jeweiligen Isoliertragteils ausgeformt sein und sich axial nutenartig über eine gesamte Höhe der Umlaufplatte erstrecken. In dem jeweiligen Leitkernteil können dann radiale Halbvorsprünge ausgeformt sein, die sich axial über eine gesamte Höhe des jeweiligen Leitkernteils erstrecken. Die Halbvorsprünge des Leitkernteils können dann in die Halbausnehmungen der Umlaufplatte radial nach innen eingreifen und die Festlegausnehmung axial über die gesamte Höhe des jeweiligen Leitkernteils schließen. Die Leitkernteile der benachbarten Körpersegmente liegen dann in den Kontaktstellen über die gesamte Höhe aneinander.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Halbvorsprünge der jeweiligen Leitkernteile in der jeweiligen Festlegausnehmung axial zu dem jeweiligem Festlegvorsprung benachbart sind. Zweckgemäß schließen dann die Halbvorsprünge der Leitkernteile die Halbausnehmungen der Isoliertragteile nur bereichsweise und die jeweilige Festlegausnehmung bleibt axial einseitig oder beidseitig offen. Die jeweilige Festlegausnehmung steht dann bereichsweise mit dem jeweiligen Festlegvorsprung und bereichsweise mit den Halbvorsprüngen der jeweiligen Leitkernteile radial im Eingriff. Um den Spulentragkörper zu stabilisieren, können die Halbvorsprünge der jeweiligen Leitkernteile der benachbarten Körpersegmente über eine Axialnut und einen komplementären Axialvorsprung über eine gesamte Höhe der Leitkernteile in Umfangsrichtung formschlüssig im Eingriff stehen. Die benachbarten Körpersegmente können an den Halbvorsprüngen der jeweiligen Leitkernteile aneinander stoffschlüssig - bevorzugt durch ein Ultraschallschweißen - festgelegt und dadurch der einteilige Spulentragkörper gebildet sein.
Bei einer Weiterbildung des Spulentragkörpers kann vorgesehen sein, dass das jeweilige Isoliertragteil aus einem Kunststoff besteht und an dem jeweiligen Leitkernteil in einem Kunststoffspritzgussverfahren angespritzt ist. Zweckgemäß ist der Kunststoff elektrisch isolierend. Alternativ kann das jeweilige Isoliertragteil zweiteilig ausgebildet sein und zumindest bereichsweise das jeweilige Leitkernteil axial beidseitig und formschlüssig umschließen. Das zweiteilige Isoliertragteil kann beispielsweise in einem Kunststoffspritzgussverfahren aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff hergestellt sein.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der Spulentragkörper wenigstens eine radial nach außen gerichtete Einkerbung aufweist, in der ein Phasenkontaktende oder ein Kontaktende der jeweiligen Statorspule zumindest bereichsweise formschlüssig festgelegt ist. Zusätzlich kann das jeweilige Phasenkontaktende oder das jeweilige Kontaktende auch stoffschlüssig in der Einkerbung festgelegt sein. Die Einkerbung ist nach außen gerichtet und erstreckt sich axial an dem Spulentragkörper. Dadurch können das jeweilige Phasenkontaktende oder das jeweilige Kontaktende der Statorspule an dem axialen Schaltende des Spulentragkörpers axial ausgerichtet sein. Insbesondere kann dadurch das elektrische Kontaktieren der Statorspulen mit den Phasenkontaktstreifen der Verschaltungsanordnung vereinfacht werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch

1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Stators mit einem Spulentragkörper und mit einem Isolierkörper;
2 eine Ansicht des in 1 gezeigten Spulentragkörpers in einem Gehäuse;
3 und 4 Schnittansichten des in 2 gezeigten Spulentragkörpers mit einer Festlegvorrichtung;
5 eine vergrößerte Schnittansicht der Festlegvorrichtung in dem in 1 gezeigten Stator;
6 und 7 Ansichten des Spulentragkörpers des in 1 gezeigten Stators;
8 und 9 Ansichten eines Isoliertragteils des in 6 und 7 gezeigten Spulentragkörpers beziehungsweise eines Teils davon;
10 eine Ansicht einer Verschaltungsanordnung mit Phasenkontaktstreifen, die von dem Isolierkörper bereichsweise umschlossen ist;
11 und 12 Ansichten der in 10 gezeigten Verschaltungsanordnung mit den Phasenkontaktstreifen;
13 bis 15 Ansichten der Phasenkontaktstreifen der in 10 bis 12 gezeigten Verschaltungsanordnung;
16 und 17 Ansichten des Isolierkörpers des in 1 gezeigten Stators mit der umschlossenen Verschaltungsanordnung;
18 ein Schema einer möglichen Verschaltung von Statorspulen in dem in 1 gezeigten Stator;
19 eine Ansicht des in 1 gezeigten Stators mit den entsprechend 18 verschalteten Statorspulen.

