DE102022209587A1 - Stator für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen eines solchen Stators - Google Patents

Stator für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen eines solchen Stators Download PDF

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Markus Vollmer
Marcel Stengel
Wolfgang Schiek
Benjamin Hangs
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Abstract

Stator (10), elektrische Maschine (12), sowie Verfahren zum Herstellen eines Stators (10) mit einem Statorgrundkörper (34), der einen ringförmigen Jochbereich (13), und daran angeordnete radiale Statorzähne (14) zur Aufnahme einer elektrischen Wicklung (20) aufweist, wobei der Statorgrundkörper (34) in eine zylindrische Entkopplungshülse (30) eingefügt ist, so dass der Jochbereich (13) radial an der Innenseite der Entkopplungshülse (30) anliegt, und sich die Entkopplungshülse (30) im axialen Erstreckungsbereich (42) des Statorgrundkörpers (34) radial an einer Innenseite (16) eines Statorgehäuses (15) abstützt, wobei die Entkopplungshülse (30) einen Impedanzsprung zum Statorgrundkörper (34) und zum Statorgehäuse (15) hin aufweist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Stator für eine elektrische Maschine, sowie auf eine elektrische Maschine und auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Stators nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
  • Stand der Technik
  • Mit der DE 10 2010 028 989 A1 ist ein Stator einer elektrischen Maschine bekannt geworden, dessen Statorgrundkörper aus einzelnen axial gestapelten Blechlamellen zusammengesetzt ist. Ein solches, bewickeltes Lamellenpaket ist in ein Gehäuse eingeklebt, wobei zum besseren Einfügen des Lamellenpakets in das Gehäuse letzteres erwärmt wird, um dessen Innendurchmesser für die Montage des Lamellenpakets zu vergrößern. Bei solch einer Ausführung liegt der Außenumfang des Lamellenpakets unmittelbar großflächig am Gehäuse an, wodurch auch Körperschall, der beim Betrieb des Elektromotors erzeugt wird, sich auf das Gehäuse überträgt.
  • Die DE 20 2020 102 442 U1 zeigt einen Stator eines Elektromotors, bei dem am Statorgrundkörper Klemmelemente angeordnet sind, um den Statorgrundkörper radial und axial in einem Statorgehäuse zu verspannen. Dabei sind die Klemmelemente als Stanzbiegeteile ausgebildet, die in axiale Nuten am radial äußeren Umfang des Statorgrundkörpers eingefügt werden. Bei solch einer Ausführung ist die Schwingungsanregungen des Statorgrundkörpers zum Statorgehäuse relativ gut entkoppelt, es müssen jedoch viele einzelne Bauteile montiert werden. Außerdem ist der thermische Kontakt vom Statorgrundkörper zum Statorgehäuse durch die relativ geringe Anpressfläche sehr klein, so dass die Wärme aus der elektrischen Wicklung schlecht abgeführt werden kann. Diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemäße Lösung behoben werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch das Einfügen des Statorgrundkörpers in eine Entkopplungshülse einerseits eine gute Körperschall-Entkopplung und gleichzeitig ein guter Wärmeübergang zum Statorgehäuse geschaffen werden kann. Dazu weist die Entkopplungshülse über ihren ganzen axialen Anlagebereich einen Impedanzsprung sowohl zur Innenseite des Statorgehäuses, als auch zur radialen Oberfläche des Statorgrundkörpers auf. Werden nun Körperschall-Schwingungen im Statorgrundkörper angeregt, werden diese über die gesamte axiale Erstreckung des Statorgrundkörpers aufgrund des 2-fachen Impedanzsprunges radial nicht direkt auf das Statorgehäuse übertragen. Durch die großflächige Anlagefläche am Statorgehäuse kann ausreichend Wärme aus dem Statorgrundkörper abgeführt werden, ohne dass der Körperschall in diesen Bereichen direkt auf das Statorgehäuse übertragen wird.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführung möglich. Bevorzugt wird die Entkopplungshülse axial in das offene Ende des näherungsweise zylindrischen Statorgehäuses eingepresst. Dabei bildet der Umfang der Entkopplungshülse näherungsweise eine Zylindermantelfläche, die unmittelbar radial an einer Innenfläche des Statorgehäuses anliegt.
