-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine, die ein Statorblechpaket aufweist, an das wenigstens eine Kunststoffdichtung angespritzt ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Spritzeinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bzw. zum Anspritzen wenigstens einer Kunststoffdichtung an ein Statorblechpaket einer elektrischen Maschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
-
Eine elektrische Maschine im vorliegenden Zusammenhang ist eine rotierende elektrische Maschine und besitzt einen Stator und einen Rotor. Die elektrische Maschine kann ein Elektromotor und/oder ein Generator sein. Bevorzugt handelt es sich bei der elektrischen Maschine um einen Elektromotor, der auch als Generator betrieben werden kann.
-
Leistungsstarke elektrische Maschinen, insbesondere Elektromotoren, wie sie beispielsweise als Traktionsmotoren bei Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommen, können mit einer Kühlung ausgestattet sein, um Wärme von der elektrischen Maschine abzuführen. Besonders effizient ist dabei eine Direktkühlung der elektrischen Maschine, bei der ein Kühlmittel unmittelbar einen Statorraum der elektrischen Maschine durchströmt. Im Statorraum befindet sich ein Stator der elektrischen Maschine, der üblicherweise ein Statorblechpaket sowie eine am Statorblechpaket angebrachte Statorspule aufweist. Wicklungen dieser Statorspule können dabei in Axialnuten des Statorblechpakets verlaufen. Um durch die Direktkühlung des Stators den Betrieb der elektrischen Maschine nicht zu beeinträchtigen, muss der Statorraum mediendicht von einem Rotorraum abgetrennt werden, in dem sich ein Rotor der elektrischen Maschine befindet. Hierzu kann zumindest eine Kunststoffdichtung zum Einsatz kommen, die auf geeignete Weise, beispielsweise am Statorblechpaket angebracht wird.
-
Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Spritzeinrichtung sind aus der
DE 10 2021 123 237 A1 bekannt. Dabei wird ein metallisches Spritzwerkzeug zum Anspritzen der jeweiligen Kunststoffdichtung an das Statorblechpaket induktiv auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmt wird, bevor das Anspritzen erfolgt, wobei sich die Kunststoffdichtung von einer ersten axialen Stirnseite des Statorblechpakets durch das Statorblechpaket und/oder durch Axialnuten des Statorblechpakets hindurch bis zu einer zweiten axialen Stirnseite des Statorblechpakets erstreckt.
-
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für das Anbringen einer Kunststoffdichtung an ein Statorblechpaket einer elektrischen Maschine, vorzugsweise eines Elektromotors, einen vorteilhaften Weg aufzuzeigen, der sich insbesondere durch einen reduzierten Energieaufwand beim Anbringen der jeweiligen Kunststoffdichtung und/oder durch eine höhere Taktzahl bei der Herstellung der Elektromotoren auszeichnet. Des Weiteren wird ein vereinfachter Aufbau für eine zugehörige Spritzeinrichtung sowie ein vereinfachtes Handling der Spritzeinrichtung angestrebt.
-
Aus der
DE 10 2014 213 593 A1 sind ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Herstellen eines Stators einer elektrischen Maschine bekannt. Aus der
WO 2012/027855 A2 ist ein Verfahren zum Herstellen von Blechstapelkörpern von elektrischen Maschinen bekannt. Aus der
DE 10 2020 123 852 A1 ist ein Verfahren zum Umgießen von Bauteilen mittels Spritzpressen bekannt, bei dem das Bauteil in ein Werkzeug einer Vorrichtung zum Spritzpressen eingelegt wird und bei dem eine Vergussmasse in das Werkzeug über eine Vielzahl von Verteilerkanälen und Angusskanälen eingebracht wird. Aus der
DE 10 2019 103 133 B3 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Statorblechpakets einer elektrischen Maschine bekannt.
-
Aus der
JP S60-249 849 A sind ein Verfahren und eine Spritzeinrichtung zum Herstellen einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Elektromotors, bekannt, bei dem zum Anspritzen wenigstens einer Kunststoffdichtung an ein Statorblechpaket ein metallisches Spritzwerkzeug, in welches das Statorblechpaket eingesetzt wird, verwendet wird.