1 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Stators 1 mit einem hohlzylindrischen Spulentragkörper 2. Der Spulentragkörper 2 ist aus mehreren um eine Längsmittelachse 3 des Spulentragkörpers 2 verteilt angeordneten Körpersegmenten 4 zusammengesetzt, wie im Folgenden anhand 6 bis 9 näher erläutert ist. Das jeweilige Körpersegment 4 weist dabei ein elektrisch isolierendes Isoliertragteil 5 und ein elektrisch leitendes Leitkernteil 6 auf, das von dem Isoliertragteil 5 zumindest bereichsweise umschlossen ist. Das Isoliertragteil 5 weist eine Umlaufplatte 7 mit dem Spulenwickelvorsprung 8, der von der Umlaufplatte 7 radial nach innen absteht. An den jeweiligen Spulenwickelvorsprüngen 8 sind Statorspulen 9 aufgewickelt, die innerhalb des Spulentragkörpers 2 parallel zur Längsmittelachse 3 ausgerichtet und um diese verteilt angeordnet sind. Der jeweilige Spulenvorsprung 8 bildet einen integralen Teil des jeweiligen Isoliertragteils 5 und isoliert elektrisch die jeweilige aufgewickelte Statorspule 9 von dem Leitkernteil 6 elektrisch. Die jeweiligen Spulenvorsprünge 8 und die jeweiligen an diesen aufgewickelten Statorspulen 9 bilden zusammen radial nach innen ragende Statorzähne des Stators 1. Die insgesamt zwölf Körpersegmente 4 des Spulentragkörpers 2 sind identisch ausgebildet.
Sechs der benachbart angeordneten Statorspulen 9 weisen an einem axialen Schaltende 10 des Spulentragkörpers 2 jeweils ein Phasenkontaktende 11a für eine der drei Phasen U, V, W auf. Die Phasenkontaktenden 11a sind dabei durch Drahtenden der aufgewickelten Statorspulen 9 gebildet und mittels einer Verschaltungsanordnung 12 phasenentsprechend elektrisch miteinander kontaktiert. Die Verschaltungsanordnung 12 weist dazu drei flach und länglich ausgeformte Phasenkontaktstreifen 13 auf, wie im Folgenden anhand 10 bis 15 näher erläutert ist. Die Phasenkontaktstreifen 13 sind an dem axialen Schaltende 10 senkrecht zur Längsmittelachse 3 ausgerichtet und überlappen einander axial beabstandet. An den Phasenkontaktstreifen 13 sind ferner drei Phasenanschlussstifte 14 für die jeweiligen Phasen U, V, W integral ausgebildet oder stoffschlüssig festgelegt, an die eine externe Stromquelle anschließbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Stator 1 eine einzelne Endkontakteinheit und eine einzelne Verschaltungsanordnung 12 auf.
Ferner weist der Stator 1 einen elektrisch isolierenden Isolierkörper 15 auf, der die Verschaltungsanordnung 12 bereichsweise formschlüssig umschließt und die über die Verschaltungsanordnung 12 miteinander elektrisch kontaktierten Phasenkontaktenden 11a der Statorspulen 9 voneinander phasenentsprechend elektrisch isoliert. Die Phasenkontaktstreifen 13 und die Phasenanschlussstifte 14 ragen dabei bereichsweise aus dem Isolierkörper 15 hinaus, um die Statorspulen 9 mittels der Verschaltungsanordnung 12 untereinander verschalten und an eine externe Stromquelle anschließen zu können. Der Isolierkörper 15 weist dabei einen die Längsmittelachse 3 radial umlaufenden Tragring 16 und mehrere Haltearme 17 auf, wie im Folgenden anhand 16 und 17 näher erläutert ist. Die Verschaltungsanordnung 12 mit den Phasenkontaktstreifen 13 ist dabei von dem Tragring 16 aufgenommen. An den Halterarmen 17 ist eine erste Formschlusskontur 18a und an dem Spulentragkörper eine zweite Formschlusskontur 18b ausgeformt, durch die der Tragring 16 beabstandet und formschlüssig an dem Spulentragkörper 2 festgelegt ist. Der Isolierkörper 15 weist ferner zwei Isolierkappen 19 auf, die miteinander elektrisch kontaktierte Kontaktenden 11b der Statorspulen 9 formschlüssig aufnimmt und elektrisch nach außen isolieren.
2 zeigt eine Ansicht des Spulentragkörpers 2 in einem Gehäuse 20 des Stators 2. Das topfförmige Gehäuse 20 weist eine um die Längsmittelachse 3 umlaufende Gehäusewand 21 und einen die Gehäusewand 21 axial schließenden Gehäuseboden 22 auf. Der Spulentragkörper 2 ist in dem Gehäuse 20 koaxial angeordnet und drehfest festgelegt. Der Gehäuseboden 22 ist dem axialen Schaltende 10 des Spulentragkörpers 2 axial gegenüberliegend angeordnet und an der Gehäusewand 21 integral ausgeformt. In dem Gehäuseboden 22 ist ferner eine der Längsmittelachse 3 koaxiale Aufnahmeöffnung 23 zur Aufnahme einer Rotorwelle ausgeformt.
