DE202016008176U1 - Elektromotor - Google Patents

Abstract

Elektromotor (20), insbesondere für einen elektrischen Kältemittelantrieb (2), mit einem Motorgehäuse (18a), in welchem ein Stator (28) sowie ein gegenüber diesem drehbar gelagerter Rotor (26) aufgenommen sind, – wobei der Stator (28) ein zylinderförmiges Statorjoch (60) aufweist, von dem sich innenumfangsseitig ausgehend eine Anzahl von Statorzähnen (54) sternförmig radial einwärts erstrecken, – wobei zwischen dem Außenumfang (66) des Statorjochs (60) und dem Innenumfang (64) des Motorgehäuse (18a) ein kreisringförmiger Spaltbereich (68) gebildet ist, und – wobei in den Spaltbereich (68) eine dämpfende Zwischenschicht (70) eingebracht ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, insbesondere für einen elektrischen Kältemittelantrieb, mit einem Motorgehäuse, in welchem ein Stator sowie ein gegenüber diesem drehbar gelagerter Rotor aufgenommen sind. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kältemittelantrieb, insbesondere einen Kältemittelverdichter für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektromotorischen Antriebsteil mit einem derartigen Elektromotor und mit einem damit gekoppelten Verdichterteil für ein Kältemittel, beispielsweise ein chemisches Kältemittel (R-134a, R-1234yf) oder Kohlenstoffdioxid (CO₂).
• Bei Kraftfahrzeugen sind regelmäßige Klimaanlagen eingebaut, die mit Hilfe einer einen Kältemittelkreislauf bildenden Anlage den Fahrzeuginnenraum klimatisieren. Derartige Anlagen weisen grundsätzlich einen Kreislauf auf, in dem ein Kältemittel geführt ist. Das Kältemittel, beispielsweise R-134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan) oder R-744 (Kohlenstoffdioxid), wird an einem Verdampfer erwärmt und mittels eines (Kältemittel-)Verdichters beziehungsweise Kompressors verdichtet, wobei das Kältemittel anschließend über einen Wärmetauscher die aufgenommene Wärme wieder abgibt, bevor es über eine Drossel erneut zum Verdampfer geführt wird.
• Der Verdichter bewirkt hierbei den Umlauf beziehungsweise die Zirkulation des Kältemittels im Kältemittelkreislauf. Hierzu saugt der Verdichter kaltes, gasförmiges Kältemittel an und verdichtet es. Das durch den Verdichtungsvorgang komprimierte und heiß gewordene gasförmige Kältemittel wird mit einem vergleichsweise hohen (Kältemittel-)Druck aus dem Auslass des Verdichters zu dem Wärmetauscher beziehungsweise Kondensator gedrückt. Zur Schmierung des Verdichters wird dem Kältemittel häufig ein Schmiermittel (Schmieröl) zugegeben.
• Derartige Verdichter weisen typischerweise einen elektromotorischen Antrieb auf, welcher zum Zwecke einer Regelung und/oder Steuerung der Klimatisierung mittels einer zugeordneten Motorelektronik geregelt beziehungsweise gesteuert wird. Der Stator des zugehörigen Elektromotors weist typischerweise ein außenumfangsseitiges Statorjoch (als magnetischen Rückschluss) auf, von dem sich innenumfangsseitig ausgehend eine Anzahl von Statorzähnen sternförmig radial einwärts erstreckt.
• Dabei ist es wünschenswert, dass der Stator und damit der Elektromotor möglichst raumsparend und gewichtsarm ausgeführt (konstruiert) ist. Dies kann erreicht werden, indem das zylinderförmige Statorjoch eine möglichst geringe radiale Dicke aufweist. Dies führt jedoch im elektromotorischen Betrieb dazu, dass sich das Statorjoch im Bereich der Anbindungsstellen der Statorzähne infolge der auftretenden elektromotorischen Kräfte radial einwärts einwölbt. Dies kann in unerwünschter Weise zu einer Geräuschentwicklung und/oder Vibrationen des Stators im Motor- oder Antriebsgehäuse führen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen möglichst geeigneten Elektromotor anzugeben, der einerseits möglichst raumsparend und gewichtsarm ausgeführt ist, und andererseits im elektromotorischen Betrieb möglichst geräusch- und/oder vibrationsreduziert ist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde einen Kältemittelantrieb mit einem derartigen Elektromotor anzugeben.