  • Um die Montage des Statorgrundkörpers in das Statorgehäuse zu vereinfachen, ist die Entkopplungshülse vorteilhaft als ein einziges Bauteil ausgebildet. Durch die einteilige Ausbildung der Entkopplungshülse als über ihren gesamten Umfang geschlossener Ring, kann die Anzahl der benötigten Bauteile bei der Herstellung und der Montage reduziert werden. Die Zylindermantelfläche der Entkopplungshülse liegt bevorzugt über deren gesamter axialer Erstreckung am Statorgehäuse an, und kann dadurch genügend Wärme vom Statorgrundkörper auf das Statorgehäuse übertragen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist die Entkopplungshülse beispielsweise an der axial offenen Seite des Statorgehäuses eine Einführ-Schräge mit einer vergrößerten Durchmessers auf. Dadurch kann der Statorgrundkörper einfacher axial in die Entkopplungshülse eingepresst werden. Beispielsweise kann die Entkopplungshülse aus einem Metallblech als Stanzbiegeteil oder Tiefziehteil hergestellt werden. Dazu kann beispielsweise Aluminium oder ein gut wärmeleitendes Eisenblech verwendet werden. Dabei kann die Einführfase im gleichen Prozess-Schritt mit der Herstellung der Entkopplungshülse angeformt werden.
  • Besonders günstig ist es, die Entkopplungshülse mittels eines Klebstoffes unmittelbar an der Innenseite des Statorgehäuses fest zu kleben. Hierzu kann bevorzugt ein relativ weicher Silikonkleber verwendet werden, der einen hohen Impedanzsprung sowohl gegenüber dem Statorgehäuse, als auch gegenüber der Entkopplungshülse aufweist. Dabei kann der Klebstoff insbesondere gleichmäßig über die gesamte Umfangsfläche der Entkopplungshülse angeordnet werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführung ist die Entkopplungshülse aus einem feinen Drahtgeflecht hergestellt, bei dem zwischen den einzelnen Drähten viele Hohlräume ausgebildet sind. Dadurch ist dieses Metallgeflecht radial deformierbar ausgebildet, wodurch es einfach radial zwischen der Innenseite des Statorgehäuses und der Oberfläche der Entkopplungshülse verspannt werden kann. Ein solches Metallgeflecht weist einen sehr guten Wärmeübergang zum Statorgehäuse hin auf.
  • Gemäß einer weiteren Ausführung ist die Entkopplungshülse als Schrumpfschlauch hergestellt. Der Strumpfschlauch ist bevorzugt aus Kunststoff hergestellt und wird mittels eines thermischen Verfahrens auf den Außenumfang des Statorgrundkörpers aufgeschrumpft. Dabei kann der Statorgrundkörper sehr einfach axial in den größeren Innendurchmesser des Strumpfschlauches eingefügt werden, bevor dieser erwärmt wird, und dadurch sein Innendurchmesser reduziert wird, um sich an die Oberfläche des Statorgrundkörpers anzuschmiegen. Der Strumpfschlauch kann wiederum in das Statorgehäuse eingepresst werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführung ist die Entkopplungshülse als eine Elastomer-Hülse hergestellt, die auf die Oberfläche des Statorgrundkörpers aufgespannt ist. Die elastisch verformbaren Entkopplungshülse wird dabei mittels einem Hilfswerkzeug in Radialrichtung gedehnt, so dass dann der Statorgrundkörper axial einfach in den gedehnten Schrumpfschlauch eingefügt werden kann. Nach dem Entfernen des Hilfswerkzeugs zieht sich die Elastomer-Hülse radial zusammen und liegt dann flächig dicht an der Oberfläche des Statorgrundkörpers an. Die Elastomer-Hülse bildet danach auch eine Presspassung zum Statorgehäuse aus.