In 3 und 4 sind Schnittansichten des Stators 1 an dem Gehäuseboden 22 gezeigt. Der Stator 2 weist zum drehfesten Festlegen des Spulentragkörpers 2 in dem Gehäuse 20 eine Festlegvorrichtung 24 mit einer ersten Festlegkontur 25a und mit einer zweiten Festlegkontur 25b auf. Die erste Festlegkontur 25a umfasst dabei mehrere von der Gehäusewand 21 radial nach innen abstehende Festlegvorsprünge 26a, die nur im Bereich des Gehäusebodens 22 an der Gehäusewand 21 und an dem Gehäuseboden 22 integral ausgeformt sind. Die zweite Festlegkontur 25b umfasst mehrere radial nach innen ausgerichtete Festlegausnehmungen 26b, die an dem Spulentragkörper 2 der Gehäusewand 21 zugewandt ausgeformt sind. Die Festlegvorsprünge 26a sind zu den Festlegausnehmungen 26b komplementär ausgeformt und stehen mit diesen radial im Eingriff. Die Festlegvorsprünge 26a und die Festlegausnehmungen 26b sind in der Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet und der Spulentragkörper 2 steht dabei über seinen gesamten Umfang mit dem Gehäuse 20 im Eingriff. Ein auf den Spulentragkörper 2 wirkendes Drehmoment kann dadurch gleichmäßig aufgenommen werden.
5 zeigt eine Schnittansicht des einen Festlegvorsprungs 26a und der einen Festlegausnehmung 26b der Festlegvorrichtung 24. Zwischen der Festlegausnehmung 26b und dem im Eingriff mit der Festlegausnehmung 26b stehenden Festlegvorsprung 26a ist ein innerer Umlaufspalt 27 gebildet, der bevorzugt eine Breite zwischen 75 µm und 125 µm aufweist. Der Umlaufspalt 27 kann ein Anordnen des Spulentragkörpers 2 in dem Gehäuse 20 vereinfachen und Fertigungstoleranzen können ausgeglichen werden. Wie auch in 3 und 4 gezeigt, kann die Festlegvorrichtung 24 ein Mitdrehen des Spulentragkörpers 2 in Umlaufrichtung sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn verhindern.
Entsprechend 3 bis 5 ist die Festlegausnehmung 26b an einer Kontaktstelle 28 der benachbarten Körpersegmente 4 aus jeweils zwei Halbausnehmungen 29 ausgeformt. Die Halbausnehmungen 29 sind in den Isoliertragteilen 5 der benachbarten Körpersegmente 4 ausgeformt und einander zugewandt angeordnet. Die Anzahl der Festlegausnehmungen 26b in dem Spulentragkörper 2 ist somit durch die Anzahl der Körpersegmente 4 des Spulentragkörpers 2 beziehungsweise der Kontaktstellen 28 bestimmt. Zweckgemäß entspricht die Anzahl der Festlegvorsprünge 26a an dem Gehäuse 20 der Anzahl der Körpersegmente 4 in dem Spulentragkörper 2.
6 und 7 zeigen Ansichten des Spulentragkörpers 2 in dem erfindungsgemäßen Stator 1 von einer dem axialen Schaltende 10 zugewandten Seite. Der Spulentragkörper 2 weist die Körpersegmente 4 auf, die in Umfangsrichtung um die Längsmittelachse 3 verteilt angeordnet sind und an den Kontaktstellen 28 aneinander anliegen. Das jeweilige Körpersegment 4 umfasst das Isoliertragteil 5 und das Leitkernteil 6, das von dem Isoliertragteil 5 bereichsweise umschlossen ist. An der Umlaufplatte 7 des Isoliertragteils 5 ist der Spulenwickelvorsprung 8 für die hier nicht gezeigte Statorspule 9 integral ausgebildet, der von der Umlaufplatte 7 radial nach innen absteht.
An der jeweiligen Kontaktstelle 28 der benachbarten Körpersegmente 4 ist jeweils die Festlegausnehmung 26b der Festlegvorrichtung 24 angeordnet. Die Festlegausnehmung 26b ist dabei aus den benachbarten einander zugewandten Halbausnehmungen 29 in den Umlaufplatten 7 der benachbarten Isoliertragteilen 5 geformt und erstreckt sich axial nutenartig über eine gesamte Höhe der jeweiligen Umlaufplatten 7. Die einander benachbarten Leitkernteile 6 weisen dabei radiale Halbvorsprünge 30 auf, die sich axial über eine gesamte Höhe des jeweiligen Leitkernteils 6 erstrecken. Die Halbvorsprünge 30 der jeweiligen Leitkernteile 6 greifen radial nach innen in die Halbausnehmungen 29 der jeweiligen Isoliertragteile 5 ein und bilden jeweils einen Festlegvorsprung 26c. Der Festlegvorsprung 26c schließt die jeweilige aus den Halbausnehmungen 29 geformte Festlegausnehmung 26b axial über die gesamte Höhe der jeweiligen Leitkernteile 6. Entsprechend 1 ist eine Höhe des Leitkernteils 6 kleiner als eine Höhe des Isoliertragteils 5, so dass die jeweilige Festlegausnehmung 26b beidseitig offen bleibt. Der jeweilige Festlegvorsprung 26a an dem Gehäuseboden 22 greift dann im Bereich des Gehäusebodens 22 in die Festlegausnehmung 26b ein und ist in der jeweiligen Festlegausnehmung 26b zu dem jeweiligen Festlegvorsprung 26c axial benachbart angeordnet.