-
Auch aus der
DE 696 01 623 T2 sind ein Verfahren und eine Spritzeinrichtung zum Herstellen einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Elektromotors, bekannt, bei dem zum Anspritzen wenigstens einer Kunststoffdichtung an ein Statorblechpaket ein metallisches Spritzwerkzeug, in welches das Statorblechpaket eingesetzt wird, verwendet wird. Die Formgebung erfolgt dabei vorzugsweise, indem ein zentraler Dorn durch die Bohrung des Stators eingeführt wird, wobei zwischen den Statorblechen und dem Dorn ein kleiner Zwischenraum bleibt.
-
Die
JP S63-309 408 A zeigt eine Heizeinrichtung zum induktiven Erwärmen eines Spritzwerkzeugs, bei dem die Heizeinrichtung Induktionsspulen aufweist, welche sowohl eine äußere Induktionsspule, die hohl ist und koaxial zum Spritzwerkzeug außen am Spritzwerkzeug positioniert ist, und eine innere Induktionsspule aufweist, die koaxial zum Spritzwerkzeug innen im Spritzwerkzeug, insbesondere in einem hohlen Zentralkern des Spritzwerkzeugs, positionierbar ist.
-
Weiterhin offenbart die
US 2012/0 292 826 A1 eine Heizeinrichtung zum induktiven Erwärmen eines Spritzwerkzeugs, bei dem die Heizeinrichtung Induktionsspulen aufweist. Die Heizeinrichtung ist als innere Induktionsspule konfiguriert, die koaxial zum Spritzwerkzeug innen im Spritzwerkzeug, insbesondere in einem hohlen Zentralkern des Spritzwerkzeugs, positionierbar ist.
-
Auch die
US 2015/0 151 471 A1 lehrt eine Heizeinrichtung zum induktiven Erwärmen eines Spritzwerkzeugs, bei dem die Heizeinrichtung Induktionsspulen aufweist, welche im Inneren im Spritzwerkzeug positioniert werden.
-
Aus der
CN 205 130 382 U ist ergänzend bekannt, die Heizeinrichtung zum induktiven Erwärmen eines Spritzwerkzeugs als äußere Induktionsspule zu realisieren, welche hohl ist und koaxial zum Spritzwerkzeug außen am Spritzwerkzeug positioniert ist.
-
Die
DE 10 2016 102 415 A1 zeigt überdies eine Heizeinrichtung zur konturnahen, äußerst energieeffizienten induktiven Erwärmung eines Spritzwerkzeugs mit mehreren einen Formhohlraum bildenden Wandungen.
-
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein metallisches Spritzwerkzeug, das zum Anspritzen der jeweiligen Kunststoffdichtung an das Statorblechpaket verwendet werden soll, vor dem Anspritzen der jeweiligen Kunststoffdichtung an das Statorblechpaket mittels induktiver Erwärmung auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur zu bringen. Je nach Kunststoff kann die Betriebstemperatur beispielsweise in einem Bereich von 150° bis 190° C liegen.
