-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Verbindung eines Stators eines Elektromotors mit einem Motorgehäuse, wobei
der Stator koaxial in das Motorgehäuse eingebracht und von diesem
umgriffen ist.
-
Die Erfindung ist anwendbar beispielsweise auf
dem Gebiet der elektronisch kommutierten, bürstenlosen und Gleichstrommotoren
und anderer Elektromotoren, welche als Innenläufermotoren konfiguriert sind.
Innenläufermotoren
umfassen allgemein eine Welle, eine Rotorbaugruppe, die einen oder mehrere
auf der Welle angeordnete Permanentmagneten aufweist, und eine Statorbaugruppe,
die einen z.B. aus Blechen aufgebauten Statorkörper und Phasenwicklungen umfaßt. Zwei
Lager sind mit axialem Abstand auf der Welle angeordnet, um die
Rotorbaugruppe relativ zur Statorbaugruppe zu lagern.
-
Der erfindungsgemäße Motor kann zahlreiche unterschiedliche
Anwendungen haben, beispielsweise im Automobilbereich für eine elektromotorische
Servolenkung oder zum Antreiben einer Kühlwasserpumpe, als Spindelmotor
in einem Computerfestplattenlaufwerk, als Antriebsmotor in Elektrowerkzeugen
und in zahlreichen anderen Anwendungsgebieten. Insbesondere, betrifft
die Erfindung Elektromotoren kleiner Baugröße mit einer Leistung in Bereich ≤ 1 kW.
-
Im Stand der Technik ist es üblich, daß in solchen
Elektromotoren die Statoren mit dem Motorgehäuse verklebt oder verschraubt
werden. Diese An der Montage hat den Nachteil, daß es sich
in beiden Fällen
um relativ aufwendige Prozesse handelt. Das Verkleben von Stator
und Motorgehäuse
ist ein arbeitsintensiver und sensibler Prozeß, weil der Kleber in der richtigen
Menge präzise
aufgebracht und gehärtet
werden muß.
Das Verschrauben von Stator und Motorgehäuse erfordert zusätzliche
Bauteile, wie Zugschrauben und Muttern sowie Schraubensicherungen,
welche präzise
gefertigt werden müssen.
Sofern nicht eine Verschraubung gewählt wird, haben die bekannten
Techniken zum Verbinden von Stator und Gehäuse den weiteren Nachteil,
daß sie
eine irreversible Verbindung zwischen Stator und Gehäuse bilden,
so daß diese
Komponenten des Motors nicht mehr voneinander getrennt werden können. Eine Trennung
der einzelnen Komponenten kann beispielsweise bei der Entsorgung
des Motors zweckmäßig sein.
-
Im Stand der Technik ist es ferner
bekannt, zur Verbindung von Rotor und Welle eines Elektromotors
Spannhülsen
oder Kerbnägel
zu verwenden, welche zwischen Rotor und Welle eingetrieben werden,
um diese miteinander zu verspannen. Auch die Verwendung von solchen Spannhülsen oder
Kerbnägeln
bildet eine nicht mehr lösbare
Verbindung zwischen den Motorkomponenten.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung,
eine Vorrichtung zur Verbindung eines Stators eines Elektromotors
mit einem Motorgehäuse
anzugeben, die einfach handhabbar und kostengünstig ist, wobei es möglich sein
soll, die Verbindung zwischen Stator und Motorgehäuse wieder
zu lösen.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit
den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung sieht auch einen Elektromotor gemäß Anspruch 11 sowie ein Verfahren
zum Verbinden eines Stators eines Elektromotors mit einem Motorgehäuse nach Anspruch
13 vor.