Die Halbvorsprünge 30 der jeweiligen Leitkernteile 6 der benachbarten Körpersegmente 4 weisen ferner einen Axialvorsprung 31a und eine komplementäre Axialnut 31b auf. Der Axialvorsprung 31a greift in Umfangsrichtung in die Axialnut 31b über eine gesamte Höhe der Leitkernteile 6 ein und legt die benachbarten Körpersegmente 4 radial aneinander fest. Die benachbarten Körpersegmente 4 können an den Halbvorsprüngen 30 der jeweiligen Leitkernteile 6 durch ein Ultraschallschweißen aneinander festgelegt sein. Eine axiale Nut 32 in den jeweiligen Leitkernteilen 6 kann dabei sowohl der vereinfachten Handhabung der Leitkernteile 6 beim Herstellen des Stators 1 als auch einem zusätzlichen formschlüssigen Festlegen des Spulentragkörpers 2 in dem Gehäuse 20 dienen.
In den jeweiligen Körpersegmenten 4 ist ferner die zweite Formschlusskontur 18b ausgeformt, die in diesem Ausführungsbeispiel mehrere Vertiefungen 33b umfasst. Entsprechend 1 steht die erste Formschlusskontur 18a des Isolierkörpers 15 mit einigen der Vertiefungen 33b der zweiten Formschlusskontur 18b axial im Eingriff. Auf diese Weise ist der Isolierkörper 15 an dem Spulentragkörper 2 formschlüssig festgelegt. Ferner weist jeder der Körpersegmente 4 des Spulentragkörpers 2 eine Einkerbung 34 auf, die radial nach außen gerichtet ist und sich axial erstreckt. In der jeweiligen Einkerbung 34 ist entsprechend 1 das Phasenkontaktende 11a oder das Kontaktende 11b der jeweiligen Statorspule 9 bereichsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig festgelegt. Das jeweilige Phasenkontaktende 11a und das jeweilige Kontaktende 11b sind durch die Einkerbung 34 des Spulentragkörpers 2 axial an dem axialen Schaltende 10 ausgerichtet und vereinfacht miteinander elektrisch kontaktierbar.
8 zeigt eine Ansicht des Isoliertragteils 5 von einer dem axialen Schaltende 10 zugewandten Seite und 9 zeigt eins der Axialteile des Isoliertragteils 5. Das Isoliertragteil 5 kann beispielsweise aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff in einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt sein. Die Axialteile des Isoliertragteils 5 umfassen dann das Leitkernteil 6 axial beidseitig, wodurch das Körpersegment 4 des Spulentragkörpers 2 gebildet ist. Wie anhand 6 und 7 bereits erläutert, weist das Isoliertragteil 6 die Vertiefung 33b der zweiten Formschlusskontur 18b und die Einkerbung 34 auf. Die beiden Halbausnehmungen 29 bilden mit den Halbausnehmungen 29 der benachbarten Isoliertragteile 5 beidseitig die Festlegausnehmungen 26b in dem Spulentragkörper 2. An dem von der Umlaufplatte 7 radial nach innen abstehenden Spulenwickelvorsprung 8 ist entsprechend 1 eine der Statorspulen 9 des Stators 1 aufgewickelt.
10 zeigt eine Ansicht der Verschaltungsanordnung 12 mit den Phasenkontaktstreifen 13, die von dem Isolierkörper 15 bereichsweise umschlossen ist. In 11 und 12 sind Ansichten der Verschaltungsanordnung 12 gezeigt. 13 bis 15 zeigen Ansichten der Phasenkontaktstreifen 13. Die Phasenkontaktstreifen 13 sind flach und länglich ausgeformt und überbrücken entsprechend 10 den Abstand zwischen den zu kontaktierenden Phasenkontaktenden 11 a der Statorspulen 9. Zweckgemäß bestehen die Phasenkontaktstreifen 13 aus einem elektrisch leitenden Material - beispielsweise Kupfer - und die Phasenkontaktenden 11a sind an den Phasenkontaktstreifen 13 elektrisch leitend festgelegt.
Entsprechend 11 und 12 weisen die Phasenkontaktstreifen 13 einen mittleren Überlappungsabschnitt 35 auf, an den beidseitig jeweils ein Aufnahmeabschnitt 36 anschließt. In dem Überlappungsabschnitt 35 überlappen die axial zur Längsmittelachse 3 benachbarten Phasenkontaktstreifen 13 einander und an den Aufnahmeabschnitten 26 sind die Phasenkontaktenden 11a der Statorspulen 9 festlegbar. Die Phasenkontaktstreifen 13 sind in dem Überlappungsabschnitt 35 in einer zur Längsmittelachse 3 radialen Ebene unter einem Winkel α zueinander angeordnet, um die Phasenkontaktenden 11a der benachbarten Statorspulen 9 aufzunehmen.