  • Zusätzlich zum Einpressen der Entkopplungshülse kann diese zum Statorgrundkörper und/oder zum Statorgehäuse eine zusätzliche Fixierung aufweisen, die ein Verdrehen oder ein axiales Verschieben der Entkopplungshülse verhindert. Diese zusätzliche Fixierung kann bevorzugt als Formschluss zwischen der Entkopplungshülse und dem Statorgehäuse und/oder dem Statorgrundkörper ausgebildet werden. Hierzu wird beispielsweise eine Sicke im Statorgehäuse und/oder eine radiale Erhebung an der Oberfläche des Statorgrundkörpers ausgeformt.
  • Besonders bei der Verwendung von T-förmigen Statorsegmenten, die jeweils separat bewickelt werden, können diese Statorsegmente alle zusammen ringförmig innerhalb der Entkopplungshülse angeordnet werden. Damit entfällt beispielsweise ein Verschweißen der einzelnen Statorsegmente, da diese unmittelbar in die Entkopplungshülse eingepresst werden, und dadurch auch in Tangentialrichtung gegeneinander verspannt werden. Somit können die zusammengefügten Statorsegmente mittels der Entkopplungshülse in einem einzigen Prozessschritt axial in das Statorgehäuse eingefügt werden, ohne dass zuvor weitere Verbindungen zwischen den Statorsegmenten ausgebildet werden müssen.
  • Die T-förmigen Statorsegmente werden vorteilhaft aus vielen einzelnen Blechlamellen axial übereinander gestapelt und axial miteinander verbunden. Beispielsweise können die einzelnen Blechlamellen mittels Stanzpaketierungen miteinander axial verpresst werden. An den Stirnseiten der Statorsegmente ist jeweils eine Isolierlamelle aufgesetzt, auf die die elektrische Wicklung gewickelt wird. Diese bewickelten Einzelzahnsegmente werden dann in der Entkopplungshülse zu einem Statorring zusammengesetzt, wobei insbesondere die Drahtenden der Einzelzahnwicklungen axial nach oben abstehen.
  • Zur Montage der elektrischen Maschine wird nach dem Einfügen des bewickelten Statorgrundkörpers in die Entkopplungshülse diese axial am axial offenen Ende des Statorgehäuses eingefügt. Dabei kann der Rotor vor oder nach der Montage des Statorgrundkörpers im Statorgehäuse eingefügt werden. Die elektrische Maschine ist bevorzugt als EC-Motor ausgebildet, bei dem axial oberhalb des Statorgrundkörpers eine Verschaltung angeordnet ist, die einerseits mit der elektrischen Wicklung des Statorgrundkörpers, und insbesondere mit einer Elektronikeinheit zur elektronischen Kommutierung der elektrischen Wicklung verbunden ist. Dabei können unterschiedliche Verschaltungsanordnungen realisiert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführung weist das Statorgehäuse eine erste offene Seite und gegenüberliegend eine zweite mit einer Bodenfläche verschlossenen Seite auf. Dabei kann die Entkopplungshülse mit dem Statorgrundkörper axial von der offenen Seite in das Statorgehäuse eingefügt werden. Der Rotor ist dabei einerseits an der Bodenfläche mittels eines ersten Lagers gelagert, durch das die Rotorwelle hindurchragt, um das Abtriebsmoment zur Verfügung zu stellen. An der offenen Seite des Statorgehäuses wird ein Lagerschild mit einem zweiten Rotorlager eingefügt, das insbesondere ebenfalls von der Rotorwelle durchdrungen wird, um eine Rotorlage-Erfassung mit der Elektronikeinheit auszubilden. Das Statorgehäuse ist bevorzugt ebenfalls aus Metall ausgebildet, beispielsweise aus Aluminium oder Stahl. Dadurch ist zwischen der Entkopplungshülse und der Innenseite des Statorgehäuses ein guter großflächiger wärmeleitender Anlagebereich ausgebildet, um den Statorgrundkörper ausreichend zu entwärmen.
