DE102021206266A1 - Method for manufacturing a stator and stator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stators (1), umfassend die Schritte:- Einsetzen eines Lamellenpakets (2) und einer Wicklung (3) in ein Gehäuse (4),- Einsetzen eines Kontaktteils (5) zur elektrischen Kontaktierung der Wicklung (3) in eine stirnseitige Ausnehmung (6) des Gehäuses (4), wobei das Kontaktteil (5) einerseits auf einen Wickelkopf (7) der Wicklung (3), andererseits auf ein außerhalb des Gehäuses (4) angeordnetes Zentrierelement (8) aufgelegt und mit Hilfe des Zentrierelements (8) ausgerichtet wird,- Einbringen einer Vergussmasse in das Gehäuse (4) zur Fixierung der Wicklung (3) und des Kontaktteils (5) zueinander, wobei die stirnseitige Ausnehmung (6) des Gehäuses (4) über ein zwischen dem Kontaktteil (5) und dem Gehäuse (4) angeordnetes elastisch verformbares Element (9) abgedichtet wird, über welches das Kontaktteil (5) gegenüber dem Gehäuse (4) federnd gelagert ist.Die Erfindung betrifft ferner einen Stator (1), der nach dem Verfahren herstellbar ist.The invention relates to a method for producing a stator (1), comprising the steps: - inserting a laminated core (2) and a winding (3) into a housing (4), - inserting a contact part (5) for electrically contacting the winding ( 3) in a front-side recess (6) of the housing (4), the contact part (5) being placed on the one hand on a winding overhang (7) of the winding (3) and on the other hand on a centering element (8) arranged outside the housing (4) and is aligned with the aid of the centering element (8), - introducing a casting compound into the housing (4) to fix the winding (3) and the contact part (5) to one another, the front-side recess (6) of the housing (4) being the contact part (5) and the housing (4) arranged elastically deformable element (9) is sealed, via which the contact part (5) is resiliently mounted relative to the housing (4).The invention also relates to a stator (1) which according to the process can be produced is.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stators sowie einen nach dem Verfahren herstellbaren Stator. Der Stator umfasst ein Gehäuse, in dem ein Lamellenpaket und eine Wicklung aufgenommen sind.The present invention relates to a method for producing a stator and a stator that can be produced using the method. The stator includes a housing in which a lamination stack and a winding are accommodated.
Bevorzugter Anwendungsbereich der Erfindung sind Elektrofahrzeuge und/oder Brennstoffzellenfahrzeuge. Der Stator kann in diesen Anwendungen insbesondere dem Antrieb einer Strömungsmaschine dienen, die zur Luftverdichtung in einem Brennstoffzellensystem eines Brennstoffzellenfahrzeugs einsetzbar ist.Preferred areas of application of the invention are electric vehicles and/or fuel cell vehicles. In these applications, the stator can be used in particular to drive a turbomachine that can be used for air compression in a fuel cell system of a fuel cell vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Als Teil eines elektromotorischen Antriebs muss der Stator bzw. die Wicklung des Stators an eine externe Stromversorgung angeschlossen werden. Hierzu muss eine Gehäusedurchführung geschaffen werden, da die Wicklung im Gehäuse aufgenommen ist. Um eine standardisierte Schnittstelle zu schaffen, kann beispielsweise ein Kontaktteil in das Gehäuse eingesetzt werden, das einerseits an die Wicklung angeschlossen ist und andererseits mindestens eine Anschlussmöglichkeit für den Anschluss an eine externe Stromversorgung aufweist. Nach der elektrischen Kontaktierung kann die Wicklung durch Vergießen fixiert werden.As part of an electromotive drive, the stator or the winding of the stator must be connected to an external power supply. For this purpose, a housing bushing must be created, since the winding is accommodated in the housing. In order to create a standardized interface, a contact part can be inserted into the housing, for example, which is connected to the winding on the one hand and has at least one connection option for connection to an external power supply on the other hand. After the electrical contact has been made, the winding can be fixed by casting.