-
Durch die induktive Erwärmung des Spritzwerkzeugs lassen sich eine signifikante Bauraumreduzierung und damit auch eine beträchtliche Gewichtsreduzierung am Spritzwerkzeug erzielen. Beispielsweise kann auf fest am Spritzwerkzeug montierte Werkzeugheizungen verzichtet werden, die einen beachtlichen Bauraumbedarf besitzen, wobei außerdem die hierfür erforderlichen elektrischen Anschlüsse sowie gegebenenfalls eine Sensorik ebenfalls am bzw. im Werkzeug untergebracht werden müssen. Ferner muss eine Möglichkeit zur elektrischen Kontaktierung geschaffen werden, um die jeweilige konventionelle Werkzeugheizung des Spritzwerkzeugs mit elektrischer Energie versorgen zu können bzw. um die jeweilige Werkzeugheizung ansteuern zu können. Durch die Verwendung einer induktiven Erwärmung kann auf solche fest montierte Werkzeugheizungen verzichtet werden. Ebenso kann auf die zugehörige Verkabelung am bzw. im Spritzwerkzeug verzichtet werden. Insgesamt lässt sich die Masse des Spritzwerkzeugs dadurch signifikant reduzieren, was den Energiebedarf zum Aufheizen des Spritzwerkzeugs reduziert. Hierdurch lässt sich das Spritzwerkzeug schneller auf die gewünschte Betriebstemperatur erwärmen, was die Erwärmung und somit den gesamten Spritzvorgang und somit die Herstellung der elektrischen Maschine effizienter gestaltet. In der Folge ist auch eine höhere Taktzahl für die Spritzvorgänge realisierbar, was die Effizient weiter steigert.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das induktive Erwärmen des Spritzwerkzeugs bei darin eingesetztem Statorblechpaket, derart, dass das Statorblechpaket gemeinsam mit dem Spritzwerkzeug induktiv auf die vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmt wird. Somit kann auf zusätzliche Heizeinrichtungen zum Aufheizen des Statorblechpakets verzichtet werden. Auch diese Maßnahme führt zu einer Gewichtsreduzierung und Bauraumreduzierung des Spritzwerkzeugs und steigert die Effizienz der Erwärmung und verkürzt die Taktzeiten.
-
Zweckmäßig kann damit ein Werkzeugzusammenbau induktiv auf die vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmt werden. Unter dem Werkzeugzusammenbau wird im vorliegenden Zusammenhang der Zustand verstanden, bei dem das Werkstück, hier das Statorblechpaket, in das Spritzwerkzeug eingesetzt ist und das Spritzwerkzeug für den Spritzvorgang geschlossen ist. Es handelt sich dabei um ein mehrteiliges Spritzwerkzeug, das für das Einsetzen des Werkstücks vor dem Spritzvorgang sowie für das Entnehmen des Werkstücks nach dem Spritzvorgang geöffnet werden kann, indem Teile des Spritzwerkzeugs relativ zueinander verstellt werden. Im geschlossenen Zustand des Spritzwerkzeugs liegt bei darin eingesetztem Werkstück der Werkzeugzusammenbau vor.
-
Bevorzugt wird das induktive Erwärmen mittels wenigstens einer Induktionsspule durchgeführt. Die Induktionsspule wird hierzu in dem mittels Induktion zu erwärmenden Bereich des Spritzwerkzeugs bzw. des Statorblechpakets angeordnet.
-
Grundsätzlich kann die jeweilige Induktionsspule dabei ein Bestandteil des Spritzwerkzeugs sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der jeweiligen Induktionsspule jedoch um einen Bestandteil einer bezüglich des Spritzwerkzeugs separaten Heizeinrichtung, wobei das Spritzwerkzeug und die Heizeinrichtung zum Erwärmen des Spritzwerkzeugs miteinander gekoppelt bzw. in Eingriff gebracht werden. Durch die Verwendung einer separaten Heizeinrichtung entfällt eine bauliche Integration der Induktionsspule in das Spritzwerkzeug, was den Raumbedarf des Spritzwerkzeugs reduziert und die Handhabung des Spritzwerkzeugs vereinfacht. Des Weiteren lässt sich die Heizeinrichtung für zwei oder mehr Spritzwerkzeuge im Wechsel nutzen, sodass beispielsweise Hilfe der Heizeinrichtung ein erstes Spritzwerkzeug erwärmt wird, während in einem zuvor erwärmten zweiten Spritzwerkzeug bereits ein Spritzvorgang durchgeführt und/oder das Statorblechpaket getauscht wird.
-
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Heizeinrichtung dadurch mit dem Spritzwerkzeug in Eingriff gebracht werden, dass zwischen der Heizeinrichtung und dem Spritzwerkzeug eine Relativbewegung durchgeführt wird, um die jeweilige Induktionsspule an einem damit zu erwärmenden Bereich des Spritzwerkzeugs bzw. des Statorblechpakets zu positionieren. Je nach Aufbau einer mit dem Spritzwerkzeug und mit der Heizeinrichtung ausgestatteten Spritzeinrichtung kann dabei die Heizeinrichtung relativ zur Spritzeinrichtung verstellt werden, oder umgekehrt. Ebenso ist auch denkbar, dass sowohl die Heizeinrichtung als auch das Spritzwerkzeug verstellt werden, um den gewünschten Eingriff herbeizuführen.