  • Bei der Herstellung des Stators wird der Statorgrundkörper zuerst aus einzelnen Blechlamellen zusammengesetzt, bevorzugt stanzpaketiert. Danach werden die Isoliermasken auf das Lamellenpaket aufgesetzt, und die Statorzähne bewickelt. Der bewickelte Statorgrundkörper wird dann axial in die Entkopplungshülse eingefügt, sodass diese miteinander eine Presspassung ausbilden. Danach wird die Entkopplungshülse mit dem darin verspannten Statorgrundkörper axial in das Statorgehäuse eingefügt. Bevorzugt wird hierzu das Statorgehäuse erhitzt, sodass nach dessen Abkühlung eine Presspassung zwischen der Innenseite des Statorgehäuses und dem Außenumfang der Entkopplungshülse der Endbereiche ausgebildet wird. Zur axialen Fixierung der Entkopplungshülse innerhalb des Statorgehäuses kann insbesondere zusätzlich eine formschlüssige Verprägung ausgebildet werden.
  • Wird der Statorgrundkörper aus einzelnen ringsegment-förmigen Jochsegmenten zusammengesetzt, können diese zu einem Jochring zusammengesetzt und in die Entkopplungshülse eingefügt werden. Dabei wirkt die Entkopplungshülse starke radiale Anpresskräfte auf die Ringsegmente auf, so dass letztere auch in Tangentialrichtung zuverlässig gegeneinander gepresst werden. Dabei können die Jochsegmente insbesondere mittels der sogenannten Precut-Technik hergestellt werden, bei der der unbewickelte Statorring noch über Sollbruchstellen oder über formschlüssige Jochsegment-Konturen fest zusammengehalten wird. Zum Bewickeln werden die einzelnen T-förmigen Jochsegmente voneinander getrennt, und nach dem Bewickeln in der gleichen ursprünglichen Anordnung wieder zusammengesetzt. Dabei sorgt die radiale Anpresskraft der Entkopplungshülse dafür, dass die einzelnen T-förmigen Statorsegmente auch bezüglich der Tangentialrichtung wieder an ihren ursprünglichen Stanzflächen aneinander gedrückt werden. Dadurch kann vorteilhaft das Rastmoment einer solchen elektrischen Maschine deutlich reduziert werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine, und
    • 2 bis 4 schematisch weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Statoren.
  • In 1 ist ein Stator 10 einer elektrischen Maschine 12 mit einem Statorgrundkörper 34 dargestellt, der in Umfangsrichtung 9 einen Rückschlussring 38 aufweist, von dem sich radiale Statorzähne 14 zur Aufnahme von einer mit Wickeldraht gewickelten elektrischen Wicklung 20 erstrecken. Die Wicklung 20 ist bevorzugt in Form von Einzelzahn-Spulen 21 ausgebildet, die auf den einzelnen Statorzähnen 14 angeordnet sind. Der Statorgrundkörper 34 ist in einem Statorgehäuse 15 angeordnet, das hier einen topfförmigen Boden 17 aufweist. Im Boden 17 ist ein erstes Lager 74 angeordnet, das eine Rotorwelle 51 eines Rotors 11 aufnimmt. Gegenüberliegend an einem offenen Ende 70 des Statorgehäuses 15 ist ein Lagerschild 68 angeordnet, in dem ein zweites Lager 73 für die Rotorwelle 51 angeordnet ist. Die Rotorwelle 51 ragt durch den Boden 17 hindurch und weist axial außerhalb des Statorgehäuses 15 ein Abtriebselement 80 auf. Das Statorgehäuse 15 weist bevorzugt einen Flansch 82 auf, mittels dem die elektrische Maschine 12 beispielsweise an eine Getriebeeinheit oder an eine Pumpe angeflanscht werden kann. Das Statorgehäuse 15 kann beispielsweise als Alu-Druckgussteil gefertigt sein, an dem Befestigungsösen 84 zur Aufnahme von Verbindungsmitteln angeformt sind. In 1 weisen die Statorzähne 14 radial nach innen, so dass der Rotor 11 radial innerhalb der Statorzähne 14 gelagert ist, und hier als Innenläufer vom Stator 10 angetrieben wird. Auf der Rotorwelle 51 ist ein Rotorpaket 52 angeordnet, an dem Permanentmagnete 54 befestigt sind. Die Permanentmagnete 54 können im Rotorpaket 52 vergraben sein, oder an dessen radialer Oberfläche befestigt werden. Der Statorgrundkörper 34 ist aus einzelnen Blechlamellen 36 zusammengesetzt, die in Axialrichtung 8 übereinander gestapelt und zu einem Lamellenpaket verbunden sind. An den axialen Stirnseiten des Statorgrundkörpers 34 sind Isoliermasken 40 angeordnet, auf die die elektrische Wicklung 20 gewickelt ist. In 1 sind axial oberhalb des Statorgrundkörpers 34 Anschlussdrähte 22 der elektrischen Wicklung 20 dargestellt, die mit einer nicht näher dargestellten Verschaltungsanordnung der elektrischen Maschine 12 verbunden sind.