Beim Einsetzen des Kontaktteils in das Gehäuse muss das Kontaktteil exakt ausgerichtet und anschließend fixiert werden, und zwar in der Weise, dass die Lage des Kontaktteils beim anschließenden Vergießen gesichert ist. Dies erfolgt üblicherweise mit Hilfe von Geometrieelementen, die am Kontaktteil und/oder am Gehäuse vorgesehen sind. Derartige Geometrieelemente sind jedoch aufwendig in der Fertigung und erhöhen somit den Herstellungsaufwand sowie die Kosten.When inserting the contact part into the housing, the contact part must be precisely aligned and then fixed in such a way that the position of the contact part is secured during the subsequent casting. This is usually done with the help of geometry elements that are provided on the contact part and / or on the housing. However, such geometric elements are complex to manufacture and thus increase the manufacturing effort and costs.
Die vorliegende Erfindung ist daher mit der Aufgabe befasst, die Herstellung eines Stators zu vereinfachen und damit kostengünstiger zu gestalten. Insbesondere soll auf eine aufwendig zu fertigende Ausrichtgeometrie am Kontaktteil und/oder am Gehäuse verzichtet werden.The present invention is therefore concerned with the task of simplifying the production of a stator and thus making it more cost-effective. In particular, an alignment geometry on the contact part and/or on the housing, which is difficult to produce, should be dispensed with.
Zur Lösung der Aufgabe werden das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie der Stator mit den Merkmalen des Anspruchs 7 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.To solve the problem, the method with the features of
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Das vorgeschlagene Verfahren zur Herstellung eines Stators umfasst die Schritte:
- - Einsetzen eines Lamellenpakets und einer Wicklung in ein Gehäuse,
- - Einsetzen eines Kontaktteils zur elektrischen Kontaktierung der Wicklung in eine stirnseitige Ausnehmung des Gehäuses, wobei das Kontaktteil einerseits auf einen Wickelkopf der Wicklung, andererseits auf ein außerhalb des Gehäuses angeordnetes Zentrierelement aufgelegt und mit Hilfe des Zentrierelements ausgerichtet wird,
- - Einbringen einer Vergussmasse in das Gehäuse zur Fixierung der Wicklung und des Kontaktteils zueinander, wobei die stirnseitige Ausnehmung des Gehäuses über ein zwischen dem Kontaktteil und dem Gehäuse angeordnetes elastisch verformbares Element abgedichtet wird, über welches das Kontaktteil gegenüber dem Gehäuse federnd gelagert ist.
- - Insertion of a lamination stack and a winding in a housing,
- - Insertion of a contact part for electrical contacting of the winding in a front-side recess of the housing, wherein the contact part is placed on the one hand on a winding overhang of the winding, on the other hand on a centering element arranged outside the housing and is aligned with the help of the centering element,
- - Introducing a casting compound into the housing to fix the winding and the contact part to one another, with the end-side recess of the housing being sealed by an elastically deformable element arranged between the contact part and the housing, via which the contact part is resiliently mounted relative to the housing.
Das Ausrichten des Kontaktteils erfolgt bei dem vorgeschlagenen Verfahren ohne Zuhilfenahme des Gehäuses. Denn zu diesem hat das Kontaktteil lediglich mittelbar Kontakt, und zwar über das elastisch verformbare Element. Somit entfällt eine aufwendig zu fertigende Ausrichtgeometrie am Kontaktteil und/oder am Gehäuse. Entsprechend sinken der Herstellungsaufwand und die Kosten. In the proposed method, the contact part is aligned without the aid of the housing. This is because the contact part only has indirect contact with it, specifically via the elastically deformable element. This eliminates the need for an alignment geometry on the contact part and/or on the housing that is expensive to manufacture. The manufacturing effort and costs are reduced accordingly.
