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Die Erfindung betrifft einen Stator für einen Elektromotor, insbesondere für einen Au-ßenläufermotor. Außerdem betrifft die Erfindung einen Elektromotor, insbesondere einen Außenläufermotor, umfassend einen solchen Stator.
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Elektromotoren, die als Außenläufer-Gleichstrommotoren ausgebildet sind, weisen radial abstehende Anker auf. Aufgrund dieser Bauweise derartiger Gleichstrommotoren als Außenläufer können im Betrieb des Elektromotors Schwingungen im Stator auftreten, die in hörbare hohe Frequenzen resultieren.
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Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, derartige Statoren zu vergießen, um das Schwingen der Anker zu reduzieren. Diese Methode stellt hohe Anforderungen an die Prozesssicherheit, ist kostenintensiv und, je nach Ausbildung des Elektromotors, gar nicht durchführbar. Zudem lässt sich der Elektromotor nach dem Vergießen nicht mehr demontieren, beispielsweise für eventuelle Instandhaltungsmaßnahmen, insbesondere Reparaturen.
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Aus der
EP 1 298 772 B1 ist ein Außenläufermotor mit einem Stator und einem den Stator umschließenden Rotor bekannt. Mit einem zentrisch angeordneten Grundkörper des Stators ist ein Lagertragrohr zur Befestigung eines Motorflansches verbunden, das in seinem Inneren eine Welle des Rotors aufnimmt. Der zentrische Grundkörper des Stators und das Lagertragrohr sind einstückig ausgebildet.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Stator für einen Elektromotor, insbesondere für einen Außenläufermotor, weiterzuentwickeln, insbesondere eine Schwingungsanfälligkeit von Ankern des Stators zu reduzieren. Die Aufgabe wird gelöst durch einen Stator mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie durch einen Elektromotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.
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Ein erfindungsgemäßer Stator für einen Elektromotor, insbesondere für einen Außenläufermotor, umfasst eine Statoreinheit, aufweisend ein wenigstens teilweise von einem Isolator ummanteltes Blechpaket, einen Statorträger sowie eine Fixierungsplatte, wobei die Fixierungsplatte axial zwischen der Statoreinheit und einem radialen Abschnitt des Statorträgers angeordnet und am Statorträger befestigt ist, wobei der Isolator einen Grundkörper aufweist, von dem im Wesentlichen radial nach außen gerichtete Wicklungsträger ausgehen, wobei an wenigstens einem der Wicklungsträger ein erstes Formschlusselement angeformt ist, das im montierten Zustand des Stators mit einem an der Fixierungsplatte angeformten, zweiten Formschlusselement in Eingriff steht, um die Statoreinheit zumindest in axialer Richtung zu sichern. Mit anderen Worten wird über das jeweilige erste und zweite Formschlusselement ein Formschluss zwischen dem Isolator der Statoreinheit und der an der Statoreinheit befestigten Fixierungsplatte erzeugt.
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Die Statoreinheit ist derart aufgebaut, dass das Blechpaket von dem Material des Isolators ummantelt ist. Bevorzugt ist der Isolator aus Kunststoff ausgebildet, sodass das Blechpaket beispielsweise umspritzt sein kann. Um den Isolator, insbesondere um die Wicklungsträger des Isolators, sind die Windungen einer Wicklung gewickelt, die mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden ist. Unter einem Wicklungsträger ist ein Anker des Stators bzw. der Statoreinheit zu verstehen, der von einem hülsenförmigen Abschnitt der Statoreinheit, insbesondere vom Isolator und vom Blechpaket, im Wesentlichen in radialer Richtung absteht.
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Der Statorträger umfasst neben dem radialen Abschnitt einen einteilig damit verbunden axialen Abschnitt, auf den die Statoreinheit zusammen mit der Fixierungsplatte bei der Montage aufgefädelt wird. Während der Montage der Statoreinheit und der Fixierungsplatte werden zunächst die Statoreinheit und die Fixierungsplatte über das jeweilige erste und zweite Formschlusselement formschlüssig miteinander verbunden und dadurch zumindest in axialer Richtung gesichert. Im Anschluss werden die Statoreinheit und die Fixierungsplatte auf den axialen Abschnitt des Statorträgers aufgeschoben, und, je nach Anforderung, verpresst, verschraubt und/oder anderweitig daran fixiert. Darauffolgend wird die Fixierungsplatte am Statorträger befestigt.
