DE19859011C1 - Elektromotor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft wenigstens einen Elektromotor mit einem Stator (2) und mit wenigstens einem elektrisch isolierenden, von einer elektrisch leitenden Statorwicklung (14, 16) umgebenen Stützkörper (8, 10) und mit eimem lösbar anbringbaren Temepraturschutzelement; um einen besseren thermisch leitenden Kontakt zwischen dem Temperaturschutzelement und der Statorwicklung zu erreichen, wird der Elektromotor erfindungsgemäß so ausgebildet, dass ein hülsenförmiger Aufnahmekörper (30) aus einem metallischen Material für das Temperaturschutzelement von der Statorwicklung (14, 16) unlösbar eingebunden ist, dass der Aufnahmekörper (30) mit einem offenen Ende aus der Statorwicklung (14, 16) vorsteht, so dass in das offene Ende das Temperaturschutzelement nach dem Aufbringen der Statorwicklung (14, 16) einsetzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Stator und mit wenigstens einem elektrisch isolierenden, von einer elektrisch leitenden Statorwicklung umgebenen Stützkörper und mit einem lösbar anbringbaren Temperaturschutzelement, wobei ein hülsenförmiger Aufnahmekörper aus einem metallischen Material für das Temperaturschutzelement von der Statorwicklung unlösbar eingebunden ist und der Aufnahmekörper mit einem offenen Ende aus der Statorwicklung vorsteht, so daß in das offene Ende das Temperaturschutzelement nach dem Aufbringen der Statorwicklung einsetzbar ist.

Ein derartiger Elektromotor ist aus CH-PS 334 788 bekannt, die einen Überlastschutz für elektrische Wicklungen beschreibt, bei dem eine Aufnahmehülse für einen Thermostaten fest in die Wicklung eingebaut ist und der Thermostat daher auch nach Fertigstellung der Wicklung ohne weiteres eingesetzt und ausgetauscht werden kann. Die Aufnahmehülse weist hierbei Wulste und Querrillen auf, wodurch sie in der Wicklung gut festgehalten wird. Problematisch ist hierbei die Fixierung der Aufnahmehülse beim Aufbringen der Wicklungen.

Aus der US-4,112,405 ist ein Elektromotor bekannt, bei dem eine Schmelzsicherung als Temperaturschutzelement nach dem Wickeln der Statorwicklung auf den Stützkörper in eine zur Statorwicklung hin offene Formausnehmung in dem Stützkörper eingepresst wird. Beim Einpressen kann das Kunststoffgehäuse der Schmelzsicherung gegen die isolierten Drahtwindungen der Statorwicklung reiben. Es besteht hierbei die Gefahr, dass die Isolierschicht der Drahtwindungen abgetragen und hierdurch ein Kurzschluss erzeugt wird. Der thermisch leitende Kontakt zwischen der Schmelzsicherung und der Statorwicklung ist aufgrund des zwischengeordneten Kunststoffgehäuses, welches die Schmelzsicherung umgibt, aber auch aufgrund des nicht innigen Anliegens des Gehäuses an die Wicklung unzureichend.

Aus der EP 0 438 981 A1 ist ein Stator für einen Elektromotor bekannt, bei dem einer der Stützkörper an seiner Außenseite eine taschenförmige Ausnehmung zur Aufnahme eines Temperaturschutzelements aufweist. Hier erweist sich die Kunststoffwand des Stützkörpers, die einen guten thermischen Kontakt zwischen der Statorwicklung und dem Temperaturschutzelement verhindert, als nachteilig.

Auch die US-Patentschrift 4,102,973 lehrt die Ausbildung einer Tasche in dem Stützkörper zur Aufnahme eines Temperaturschutzelements. Die gesamte Einheit wird in einer Spritzgußform mit Kunststoffmaterial ummantelt.

Schließlich lehrt die DE 44 38 242 A1, ein Temperaturschutzelement beim Aufbringen der Statorwicklung mit den Drahtwindungen zu umwickeln. Das Temperaturschutzelement muss also samt Anschlüssen an dem Stützkörper vorgesehen werden, was sich beim Aufbringen der Statorwicklung als nachteilig und umständlich erweist.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, dass bei gutem thermischem Kontakt zwischen dem Temperaturschutzelement und der wärmeerzeugenden Statorwicklung der hülsenförmige Aufnahmekörper einfach und sicher während des Aufbringens der Wicklungen fixiert ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Elektromotor der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der hülsenförmige Aufnahmekörper durch ein Haltemittel am Stützkörper gehalten ist, um die Statorwicklung aufbringen zu können.