Die Aufnahmeabschnitte 36 der Phasenkontaktstreifen 13 liegen in einer gemeinsamen zur Längsmittelachse 3 senkrechten Aufnahmeebene 37. Dazu ist zwischen den Aufnahmeabschnitten 36 und den jeweiligen Überlappungsabschnitten 35 jeweils ein Stufenabschnitt 38 an dem oberen Phasenkontaktstreifen 13a und an dem unteren Phasenkontaktstreifen 13c ausgeformt. Der mittlere Phasenkontaktstreifen 13b weist keine Stufenabschnitte 38 auf und liegt in der Aufnahmeebene 37. Die jeweiligen Stufenabschnitte 38 versetzen die anschließenden Aufnahmeabschnitte 36 axial zur Längsmittelachse 3, so dass zumindest die Aufnahmeabschnitte 36 der Phasenkontaktstreifen 13 in der Aufnahmeebene 37 liegen. Die Überlappungsabschnitte 35 bleiben dagegen axial zueinander versetzt, so dass die Phasenkontaktstreifen 13 keinen unmittelbaren Kontakt miteinander aufweisen. Entsprechend 10 ist die Verschaltungsanordnung 12 mit den Phasenkontaktstreifen 13 von dem Isolierkörper 15 bereichsweise umschlossen, so dass die Phasenkontaktstreifen 13 in dem Isolierkörper 15 durch das elektrisch isolierende Material des Isolierkörpers 15 voneinander getrennt und elektrisch isoliert sind.
Die Phasenkontaktstreifen 13 weisen in den Aufnahmeabschnitten 36 jeweils einen von dem jeweiligen Phasenkontaktstreifen 13 abstehenden und axial ausgerichteten Kopplungsvorsprung 39 auf. Der Kopplungsvorsprung 39 ist aus dem Material des Phasenkontaktstreifens 13 geformt und dem Spulentragkörper 2 abgewandt angeordnet, wie in 10 gezeigt. Um den Kopplungsvorsprung 39 ist eine Aufnahme 40 in dem Aufnahmeabschnitt 36 geformt, in der das jeweilige Phasenkontaktende 11a radial aufgenommen und an dem Kopplungsvorsprung 29 anliegend angeordnet ist. Das jeweilige Phasenkontaktende 11a ist an dem Kopplungsvorsprung 39 stoffschlüssig, bevorzugt durch ein Gasschweißen, festgelegt. Ferner ist an dem jeweiligen Phasenkontaktstreifen 13 von dem Spulentragkörper 2 abgewandt der axial ausgerichtete Phasenanschlussstift 14 stoffschlüssig, bevorzugt durch ein Widerstandsschweißen, festgelegt. Der jeweilige Phasenkontaktstreifen 13 kann beispielsweise aus Kupfer bestehen und der jeweilige Phasenanschlussstift 14 mit einer Nickel-Zinn-Schicht beschichtet sein.
13 zeigt eine Ansicht des oberen Phasenkontaktstreifens 13a, 14 zeigt eine Ansicht des mittleren Phasenkontaktstreifens 13b und 15 zeigt eine Ansicht des unteren Phasenkontaktstreifens 13c. Wie anhand 10 bis 12 erläutert, weisen der obere Phasenkontaktstreifen 13a und der untere Phasenkontaktstreifen 13c jeweils den Überlappungsabschnitt 35, die Aufnahmeabschnitte 36 und die Stufenabschnitte 38 auf. Der mittlere Phasenkontaktstreifen 13b weist dagegen keine Stufenabschnitte 38 auf und der Überlappungsabschnitt 35 geht beidseitig unmittelbar in die Aufnahmeabschnitte 37 über. Die Phasenkontaktstreifen 13a, 13b und 13c können beispielsweise in einem Stanzverfahren gefertigt sein. In den Aufnahmeabschnitten 36 sind jeweils ein Kopplungsvorsprung 39 und die Aufnahme 40 zur Aufnahme und zum Festlegen des jeweiligen Phasenkontaktendes 11a geformt. An dem jeweiligen Phasenanschlusstreifen 13 ist jeweils der Phasenanschlussstift 14 stoffschlüssig festgelegt, an dem eine externe Stromquelle anschließbar ist.
16 zeigt eine Ansicht des Isolierkörpers 15 in dem Stator 1 und 17 zeigt den an dem Spulentragkörper 2 angeordneten Isolierkörper 15. Der Isolierkörper 15 umschließt dabei die Verschaltungsanordnung 12 mit den Phasenkontaktstreifen 13 bereichsweise und stützt die axial beabstandeten Phasenkontaktstreifen 13 zueinander ab. Zweckgemäß ragen die Aufnahmeabschnitte 36 und die Phasenanschlussstifte 14 für die Phasen U, V, W aus dem Isolierkörper 15 hinaus, so dass die Phasenkontaktenden 11a mit der Verschaltungsanordnung 12 elektrisch kontaktierbar sind und der Stator 1 an eine externe Stromquelle anschließbar ist. Ferner weist der Isolierkörper 15 die Isolierkappen 19 auf, die entsprechend 17 die miteinander elektrisch kontaktierten Kontaktenden 11b der Statorspulen 9 nach außen isolieren. Die Isolierkappen 19 sind an dem Tragring 16 integral ausgebildet und radial nach außen gerichtet.