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Durch den Formschluss zwischen dem jeweiligen ersten Formschlusselement und dem dazugehörigen zweiten Formschlusselement wird der jeweilige Wicklungsträger an der Fixierungsplatte vorgespannt und gedämpft. Mithin wird durch zusätzliche Kopplung bzw. Abstützung der Wicklungsträger an der Fixierungsplatte ein Schwingen und damit einhergehende störende Geräusche verhindert. Zudem wird eine weitere Verbindungsstelle zum Statorträger hergestellt, ohne die Bauweise und das Herstellungsverfahren des Elektromotors bzw. der elektrischen Maschine zu beeinflussen.
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Nach einem Ausführungsbeispiel weist das zumindest erste Formschlusselement eine Hakenform auf. Damit kann das jeweilige erste Formschlusselement das dazugehörigen zweite Formschlusselement bei der Montage hintergreifen und so den Wicklungsträger an der Fixierungsplatte zumindest in axialer Richtung sichern. Das entsprechende zweite Formschlusselement kann als Rastabschnitt oder Hinterschnitt ausgebildet sein, in den das dazugehörige erste Formschlusselement eingreift bzw. bei der Montage eingeclipst wird.
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Alternativ oder ergänzend weist das zumindest zweite Formschlusselement eine Hakenform auf. Demnach kann für das zweite Formschlusselement das zum ersten Formschlusselement Gesagte gelten, wobei entsprechend das erste Formschlusselement als Rastabschnitt oder Hinterschnitt ausgebildet sein kann. Sofern sowohl das erste wie auch zweite Formschlusselemente eine Hakenform aufweisen, können die Formschlusselemente im montierten Zustand ineinandergehakt sein.
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Das jeweilige erste und zweite Formschlusselement ist derart ausgebildet, dass sie bei der Montage elastisch verformen und bei Erreichen der Endposition ineinanderclipsen bzw. -haken, um den Formschluss zu erzeugen. Dadurch ist eine prinzipiell lösbare Verbindung zwischen den Wicklungsträgern und der Fixierungsplatte gegeben. In diesem Sinn ist das zumindest erste Formschlusselement komplementär zum jeweiligen dazugehörigen zweiten Formschlusselement ausgebildet. Das erste Formschlusselement weist eine zum zweiten Formschlusselement komplementär ausgebildete Hakenform auf. Entsprechend weist das zweite Formschlusselement eine zum ersten Formschlusselement komplementär ausgebildete Hakenform auf. Durch die Hakenform des jeweiligen Formschlusselements wird die axiale Sicherung der Statoreinheit an der Fixierungsplatte realisiert. Das jeweilige erste und zweite Formschlusselement ist zur sicheren formschlüssigen Verbindung in axialer Richtung insbesondere in Form von Widerhaken ausgebildet.
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Ein Vorteil des jeweiligen ersten und zweiten Formschlusselements ist ferner, dass sie den Isolator nicht wesentlich vergrößern, sodass die Wicklung des Stators in Serienfertigung unbeeinflusst stattfinden kann, was sich kostenneutral auf die Fertigung des Elektromotors auswirkt. Zudem sind keine neuartigen Maschinen oder Anpassungen an bereits vorhandenen oder bekannten Maschinen erforderlich, um die einzelnen Bauteile zu fertigen. Die Komplexität der Werkzeuge zur Herstellung, insbesondere zum Entformen des Isolators bzw. der Fixierungsplatte, bleibt unverändert.
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Vorzugsweise ist am zumindest ersten Formschlusselement ein drittes Formschlusselement angeformt, das dazu eingerichtet ist, im montierten Zustand des Stators in eine komplementär dazu ausgebildete Ausnehmung am zweiten Formschlusselement zur Anlage zu kommen, um die Statoreinheit zumindest in radialer Richtung zu sichern. Das jeweilige dritte Formschlusselement ist bevorzugt eine keilförmige Ausformung bzw. Erhebung bzw. Keil und die Ausnehmung ist entsprechend bevorzugt eine komplementär dazu ausgebildete Einkerbung, insbesondere eine keilförmige Einkerbung. Durch das dritte Formschlusselement und die Ausnehmung kann dadurch eine rotative Position der Statoreinheit relativ zur Fixierungsplatte definiert und bei der Montage des Stators eingehalten werden. Im montierten Zustand des Stators stellen das dritte Formschlusselement und die Ausnehmung sicher, dass sich die Statoreinheit nicht relativ zur Fixierungsplatte verdrehen kann. Durch den Formschluss zwischen der keilförmigen Ausformung und der Fixierungsplatte wird somit neben der axialen Sicherung mittels des jeweiligen ersten und zweiten Formschlusselements eine zusätzliche Abstützung in rotatorischer bzw. tangentialer Richtung des Elektromotors realisiert. Somit werden die Wicklungsträger bezogen auf eine Drehachse des Elektromotors sowohl in axialer als auch rotatorischer bzw. tangentialer Richtung fixiert. Denkbar ist auch, dass das dritte Formschlusselement am jeweiligen zweiten Formschlusselement angeformt ist, während die Ausnehmung am entsprechenden ersten Formschlusselement ausgebildet ist.