Es wird also vorgeschlagen, einen metallischen, vorzugsweise aus Messing bestehenden hülsenförmigen Aufnahmekörper in unmittelbaren Kontakt mit der Statorwicklung zu bringen, indem der Kontakt dadurch erreicht wird, dass die Drahtwindungen der Statorwicklung beim Wickelvorgang unmittelbar gegen den hülsenförmigen Aufnahmekörper gewickelt werden. Unter der Wirkung der Zugspannung beim Aufwickeln der Drahtwindungen auf den Stützkörper werden die Windungen derart gegen den metallischen Aufnahmekörper gepresst, dass ein optimaler thermischer Kontakt besteht, und zwar ohne dass es zu irgendwelchen Abriebsbewegungen, welche die Isolationsschicht der Drahtwindungen zerstören könnte, kommt. Vorteilhafterweise stört das Temperaturschutzelement und dessen Anschlüsse beim Aufbringen der Statorwicklung nicht, da das Temperaturschutzelement erst nach Fertigstellen der Statorwicklung in den hülsenförmigen Aufnahmekörper eingesteckt wird. Die Erfindung bietet den weiteren Vorteil, dass erst nach der Herstellung der Statorwicklung entschieden zu werden braucht, ob der Stator bzw. ein mit dem Stator versehener Elektromotor mit oder ohne Temperaturschutzelement ausgestattet wird.

Es wird darauf hingewiesen, dass der hülsenförmige Aufnahmekörper nicht notwendigerweise zylindrische Gestalt haben muss; er kann auch Quader- oder Poligonform aufweisen. Er muss jedoch eine Aufnahmeöffnung, also das erwähnte offene Ende, aufweisen, in welches das Temperaturschutzelement einführbar ist.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Temperaturschutzelement lösbar in den hülsenförmigen Aufnahmekörper einsetzbar. Sofern das Temperaturschutzelement beispielsweise eine Schmelzsicherung darstellt, die beim Schaltvorgang zerstört wird, so kann diese Schmelzsicherung vom Stator gelöst und durch eine neue ersetzt werden. Der Stator bzw. die Statorwicklung (Spule) brauchen dann nicht weggeworfen zu werden. Wenn das Temperaturschutzelement funktionsunfähig werden sollte, so kann es gegen ein neues ausgetauscht werden.

Das Haltemittel könnte durch ansich beliebige form- oder reibschlüssig wirkende Mittel an der die Wicklung aufnehmenden Fläche des Stützkörpers ausgebildet sein. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn das Haltemittel von einer Formausnehmung in dem Stützkörper gebildet ist, in die der hülsenförmige Aufnahmekörper einklipsbar ist, jedoch im eingeklipsten Zustand aus der Formausnehmung in Richtung auf die aufzubringende Wicklung über die die Wicklung aufnehmende Fläche des Stützkörpers vorsteht. Auf diese Weise wird ein Einbinden des Aufnahmekörpers, also ein unmittelbares Umwickeln oder Bewickeln des Aufnahmekörpers durch die Statorwicklung erreicht.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Formausnehmung in dem Stützkörper in zu einer Rotorachse des Elektromotors radialer Richtung ausgebildet, so dass der hülsenförmige Aufnahmekörper radial zu einer Wicklungsteilebene der Statorwicklung in die Formausnehmung einklipsbar ist. Hierdurch kann sich eine reibschlüssige Halterung des Aufnahmekörpers oder in bevorzugter Weise ein in radialer Richtung zur Rotorachse wirkender Formschluss ergeben.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der hülsenförmige Aufnahmekörper einen zylindrischen Außenumfang auf und die Formausnehmung eine Umfangslänge von mehr als π . R, wobei R den Radius des Außenumfangs des Aufnahmekörpers bezeichnet. Die Formausnehmung bildet also ein Kreissegment von geringfügig mehr als 180°, so dass der Aufnahmekörper einerseits leicht einklipsbar und andererseits in radialer Richtung formschlüssig in der Formausnehmung gehalten ist.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Drahtwindungen der Statorwicklung durch Einbinden des hülsenförmigen Aufnahmekörpers eine Ablenkung von ihrem durch den Stützkörper bzw. dessen die Drahtwindungen aufnehmende Fläche vorgegebenen bogenförmigen Verlauf erfahren. Dies führt aufgrund der Ablenkung zu einem erhöhten Anpressdruck der Drahtwindungen gegen den Aufnahmekörper verglichen mit ihrem Anpressdruck an benachbarten Bereichen des Stützkörpers. Hierdurch wird ein inniger thermisch gut leitender Kontakt zwischen der Statorwicklung und dem Aufnahmekörper erreicht.