  • Zur Befestigung des Statorgrundkörpers 34 im Statorgehäuse 15 ist dieser in eine näherungsweise zylindrische Entkopplungshülse 30 eingefügt. Die Entkopplungshülse 30 liegt über den ganzen axialen Erstreckungsbereich 42 des Statorgrundkörpers 34 unmittelbar am Außenumfang des Statorgrundkörpers 34 in Radialrichtung 7 an. Ist der Statorgrundkörper 34 beispielsweise aus einzelnen T-förmigen Statorsegmenten 39 zusammengesetzt, werden diese durch die Entkopplungshülse 30 zusammengehalten, bevor die Entkopplungshülse 30 in das Statorgehäuse 15 eingefügt wird. Die Entkopplungshülse 30 ist in 1 aus Metall, beispielsweise aus Federblech oder Aluminium ausgebildet. An einem oberen Ende 71 weist die Entkopplungshülse 30 eine Einführfase 72 auf, in die der Statorgrundkörper 34 in Axialrichtung 8 eingefügt wird. Die Entkopplungshülse 30 ist mittels eines Klebstoffs 64 in das Statorgehäuse 15 eingeklebt. Der Klebstoff 64 ist beispielsweise als Silikonkleber 65 ausgebildet, der deutlich weicher ist, als das Statorgehäuse 15, und somit einen großen Impedanzschritt zu diesem aufweist. Das Statorgehäuse 15 ist dabei ebenfalls aus Metall, beispielsweise Aluminium oder Stahl gefertigt, und kann als Tiefziehteil oder Stanz-Biegeteil ausgebildet sein. Es ist ebenfalls eine Impedanzstufe zwischen dem Klebstoff 64 und der Entkopplungshülse 30 ausgebildet, um die Körperschallanregung vom Statorgrundkörper 34 auf das Statorgehäuse 15 zu minimieren. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Klebstoff 64 über den gesamten axialen Erstreckungsbereich 42 des Statorgrundkörpers 34, und insbesondere über den gesamten Umfang des Startergehäuses 15 zwischen der Entkopplungshülse 30 und der Innenseite 16 des Statorgehäuses 15 angeordnet.
  • Die Blechlamellen 36 des Statorgrundkörpers 34 sind bevorzugt als T-förmige Statorsegmente 39 ausgestanzt, so dass ein Statorzahn 14 einstückig mit einem Jochsegment 37 ausgeformt ist. In zusammengefügten Zustand bilden die einzelnen Jochsegmente 37 den Rückschlussring 38. Die Statorsegmente 37 werden insbesondere mittels Precut-Technik ausgestanzt, so dass unmittelbar benachbarte Jochsegmente 37 nach dem vollständigen oder teilweisen Durchstanzen direkt wieder axial in ihre ursprüngliche Position zurück gedrückt werden. Dadurch kann der Statorgrundkörper 34 als geschlossener Ring transportiert werden, bevor die einzelnen T-förmigen Statorsegmente 39 zum Bewickeln aufgetrennt werden. Nach dem fertigen Bewickeln werden hierbei die T-förmigen Statorsegmente 39 entsprechend ihrer vorherigen Position vor dem Bewickeln wieder zusammengesetzt und in die Entkopplungshülse 30 eingefügt.