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Bevorzugt ist die Fixierungsplatte aus Kunststoff ausgebildet. Dadurch kann das Bauteilgewicht gesenkt werden. Zudem kann die Fixierungsplatte damit kontrolliert elastisch ausgebildet sein, um das Vorspann- und Dämpfungsverhalten der Fixierungsplatte exakt steuern und an die auftretenden Schwingungen in den Wicklungsträgern abstimmen zu können. Die Fixierungsplatte kann auch aus unterschiedlichen Materialen, also in hybrider Bauweise, ausgebildet sein. Beispielsweise können Metalleinsätze von einem Kunststoff umspritzt sein, insbesondere wo Bereiche der Fixierungsplatte größeren mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind.
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Ferner bevorzugt ist die Fixierungsplatte am Statorträger verschraubt. Mit anderen Worten weist die Fixierungsplatte Verschraubungsmöglichkeiten auf, worüber die Fixierungsplatte bei Montage am Statorträger fixiert werden kann. Beispielsweise weist die Fixierungsplatte Durchbrüche oder Durchgangsöffnungen auf, durch die Schrauben hindurchgeführt und am Statorträger eingeschraubt werden können. Die Durchbrüche bzw. Durchgangsöffnungen können durch eine Metallhülse verstärkt sein, um insbesondere eine dauerhafte Vorspannung der Schrauben zu gewährleisten. Alternativ weist die Fixierungsplatte Innengewinde oder Hülsen auf, in die Schrauben, die durch den Statorträger hindurchgeführt sind, eingeschraubt oder hindurchgesteckt werden können. Durch die Verschraubung zieht sich die Fixierungsplatte zum Statorträger hin, wobei das jeweilige zweite Formschlusselement an der Fixierungsplatte gegen das jeweilige erste Formschlusselement des Isolators vorgespannt wird. Die Position der Verschraubungsmöglichkeiten ist je nach vorhandenem Bauraum, benötigter Vorspannung und Form der Fixierungsplatte ausgewählt.
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Nach einem Ausführungsbeispiel weist der Isolator dem radialen Abschnitt des Statorträgers zugewandt wenigstens eine erste Anschlagfläche auf, die im montierten Zustand des Stators an einer zweiten Anschlagfläche am radialen Abschnitt des Statorträgers zur Anlage kommt. Die jeweilige erste Anschlagfläche kann an einer rückseitigen Stirnfläche des jeweiligen ersten Formschlusselements ausgebildet sein. Die Anzahl, Form und Platzierung der jeweiligen ersten Anschlagfläche kann je nach Anwendungsfall variieren, wobei die jeweilige zweite Anschlagfläche entsprechend ausgebildet ist bzw. sind. Die jeweilige erste Anschlagfläche ist komplementär zu der dazugehörigen zweiten Anschlagfläche ausgebildet, um ein möglichst flächiges zur Anlage kommen zu ermöglichen. Durch die aneinander anliegenden Anschlagflächen kann eine Verbesserung der Dämpfungseigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann eine höhere Steifigkeit realisiert werden.