Es erweist sich des Weiteren als ganz besonders vorteilhaft, wenn das Wickeln der Statorwicklung auf den Stützkörper ungeachtet der vorstehend erwähnten Ablenkung durch den Aufnahmekörper mit gleicher Geschwindigkeit erfolgt. Dies führt im Bereich des eingebundenen Aufnahmekörpers zu einer geringfügig höheren Dehnung und damit zu einer Verdünnung des Drahtes. Dies bedeutet, dass an diesen Stellen mit geringfügig reduziertem Drahtdurchmesser die höchste Erwärmung stattfindet, was zu einem sicheren und frühzeitigen Ansprechen des Temperaturschutzelements führt.

Die Statorwicklung und der hülsenförmige Aufnahmekörper sind vorzugsweise durch einen aufgeträufelten Lack fixiert, der einerseits einen Schutz gegen Abrieb der Isolationsschicht der Drahtwindungen bietet und andererseits eine Stabilisierung und Fixierung des Wicklungspakets bewirkt.

Es versteht sich, dass von der Erfindung auch ein wie vorausgehend beschrieben ausgebildeter Stator erfasst ist, der noch nicht durch Einbau Teil eines Elektromotors geworden ist.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektromotors erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Stators für einen Elektromotor;

Fig. 2 eine Stirnansicht des Stators nach Fig. 1 gesehen in Richtung des Pfeils II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Detailansicht "X" eines Stützkörpers des Stators nach Fig. 1;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Stützkörpers des Stators nach Fig. 2 und

Fig. 5 eine Schnittansicht eines zylindrischen Aufnahmekörpers für ein Temperaturschutzelement.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines auf erfindungsgemäße Weise ausgebildeten Stators für einen Elektromotor. Er umfasst in ansich bekannter Weise eine Blechpaketanordnung 2 und an den gegenüberliegenden Stirnseiten 4, 6 vorgesehene Stützkörper 8, 10, die im Einzelnen in den Fig. 2 bis 4 dargestellt sind. Die Stützkörper 8, 10 können in ansich beliebiger Weise an den Stirnseiten 4, 6 befestigt werden.

Sodann wird in ansich bekannter Weise durch Eingriff einer bekannten Wickeleinrichtung in das Innere 12 des Stators eine jeweilige Statorwicklung 14, 16 um flanschartige, bogenförmige Wandabschnitte 18, 20 der Stützkörper 8 bzw. 10 gewickelt. Dabei legen sich Drahtwindungen 22, 24, die in Fig. 2 lediglich schematisch angedeutet sind, gegen wicklungsaufnehmende Flächen 26, 28 der flanschartigen Wandabschnitte 18, 20.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist am Stützkörper 18 ein zylinderförmiger Aufnahmekörper 30 vorgesehen, in den ein längliches zylinderförmiges Temperaturschutzelement (nicht dargestellt) einsetzbar ist. Das Temperaturschutzelement kann eine Schmelzsicherung oder ein temperaturabhängiges elektronisches Steuerbauteil, wie z. B. ein PTC sein, welches mit einer Steuerschaltung für den Stator bzw. für den Elektromotor zusammenwirkt.

Der zylindrische Aufnahmekörper 30 ist von der Statorwicklung 14 derart eingebunden, dass er vom Stator bzw. von dem Stützkörper 8 nicht gelöst werden kann, da die Drahtwindungen 22 der Statorwicklung 14 in innigem und thermisch gut leitenden Kontakt mit dem Aufnahmekörper 30 stehen und diesen fixieren.

Vor dem Aufbringen der Statorwicklungen 14, 16 wird der zylindrische Aufnahmekörper 30 durch Haltemittel 32 (Fig. 3) in Form einer Formausnehmung 34 in dem Stützkörper 8 an diesem gehalten. Die Formausnehmung 34 ist von der wicklungsaufnehmenden Fläche 26 des flanschartigen Wandabschnitts 18 rückspringend vorgesehen. Sie ist im Querschnitt teilkreisscheibenförmig ausgebildet und entspricht der Außenkontur des zylindrischen Aufnahmekörpers 30. Ihre Umfangslänge 36 ist - wie aus Fig. 3 zu erkennen ist - größer π.R, wobei R den Radius der Kreissegmentform bezeichnet. Der Kreissegmentwinkel ist - wie ebenfalls aus Fig. 3 zu erkennen ist - zwischen 20 und 50° größer als 180° (Halbkreisform). Hierdurch bildet die Formausnehmung 34 geringfügigst nachgiebige Außenflanken 38 und 40, die es ermöglichen, den zylindrischen Aufnahmekörper 30 im Wesentlichen radial zur Rotorachse 42 (Fig. 1, 2), also in Richtung des Pfeils 44 in die Formausnehmung 34 einzuklipsen. Im eingeklipsten Zustand ist eine in radialer Richtung wirkende formschlüssige Halterung des zylindrischen Aufnahmekörpers 30 in der Formausnehmung 34 erreicht, so dass nunmehr die Statorwicklung 14 aufgebracht werden kann.