Zum Ausrichten des Kontaktteils werden vorliegend ein Wickelkopf der Wicklung sowie ein Zentrierelement genutzt, das ein zusätzliches Element ist und nur bei der Herstellung des Stators zum Einsatz gelangt. Nach dem Vergießen wird das Zentrierelement wieder entfernt. Da das Kontaktteil lediglich auf dem Wickelkopf aufliegt, kann es über das Zentrierelement ausgerichtet werden. Die federnde Lagerung gegenüber dem Gehäuse über das elastisch verformbare Element steht dem nicht entgegen. Zugleich ist über das elastisch verformbare Element sichergestellt, dass beim anschließenden Vergießen keine Vergussmassen nach außen gelangt.To align the contact part, a winding overhang of the winding and a centering element are used, which is an additional element and is only used in the production of the stator. After casting, the centering element is removed again. Since the contact part only rests on the end winding, it can be aligned using the centering element. The resilient mounting in relation to the housing via the elastically deformable element does not prevent this. At the same time, the elastically deformable element ensures that no casting compound escapes to the outside during the subsequent casting.
Das elastisch verformbare Element kann vor dem Einsetzen des Kontaktteils oder zusammen mit dem Kontaktteil in die Ausnehmung des Gehäuses eingesetzt werden. Beispielsweise kann vor dem Einsetzen des Kontaktteils ein schnurartiges Element in die Ausnehmung des Gehäuses eingesetzt bzw. eingelegt werden. Das schnurartige Element kann auch vor dem Einsetzen des Kontaktteils mit diesem verbunden werden, so dass beide zusammen eingesetzt werden. Das schnurartige Element kann dabei einen beliebigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise als Rundschnur ausgebildet sein. Das Element kann zudem aus einem beliebigen elastisch verformbaren Material gefertigt sein, beispielsweise aus einem Elastomermaterial. Dieses ist in der Regel nicht nur hochelastisch, sondern weist zugleich eine abdichtende Wirkung auf.The elastically deformable element can be inserted into the recess of the housing before inserting the contact part or together with the contact part. For example, before inserting the contact part, a cord-like element can be inserted or inserted into the recess of the housing. The cord-like element can also be connected to the contact part before it is inserted, so that both are inserted together. The cord-like element can have any desired cross-section, for example it can be designed as a round cord. The element can also be made of any elastically deformable material, for example an elastomeric material. As a rule, this is not only highly elastic, but also has a sealing effect.
Das elastisch verformbare Element kann ferner einstückig mit dem Gehäuse oder dem Kontaktteil ausgebildet sein bzw. an dieses angeformt oder angespritzt sein. Dadurch entfällt ein Montageschritt. Zudem ist das Element gegenüber dem Gehäuse bzw. dem Kontaktteil bereits fixiert.The elastically deformable element can also be designed in one piece with the housing or the contact part or be molded or injection molded onto it. This eliminates one assembly step. In addition, the element is already fixed relative to the housing or the contact part.
Bevorzugt steht das Kontaktteil lediglich mittelbar über das elastisch verformbare Element in Kontakt mit dem Gehäuse, so dass umlaufend ein Abstand zwischen dem Kontaktteil und dem Gehäuse eingehalten wird. Das Kontaktteil bleibt somit beweglich, um es mit Hilfe des Zentrierelements auszurichten. Der Abstand zwischen dem Kontaktteil und dem Gehäuse beträgt vorzugsweise mindestens 0,5 mm bis 1,5 mm, weiterhin vorzugsweise 0,7 mm bis 1,2 mm. Beispielsweise kann ein Abstand von etwa 1 mm eingehalten werden. Dieser reicht in der Regel aus, um das Kontaktteil gegenüber dem Gehäuse auszurichten.Preferably, the contact part is only indirectly in contact with the housing via the elastically deformable element, so that a circumferential distance is maintained between the contact part and the housing. The contact part thus remains movable in order to align it using the centering element. The distance between the contact part and the housing is preferably at least 0.5 mm to 1.5 mm, more preferably 0.7 mm to 1.2 mm. For example, a distance of about 1 mm can be maintained. This is usually sufficient to align the contact part with respect to the housing.
