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Die Erfindung betrifft eine Abstreifvorrichtung eines Spritzwerkzeugs für eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung ein Spritzwerkzeug für eine elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 8 und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine gemäß dem Patentanspruch 9.
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Umspritzen von Nuten in Statoren oder Rotoren von elektrischen Maschinen sind bekannt. Es besteht beim Umspritzen mit Hilfe eines Spritzwerkzeugs das Problem, dass beim Ziehen von Nutkernen, die in den Nuten angeordnet sind, eine mit Hilfe des Umspritzens aufgebrachte Schicht beschädigt wird, durch bspw. Anhaften der Schicht an den Nutkernen.
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So offenbart die Patentschrift
DE 195 43 919 C1 ein Verfahren zum Umspritzen einer elektrischen Maschine, wobei Nuten eines Ankers in Form eines Blechpaktes mit Formkernen ausgefüllt werden, die nach dem Umspritzen aus den Nuten gezogen werden.
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Aus den Offenlegungsschriften
US 2014/131919 A1 und
EP 1 921 734 A1 geht ein Verfahren zum Umspritzen eines Bauteils einer elektrischen Maschine hervor, wobei nach dem Umspritzen eine Halteplatte auf das entsprechende Bauteil gedrückt wird, damit beim Ziehen der Formkerne eine Beschädigung einer mit Hilfe der Umspritzung herbeigeführten Schicht vermieden wird.
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Aus der Patentschrift
DE 10 2014 014 388 B3 ist ein Verfahren zum Umspritzen mit Formkernen bekannt, die nach dem Umspritzen gezogen werden, wobei eine Halteplatte zur Vermeidung von Beschädigungen vorgesehen ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Abstreifvorrichtung eines Spritzwerkzeugs für eine elektrische Maschine bereitzustellen. Die weiteren Aufgaben sind die Angabe eines Spritzwerkzeugs für eine elektrische Maschine sowie ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Abstreifvorrichtung eines Spritzwerkzeugs für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weiteren Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst mit einem Spritzwerkzeug für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 und einem Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung eines Spritzwerkzeugs für eine elektrische Maschine, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor umfasst, und wobei der Stator oder der Rotor zumindest eine Nut aufweist, die sich überwiegend in Richtung einer Längsachse des Stators erstreckend ausgebildet ist, besitzt eine Halteplatte zur Abstützung des Stators oder des Rotors während einem Ziehen eines Nutkerns, der zumindest während einer Umspritzung in der Nut aufgenommen ist. Erfindungsgemäß weist die Abstreifvorrichtung eine Zugplatte auf, welche der Halteplatte gegenüberliegend angeordnet ist, wobei der Nutkern an der Zugplatte fixiert angeordnet ist. Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Halteplatte während dem Ziehen des Nutkerns aus der Nut heraus, auf dem Stator oder dem Rotor verbleiben kann, somit die während der Umspritzung auf ein Blechpaket des Stators oder Rotors aufgebrachte Schicht, welches die Nut aufweist, mit Hilfe der Halteplatte in ihrer Position verbleibt. Mit Hilfe der Zugplatte, an der der Nutkern aufgenommen ist, wird dieser nach dem Umspritzen aus der Nut gezogen, wobei mit Hilfe der Zugplatte ein gleichmäßiges Entfernen des Nutkerns aus der Nut realisiert werden kann, bei gleichzeitiger Zurückhaltung des umspritzen Bauteils und entsprechend der auf dem Bauteil aufgebrachten Schicht. Somit werden auf das Bauteil beim Ziehen des Nutkerns keine Kräfte ausgeübt, welche das umspritzte Bauteil, insbesondere die aufgebrachte Schicht, beschädigen könnten. Damit wird die Entformung des Stators oder des Rotors erleichtert, und die Möglichkeit gegeben eine Unversehrtheit des umspritzten Bauteils zu realisieren.
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Die Zugplatte ist vorteilhaft zur axial gesicherten Aufnahme des Nutkerns ausgebildet.
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Sofern die Zugplatte und die Halteplatte einen Plattendurchmesser aufweisen, welcher zumindest gleich oder größer ist als ein Wert eines Statordurchmessers des Stators oder eines Rotordurchmessers des Rotors, dies ist davon abhängig, welches Bauteil zur Umspritzung vorgesehen ist, somit mit anderen Worten gesagt, der Plattendurchmesser größer ist als der Durchmesser des zu umspritzenden Bauteils, ist die Unversehrtheit des Bauteils nach Entfernen der Nutkerne weiter gesichert, da die Platten das umspritzte Bauteil in radialer Richtung zumindest abschließen bzw. überragen.