Der Tragring 16 des Isolierkörpers 15 ist an dem Spulentragkörper 2 beabstandet festgelegt. Dazu sind an dem Tragring 16 die Haltearme 17 integral ausgeformt. Die Haltearme 17 weisen jeweils einen Radialabschnitt 41 und einen Axialabschnitt 42 auf. Der Radialabschnitt 41 schließt unmittelbar an den Tragring 16 an und ist radial nach außen gerichtet. Der Axialabschnitt 42 schließt unmittelbar an den Radialabschnitt 41 an und erstreckt sich axial zu dem Spulentragkörper 2 hin. An dem Axialabschnitt 42 des jeweiligen Haltearms 17 ist die erste Formschlusskontur 18a in Form eines Vorsprungs 33a ausgeformt, wie in 16 gezeigt ist. Der Vorsprung 33a der ersten Formschlusskontur 18a steht entsprechend 17 mit der Vertiefung 33b der zweiten Formschlusskontur 18b des Spulentragteils 2 axial im Eingriff. Zusätzlich kann der Vorsprung 33a stoffschlüssig in der Vertiefung 33b festgelegt sein. Der Isolierkörper 15 weist insgesamt vier Haltearme 16, die an dem Tragring 16 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind.
18 zeigt ein Schema einer möglichen Verschaltung der Statorspulen 9 in dem Stator 1. 19 zeigt eine entsprechende Ansicht der verschalteten Statorspulen 9 in dem Stator 1. Die Statorspulen 9 sind zu einer ersten Sternschaltung 43 mit ersten drei Phasenanschlüssen 43U, 43V und 43W und zu einer der ersten Sternschaltung 43 parallel geschalteten zweiten Sternschaltung 44 mit zweiten drei Phasenanschlüssen 44U, 44V und 44W verschaltet. Die jeweiligen ersten Phasenanschlüsse 43U, 43V und 43W und die jeweiligen zweiten Phasenanschlüsse 44U, 44V und 44W sind entsprechend 19 durch die Phasenkontaktenden 11 a der jeweiligen Statorspulen 9 gebildet. Die Phasenkontaktstreifen 13 der Verschaltungsanordnung 12 kontaktieren dabei die Phasenkontaktenden 11a der sechs Statorspulen 9 und dadurch die Phasenanschlüsse 43U, 43V, 43W und 44U, 44V, 44W paarweise und phasenentsprechend elektrisch miteinander. Die beiden Sternschaltungen 43 und 44 weisen jeweils einen Neutralpunkt 43N und 44N auf, in dem jeweils drei Kontaktenden 11b der Statorspulen 9 elektrisch miteinander kontaktiert sind. Die Kontaktenden 11b in den Neutralpunkten 43N und 44N können miteinander verlötet oder verschweißt sein und sind entsprechend 19 durch die Isolierkappen 19 des Isolierkörpers 15 nach außen elektrisch isoliert.

Claims

Stator (1) für einen dreiphasigen elektrischen Motor, - wobei der Stator (1) einen hohlzylindrischen Spulentragkörper (2) und mehrere jeweils an einem Spulenwickelvorsprung (8) des Spulentragkörpers (2) aufgewickelte Statorspulen (9) aufweist, die zu einer Längsmittelachse (3) des Spulentragkörpers (2) parallel ausgerichtet und um die Längsmittelachse (3) innerhalb des Spulentragkörpers (2) verteilt angeordnet sind, - wobei an einem axialen Schaltende (10) des Spulentragkörpers (2) wenigstens eine Endkontakteinheit gebildet ist, die Phasenkontaktenden (11a) mehrerer, insbesondere sechs, Statorspulen (9) des Stators (1) für die drei Phasen (U, V, W) umfasst, und - wobei die jeweiligen Phasenkontaktenden (11a) der Statorspulen (9) in der Endkontakteinheit mittels einer Verschaltungsanordnung (12) phasenentsprechend elektrisch kontaktiert sind, dadurch gekennzeichnet, - dass die Verschaltungsanordnung (12) drei länglich ausgeformte Phasenkontaktstreifen (13) aufweist, die an dem axialen Schaltende (10) senkrecht zur Längsmittelachse (3) ausgerichtet sind und axial beabstandet einander überlappen, und - dass die jeweiligen Phasenkontaktstreifen (13) die Phasenkontaktenden (11a) der Statorspulen (9) in der Endkontakteinheit insbesondere paarweise und phasenentsprechend elektrisch miteinander kontaktieren.
Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass der jeweilige Phasenkontaktstreifen (13) einen mittleren Überlappungsabschnitt (35) aufweist, an den beidseitig jeweils ein Aufnahmeabschnitt (36) für das Phasenkontaktende (11a) der jeweiligen Statorspule (9) anschließt, und - dass der eine Phasenkontaktstreifen (13) und der andere Phasenkontaktstreifen (13) in dem Überlappungsabschnitt (35) in einer zur Längsmittelachse (3) radialen Ebene unter einem Winkel (α) zueinander angeordnet sind.
Stator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeabschnitte (36) der jeweiligen Phasenkontaktstreifen (13) in einer gemeinsamen zur Längsmittelachse (3) senkrechten Aufnahmeebene (37) liegen.