-
Zweckmäßig kann eine solche Induktionsspule als äußere Induktionsspule konfiguriert sein, die hohl ist und koaxial zum Spritzwerkzeug außen am Spritzwerkzeug positionierbar ist. Beispielsweise kann das Spritzwerkzeug zylindrisch konfiguriert sein. Die äußere Induktionsspule kann dann nach Art eines Hohlzylinders konfiguriert sein und so dimensioniert sein, dass sich eine koaxiale Anordnung realisieren lässt, bei der sich das Spritzwerkzeug im Inneren der äußeren Induktionsspule befindet. Mithilfe der äußeren Induktionsspule können somit Bereiche an einer radialen Außenseite des Spritzwerkzeugs induktiv erwärmt werden. Die äußere Induktionsspule kann dadurch auch das Statorblechpaket induktiv erwärmen, wenn dieses einen Teil der Außenfläche des Werkzeugzusammenbaus bildet.
-
Eine andere Ausführungsform, die vorzugsweise zusätzlich zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform realisierbar ist, sieht vor, dass eine solche Induktionsspule als innere Induktionsspule konfiguriert ist, die koaxial zum Spritzwerkzeug innen im Spritzwerkzeug positionierbar ist. Vorzugsweise kann das Spritzwerkzeug einen hohlen Zentralkern aufweisen. Zweckmäßig ist dann die innere Induktionsspule in diesem hohlen Zentralkern positionierbar. Ein Hohlraum im Spritzwerkzeug, insbesondere im Zentralkern, kann dabei zylindrisch konfiguriert sein. Passend dazu kann die innere Induktionsspule dann zweckmäßig ebenfalls zylindrisch konfiguriert und dabei so dimensioniert sein, dass sie sich koaxial im Hohlraum des Spritzwerkzeugs bzw. des Zentralkerns positionieren lässt. Hierdurch lassen sich radial innere Bereiche des Spritzwerkzeugs induktiv erwärmen.
-
Erfindungsgemäß ist die Kunststoffdichtung, die mithilfe des hier vorgestellten Verfahrens an das Statorblechpaket angespritzt wird, so konfiguriert, dass sie sich von einer ersten axialen Stirnseite des Statorblechpakets das Statorblechpaket bzw. durch Axialnuten des Statorblechpakets hindurch bis zu einer zweiten axialen Stirnseite des Statorblechpakets erstreckt. Somit ergibt sich eine einstückige, zusammenhängende Kunststoffdichtung am Statorblechpaket. Die Axialnuten des Statorblechpakets können zweckmäßig an einer radialen Innenseite des Statorblechpakets ausgebildet sein und insbesondere zur Aufnahme von Wicklungen einer Statorspule dienen.
-
Erfindungsgemäß ist die Kunststoffdichtung, die mithilfe des hier vorgestellten Verfahrens an das Statorblechpaket angespritzt wird, außerdem so konfiguriert, dass die Kunststoffdichtung an der ersten Stirnseite des Statorblechpakets eine erste Ringscheibe ausbildet, die in der Umfangsrichtung des Statorblechpakets geschlossen umläuft, dass die Kunststoffdichtung an der zweiten Stirnseite des Statorblechpakets eine zweite Ringscheibe ausbildet, die in der Umfangsrichtung des Statorblechpakets geschlossen umläuft, und dass die Kunststoffdichtung einen die erste Ringscheibe mit der zweiten Ringscheibe axial verbindenden Mantel ausbildet, der über seine ganze axiale Erstreckung in der Umfangsrichtung geschlossen umläuft. Das Statorblechpaket besitzt eine Längsmittelachse, die eine Längsrichtung definiert. Die Umfangsrichtung läuft um die Längsmittelachse um. Mit den beiden Ringscheiben und dem Mantel wird eine flächige, lückenlose Abdichtung des Statorraums am Statorblechpaket realisiert. Der Mantel kann dabei auch in die Axialnuten des Statorblechpakets eingreifen und diese zumindest teilweise auskleiden.