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Nach einem alternativen Ausführungsbeispiel weist der Isolator dem radialen Abschnitt des Statorträgers zugewandt wenigstens ein Anschlagelement auf, das im montierten Zustand des Stators an der zweiten Anschlagfläche des Statorträgers zur Anlage kommt. Das jeweilige Anschlagelement kann an der ersten Anschlagfläche angeformt oder daran ausgebildet sein. Alternativ kann das jeweilige Anschlagelement direkt am Isolator bzw. am Wicklungsträger angeformt sein. Vorzugsweise sind mehrere Anschlagelemente vorgesehen, die an der jeweiligen zweiten Anschlagfläche des Statorträgers zur Anlage kommen. Im Vergleich zu aneinander anliegenden Anschlagflächen können mit den Anschlagelementen, die kleiner sind als die jeweilige erste Anschlagfläche, die Dämpfungseigenschaften weiter verbessert werden. Die Anschlagelemente können stift- oder pinförmig ausgestaltet sein. Vorzugsweise ist das jeweilige Anschlagelement zylindrisch mit einer abgerundeten Spitze ausgebildet, um die Kontaktfläche zu reduzieren. Die Anzahl, Form und Platzierung des jeweiligen Anschlagelements bzw. der Anschlagelemente kann je nach Anwendungsfall variieren, wobei die jeweilige zweite Anschlagfläche daran angepasst ausgebildet ist bzw. sind. Alternativ können dämpfende Klebepads an Stelle von stift- oder pinförmigen Anschlagelementen als weitere Kontaktiermöglichkeit vorgesehen sein.
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Mit den aneinander zur Anlage kommenden Anschlagflächen bzw. dem jeweiligen an der jeweiligen zweiten Anschlagfläche zur Anlage kommenden Anschlagelement wird der Isolator axial in die gegengesetzte Richtung zur Verschraubung verklemmt und ist zudem mechanisch direkt an den Statorträger gekoppelt. Durch Anpassung der Ausführung der miteinander in Kontakt stehenden Ausformungen, also den Anschlagflächen bzw. den Anschlagelementen, lässt sich ein gewünschtes Verhalten der elastischen und plastischen Verformung abstimmen, sodass ideale Vorspannung, Abstützung und Dämpfungseigenschaften erzielt werden können.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann sowohl auf die Kontaktierung von einer ersten Anschlagfläche an einer zweiten Anschlagfläche sowie auf die Kontaktierung mindestens eines Anschlagelements an der zweiten Anschlagfläche verzichtet werden. Mithin kann der Kontakt zwischen Isolator und Statorträger entfernt werden und somit ein klarer definiertes und dadurch einfacher kontrollierbares Dämpfungssystem zwischen Isolator und Fixierungsplatte erzielt werden. Durch die flexible Anbindung des Isolators über die Fixierungsplatte ist es möglich, Schwingungen besser durch die flexiblen Eigenschaften der Fixierungsplatte in Wärmeenergie umzuwandeln und dadurch bessere Dämpfungseigenschaften zu erzielen.
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Die Fixierungsplatte ist bevorzugt so ausgeführt, dass diese zwischen den Statorträger und den Isolator gesetzt werden kann und den Isolator möglichst vollumfänglich umschließt. Anders gesagt weist die Fixierungsplatte einen Kragen auf, der wenigstens teilweise umlaufend an der übrigen ringförmigen Fixierungsplatte angeformt ist. In diesem Sinn umgibt ein Kragen der Fixierungsplatte die Statoreinheit wenigstens über einen Teil seines Umfangs. Eine nur teilweise umschließend ausgebildete Fixierungsplatte kann erforderlich sein, wenn eine Sensorik, insbesondere Hall-Sensoren, am Stator angeordnet werden muss. Durch eine vollumfänglich umschließend ausgebildete Fixierungsplatte kann eine größtmögliche Abstützung gewährleistet werden. Sollte die Fixierungsplatte beispielsweise aus Bauraumgründen nicht den vollen Umfang des Isolators umschließen können, z.B. wegen Platzbedarf durch andere Bauteile wie Hall-Sensoren, so kann diese variabel in der Umschließung gestaltet werden, um eine größtmögliche Abstützung zu erzielen. Die Fixierungsplatte ist bevorzugt ringscheibenförmig ausgebildet und weist einen wenigstens teilweise umlaufenden Kragen auf, an dem das zumindest zweite Formschlusselement angeformt ist. Durch die elastische Flexibilität der Fixierungsplatte, insbesondere des jeweils zweiten Formschlusselements, lässt sich diese auf den Isolator clipsen. Die Fixierungsplatte kann zudem als Kabeldurchführung und/oder als Kontakthalter für den Elektromotor ausgebildet sein.