-
Erfindungsgemäß ist wenigstens eine Klammer
vorgesehen, die zwischen Stator und Motorgehäuse eingebracht wird, um den
Stator im Motorgehäuse
zu verspannen, wobei die Klammer einen Kopfabschnitt aufweist, der
so ausgebildet ist, daß er zum
Entfernen der Klammer gegriffen werden kann.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Klammer U-förmig gebogen und bildet zwei
Schenkel sowie ein die Schenkel verbindendes Bogenstück, wobei
die beiden Schenkel zwischen den Stator und das Motorgehäuse eingebracht werden
und das Bogenstück
an einem Stirnende des Stator vorsteht und eine Schlaufe zum Greifen
der Klammer bildet. In einer anderen Ausführungsform ist die Klammer
nach Art eines Splintes, mit zwei geschlossenen Schenkeln und einer
die Schenkel verbindende Öse,
hergestellt, wobei auch hier die beiden Schenkel zwischen Stator
und Motorgehäuse eingebracht
werden und die Öse
an dem Stirnende des Stator vorsteht und eine Schlaufe zum Greifen der
Klammer bildet.
-
Die Erfindung schafft ein leichter
zu handhabendes, billiges und unkompliziertes Mittel zum Festsetzen
von Statoren in Motorgehäusen,
welches die Verwendung von Klebern oder Verschraubungen überflüssig macht.
Die Klammern weisen jeweils ein Bogenstück oder eine anders geformte
Schlaufe auf, bei der sie mit einem Werkzeug gegriffen und zwischen
Stator und Gehäuse
herausgezogen werden können.
Diese Schlaufe kann entweder von einem Stirnende des Stators vorstehen,
oder sie liegt in einer Vertiefung in dem Stirnende des Stators,
so daß ein
Werkzeug in die Schlaufe der Klammer einfahren kann, um diese aus
ihrem Sitz zwischen Stator und Motorgehäuse zu hebeln.
-
Die Erfindung schafft eine einfache,
kostengünstige
Vorrichtung zur Verbindung eines Stators mit einem Motorgehäuse für kleine
Elektromotoren, welche die Demontage des Motors erlaubt, so daß Alt- und
Ausschußteile
wieder verwendet beziehungsweise recycelt werden können.
-
Die Erfindung erfordert nicht das
Einbringen eines Klebers in Einstiche oder Freisparungen zwischen
Stator und Motorgehäuse
sowie keine zusätzliche
axiale Fixierung durch das Verklemmen der Statorbleches im Gehäuse. Erfindungsgemäß kann jedoch
dann, wenn sehr starke Temperaturbelastungen des Motors zu erwarten
sind, zur Erhöhung
der Rüttelfestigkeit
zusätzlich
zu der Verbindung mittels Klammer eine geringe Menge Kleber aufgebracht werden.
-
Die erfindungsgemäßen Klammern sind einfache,
U-förmige
Drahtklammern oder gerade Splinte mit ösenförmigem Kopf, die nach Bedarf
geformt oder als Fertigteile im Handel erhältlich sind. Die Schenkel der
Klammern können
gequetscht sein, um diese sicher zu fixieren und einfach zu demontieren.
-
Vorzugsweise sind erfindungsgemäß mehrere
Klammern gleichmäßig auf
dem Umfang des Stators verteilt zwischen Stator und Motorgehäuse eingebracht.
Insbesondere können
je nach An der Klammern zwei bis sechs oder auch mehr solche Klammern
in gleichmäßigem Winkelabstand
angeordnet werden, um die Zentrizität des Stators innerhalb des Gehäuses sicherzustellen.
-
Die Schenkel der Klammern erstrecken
sich im wesentlichen in axialer Richtung zwischen Stator und Motorgehäuse und
bilden eine tangentiale Verkeilung des Stators mit dem Gehäuse. Zur
Aufnahme der Klammern sind am Außenumfang des Stators und/oder
an der Innenseite des Gehäuses
vorzugsweise Nuten vorgesehen, in welchen die Klammern geführt sind.
Diese Nuten können
die Form von Halbbohrungen haben. Vorzugsweise werden einander gegenüberliegende
Nuten zur Aufnahme jeweils eines Schenkels der Klammern am Außenumfang
des Stators und an der Innenseite des Gehäuses vorgesehen.