-
Eine erfindungsgemäße Spritzeinrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, insbesondere zum Anspritzen wenigstens einer Kunststoffdichtung an ein Statorblechpaket einer elektrischen Maschine, umfasst ein metallisches Spritzwerkzeug, in welches das Statorblechpaket einsetzbar ist, sowie eine Heizeinrichtung zum induktiven Erwärmen des Spritzwerkzeugs auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur. Dabei können die vorstehend zum Verfahren beschriebenen Vorteile und Ausführungsformen realisiert werden.
-
Insbesondere kann mit der Heizeinrichtung auch das in das Spritzwerkzeug eingesetzte Statorblechpaket gemeinsam mit dem Spritzwerkzeug erwärmt werden. Ferner kann die Heizeinrichtung eine Induktionsspule aufweisen, die als äußere Induktionsspule konfiguriert ist, die hohl ist und koaxial zum Spritzwerkzeug außen am Spritzwerkzeug positionierbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Heizeinrichtung eine Induktionsspule aufweisen, die als innere Induktionsspule konfiguriert ist, die koaxial zum Spritzwerkzeug innen im Spritzwerkzeug, insbesondere in einem hohlen Zentralkern des Spritzwerkzeugs, positionierbar ist.
-
Erfindungsgemäß ist das Spritzwerkzeug so konfiguriert, dass sich die damit an das Statorblechpaket angespritzte Kunststoffdichtung von einer ersten axialen Stirnseite des Statorblechpakets durch Axialnuten des Statorblechpakets hindurch bis zu einer zweiten axialen Stirnseite des Statorblechpakets erstreckt. Außerdem ist das Spritzwerkzeug so konfiguriert, dass die damit an das Statorblechpaket angespritzte Kunststoffdichtung an der ersten Stirnseite eine erste Ringscheibe ausbildet, die in der Umfangsrichtung geschlossen umläuft, an der zweiten Stirnseite eine zweite Ringscheibe ausbildet, die in der Umfangsrichtung geschlossen umläuft, und einen die erste Ringscheibe mit der zweiten Ringscheibe axial verbindenden Mantel ausbildet, der über seine ganze axiale Erstreckung in der Umfangsrichtung geschlossen umläuft.
-
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 durch die Ansprüche definierten Rahmen der Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist.
-
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 ein Spritzwerkzeug mit darin eingesetztem Statorblechpaket im zusammengebauten Zustand,
- 2 ein Spritzwerkzeug mit Statorblechpaket während des Zusammenbaus,
- 3 das zusammengebaute Spritzwerkzeug mit eingesetztem Statorblechpaket vor dem Positionieren einer Heizeinrichtung,
- 4 das zusammengebaute Spritzwerkzeug mit eingesetztem Statorblechpaket nach dem Positionieren der Heizeinrichtung.
-
Entsprechend den 3 und 4 umfasst eine Spritzeinrichtung 1 ein metallisches Spritzwerkzeug 2 sowie eine Heizeinrichtung 3. Die Spritzeinrichtung 1 dient zum Anspritzen wenigstens einer Kunststoffdichtung 4 an ein Statorblechpaket 5 einer im Übrigen nicht gezeigten elektrischen Maschine, bei der sich vorzugsweise um einen Elektromotor handeln kann. Die Spritzeinrichtung 1 dient damit auch zur Durchführung eines weiter unten noch näher beschriebenen Verfahrens zum Herstellen einer elektrischen Maschine, vorzugsweise eines Elektromotors.
-
Zum besseren Verständnis ist das Spritzwerkzeug 2 mit dem Statorblechpaket 5 in den 3 und 4 in einem vereinfachten Längsschnitt wiedergegeben, während die 1 und 2 eine leicht isometrische Seitenansicht des Spritzwerkzeugs 2 zeigen.