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Vorzugsweise ist an mehreren, bevorzugt allen Wicklungsträgern des Isolators jeweils ein erstes Formschlusselement angeformt, das im montierten Zustand des Stators mit jeweils einem dazugehörigen zweiten Formschlusselement an der Fixierungsplatte in Eingriff steht. Je mehr miteinander zusammenwirkende Formschlusselemente vorgesehen sind, desto genauer können die Dämpfungseigenschaften eingestellt werden und desto gleichmäßiger ist die Abstützung und Vorspannung der Statoreinheit an der Fixierungsplatte, und umgekehrt.
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Der erfindungsgemäße Stator eignet sich zum Einsatz in einem Elektromotor bzw. einer elektrischen Maschine. In diesem Sinn umfasst ein erfindungsgemäßer Elektromotor einen Stator gemäß den vorherigen Ausführungen, wobei der Stator gehäusefest und räumlich innerhalb eines drehbar dazu angeordneten Rotors angeordnet ist.
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Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stators gelten sinngemäß ebenfalls für den erfindungsgemäßen Elektromotor, und umgekehrt.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt
- 1 eine stark schematische Teillängsschnittdarstellung eines erfindungsgemä-ßen Elektromotors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
- 2 eine schematische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Stators des erfindungsgemäßen Elektromotors nach 1, insbesondere zur Veranschaulichung einer Montagereihenfolge,
- 3 eine schematische Explosionsdarstellung einer Statoreinheit des erfindungsgemäßen Stators nach 2,
- 4 eine schematische Perspektivdarstellung eines Isolators der Statoreinheit nach 3,
- 5 eine erste schematische Teilperspektivdarstellung des Isolators nach 4,
- 6 eine zweite schematische Teilperspektivdarstellung des Isolators nach 4 und 5,
- 7 eine schematische Perspektivdarstellung einer Fixierungsplatte des erfindungsgemäßen Stators nach 2,
- 8 eine schematische Teilperspektivdarstellung der Fixierungsplatte nach 7,
- 9 eine erste schematische Teilperspektivdarstellung des Stators nach 2 im montierten Zustand zur Veranschaulichung einer Kopplung zwischen einem Wicklungsträger des Isolators und der Fixierungsplatte,
- 10 eine zweite schematische Teilperspektivdarstellung des Stators nach 2 und 9 im montierten Zustand zur Veranschaulichung einer Kopplung zwischen dem Wicklungsträger des Isolators und der Fixierungsplatte,
- 11 eine dritte schematische Teilperspektivdarstellung des Stators nach 2 und 9 im montierten Zustand zur Veranschaulichung einer Kopplung zwischen dem Wicklungsträger des Isolators und der Fixierungsplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform, und
- 12 eine vierte schematische Teilperspektivdarstellung des Stators nach 2 und 9 im montierten Zustand zur Veranschaulichung einer Kopplung zwischen dem Wicklungsträger des Isolators und der Fixierungsplatte gemäß einer dritten Ausführungsform.
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1 zeigt stark schematisch einen erfindungsgemäßen Elektromotor 2 als Außenläufermotor, umfassend einen Rotor 15, der räumlich außerhalb eines erfindungsgemäßen Stators 1 um eine Längsachse L herum drehbar angeordnet ist. Der Stator 1 ist - in hier nicht gezeigter Weise - gehäusefest und damit drehfest angeordnet.
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Der Aufbau des Stators 1 wird anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Der Stator 1 umfasst, wie insbesondere in 2 gezeigt ist, eine Statoreinheit 3, einen Statorträger 4 sowie eine aus Kunststoff ausgebildete Fixierungsplatte 5, wobei die Fixierungsplatte 5 axial zwischen der Statoreinheit 3 und einem radialen Abschnitt 4a des Statorträgers 4 angeordnet ist. Gemäß 2 soll ein Verfahren zur Montage des Stators 1 veranschaulicht werden. Der Rahmen 18 soll veranschaulichen, dass zunächst die Fixierungsplatte 5 an der Statoreinheit 3 in nachfolgend beschriebener Weise angeclipst wird, woraufhin die dadurch gebildete Einheit 19, bestehend aus Statoreinheit 3 und Fixierungsplatte 5, auf einen axialen Abschnitt 4b des Statorträgers 4 aufgepresst wird. Die Fixierungsplatte 5 wird anschließend mit dem radialen Abschnitt 4a des Statorträgers 4 verschraubt, hier gezeigt durch die vier Schrauben 17. Die Schrauben 17 werden durch jeweils eine dazugehörige - in 7 näher gezeigte - Durchgangsöffnung 20 an der Fixierungsplatte 5 hindurchgeschoben und in - hier nicht gezeigte - Gewinde am radialen Abschnitt 4a des Statorträgers 4 eingeschraubt.