Des Weiteren bevorzugt wird ein elastisch verformbares Element mit einem runden Durchmesser verwendet, da dieses beim Ausrichten des Kontaktteils gleichmäßig verformt werden kann, so dass eine dichtende Anlage sowohl am Kontaktteil als auch am Gehäuse gewährleistet ist. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser des elastischen verformbaren Elements in entspanntem Zustand mindestens 1,5 mm. Das Element weist demnach ein Übermaß gegenüber dem zuvor genannten Abstand zwischen dem Kontaktteil und dem Gehäuse auf, so dass es zwischen diesen eingespannt wird. Dadurch steigt die über das Element erzielbare Dichtwirkung. Das Übermaß beträgt vorzugsweise etwa 30%, das heißt, dass der Durchmesser des Elements etwa 30% größer gewählt ist als der angestrebte Abstand zwischen dem Kontaktteil und dem Gehäuse.Furthermore, an elastically deformable element with a round diameter is preferably used, since this can be deformed uniformly when aligning the contact part, so that sealing contact is ensured both on the contact part and on the housing. Preferably, the diameter of the elastically deformable element is at least 1.5 mm in the relaxed state. Accordingly, the element has an oversize compared to the aforementioned distance between the contact part and the housing, so that it is clamped between them. This increases the sealing effect that can be achieved via the element. The oversize is preferably about 30%, which means that the diameter of the element is about 30% larger than the desired distance between the contact part and the housing.
Vorteilhafterweise wird das Kontaktteil mit Hilfe eines stiftförmigen Zentrierelements ausgerichtet, das hierzu in eine stutzenartige Aufnahme des Kontaktteils eingeführt wird. Die stutzenartige Aufnahme kann beispielsweise eine Kontaktbuchse oder Steckeraufnahme sein, die dem elektrischen Anschluss des Stators dient. Während der Herstellung des Stators kann die Aufnahme zum Ausrichten des Kontaktteils genutzt werden, so dass keine zusätzliche Ausrichtgeometrie erforderlich ist. Bevorzugt weist der Zentrierstift an seinem in die Aufnahme einzuführenden Ende einen Außendurchmesser auf, der an einen Innendurchmesser der Aufnahme angepasst ist, so dass über die Position des Zentrierstifts die Position des Kontaktteils vorgebbar ist.Advantageously, the contact part is aligned with the aid of a pin-shaped centering element, which is inserted into a socket-like receptacle of the contact part for this purpose. The socket-like receptacle can be a contact socket or plug receptacle, for example, which is used for the electrical connection of the stator. During the manufacture of the stator, the receptacle can be used to align the contact part, so that no additional alignment geometry is required. The centering pin preferably has an outer diameter at its end to be inserted into the receptacle, which is adapted to an inner diameter of the receptacle, so that the position of the contact part can be predetermined via the position of the centering pin.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Kontaktteil vor dem Einbringen der Vergussmasse zwischen dem Zentrierelement und einem Oberteil eines Werkzeugs eingespannt wird. Nach dem Ausrichten des Kontaktteils kann mittels Einspannen die Lage des Kontaktteils gesichert werden, so dass dieses beim Vergießen durch die Vergussmasse nicht weggedrückt wird. Zum Einspannen wird vorzugsweise ein federbelastetes Zentrierelement verwendet. Das Zentrierelement wird dann durch die Federkraft einer Feder gegen das Kontaktteil und dieses gegen das Oberteil des Werkzeugs gedrückt.In a development of the invention, it is proposed that the contact part be clamped between the centering element and an upper part of a tool before the casting compound is introduced. After aligning the contact part, the position of the contact part can be secured by clamping, so that it is not pushed away by the casting compound during casting. A spring-loaded centering element is preferably used for clamping. The centering element is then pressed by the spring force of a spring against the contact part and this against the upper part of the tool.
Der darüber hinaus vorgeschlagene Stator umfasst:
- - ein Gehäuse, in dem ein Lamellenpaket und eine Wicklung aufgenommen sind,
- - ein Kontaktteil zur elektrischen Kontaktierung der Wicklung, das in eine stirnseitige Ausnehmung des Gehäuses eingesetzt ist, so dass es einerseits auf einem Wickelkopf der Wicklung aufliegt und andererseits aus dem Gehäuse herausragt, wobei zur Trennung des Kontaktteils vom Gehäuse ein elastisch verformbares Element zwischen dem Kontaktteil und dem Gehäuse eingespannt ist.
- - a housing in which a laminated core and a winding are accommodated,
- - a contact part for electrical contacting of the winding, which is inserted into a front-side recess of the housing, so that it rests on one end winding of the winding and on the other hand projects out of the housing, with an elastically deformable element between the contact part to separate the contact part from the housing and the housing is clamped.