-
Entsprechend den 1 bis 4 kann das Spritzwerkzeug 2 mehrteilig konzipiert sein und zumindest einen Zentralkern 6 aufweisen, der gemäß den 3 und 4 hohl konzipiert ist. Außerdem kann das Spritzwerkzeug 2 eine Angussverteilerplatte 7 aufweisen, über die die Zuführung des Kunststoffs für einen Spritzvorgang erfolgt. An die Angussverteilerplatte 7 schließt sich eine obere Formplatte 8 an, die im zusammengebauten Zustand, der in den 1, 3 und 4 wiedergegeben ist, an einer ersten axialen Stirnseite 9 des Statorblechpakets 5 zur Anlage kommt.
-
Das Spritzwerkzeug 2 und das Statorblechpaket 5 besitzen jeweils eine Längsmittelachse, die eine Axialrichtung X definiert. Eine Umfangsrichtung U läuft um die jeweilige Längsmittelachse um. Eine Radialrichtung steht senkrecht auf der Längsmittelachse.
-
Während der Montage des Spritzwerkzeugs 2, die in 2 wiedergegeben ist, sowie im zusammengebauten Zustand der 1, 3 und 4 folgt auf das Statorblechpaket 5 eine untere Formplatte 10, die im geschlossenen Zustand des Spritzwerkzeugs 2, also im montierten Zustand, an einer zweiten axialen Stirnseite 11 des Statorblechpakets 5 zur Anlage kommt. Sofern das Statorblechpaket 5 radial innen mehrere in Umfangsrichtung U verteilt angeordnete Axialnuten aufweist, die hier nicht erkennbar sind, kann das Spritzwerkzeug 2 außerdem dazu komplementäre Werkzeugnutkerne 12 aufweisen, die zweckmäßig an der unteren Formplatte 10 angebracht sein können. Diese Werkzeugnutkerne 12 greifen in die nicht gezeigten Axialnuten des Statorblechpakets 5 mit Spiel ein, um dort eine Form für den Kunststoff zu bilden.
-
Das Spritzwerkzeug 2 weist axial anschließend an die untere Frontplatte 10 eine Kernhalteplatte 13 auf, an der sich der Zentralkern 6 befindet. Ferner besitzt das Spritzwerkzeug 2 in dem hier gezeigten Beispiel eine Ausgleichsplatte 14, die einen Druckkörper 15 aufweist, der federnd bzw. hydraulisch gegen die Kernhalteplatte 13 vorgespannt ist.
-
Das mehrteilige Spritzwerkzeug 2 lässt sich für das Einsetzen des Statorblechpakets 5 öffnen, wozu die einzelnen Komponenten des Spritzwerkzeugs 2 zumindest teilweise auseinander gebaut bzw. demontiert werden. Dieser geöffnete Zustand ist in 2 gezeigt. Nach dem Einsetzen des Statorblechpakets 5 wird das Spritzwerkzeug 2 wieder geschlossen, wozu die einzelnen Komponenten dem entsprechend wieder zusammengebaut bzw. montiert werden. Dieser zusammengebaute bzw. geschlossene Zustand des Spritzwerkzeugs 2 mit darin eingesetztem Statorblechpaket 5 wird auch als Werkzeugzusammenbau 16 bezeichnet und ist in den 1, 3 und 4 gezeigt.
-
Entsprechend den 3 und 4 weist die Heizeinrichtung 3 zumindest eine Induktionsspule 17 auf. Beim hier gezeigten Beispiel sind genau zwei derartige Induktionsspulen 17 vorgesehen. Es ist klar, dass grundsätzlich eine einzige Induktionsspule 17 ausreichend sein kann. Ebenso können auch drei oder mehr Induktionsspulen 17 vorgesehen sein. Die Heizeinrichtung 3 wird zum Aufheizen des Werkzeugzusammenbaus 16, also des geschlossenen bzw. montierten Spritzwerkzeugs 2 bei eingesetztem Statorblechpaket 5 verwendet. Hierzu wird die jeweilige Induktionsspule 17 relativ zum Spritzwerkzeug 2 so positioniert, dass sich die zu erwärmenden Bereiche des Spritzwerkzeugs 2 und des Statorblechpakets 5 mithilfe der jeweiligen Induktionsspule 17 induktiv erwärmen lassen. Hierzu erzeugt die jeweilige Induktionsspule 17 in bekannter Weise ein elektromagnetisches Wechselfeld, dem die zu erwärmenden Bereiche ausgesetzt sind. In den dem Wechselfeld ausgesetzten metallischen Bereichen werden dadurch elektrische Wirbelströme erzeugt, die den jeweiligen Bereich erwärmen.