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Die Statoreinheit 3 ist aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt, wobei 2 die Statoreinheit 3 im montierten Zustand zeigt. Gemäß 3 weist die Statoreinheit 3 ein teilweise von einem aus Kunststoff ausgebildeten Isolator 6 ummanteltes Blechpaket 7 auf, wobei der Isolator 6 einen hülsenförmigen Grundkörper 6a und davon sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckende Wicklungsträger 6b umfasst. Insbesondere die Wicklungsträger 6b sind von einer Wicklung 21 umwickelt, die separiert auf der linken Seite der 3 zu sehen ist. Vorliegend weist die Statoreinheit 3 zwölf Wicklungsträger 6b auf.
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4 zeigt den Isolator 6 von einer im Gegensatz zu 3 anderen Perspektive, wobei deutlich zu sehen ist, dass radial außen an acht benachbarten Wicklungsträgern 6b jeweils ein erstes Formschlusselement 8 angeformt ist, das dazu ausgebildet ist, im montierten Zustand des Stators 1 mit einem an der Fixierungsplatte 5 angeformten, zweiten Formschlusselement 9 in Eingriff zu stehen, um die Statoreinheit 3 in axialer Richtung zu sichern. Mithin umfasst der Isolator 6 acht erste Formschlusselemente 8, um die entsprechenden Wicklungsträger 6b im Betrieb des Elektromotors 2 vor ungewollten Schwingungen zu schützen. Entsprechend weisen die verbleibenden vier benachbarten Wicklungsträger 6b kein erstes Formschlusselement 8 auf.
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Zwei der ersten Formschlusselemente 8 sind in 5 exemplarisch gezeigt, wobei alle ersten Formschlusselemente 8 identisch ausgebildet und einteilig mit dem jeweiligen Wicklungsträger 6b des Isolators 6 verbunden sind. Anders gesagt ist der Isolator 6 zusammen mit den ersten Formschlusselementen 8 in einem Schritt hergestellt, insbesondere gegossen, bevorzugt spritzgegossen. Die Formschlusselemente 8 sind hakenförmig ausgebildet und erstrecken sich ausgehend vom Wicklungsträger 6b zunächst im Wesentlichen parallel zur in 1 gezeigten Längsachse L des Stators 1, wobei ein Haken 8a des jeweiligen ersten Formschlusselemente 8 sich teils nach radial außen und teils zurück zum Wicklungsträger 6b hin erstreckt. In Umfangsrichtung des Isolators 6 ist zwischen je zwei ersten Formschlusselementen 8 ein Spalt 22 ausgebildet, wobei die Formschlusselemente 8 dem Umfang des Isolators 6 folgend teilkreisförmig und somit leicht gekrümmt ausgebildet sind.
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Das komplementäre Gegenstück zum jeweils ersten Formschlusselement 8 wird durch acht an der Fixierungsplatte 5 angeformte zweite Formschlusselemente 9 gebildet, die jeweils ebenfalls hakenförmig ausgebildet sind. Die zweiten Formschlusselemente 9 sind ebenfalls identisch ausgebildet sowie einteilig mit der Fixierungsplatte 5 verbunden. Die Fixierungsplatte 5 ist in 7 perspektivisch dargestellt, wobei an der Fixierungsplatte 5 acht zweite Formschlusselemente 9 ausgebildet sind, die analog zum Abstand der ersten Formschlusselemente 8 am Isolator 6 gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Fixierungsplatte 5 ist im Wesentlichen ringscheibenförmig ausgebildet und weist einen teilweise umlaufenden Kragen 16 auf, an dem die zweiten Formschlusselemente 9 angeformt sind. Der Kragen 16 ist derart ausgebildet, dass die zweiten Formschlusselemente 9 von außen in die ersten Formschlusselemente 8 eingreifen können. Die zuvor genannten Durchgangsöffnungen 20 sind ebenfalls am Kragen 16 ausgebildet und jeweils zwischen zwei zweiten Formschlusselementen 9 angeordnet. Durch den Kragen 16 wird nur ein Teil des Umfangs des Isolators 6 umschlossen.