• Bezüglich des Elektromotors wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Kältemittelantriebs mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
• Der erfindungsgemäße Elektromotor ist insbesondere für einen Einsatz in einem elektrischen Kältemittelantrieb geeignet und eingerichtet. Hierzu weist der Elektromotor ein topfartiges Motorgehäuse auf, in welchem ein Stator sowie ein gegenüber diesem drehbar gelagerter Rotor aufgenommen sind. Der Stator weist hierbei ein etwa (hohl-)zylinderförmiges Statorjoch auf, von dem sich innenumfangsseitig ausgehend eine Anzahl von Statorzähnen sternförmig radial einwärts erstrecken. Auf den somit gebildeten Statorstern sind im Montagezustand Stator- oder Phasenwicklungen in Form von Spulen aufgebracht. Zwischen dem Außenumfang des Statorjochs (Mantelfläche) und dem Innenumfang des Motorgehäuses (Gehäuseinnenwand) ist ein kreisringförmiger Spaltbereich (Ringraum, Zwischenraum) gebildet. In diesen Spaltbereich ist eine dämpfende Zwischenschicht eingebacht, die diesen vorzugsweise im Wesentlichen vollständig ausfüllt. Mit anderen Worten ist die Mantelfläche des Statorjochs umfangsseitig vorzugsweise vollständig und in Axialrichtung zweckmäßigerweise zumindest annähernd vollständig mit der dämpfende Zwischenschicht umgeben (umschlossen). Der radiale Aufbau der Zwischenschicht beziehungsweise die radiale Breite des Spaltbereichs ist hierbei beispielsweise auf 0,1 mm bis 0,3 mm begrenzt.
• Durch die insbesondere weiche oder elastische Zwischenschicht ist ein Dämpfungssystem gebildet, welches Vibrationen des Stators gegenüber dem Motor- oder Antriebsgehäuse dämpft, sodass die damit verbundene Geräuschentwicklung im Betrieb des Elektromotors reduziert oder vollständig verhindert wird. Dadurch ist auf konstruktiv einfache und kostengünstige Art und Weise ein besonders geräuscharmer und laufruhiger Elektromotor realisiert. Des Weiteren ermöglicht das Einbringen einer erfindungsgemäßen Zwischenschicht eine Reduzierung der radialen Dicke des Statorjochs, wodurch der Stator selbst sowie der Elektromotor besonders raumsparend und gewichtsarm ausführbar sind.
• Unter einer Dämpfung von Vibrationen und/oder Schwingungen des Stators ist hierbei insbesondere die Dämpfung von radial gerichteten Kräften infolge der im Motorbetrieb auftretenden elektromotorischen Kräfte auf das Statorjoch und dessen dadurch auftretende Verformung zu verstehen.
• Das Dämpfungssystem beziehungsweise die Zwischenschicht ist beispielsweise aus einer Vielzahl von Dämpfungskugeln ausgebildet. Eine derartige Dämpfungskugel ist vorzugsweise als Hohlkugel ausgestaltet, wobei in dem Hohlraum eine Anzahl von kleineren Innenkugeln als Kernmaterial eingebacht beziehungsweise eingekapselt sind. Bei einer auftretenden Schwingung oder Vibration des Statorjochs gegenüber dem Motorgehäuse bewegen sich einerseits die Hohlkugeln im Spaltbereich gegeneinander. Andererseits bewegen sich die jeweiligen Innenkugeln gegeneinander sowie gegenüber der jeweiligen Hohlkugel. Dadurch wird die Schwingungs- beziehungsweise Vibrationsenergie auf eine Bewegungsenergie der Vielzahl an Hohlkugeln und Innenkugeln übertragen. Die Hohlkugeln und Innenkugeln weisen insgesamt eine vergleichsweise große Oberfläche auf, sodass die übertragene Bewegungsenergie in einer vergleichsweise kurzen Zeitdauer als Reibungswärme dissipiert wird. Mit anderen Worten wird die Schwingungsenergie mittels einer durch die Relativbewegungen auftretenden Wärmeentwicklung gedämpft.
• In einer möglichen alternativen Ausgestaltungsform ist die dämpfende Zwischenschicht beispielsweise als ein vliesartiges Drahtgeflecht ausgestaltet. Hierzu sind eine Vielzahl von kunststoffartigen Drähten und/oder Fasern in einer Wirrlage zu einer Faserschicht als Drahtgeflecht gefügt. Die Schwingungsenergie bewirkt eine Relativbewegung der einzelnen Drähte oder Fasern untereinander, sodass die Energie auf einer großen Oberfläche in eine Reibungswärme umgewandelt wird.