-
Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist die Heizeinrichtung 3 bezüglich des Spritzwerkzeugs 2 eine separate Komponente der Spritzeinrichtung 1. Hierdurch kann die Heizeinrichtung 3 zum Erwärmen mehrerer Spritzwerkzeug 2 verwendet werden, die nacheinander mit der Heizeinrichtung 3 entsprechend gekoppelt bzw. in Eingriff gebracht werden.
-
Beim hier gezeigten Beispiel sind beide Induktionsspulen 17 innerhalb der Heizeinrichtung koaxial ineinander angeordnet, also konzentrisch zueinander angeordnet. Dabei ist die eine Induktionsspule 17 als äußere Induktionsspule 18 konfiguriert, die hohl ist und die koaxial zum Spritzwerkzeug 2 außen am Spritzwerkzeug 2 positioniert werden kann. Eine entsprechende koaxiale Positionierung ist in 4 gezeigt. Mithilfe der äußeren Induktionsspule 18 lassen sich die radial außenliegenden Bereiche des Spritzwerkzeugs 2 sowie des Statorblechpakets 5 erwärmen. Die andere Induktionsspule 17 ist hier als innere Induktionsspule 19 konfiguriert, die koaxial zum Spritzwerkzeug 2 innen im Spritzwerkzeug 2 positioniert werden kann. Insbesondere wird die innere Induktionsspule 19 dabei im Inneren des hohlen Zentralkerns 6 positioniert. Eine entsprechende Positionierung ist wiederum in 4 gezeigt. Mithilfe der inneren Induktionsspule 19 lassen sich radial innenliegende Bereiche des Spritzwerkzeugs 2, vorzugsweise der gesamte Zentralkern 6, erwärmen. Die jeweilige Induktionsspule 17 kann zweckmäßig eine Spulenwicklung 24, die z.B. als Litze ausgestaltet sein kann, sowie einen Spulenträger 25 aufweisen, der einen die Spulenwicklung 24 tragenden Körper bildet und aus einem elektrisch und magnetisch im Wesentlichen neutralen Material besteht, z.B. aus einem Kunststoff. Die Heizeinrichtung 3 weist in den 3 und 4 außerdem eine Grundplatte 26 auf, welche die beiden Induktionsspulen 17 trägt.
-
Gemäß den 3 und 4 ist es zur Kopplung der Heizeinrichtung 3 mit dem Spritzwerkzeug 2 möglich, die Heizeinrichtung 3 und das Spritzwerkzeug 2 relativ zueinander zu verstellen, um so die Induktionsspulen 17 auf vorbestimmte Weise am bzw. im Spritzwerkzeug 2 zu positionieren. Diese Relativverstellung oder Relativbewegung ist in 3 durch einen Pfeil angedeutet und mit 20 bezeichnet. Die Relativbewegung 20 ist hier eine Axialverstellung, die sich vergleichsweise einfach realisieren lässt. Des Weiteren ist der Spritzwerkzeug 2 hier im Wesentlichen rotationsymmetrisch konfiguriert, wobei es insbesondere einen zylindrischen Aufbau besitzt. Passend dazu sind auch die Induktionsspulen 17 zylindrisch konfiguriert, was die koaxiale Anordnung der Induktionsspulen 17 und des Spritzwerkzeugs 2 vereinfacht.