  • In 2 ist eine weitere Variante einer Entkopplungshülse 30 dargestellt, die als ringförmiges Drahtgeflecht 31 ausgebildet ist. Dabei werden feine Metalldrähte zu einem Netz verflochten und zu einer ringförmigen Hülse gepresst. Dabei ist das Drahtgeflecht 31 bezüglich der Radialrichtung 7 elastisch ausgebildet und wird zwischen dem Rückschlussring 38 und der Innenseite 16 des Statorgehäuses 15 radial eingepresst. Eine solche Entkopplungshülse 30 aus einem Drahtgeflecht 31 weist ebenfalls eine große Impedanzstufe sowohl zum Statorgehäuse 15 als auch zum Statorgrundkörper 34 auf. Um eine Verdrehung und eine Verschiebung des Statorgrundkörpers 34 im Statorgehäuse 15 zu verhindern, können zusätzliche Fixierungen ausgebildet sein, die insbesondere als Formschluss bezüglich der Umfangsrichtung 9 und der Axialrichtung 8 ausgebildet sind. Dabei kann sowohl das Drahtgeflecht 31 und/oder auch der Statorgrundkörper 34 am Statorgehäuse 15 fixiert sein. Das Drahtgeflecht 31 weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass die elektrische Wicklung 20 die Wärme über die Entkopplungshülse 30 gut an das Statorgehäuse 15 ableiten kann.
  • 3 zeigt eine weitere Variante einer Entkopplungshülse 30, die als Schrumpfschlauch 32 ausgebildet ist. In der linken Bildhälfte ist der Schrumpfschlauch 32 schematisch mit seinem ursprünglichen Außendurchmesser 61 dargestellt, bevor der Schrumpfschlauch 32 auf den schematisch dargestellten Statorgrundkörper 34 auf gepresst wird, wie dieses in der rechten Bildhälfte dargestellt ist. Nach dem Aufschrumpfen liegt der Schrumpfschlauch 32 an der Oberfläche des Statorgrundkörpers 34 an, und weist einen geringeren Außendurchmesser 62 auf als der ursprüngliche Durchmesser 61. Der Schrumpfschlauch 32 ist aus Kunststoff hergestellt, der sich aufgrund der gezielten Erwärmung zusammenzieht, und sich in an den Statorgrundkörper 34 anschmiegt. Auch hier weist das Material des Schrumpfschlauches 32 einen Impedanzsprung auf, gegenüber dem Statorgrundkörper 34 und dem Statorgehäuse 15. Um den Statorgrundkörper 34 mit dem darauf angeordneten Schrumpfschlauch 32 in das Statorgehäuse 15 einzufügen, wird letzteres bevorzugt zuvor erwärmt, um den Innendurchmesser des Statorgehäuses 15 aufzuweiten.
  • In 4 ist eine weitere Variante dargestellt, bei der die Entkopplungshülse 30 als Elastomer-Hülse 33 ausgebildet ist. Dabei wird die Elastomer-Hülse 33 mittels eines Hilfswerkzeugs in Radialrichtung 7 nach außen geweitet, damit dann der bewickelte Statorgrundkörper 34 axial in die Elastomer-Hülse 33 gefügt werden kann. Dazu werden beispielsweise Spannfinger 66 in Axialrichtung 8 in die Elastomer-Hülse 33 geschoben und dann in Radialrichtung 7 auseinander gezogen. Nach dem axialen Einfügen des Statorgrundkörpers 34 werden die Spannfinger 66 aus der Elastomer-Hülse 33 axial herausgezogen, wodurch sich die Elastomer-Hülse 33 aufgrund deren Spannkraft radial an die Oberfläche des Statorgrundkörpers 34 anpresst. Diese Prozessschritte sind in der Reihenfolge von links nach rechts in 4 dargestellt. Auch die Materialeigenschaften der Elastomer-Hülse 33 unterscheidet sich wieder stark von denen vom Metall, so dass sich wieder ein großer Impedanzschritt zum Statorgehäuse 15 und zum Statorgrundkörper 34 ausbildet. Zum Einfügen der Elastomer-Hülse 33 wird insbesondere wiederum das Statorgehäuse 15 bevorzugt thermisch aufgeweitet, sodass sich später die Elastomer-Hülse 33 zwischen dem Statorgehäuse 15 und dem Statorgrundkörper 34 radial elastisch verspannt. Durch den Grenzübergang zwischen den verschiedenen Materialien wird jeweils eine Impedanzstufe ausgebildet, die zur Unterdrückung der Schwingungsanregung beiträgt. Im Betrieb der elektrischen Maschine 12 werden durch die erzeugten elektromagnetischen Kräfte im Statorgrundkörper 34 radiale Schwingungen angeregt. Bei jedem Übergang in die Schicht eines radial benachbarten Bauteils wird eine Energietransmission dieser Körperschall-Schwingung durch die Reflektionen an den jeweiligen Impedanzstufen gedämpft.
  • Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die konkrete Ausformung und Fixierung der Entkopplungshülse 30, sowie deren Materialeigenschaften entsprechend der gewünschten Anwendungen variiert werden. Ebenso kann die Montage der Entkopplungshülse 30 auf den Statorgrundkörper 34 und im Statorgehäuse 15 an die Platzverhältnisse und an die Möglichkeiten der Fertigungslinie angepasst werden. Die elektrische Maschine 12 ist bevorzugt als bürstenlos kommutierter EC-Motor ausgebildet, wobei unterschiedliche Verschaltungen der elektrischen Wicklung 20 realisiert werden können, beispielsweise eine Dreiecks- oder eine Sternschaltung der einzelnen Phasen. Der Stator 10 setzt sich bevorzugt aus einzelnen T-förmigen Segmenten 39 zusammen, er kann jedoch auch als Vollschnitt-Stator mit einem ununterbrochenen, geschlossenen Rückschlussring 38 ausgebildet sein. Die Erfindung eignet sich in besonderer Weise für den Drehantrieb von Komponenten oder die Verstellung von Teilen im Kraftfahrzeug, ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010028989 A1 [0002]
    • DE 202020102442 U1 [0003]

Claims (15)

  1. Stator (10) für eine elektrische Maschine (12), mit einem Statorgrundkörper (34), der einen ringförmigen Jochbereich (13), und daran angeordnete radiale Statorzähne (14) zur Aufnahme einer elektrischen Wicklung (20) aufweist, wobei der Statorgrundkörper (34) in eine zylindrische Entkopplungshülse (30) eingefügt ist, so dass der Jochbereich (13) radial an der Innenfläche der Entkopplungshülse (30) anliegt, und sich die Entkopplungshülse (30) im axialen Erstreckungsbereich (42) des Statorgrundkörpers (34) radial an der Innenseite (16) eines Statorgehäuses (15) abstützt, wobei die Entkopplungshülse (30) einen Impedanzsprung zum Statorgrundkörper (34) und zum Statorgehäuse (15) hin aufweist.
  2. Stator (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungshülse (30) eine Presspassung mit der Innenseite (16) des Statorgehäuses (15) ausbildet, wobei insbesondere das Statorgehäuse (15) näherungsweise zylindrisch ausgebildet ist, und zumindest ein axial offenes Ende (70) aufweist.
  3. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungshülse (30) den Statorgrundkörper (34) geschlossen umfängt, und vorzugsweise über den gesamten axialen Erstreckungsbereich (42) des Statorgrundkörpers (34) radial an diesem anliegt.
  4. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungshülse (30) einstückig als Metallhülse ausgebildet ist, die insbesondere an einem axialen Ende (71) eine Einführfase (72) für den Statorgrundkörper (34) aufweist.
  5. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außenumfang der Entkopplungshülse (30) und der Innenseite (16) des Statorgehäuses (15) ein Klebstoff (64) - insbesondere ein Silikonkleber (65) - angeordnet ist, der einen Impedanzsprung zur Entkopplungshülse (30) und zum Statorgehäuse (15) hin aufweist.