Beim Wickeln der Statorwicklung 14, 16 legen sich die Drahtwindungen 22, 24 gegen die wicklungsaufnehmende Fläche 26, 28 der flanschförmigen Wandabschnitte 18, 22 der Stützkörper 8, 10 an. Durch vorhergehendes Einklipsen des zylindrischen Aufnahmekörpers 30 in die Formausnehmung 34 steht dieser gewolltermaßen über die benachbarten Bereiche der wicklungsaufnehmenden Fläche 26 vor. Hierdurch werden die Drahtwindungen 22 in diesem Bereich von ihrem durch die Form der wicklungsaufnehmenden Fläche 26 vorgegebenen Verlauf abgelenkt. Es erweist sich als ganz besonders vorteilhaft, dass hierdurch ein erhöhter Anpressdruck der in Fig. 3 nicht dargestellten Drahtwindungen gegen den Außenumfang des zylindrischen Aufnahmekörpers 30 erreicht wird, was zu einer thermisch gut leitenden Ankopplung des Aufnahmekörpers 30 an die Drahtwindungen 22 der Statorwicklung 14 führt. Als ganz besonders vorteilhaft erweist es sich, dass bei gleichbleibender Wickelgeschwindigkeit in Folge des sich durch die Umlenkung der Drahtwindungen ergebenden Zugs innerhalb des Drahts im Bereich des Aufnahmekörpers 30 eine Verringerung des Drahtdurchmessers einstellt. Dies führt aber in vorteilhafter Weise dazu, dass gerade dort die höchste Wärmeentwicklung auftritt und gewolltermaßen sofort an den Aufnahmekörper und das darin eingesetzte Temperaturschutzelement übertragen wird. Ein Durchbrennen des Elektromotors kann daher sicher vermieden werden.

Nach dem Fertigstellen des Stators kann entschieden werden, ob ein Temperaturschutzelement in den hülsenförmigen Aufnahmekörper 30 eingeschoben wird oder der Stator ohne ein solches Temperaturschutzelement zu einem Elektromotor weitergefertigt wird.

Claims (11)

1. Elektromotor mit einem Stator (2) und mit wenigstens einem elektrisch isolierenden, von einer elektrisch leitenden Statorwicklung (14, 16) umgebenen Stützkörper (8, 10) und mit einem lösbar anbringbaren Temperaturschutzelement, wobei ein hülsenförmiger Aufnahmekörper (30) aus einem metallischen Material für das Temperaturschutzelement von der Statorwicklung (14, 16) unlösbar eingebunden ist und der Aufnahmekörper (30) mit einem offenen Ende aus der Statorwicklung (14, 16) vorsteht, so dass in das offene Ende das Temperaturschutzelement nach dem Aufbringen der Statorwicklung (14, 16) einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenförmige Aufnahmekörper (30) durch ein Haltemittel (32) am Stützkörper (8) gehalten ist, um die Statorwicklung (14) aufbringen zu können.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Temperaturschutzelement lösbar in das offene Ende des hülsenförmigen Aufnahmekörpers (30) einsetzbar ist.

3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Aufnahmekörper (30) aus Messing besteht.

4. Elektromotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Aufnahmekörper (30) zylindrisch ist.

5. Elektromotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (32) von einer Formausnehmung (34) im Stützkörper (8) gebildet ist, in die der hülsenförmige Aufnahmekörper (30) einklipsbar ist, jedoch im eingeklipsten Zustand aus der Formausnehmung (34) in Richtung auf die aufzubringende Wicklung (14) vorsteht.

6. Elektromotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formausnehmung (34) im Stützkörper (8) in zu einer Rotorachse (42) des Elektromotors radialer Richtung ausgebildet ist, so dass der hülsenförmige Aufnahmekörper (30) im wesentlichen radial hierzu in die Formausnehmung (34) einklipsbar ist.

7. Elektromotor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmekörper (30) formschlüssig in der Formausnehmung (34) gehalten ist.

8. Elektromotor nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der hülsenförmige Aufnahmekörper (30) einen zylindrischen Außenumfang und die Formausnehmung (34) eine Umfangslänge (36) von mehr als π.R aufweist, wobei R den Radius des Außenumfangs des Aufnahmekörpers (30) bezeichnet.

9. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (14) durch Einbinden des hülsenförmigen Aufnahmekörpers (30) eine Ablenkung von ihrem durch den Stützkörper vorgegebenen bogenförmigen Verlauf erfährt.

10. Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtwindungen (22) der Statorwicklung (14) im Bereich ihrer Ablenkung durch den Aufnahmekörper (30) einen geringfügig geringeren Drahtdurchmesser aufweisen.

11. Elektromotor nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (14) und der hülsenförmige Aufnahmekörper (30) durch einen aufgeträufelten Lack fixiert sind.