Der vorgeschlagene Stator ist insbesondere nach dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar, da das Kontaktteil am Gehäuse lediglich mittelbar über das eingespannte elastisch verformbare Element abgestützt ist. Darüber hinaus liegt es lediglich auf dem Wickelkopf der Wicklung auf, so dass es vor dem Vergießen der Wicklung mit Hilfe eines Zentrierelements ausrichtbar und während des Vergießens in seiner Lage fixierbar ist. Eine Ausrichtgeometrie am Kontaktteil und/oder am Gehäuse kann somit entfallen. Der vorgeschlagene Stator kann demzufolge kostengünstig hergestellt werden.The proposed stator can be produced in particular by the method according to the invention described above, since the contact part on the housing is supported only indirectly via the clamped elastically deformable element. In addition, it lies only on the end winding of the winding, so that it can be aligned with the aid of a centering element before the winding is cast and can be fixed in its position during the casting. An alignment geometry on the contact part and/or on the housing can thus be omitted. The proposed stator can therefore be manufactured at low cost.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wicklung im Gehäuse mittels einer Vergussmasse fixiert. Beim Einbringen der Vergussmasse kann insbesondere gemäß dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren vorgegangen werden, so dass die in diesem Zusammenhang beschriebenen Vorteile erreicht werden. Vorteilhafterweise reicht die Vergussmasse bis an das Kontaktteil heran, so dass über die Vergussmasse zugleich das Kontaktteil fixiert ist.According to a preferred embodiment of the invention, the winding is fixed in the housing by means of a casting compound. When introducing the casting compound, the method according to the invention described above can be used in particular, so that the advantages described in this context can be achieved. Advantageously, the potting compound extends as far as the contact part, so that the contact part is fixed at the same time via the potting compound.
Bei einem erfindungsgemäßen Stator steht vorzugsweise das Kontaktteil lediglich mittelbar über das elastisch verformbare Element in Kontakt mit dem Gehäuse. Um dies zu erreichen, kann der Stator nach dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden. Bevorzugt ist das Kontaktteil in einem der Abstand zum Gehäuse angeordnet, wobei vorzugsweise der Abstand mindestens 0,5 mm bis 1,5 mm, weiterhin vorzugsweise 0,7 mm bis 1,2 mm beträgt.In a stator according to the invention, the contact part is preferably only indirectly in contact with the housing via the elastically deformable element. In order to achieve this, the stator can be manufactured according to the method according to the invention described above. The contact part is preferably arranged at a distance from the housing, the distance preferably being at least 0.5 mm to 1.5 mm, more preferably 0.7 mm to 1.2 mm.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
-
1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stator im Bereich eines in ein Gehäuse eingesetzten Kontaktteils, -
2 eine perspektivische Darstellung des Kontaktteils des Stators der1 und -
3 eine perspektivische Darstellung der elektrischen Kontaktierung einer Wicklung des Stators der1 mit Hilfe des inder 2 dargestellten Kontaktteils.
-
1 a schematic longitudinal section through a stator according to the invention in the area of a contact part inserted into a housing, -
2 a perspective view of the contact part of thestator 1 and -
3 a perspective view of the electrical contacting of a winding of thestator 1 using the in the2 shown contact part.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Vor dem Vergießen muss die Wicklung 3 elektrisch kontaktiert bzw. angeschlossen werden. Hierzu weist der Stator 1 ein Kontaktteil 5 mit integrierten Kontaktelementen 15 auf, die endseitig mit Kontaktbuchsen 16 verbunden oder verbindbar sind (siehe auch
Das Kontaktteil 5 ist über einen Anschlussflansch 13 in eine stirnseitige Ausnehmung 6 des Gehäuses 4 eingesetzt, wobei das Kontaktteil 5 keinen direkten Kontakt zum Gehäuse 4 hat, da das Kontaktteil 5 mittelbar über ein elastisch verformbares Element 9 am Gehäuse 4 abgestützt ist. Dieses ist auf einer Anschlussfläche 14 des Anschlussflansches 13 angeordnet (siehe
Wie der
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