Stator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest einem der Aufnahmeabschnitte (36) und dem Überlappungsabschnitt (35) des jeweiligen Phasenkontaktstreifens (13) ein Stufenabschnitt (38) angeordnet ist, der den Aufnahmeabschnitt (36) zu dem Überlappungsabschnitt (35) axial versetzt.
Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - dass ein oberer der axial beabstandeten Phasenkontaktstreifen (13a) beidseitig jeweils einen nach unten versetzten Aufnahmeabschnitt (36) und ein unterer der axial beabstandeten Phasenkontaktstreifen (13c) beidseitig jeweils einen nach oben versetzten Aufnahmeabschnitt (36) aufweisen, und - dass ein mittlerer der axial beabstandeten Phasenkontaktstreifen (13b) beidseitig keine Stufenabschnitte (38) aufweist.
Stator nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Phasenkontaktende (11a) an dem jeweiligen Phasenkontaktstreifen (13) in dem Aufnahmeabschnitt (36) stoffschlüssig, bevorzugt durch ein Gasschweißen, festgelegt ist.
Stator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnitt (36) des jeweiligen Phasenkontaktstreifens (13) wenigstens einen von dem jeweiligen Phasenkontaktstreifen (13) abstehenden und axial ausgerichteten Kopplungsvorsprung (39) aufweist, an dem das jeweilige axial ausgerichtete Phasenkontaktende (11a) der jeweiligen Statorspule (9) großflächig anliegt.
Stator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem jeweiligen Phasenkontaktstreifen (13) von dem Spulentragkörper (2) abgewandt ein axial ausgerichtetes Phasenanschlussstift (14) integral ausgeformt oder stoffschlüssig, bevorzugt durch ein Widerstandsschweißen, festgelegt ist.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, - dass die Statorspulen (9) zu einer ersten Sternschaltung (43) mit ersten drei Phasenanschlüssen (43U, 43V, 43W) und zu einer der ersten Sternschaltung (43) parallel geschalteten zweiten Sternschaltung (44) mit zweiten drei Phasenanschlüssen (44U, 44V, 44W) verschaltet sind, - dass die jeweiligen ersten Phasenanschlüsse (43U, 43V, 43W) und die jeweiligen zweiten Phasenanschlüsse (44U, 44V, 44W) durch die Phasenkontaktenden (11a) der jeweiligen Statorspulen (9) gebildet sind, und - dass die Phasenkontaktstreifen (13) die Phasenkontaktenden (11a) der jeweiligen Statorspulen (9) phasenentsprechend elektrisch miteinander kontaktieren.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, - dass die Statorspulen (9) zu einer Dreieckschaltung mit drei Phasenanschlüssen verschaltet sind, - dass die jeweiligen Phasenanschlüsse durch die Phasenkontaktenden (11a) der jeweiligen Statorspulen (9) gebildet sind, und - dass die Phasenkontaktstreifen (13) die Phasenkontaktenden (11a) der jeweiligen Statorspulen (9) phasenentsprechend elektrisch miteinander kontaktieren.
Stator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) einen elektrisch isolierenden Isolierkörper (15) aufweist, der die Verschaltungsanordnung (12) zumindest bereichsweise formschlüssig umschließt und die über die Verschaltungsanordnung (12) miteinander elektrisch kontaktierten Phasenkontaktenden (11a) voneinander phasenentsprechend elektrisch isoliert.
Stator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (15) aus einem Kunststoff besteht und um die Verschaltungsanordnung (12) in einem Kunststoffspritzgussverfahren umspritzt ist.
Stator nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (15) einen ringförmigen Tragring (16) aufweist, der die Längsmittelachse (3) radial umläuft und an dem axialen Schaltende (10) in einer zur Längsmittelachse (3) radialen Ebene an dem Spulentragkörper (2) beabstandet festgelegt ist.
Stator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Tragring (16) wenigstens eine Isolierkappe (19) integral ausgeformt ist, die an dem axialen Schaltende (10) wenigstens einige Kontaktenden (11b) der Statorspulen (9), insbesondere die einen Sternpunkt einer Sternschaltung (44) bildende Kontaktenden (11b), zumindest bereichsweise formschlüssig umschließt und diese nach außen elektrisch isoliert.
Stator nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, - dass an dem Tragring (16) mehrere Haltearme (17) integral ausgeformt oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig festgelegt sind, die jeweils einen radial nach außen erstreckenden an den Tragring (16) anschließenden Radialabschnitt (41) und einen axial zu dem Spulentragkörper (2) hin erstreckenden an den Radialabschnitt (41) anschließenden Axialabschnitt (42) aufweisen, und - dass die Haltearme (17) mit dem jeweiligen Axialabschnitt (42) an dem Spulentragkörper (2) formschlüssig und/oder stoffschlüssig festgelegt sind.
Stator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, - dass an dem Axialabschnitt (42) eine erste Formschlusskontur (18a) und an dem Spulentragkörper (2) eine zweite Formschlusskontur (18b) ausgeformt sind, die miteinander axial und formschlüssig im Eingriff stehen, und - dass die erste oder zweite Formschlusskontur (18a, 18b) ein integral ausgeformter Vorsprung (33a) und die zweite oder erste Formschlusskontur (18a, 18b) eine dem Vorsprung (33a) komplementäre Vertiefung (33b) oder Einkerbung sind.