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Die Anzahl der ersten und zweiten Formschlusselemente 9 und die Umfangslänge, über die sich der Kragen 16 erstreckt, sind unter anderem davon abhängig, inwieweit der vorhandene Bauraum noch von anderen - hier nicht gezeigten - Bauteilen des Elektromotors genutzt werden muss, beispielsweise von Sensoren oder dergleichen. Die Hakenform des jeweiligen zweiten Formschlusselements 9 ist in 8 deutlich zu sehen, wobei sich das jeweilige zweite Formschlusselement 9 ausgehend vom Kragen 16 der Fixierungsplatte 5 zunächst im Wesentlichen parallel zur in 1 gezeigten Längsachse L des Stators 1 erstreckt, und wobei ein Haken 9a des jeweiligen zweiten Formschlusselements 9 sich teils nach radial innen und teils zurück zum scheibenförmigen Teil der Fixierungsplatte 5 hin erstreckt.
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Die ersten und zweiten Formschlusselemente 8, 9 sind somit als Widerhaken ausgebildet, die während der Montage geringfügig elastisch verformen können, um ein sogenanntes Einclipsen und Hintergreifen der Haken 8a, 9a zu ermöglichen, sodass die Formschlusselemente 8, 9 im montierten Zustand des Stators 1 formschlüssig ineinandergreifen bzw. in Eingriff miteinander stehen, um die Statoreinheit 3 an der am Statorträger 4 verschraubten Fixierungsplatte 5 axial zu sichern. 9 zeigt die in 2 gezeigte Einheit 19 im montierten Zustand, also bevor die Fixierungsplatte 5 an den Statorträger 4 angeschraubt ist. wobei ein Teil der ersten Formschlusselemente 8 in Eingriff mit zweiten Formschlusselementen 9 stehen bzw. formschlüssig damit verbunden sind. Es ist deutlich zu sehen, wie die Haken 8a, 9a nach dem einclipsen ineinandergreifen, wobei der zweite Haken 9a des zweiten Formschlusselements 9 von radial außen in den ersten Haken 8a des ersten Formschlusselements 8 greift.
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Eine Sicherung der Statoreinheit 3 an der am Statorträger 4 verschraubten Fixierungsplatte 5 in Umfangs- bzw. in tangentialer Richtung wird gemäß 5 in Kombination mit 6 durch ein am jeweils ersten Formschlusselement 8 etwa mittig angeformtes, keilförmiges bzw. pfeilspitzenförmiges drittes Formschlusselement 10 realisiert, das dazu eingerichtet ist, im montierten Zustand des Stators 1 in eine komplementär dazu ausgebildete Ausnehmung 11 am zweiten Formschlusselement 9 zur Anlage zu kommen. Die Ausnehmung 11 ist in 8 gezeigt, wobei die Ausnehmung 11 in Form einer keilförmigen Einkerbung etwa mittig am jeweils zweiten Formschlusselement 9 ausgebildet ist. Die Form der Ausnehmung 11 ist analog zur Form des dritten Formschlusselements 10 gewählt. Das dritte Formschlusselement 10 ist eine etwa mittig angeordnete Erhebung am Haken 8a des ersten Formschlusselements 8 und ist in Richtung des Isolators 6 ausgerichtet.
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Nachdem die Fixierungsplatte 5 auf den Isolator 6 der Statoreinheit 3 aufgeclipst wurde, das heißt nachdem die ersten und zweiten Formschlusselemente 8, 9 sowie das dritte Formschlusselement 10 mit der Fixierungsplatte 5 in Formschluss gebracht wurde und während die Fixierungsplatte 5 an den Statorträger 4 geschraubt wird, zieht sich die Fixierungsplatte 5 zum Statorträger 4 hin und wird so gegen die ersten Formschlusselemente 8 an den Wicklungsträgern 6b des Isolators 6 vorgespannt, sodass Schwingungen der Wicklungsträger 6b im Betrieb des Elektromotors 2 verhindert werden.
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In 6 ist gezeigt, dass der Isolator 6 dem radialen Abschnitt 4a des Statorträgers 4 zugewandt mehrere Anschlagelemente 14 aufweist, die an einer rückseitigen Stirnfläche 24 des jeweils ersten Formschlusselements 8 angeformt sind. Die Anschlagelemente 14 kommen gemäß 10 im montierten Zustand des Stators 1 an einer jeweiligen zweiten Anschlagfläche 13 des Statorträgers 4 zur Anlage, die an einem Vorsprung 23 am radialen Abschnitt 4a des Statorträgers 4 ausgebildet ist. Die zweite Anschlagfläche 13 ist vorliegend im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L angeordnet. Die Anschlagelemente 14 sind vorliegend zylindrisch mit abgerundeten Spitzen ausgebildet und dienen dazu, Dämpfungseigenschaften zwischen dem Isolator 6 und dem Statorträger 4 zu verbessern und Schwingungen der Wicklungsträger 6b im Betrieb des Elektromotors 2 zu verhindern. Die Anschlagelemente 14 können identisch oder - wie vorliegend gezeigt - unterschiedlich ausgeformt sein (vgl. 6).