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Vorteilhaft weist die Zugplatte eine zur axialen Abstützung des Nutkerns aufweisende Plattennut und eine zur gesicherten radialen Positionierung des Nutkerns ausgebildete weitere Plattennut auf. Damit kann in der Plattennut der Nutkern gesichert verankert werden. Insbesondere besitzen die Plattennut und die weitere Plattennut einen entlang der Längsachse ausgebildeten axialen Abstand zueinander, damit eine stabile Verankerung des Nutkerns erzielt wird.
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Sofern das zu umspritzende Bauteil mehrere Nuten aufweist, ist jeder Nut ein Nutkern zugeordnet. Dabei ist der wesentliche Vorteil der Zugplatte, welche die Nutkerne fixiert und einseitig aufnimmt, dass alle Nutkerne gleichmäßig und zeitgleich aus den Nuten gezogen werden können, wodurch sich, neben der hohen Bauteilqualität, auch eine kurze Taktzeit realisieren lässt.
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Der zweite Aspekt betrifft ein Spritzwerkzeug für eine elektrische Maschine, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor umfasst. Erfindungsgemäß weist das Spritzwerkzeug eine Abstreifvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 auf. Vorteilhaft können damit geringe Taktzeiten bei der Herstellung der elektrischen Maschine erzielt werden, bei hoher Bauteilqualität der elektrischen Maschine. Insgesamt können die Komponenten des Spritzwerkzeugs einfach und somit kostengünstig umgesetzt werden.
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Der dritte Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine, wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor umfasst, wobei ein Blechpaket, welches dem Stator oder dem Rotor zugeordnet ist, zumindest eine Nut aufweist, und wobei das Blechpaket umspritzt wird, wobei in der Nut ein Nutkern aufgenommen ist. Erfindungsgemäß wird der Nutkern in einer Zugplatte einseitig gehalten, wobei zwischen dem Blechpaket und der Zugplatte eine Halteplatte angeordnet wird, und wobei der Nutkern die Zugplatte und die Halteplatte durchdringt. Damit kann durch eine verbesserte Entformung eine hohe Bauteilqualität des umspritzten Bauteils realisiert werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigen:
- 1 in einem Längsschnitt ein Spritzwerkzeug umfassend eine erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung, und
- 2 in einem Ausschnitt das Spritzwerkzeug gem. 1 in einem Schnitt II-II.
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Eine erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung 1 eines Spritzwerkzeugs 2 ist gemäß der 1 und 2 ausgebildet. Das Spritzwerkzeug 2 ist zur Umspritzung eines Stators 3 einer direktgekühlten elektrischen Maschine 4 ausgebildet. Die elektrische Maschine 4 ist für einen nicht näher dargestellten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
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Der Stator 3 ist in Form eines mehrschichtigen Blechpaketes ausgeführt, welches eine hohlzylindrische Form aufweist, und zu Aufnahme eines nicht näher dargestellten Rotors in einem Hohlraum 5 des Stators 3 ausgeführt ist. Der Stator 3 besitzt eine Längsachse 6, die einer Rotorachse des Rotors entspricht.
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Der Stator 3 besitzt eine Schicht 7 aus einem Kunststoff, vorteilhafterweise ist der Kunststoff ein Duromer, welche mit Hilfe einer Umspritzung, eines so genannten Transferpressens, oder mit anderen Worten „transfer molding“ aufgebracht wird. Die Schicht 7 erstreckt sich über eine Innenfläche 8 des Hohlraums 5, sowie über zumindest teilweise eine axiale Endfläche 9 des Stators 3.
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Der Stator 3 weist in Umfangsrichtung Nuten 10 auf, welche sich in Umfangsrichtung, in radialer Richtung und überwiegend in Richtung der Längsachse 6 erstrecken, die ebenfalls mit der Schicht 7 während des Transferpressens ausgekleidet werden. Damit die Nuten 10 ihren Nuthohlraum 11 nach Aufbringung der Schicht 7 aufweisen, ist während der Umspritzung jeder Nut 10 ein Nutkern 12 zugeordnet, welcher umspritzt wird und nach der Umspritzung aus der Nut 10 herausgezogen wird, damit der Nuthohlraum 11 ausgebildet ist.
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Der Nutkern 12 wird in Richtung der Längsachse 6 in Richtung des Pfeils 21 entfernt. Damit die Schicht 7 während der Entfernung unbeschädigt bleibt, ist die erfindungsgemäße Abstreifvorrichtung 1 ausgebildet, welche aus einer Halteplatte 13 und einer Zugplatte 14 besteht. Die beiden Platten 13, 14 sind bevorzugt scheibenförmig ausgebildet und weisen vorteilhafterweise einen größeren Durchmesser auf als der Stator 3. Mit anderen Worten weist ein Plattendurchmesser DP einen größeren Wert auf aus als der Bauteildurchmesser DS des zu umspritzenden Bauteils, im vorliegenden Ausführungsbeispiel des Stators 3. Die Halteplatte 13 und die Zugplatte 14 sind einander gegenüberliegend angeordnet.