Stator nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, - dass die mehreren Haltearme (17) an dem Tragring (16) in Umfangrichtung gleichmäßig verteilt sind, und/oder - dass die mehreren Haltearme (17) an dem Tragring (16) im Bereich der Phasenanschlussstifte (14) angeordnet sind.
Stator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Stator (1) ein Gehäuse (20) mit einer um die Längsmittelachse (3) umlaufenden Gehäusewand (21) und mit einem die Gehäusewand (21) axial schließenden Gehäuseboden (22) aufweist, - dass der Spulentragkörper (2) in dem Gehäuse (20) koaxial und mittels einer Festlegvorrichtung (24) mit einer ersten Festlegkontur (25a) und mit einer zweiten Festlegkontur (25b) festgelegt ist, - dass die erste Festlegkontur (25a) mehrere von der Gehäusewand (21) radial nach innen abstehende Festlegvorsprünge (26a) umfasst, die nur im Bereich des Gehäusebodens (22) in der Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, - dass die zweite Festlegkontur (25b) mehrere radial nach innen ausgerichtete Festlegausnehmungen (26b) umfasst, die an dem Spulentragkörper (2) der Gehäusewand (21) zugewandt ausgeformt sind, und - dass die Festlegvorsprünge (26a) zu den Festlegausnehmungen (26b) komplementär ausgeformt sind und mit diesen radial im Eingriff stehen.
Stator nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der jeweiligen Festlegausnehmung (26b) und dem jeweiligen im Eingriff mit der Festlegausnehmung (26b) stehenden Festlegvorsprung (26a) ein innerer Umlaufspalt (27), bevorzugt mit einer Breite zwischen 75 µm und 125 µm, gebildet ist.
Stator nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, - dass der Spulentragkörper (2) mehrere jeweils eine Statorspule (9) tragende Körpersegmente (4) aufweist, die in dem Gehäuse (20) in Umfangsrichtung um die Längsmittelachse (3) verteilt angeordnet sind, und - dass das jeweilige Körpersegment (4) ein elektrisch isolierendes Isoliertragteil (5) mit einer Umlaufplatte (7) und mit dem von der Umlaufplatte (7) radial nach innen ausgerichteten Spulenwickelvorsprung (8) für die jeweilige Statorspule (9) und ein von dem Isoliertragteil (5) zumindest bereichsweise umschlossenes elektrisch leitendes Leitkernteil (6) aufweist.
Stator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Festlegausnehmung (26b) an einer Kontaktstelle (28) der benachbarten Körpersegmente (4) aus jeweils zwei Halbausnehmungen (29) ausgeformt ist, die jeweils an den benachbarten Körpersegmenten (4) einander zugewandt ausgeformt sind.
Stator nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, - dass die Halbausnehmungen (29) in der Umlaufplatte (7) des jeweiligen Isoliertragteils (6) ausgeformt sind und sich axial nutenartig über eine gesamte Höhe der Umlaufplatte (7) erstrecken, - dass in dem jeweiligen Leitkernteil (6) radiale Halbvorsprünge (30) ausgeformt sind, die sich axial über eine gesamte Höhe des jeweiligen Leitkernteils (6) erstrecken, und - dass die Halbvorsprünge (30) des Leitkernteils (6) in die Halbausnehmungen (29) der Umlaufplatte (7) radial eingreifen und die Festlegausnehmung (26b) axial über die gesamte Höhe des jeweiligen Leitkernteils (6) schließen.
Stator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbvorsprünge (30) der jeweiligen Leitkernteile (6) in der jeweiligen Festlegausnehmung (26b) axial zu dem jeweiligem Festlegvorsprung (26a) benachbart sind.
Stator nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbvorsprünge (30) der jeweiligen Leitkernteile (6) der benachbarten Körpersegmente (4) über einen Axialvorsprung (31a) und eine komplementären Axialnut (31b) über eine gesamte Höhe der Leitkernteile (6) in Umfangsrichtung formschlüssig im Eingriff stehen.
Stator nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Körpersegmente (4) an den Halbvorsprüngen (30) der jeweiligen Leitkernteile (6) aneinander stoffschlüssig, bevorzugt durch ein Ultraschallschweißen, festgelegt sind.
Stator nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, - dass das jeweilige Isoliertragteil (5) aus einem Kunststoff besteht und an dem jeweiligen Leitkernteil (6) in einem Kunststoffspritzgussverfahren angespritzt ist, oder - dass das jeweilige Isoliertragteil (5) zweiteilig ausgebildet ist und zumindest bereichsweise das jeweilige Leitkernteil (6) axial beidseitig und formschlüssig umschließt.
Stator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulentragkörper (2) wenigstens eine radial nach außen gerichtete Einkerbung (34) aufweist, in der jeweils ein Phasenkontaktende (11a) oder ein Kontaktende (11b) der jeweiligen Statorspule (9) zumindest bereichsweise formschlüssig festgelegt ist.