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Gemäß einer ersten Alternative nach 11 weist der Isolator 6 an Stelle von Anschlagelementen 14 dem radialen Abschnitt 4a des Statorträgers 4 zugewandt lediglich mehrere erste Anschlagflächen 12 auf, die im montierten Zustand des Stators 1 an einer jeweiligen bzw. dazugehörigen zweiten Anschlagfläche 13 am radialen Abschnitt 4a des Statorträgers 4 zur Anlage kommt. Die jeweilige erste Anschlagflächen 12 entspricht somit der rückseitigen Stirnfläche 24 des ersten Formschlusselements 8. Vorliegend ist lediglich eine erste Anschlagfläche 12 und eine zweite Anschlagfläche 13 dargestellt, wobei die Anschlagflächen 12, 13 im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L des Elektromotors 2 ausgebildet sind.
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Gemäß einer zweiten Alternative nach 12 wird auf eine Kontaktierung des Isolators 6 direkt mit dem Statorträger 4 gänzlich verzichtet. Die Kopplung erfolgt lediglich über die Fixierplatte 5, die über die Formschlusselemente 6 einerseits mit dem Isolator 6 und über die Verschraubung bzw. die Schrauben 17 andererseits mit dem Statorträger 4 verbunden ist. Damit kann die Dämpfung zwischen dem Isolator 6 und der Fixierungsplatte 5 noch gezielter eingestellt werden. 10 bis 12 zeigen den Zustand, nachdem die Einheit 19 am Statorträger 4 befestigt wurde, das heißt, nachdem die Fixierungsplatte 5 am radialen Abschnitt 4a des Statorträgers 4 verschraubt wurde.
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Je nach Ausbildung des jeweiligen Materials der Fixierungsplatte 5, des Isolators 6, der Anbindung sowie der Ausbildung und Ausformung der miteinander zusammenwirkenden Teile können die Dämpfungseigenschaften der Statoreinheit 3 gezielt eingestellt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Beschreibung und der Patentansprüche. Denkbar ist beispielsweise, dass die Fixierungsplatte 5 einen vollumlaufenden Kragen 16 aufweist, wobei am Kragen 16 zwölf Formschlusselemente 9 angeformt sind, je eines für ein dazugehöriges erstes Formschlusselement 8 am Isolator 6, sodass jeder Wicklungsträger 6b vor ungewollten Schwingungen geschützt ist. Die Anzahl der Durchgangsöffnungen 20 kann ebenfalls variieren bzw. an die Bauraumgegebenheiten angepasst werden. Außerdem kann die Fixierungsplatte 5 von Kunststoff umspritzte Metallbauteile, insbesondere Metallhülsen an den Durchgangsöffnungen 20 aufweisen.
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Bezugszeichen
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- 1
- Stator
- 2
- Elektromotor
- 3
- Statoreinheit
- 4
- Statorträger
- 4a
- radialer Abschnitt des Statorträgers
- 4b
- axialer Abschnitt des Statorträgers
- 5
- Fixierungsplatte
- 6
- Isolator
- 6a
- Grundkörper
- 6b
- Wicklungsträger
- 7
- Blechpaket
- 8
- Erstes Formschlusselement
- 8a
- Haken des ersten Formschlusselements
- 9
- Zweites Formschlusselement
- 9a
- Haken des zweiten Formschlusselements
- 10
- Drittes Formschlusselement
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Erste Anschlagfläche
- 13
- Zweite Anschlagfläche
- 14
- Anschlagelement
- 15
- Rotor
- 16
- Kragen
- 17
- Schrauben
- 18
- Rahmen
- 19
- Einheit
- 20
- Durchgangsöffnung
- 21
- Wicklung
- 22
- Spalt
- 23
- Vorsprung
- 24
- Rückseitige Stirnfläche des ersten Formschlusselements
- L
- Längsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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