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Die Halteplatte 13 ist zwischen der Zugplatte 14 und dem Stator 3 angeordnet, wobei die Nutkerne 12 sich ausgehend von der Zugplatte 14 über die Halteplatte 13 in den Stator 3 erstrecken. Das heißt mit anderen Worten, dass die Halteplatte 13 und die Zugplatte 14 Kernöffnungen 15 zur Aufnahme der Nutkerne 12 aufweisen, die koaxial mit den Nuten 10 ausgebildet sind.
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Die Nutkerne 12 sind an ihrem der Zugplatte 14 zugewandt ausgebildeten Ende 16 an der Zugplatte 14 fixiert, wobei sie im vorliegenden Ausführungsbeispiel sich mit einem Kernkopf 17 an der Zugplatte 14 abstützen. Der Kernkopf 17 ist in der Zugplatte 14 in einer kreisförmigen Plattennut 18 aufgenommen. Ebenso könnte er auch auf der Zugplatte 14 aufliegend angeordnet sein. Somit ist die Zugplatte 14 zur axial gesicherten Aufnahme der Nutkerne 12 ausgebildet.
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Die Nutkerne 12 sind unterhalb ihres Kernkopfes 17 mit jeweils einem Stift 19 in der Zugplatte 14 weiter gesichert. Hierzu weist die Zugplatte 14 eine kreisförmige weitere Plattennut 20 auf, welche einen entlang der Längsachse 6 ausgebildeten Abstand A zur Plattennut 18 aufweist. Die weitere Plattennut 20 weist eine geringere radiale Ausdehnung auf als die Plattennut 18.
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Die weitere Plattennut 20 dient der Lagerung der Stifte 19. Vorteilhaft ist jeder Nutkern 12 mit einem ihm zugeordneten Stift 19 gesichert. Somit ist die Möglichkeit gegeben, bei einem Schaden eines der Nutkerne 12 nur diesen zu entfernen, ohne sämtliche Nutkerne 12 aus der Zugplatte 14 demontieren zu müssen.
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Zur Herstellung der elektrischen Maschine 4, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Herstellung des Stators 3 der elektrischen Maschine 4, wird vor dem Umspritzen in jeder der Nuten 7 der ihr zugeordnete Nutkern 12 eingelegt, wobei der Nutkern 12 in der Zugplatte 14 einseitig gehalten ist. Vor dem Einlegen der Nutkerne 12 wird die Halteplatte 13 auf den Stator 3 gelegt, welcher während der Umspritzung zwischen der Zugplatte 14 und dem Stator 3 angeordnet ist. Daran anschließend wird die Zugplatte 14 mit den in der Zugplatte 14 aufgenommenen Nutkernen 12 auf die Halteplatte 13 gelegt, wobei die die Zugplatte 14 in Richtung der Längsachse 6 überragenden Nutkerne 12 in die Nuten 7 eingeführt werden. In Abhängigkeit der Verankerung, oder mit anderen Worten der Sicherung der Nutkerne 12 an der Zugplatte 14 könnte auch die Zugplatte 14 ohne Nutkerne 12 auf die Halteplatte 13 gelegt werden und im Anschluss daran die einzelnen Nutkerne 12 über die Kernöffnungen 15 in die Nuten 10 gelegt, resp. geschoben werden. In beiden Fällen durchdringen die Nutkerne 12 die Halteplatte 13 und die Zugplatte 14.
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Schließlich wird ein Kunststoff bevorzugt ein Duromer zur Herbeiführung der Schicht 7 in das Spritzwerkzeug 2 eingespritzt.
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Nach Beendigung des Umspritzvorganges, wird die Halteplatte 13 vor und während des Entfernens der Nutkerne 12 durch Anheben der Zugplatte 14 in axialer Richtung, in Richtung des Pfeils 21 entlang der Längsachse 6, weiter auf dem Stator 3 gehalten. Erst wenn die Nutkerne 12 vollständig aus dem Stator 3 und bevorzugt ebenso aus der Halteplatte 13 entfernt sind, wird die Halteplatte 13 ebenfalls angehoben.
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Es sei erwähnt, dass im vorgestellten Ausführungsbeispiel ein Stator 3, welcher Nuten 7 aufweist, beschrieben ist. Ebenso könnten die Nuten 7 auch in einem Rotor ausgeführt sein, der somit ebenfalls von der Erfindung umfasst ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19543919 C1 [0003]
- US 2014131919 A1 [0004]
- EP 1921734 A1 [0004]
- DE 102014014388 B3 [0005]