  6. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungshülse (30) einteilig als ringförmiges Metallgeflecht (31) aus feinen Drähten ausgebildet ist, das insbesondere in Radialrichtung (7) elastisch und/oder plastisch verformbar ausgebildet ist.
  7. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungshülse (30) und/oder der Statorgrundkörper (34) mittels einer formschlüssigen Drehsicherung und/oder einer axialen Verschiebesicherung gegenüber dem Statorgehäuse (15) fixiert sind.
  8. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungshülse (30) als Schrumpfschlauch (32) aus Kunststoff ausgebildet ist, der vor dem Einfügen in das Statorgehäuse (15) auf den Statorgrundkörper (34) aufgeschrumpft wurde.
  9. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplungshülse (30) als Elastomer-Hülse (33) ausgebildet ist, die vor dem Einfügen in das Statorgehäuse (15) auf den Statorgrundkörper (34) - insbesondere mittels beweglicher Spannfinger (66) - aufgespannt wurde.
  10. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorgrundkörper (34) aus mehreren T-förmigen Statorsegmenten (39) zusammengesetzt ist, wobei jeweils an einem Joch-Segment (37) ein einziger Statorzahn (14) radial nach innen angeformt ist, und die Jochsegmente (37) durch das Einfügen in die Entkopplungshülse (30) auch in Umfangsrichtung (9) gegeneinander verpresst sind, und insbesondere die T-förmigen Statorsegmente (39) mittels Precut-Technologie ausgestanzt sind.
  11. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die T-förmigen Statorsegmente (39) in Axialrichtung (8) aus einzelnen Blechlamellen (36) zusammengesetzt sind, die mittels Stanzpaketieren axial miteinander verbunden sind, und die Statorsegmente (39) zumindest an ihren axialen Stirnseiten mit Isoliermasken (40) bedeckt sind, auf der die elektrische Wicklung (20) als Einzelzahnwicklung (21) gewickelt ist.
  12. Elektrische Maschine (12) mit einem Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Statorgrundkörpers (34) ein Rotor (11) mittels einem ein erstes Lager (73) aufweisendem Lagerschild (68) angeordnet ist, der in das Statorgehäuse (15) eingefügt ist, wobei oberhalb des Statorgrundkörpers (34) eine Verschaltungsanordnung für die elektrische Wicklung (20) angeordnet ist - und vorzugsweise eine Elektronikeinheit zur Ansteuerung der elektrischen Wicklung (20) axial oberhalb der Verschaltung angeordnet ist.
  13. Elektrische Maschine (12) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (15) topfförmig mit einem Boden (17) abgeschlossen ist, und dass an dem Boden (17) des topfförmige abgeschlossenen Statorgehäuses (15) ein zweites Lager (74) des Rotors (11) angeordnet ist, durch das eine ein Abtriebselement (80) aufweisende Rotorwelle (51) des Rotors (11) hindurch ragt.
  14. Verfahren zum Herstellen eines Stators (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: - auf die einzelnen Statorzähne (14) wird die elektrische Wicklung (20) gewickelt, - der bewickelte Statorgrundkörper (34) wird axial in die Entkopplungshülse (30, 31, 32, 33) eingefügt, - das Statorgehäuse (15) wird so stark erwärmt, dass der Statorgrundkörper (34) mit der Entkopplungshülse (30, 31, 32, 33) axial in das Statorgehäuse (15) eingeschoben werden kann, - beim Abkühlen des Statorgehäuses (15) bildet dieses eine Presspassung mit der Entkopplungshülse (30, 31, 32, 33).
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorgrundkörper (34) aus einzelnen, bewickelten T-förmigen Statorsegmenten (39) zu einem geschlossenen Rückschlussring (38) zusammengesetzt und in die Entkopplungshülse (30, 31, 32, 33) eingefügt wird, wobei insbesondere die Jochsegmente (39) mittels Precut-Technick ausgestanzt und nach dem Bewickeln wieder entsprechend ihrer ursprünglichen Position zusammengesetzt werden.
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