-
Abhängig von der Bauart des Gehäuses, z.B. als
Gußteil
oder als Blechteil, können
diese Nuten entsprechend beim Gießen des Gehäuses oder durch Pressen von
innenliegenden Sicken in dem Blechgehäuse hergestellt werden. Aus
mehreren Blechen paketierte Statoren weisen häufig fertigungsbedingt an ihrer
Außenseite
sich in axialer Richtung erstreckende Nuten auf, die als ein Index für das Drehen
der Statorbleche beim Paketieren dienen. Beispielsweise ist es üblich, an
der Außenseite solcher
Statorbleche insgesamt 9 Nuten vorzusehen, um die Bleche 9x um 40° zu verdrehen.
-
Zur Erhöhung der Festigkeit der Verbindung zwischen
Stator und Motorgehäuse,
insbesondere bei Einwirkung dynamischer Kräfte, kann zusätzlich vorgesehen
sein, die Klammern am Gehäuseinnendurchmesser
und/oder auf dem Stator-Außendurchmesser
in einer Gehäusenut
axial zu verriegeln.
-
Die erfindungsgemäßen Klammern haben den Vorteil,
daß sie
aufgrund ihrer Form und Größe eine
sichere Handhabung erlauben, ohne weiteres erkannt und sicher entfernt
werden können,
so daß unter
anderem keine Gefahr besteht, daß diese beim Einfügen oder
Entfernen verloren gehen und den Motor blockieren könnten. Die
Verwendung von Splinten hat den zusätzlichen Vorteil, daß für die Verbindung von
Stator und Motorgehäuse
auf fertige im Handel erhältliche
Bauteile zurückgegriffen
werden kann. Kleine Stifte oder Hülsen ohne Kopf sind schwerer und
unsicherere handhabbar.
-
Die Erfindung sieht auch einen Elektromotor mit
einem Stator und einem Motorgehäuse
vor, wobei der Stator an dem Motorgehäuse mit wenigstens einer Klammer
der oben beschrieben Art lösbar
verriegelt ist.
-
Weiter Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen. In den Figuren zeigen:
-
1 eine
perspektivische Darstellung eines Statorkörpers zur Verbindung mit einem
Motorgehäuse
in einem Elektromotor;
-
2 eine
Klammer, welche erfindungsgemäß zur Verbindung
von Stator und Motorgehäuse verwendet
werden kann;
-
3 eine
perspektivische, auseinandergezogene Darstellung eines Motorgehäuses, eines
Stators und eine Vorrichtung zur Verbindung von Stator und Motorgehäuse gemäß der Erfindung;
-
4 ein
Splint, der erfindungsgemäß zur Verbindung
von Stator und Motorgehäuse
verwendet werden kann;
-
5 eine
perspektivische, auseinandergezogene Darstellung eines Gehäuses, eines
Stators und einer Vorrichtung zur Verbindung von Stator und Motorgehäuse gemäß der Erfindung
-
6a und 6b eine teilweise geschnittene Draufsicht
sowie eine Längsschnittdarstellung
der Statorverriegelung gemäß der Erfindung.
-
1 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Statorkörpers 10 mit einer
Vielzahl von Statorhämmern 12 und
einem Rückschlußring 14.
Der Statorkörper 10 ist
aus einer Mehrzahl von Blechen (nicht gezeigt) durch Paketieren
hergestellt. Auf seinem Außenumfang
sind mehrere Nuten 16, bei der gezeigten Ausführungsform
neun Nuten, vorgesehen, welche als Referenz zum Drehen der Statorbleche
beim Paketieren des Statorkörpers 10 dienen können.
-
2 zeigt
eine erste Ausführungsform
einer Klammer 20 zur Verbindung des Statorkörpers 10 mit
einem Motorgehäuse
(siehe 3) eines Elektromotors.