-
Die Kunststoffdichtung 4, die an das Statorblechpaket 5 angespritzt wird, kann sich von der ersten axialen Stirnseite 9 des Statorblechpakets 5 durch das Statorblechpaket 5 hindurch, insbesondere durch die hier nicht erkennbaren Axialnuten des Statorblechpakets 5 hindurch, bis zur zweiten axialen Stirnseite 11 des Statorblechpakets 5 erstrecken. Zweckmäßig bildet die Kunststoffdichtung 4 an der ersten Stirnseite 9 eine erste Ringscheibe 21 aus, die in der Umfangsrichtung U geschlossen umläuft und dicht mit der ersten Stirnseite 9 verbunden ist. Ferner kann die Kunststoffdichtung 4 an der zweiten Stirnseite 11 eine zweite Ringscheibe 22 ausbilden, die in der Umfangsrichtung U geschlossen umläuft und dicht mit der zweiten Stirnseite 11 verbunden ist. Darüber hinaus kann die Kunststoffdichtung 4 zweckmäßig einen Mantel 23 ausbilden, der die beiden Ringscheiben, 21, 22 axial miteinander verbindet und der über seine ganze axiale Erstreckung in der Umfangsrichtung U geschlossen umläuft. Der Mantel 23 erstreckt sich somit über die gesamte axiale Länge des Statorblechpakets 5 und kann sich dabei insbesondere auch durch die hier nicht gezeigten Axialnuten des Statorblechpakets 5 hindurch erstrecken.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine, bei der es sich bevorzugt um einen Elektromotor handeln kann, läuft wie folgt ab. Zunächst wird gemäß 2 das Statorblechpaket 5 in das metallisches Spritzwerkzeug 2 eingesetzt. Hierzu wird das Spritzwerkzeug 2 geöffnet. Nach dem Einsetzen des Statorblechpakets 5 wird das Spritzwerkzeug 2 wieder geschlossen, sodass der in 1 gezeigte geschlossene Zustand bzw. der Werkzeugzusammenbau 16 vorliegt. Vor der Durchführung des Spritzvorgangs werden das Spritzwerkzeug 2 und das Statorblechpaket 5 auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmt, die vom jeweils verwendeten Kunststoff abhängt und die insbesondere in einem Bereich von 150° bis 190° C liegen kann. Nach dem Erwärmen auf die Betriebstemperatur erfolgt dann das Anspritzen der Kunststoffdichtung 4 an das Statorblechpaket 5.
-
Für das Erwärmen des Spritzwerkzeugs 2 und des Statorblechpakets 5 wird der Werkzeugzusammenbau 16, also das Spritzwerkzeug 2 mit darin eingesetztem Statorblechpaket 5 mit der Heizeinrichtung 3 in Eingriff gebracht. Dies erfolgt gemäß 3 durch die Relativverstellung 20 zwischen dem geschlossenen Spritzwerkzeug 2 und der Heizeinrichtung 3. Sobald die Heizeinrichtung 3 gemäß 4 mit dem geschlossenen Spritzwerkzeug 2 in Eingriff steht bzw. die für die induktive Erwärmung vorgesehene Relativposition zwischen dem Spritzwerkzeug 2 und der Heizeinrichtung 3 vorliegt, erfolgt ein induktives Erwärmen des Spritzwerkzeugs 2 und des Statorblechpakets 5 mithilfe der Induktionsspulen 17.
-
Der Spritzvorgang kann dann zu einem Zeitpunkt stattfinden, in dem sich das Spritzwerkzeug 2 noch mit der Heizeinrichtung 3 in Eingriff befindet. Ebenso ist denkbar, dass das Spritzwerkzeug 2 und die Heizeinrichtung 3 für den Spritzvorgang wieder außer Eingriff sind, wozu insbesondere die Relativerstellung 20 der 3 in umgekehrter Richtung durchgeführt wird. Jedenfalls kann das Statorblechpaket 5 mit daran angespritzter Kunststoffdichtung 4 für einen vorbestimmten Zeitraum noch im geschlossenen Spritzwerkzeug 2 verbleiben, um ein hinreichendes Abkühlen der angespritzten Kunststoffdichtung 4 abzuwarten. Anschließend kann durch Öffnen des Spritzwerkzeugs 2 das Statorblechpaket 5 mit daran angespritzter Kunststoffdichtung 4 aus dem Spritzwerkzeug 2 entnommen werden und mit einem weiteren Statorblechpaket 5 bestückt werden. Während dieser Zeit kann mithilfe der Heizeinrichtung 3 bereits ein weiteres Spritzwerkzeug 2 mit darin eingesetztem Statorblechpaket 5 vorgewärmt werden.