Die Klammer 20 ist U-förmig
gebogen, so daß zwei
Schenkel 22, 24 und ein die Schenkel 22, 24 verbindenden
Bügel 26 gebildet
sind. Die in 2 gezeigte
Klammer ist vorzugsweise aus einem Runddraht hergestellt wobei die
Schenkel 22, 24 über einen Teil ihrer Länge in ihrer
Querrichtung gequetscht sind, so daß sie einen rechteckigen Querschnitt
haben. Die Klammer kann jedoch auch vollständig aus (nicht gequetschtem)
Runddraht, aus einem eckigen Draht oder einem anderen geeigneten
Material bestehen. Vorzugsweise ist die Klammer aus einem Metalldraht
hergestellt, für
bestimmte Anwendungen ist jedoch auch die Verwendung von Kunststoff
denkbar.
-
Der Bügel 26 der Klammer 20 kann
bogen- oder ellipsenförmig
sein oder, wie bei der gezeigten Ausführungsform, mehrere Bogen 28, 30 aufweisen oder
auch eine andere geeignete Gestalt haben, um die Klammer 20 an
den Bögen 28, 30 des
Bügels 26 zu
greifen und mit Hilfe des Bügels 26 aus
ihrer Position zu entfernen, wie mit Bezug auf 3 deutlicher werden wird.
-
3 zeigt
in einer perspektivischen, auseinandergezogenen Darstellung, wie
der Stator 10 mittels Klammern 20 in einem Motorgehäuse 32 befestigt
wird. Das Motorgehäuse 32 ist
in der gezeigten Ausführungsform
ein Gußbauteil,
z.B. aus Aluminium, das einen Flansch 34 und einen zylindrischen Gehäusekörper 36 sowie
eine Kabelfülirung 38 aufweist.
Im Inneren des zylindrischen Gehäusekörpers 36 sind
Nuten 40 ausgebildet, welche mit den Nuten 16 am
Außenumfang
des Statorkörpers 10 zusammenwirken,
um die Schenkel 22, 24 der Klammern 20 aufzunehmen.
-
Der Statorkörper 10 wird beim
Zusammenbau des Motors in den zylindrischen Teil 36 des
Motorgehäuses 32 eingeschoben,
wo er gegen einen Anschlag (nicht gezeigt) zu liegen kommen kann.
Die Klammern 20 werden dann in axialer Richtung, in der Zeichnung
von oben, in den durch die jeweils gegenüberliegenden Nuten 16, 40 gebildeten
Raum gedrückt.
Durch Verwendung mehrerer Klammern wird sichergestellt, daß der Stator 10 in
dem Motorgehäuse 32 zentriert
ist. Die seitlichen Quetschungen an den Schenkeln 22, 24 der
Klammern 20 bewirken eine sichere Fixierung des Stators
10 im Motorgehäuse 32.
Die Festigkeit der Verbindung kann durch zusätzliches axiales Verriegeln
der Klammern 20 auf der Innenseite des Gehäuses 32 und
der Stirnseite des Stators 10 sowie durch zusätzliche
axiale Verklemmung verbessert werden.
-
Die Klammern 20 sind mit
den zwei Schenkeln 22, 24 und dem Bügelabschnitt 26 so
geformt, daß nach
dem Einfügen
der Klammern zwischen Stator 10 und Gehäuse 32 wenigstens
ein Teil des Bügelabschnittes 26 vom
Stirnende des Stators 10 vorsteht. Bei der gezeigten Form
der Klammern 20 kommt der mittlere Teil des Bügelabschnitts 26 auf der
Statorstirnseite zu liegen, während
die beiden Bogen 28, 30 von diesem abstehen, so
daß die
Klammern mit einem Haken-Werkzeug mit Hebelwirkung, gegriffen und
aus ihrem Sitz gezogen werden können.
Die Größe und Form
der Klammern 20 ermöglicht
eine sichere Handhabung beim Einfügen und Entfernen der Klammern.
-
Bei der gezeigten Ausführungsform
ist das Motorgehäuse 32,
wie erwähnt,
als ein Gußbauteil, beispielsweise
aus Aluminium, hergestellt, wobei die Nuten 40 direkt beim
Gießen
ausgebildet werden können.
Alternativ können
die Nuten auch durch Bohren oder Fräsen hergestellt werden. In
einer anderen (nicht gezeigten) Ausführungsform der Erfindung ist das
Gehäuse
ein Blechteil, wobei entsprechende Längs- und Quer-Nuten durch Preßformen
von Sicken zur rotatorischen und axialen Verriegelung hergestellt
werden können.
-
4 zeigt
eine Klammer 42 zum Verbinden von Stator und Motorgehäuse gemäß einer
alternativen Ausführungsform.
Die Klammer 42 ist nach Art eines Splintes geformt und
umfaßt
zwei geschlossene Schenkel 44, 46 sowie eine die
Schenkel verbindende Öse 48.
Die Klammer gemäß 4 kann ein im Handel erhältliches,
fertiges Bauteil sein oder für die
beabsichtigte Anwendung speziell geformt werden. Die Klammer 32 gemäß 4 kann aus rundem, eckigem
oder halb rundem Draht oder einem anderen geeigneten Material hergestellt
sein.
-
5 zeigt
eine ähnliche
Darstellung wie 3, wobei
die Klammern der 3 ersetzt
sind durch Splinte 42, wie sie in 4 gezeigt sind.
-
Dieselben Teile wie in 3 sind in 5 mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Für den
Zusammenbau von Stator 10 und Motorgehäuse 32 mittels der
Splinte 42 gilt das oben mit Bezug auf 3 Gesagte.
-
6a und 6b zeigen eine teilweise
geschnittene Draufsicht sowie eine Längsschnittdarstellung eines
Teiles eines erfindungsgemäßen Elektromotors
zur Erläuterung
der Verbindung von Stator und Motorgehäuse. Insbesondere zeigt 6a einen Statorkörper 10 mit
einer Vielzahl von Statorhämmern 12 und
einem Rückschlußring 14.
Der Statorkörper 10 ist
aus einer Mehrzahl von Blechen durch Paketieren hergestellt und
weist auf seinem Außenumfang
mehrere Nuten 16 auf. Auf den Statorkörper 10 sind die Phasen
des Elektromotors gewickelt und bilden einen Wickelkopf 50,
der von den Stirnseiten des Statorkörpers 10 vorsteht.
Der Statorkörper 10 wird
beim Zusammenbau des Motors in den zylindrischen Teil 36 des
Motorgehäuses 32 eingeschoben, wo
er gegen einen Anschlag 52 zu liegen kommt. Bei der Ausführungsform
der 6 sind Klammern 20 in axialer
Richtung zwischen Stator 10 und Gehäuse 32 gedrückt, wobei
die Schenkel der Klammern 20 in den Nuten 16 wenigstens
teilweise aufgenommen sind. Wie in 6b gezeigt,
können
für die
Schenkel der Klammern 20 Einstiche 54 an der Innenwand
des Gehäuses
vorgesehen werden, wobei die Klammern 20 in axialer Richtung
durch die dadurch gebildeten Einstichschultern 56 verriegelt
werden.
-
Sofern aufgrund der Größe des Wickelkopfs 50 auf
der Stirnseite des Statorkörpers 10 nicht
ausreichend Platz vorhanden ist, damit die Klammern 20 von
der Stirnseite abstehen und dort gegriffen werden können, kann
vorgesehen sein, die Bügel 26 der Klammern 20 nach
radial außen
zu biegen.
-
Die in der vorstehenden Beschreibung,
den Ansprüchen
und den Figuren gezeigten Merkmale können sowohl einzeln als auch
in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung in verschiedenen Ausgestaltung
von Bedeutung sein.
-
- 10
- Statorkörper
- 12
- Statorhammer
- 14
- Rückschlußring
- 16
- Nuten
- 20
- Klammern
- 22,
24
- Schenkel
- 26
- Bügel
- 28,
30
- Bogen
- 32
- Motorgehäuse
- 34
- Flansch
- 3
6
- Gehäusekörper
- 3
8
- Kabelführung
- 40
- Nuten
- 42
- Klammern/Splinte
- 44,
46
- Schenkel
- 48
- Öse
- 50
- Wickelkopf
- 52
- Anschlag
- 54
- Einstich
- 56
- Schulter