• Durch die Zwischenschicht werden somit radiale Kräfte während des Betriebs des Elektromotors gedämpft. Des Weiteren ist durch die Zwischenschicht ein Ausgleich hinsichtlich des radialen Spiels im Spaltbereich realisiert. Dies wirkt sich insbesondere vorteilhaft in Hinblick auf einen Ausgleich bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Stators und des Motorgehäuses aus. Dadurch ist auch bei sich verändernden Betriebs- und/oder Umgebungstemperaturen stets ein möglichst geräuschreduzierter Motorbetrieb des Elektromotors sichergestellt.
• In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Zwischenschicht auf den Außenumfang des Statorjochs und/oder auf den Innenumfang des Motorgehäuses stoffschlüssig aufgebracht. Das dadurch gebildete Dämpfungssystem ermöglicht erkanntermaßen eine Längsverpressung des Stators im Motorgehäuse, anstelle einer (durch Wärmebehandlung) hergestellten Querverpressung. Die Zwischenschicht wirkt hierbei unterstützend bei einer zentrierten Ausrichtung des Stators innerhalb des Motorgehäuses.
• In einer vorteilhaften Ausbildung ist die Zwischenschicht an einer Folie angebunden. Die Folie ist hierbei an dem Außenumfang des Statorjochs angebracht. Die Folie ist zusätzlich oder alternativ an dem Innenumfang des Motorgehäuses angebracht. Insbesondere weist die Folie eine stator- beziehungsweise gehäuseseitige Klebeschicht zur stoffschlüssigen Aufbringung auf die Statorjochaußenseite beziehungsweise auf die Gehäuseinnenseite auf. Ein mit einem solchen Dämpfungssystem jochaußenseitig umlegter Stator ermöglicht somit auch bei engstem Spaltbereich zwischen dem Stator und dem diesen umgebenden Motorgehäuse eine zuverlässige Dämpfung. Insbesondere ist durch die Folie eine besonders leichte Aufbringung der Zwischenschicht realisiert, wodurch die Montage des Elektromotors wesentlich vereinfacht wird.
• In einer zweckdienlichen Ausgestaltung weist die Zwischenschicht eine Vielzahl von filamentartigen Fäden oder Härchen auf. In einer denkbaren Ausgestaltungsform sind hierbei beispielsweise etwa 500 Fäden pro 1 mm² vorgesehen. Durch die Vielzahl von Fäden oder Filamenten ist eine besonders effektive und zuverlässige Dämpfung realisiert.
• In einer vorteilhaften Weiterbildung weist jeder Faden einen Durchmesser zwischen 0,01 mm und 0,04 mm auf. Dadurch wird gewährleistet, dass eine möglichst hohe Flächendichte der Fäden in der Zwischenschicht realisierbar ist. Dies überträgt sich vorteilhaft auf die Dämpfungseigenschaften der Zwischenschicht während des Motorbetriebs.
• Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Fäden radial zum Außenumfang des Statorjochs ausgerichtet sind. Die Fäden stehen somit insbesondere senkrecht zu der Ebene der Folie, und liegen freiendseitig an dem Innenumfang des Motorgehäuses an. Mit anderen Worten weisen die Fäden beziehungsweise Filamente jeweils eine Länge auf, die im Wesentlichen der radialen Breite des Spaltbereichs entspricht.
• Der Dämpfungseffekt wird somit im Wesentlichen dadurch realisiert, dass die Filamente im Montagezustand des Stators im Motorgehäuse lediglich freiendseitig umbiegen und mit dem abgebogenen Freiende an der Gehäuseinnenwand anliegen. Durch die dadurch entstehende Reibungswärme wird die Schwingungsenergie zwischen den Freienden und der Innenwand des Motorgehäuses dissipiert. Mit anderen Worten wird beim elektromotorischen Betrieb an den Anlagebereichen der Freienden der Filamente an der Gehäuseinnenwand Reibungswärme erzeugt, so dass betriebsbedingte Schwingung- oder Verformungsenergie des Stators/-Elektromotors in Wärme umgewandelt wird, was zu dem gewünschten Dämpfungseffekt führt.
• Die vergleichsweise große Oberflächendichte der Fäden verhindert hierbei vorteilhafterweise ein zu starkes Umknicken oder Umbiegen der Freienden, sodass die zentrierte Ausrichtung des Stators innerhalb des Motorgehäuses während der Schwingungen oder Vibrationen stets sichergestellt ist. Die auftretenden radialen Kräfte verteilen sich hierbei gleichmäßig auf die große Anzahl der gleichartigen Fäden, sodass eine besonders zuverlässige und betriebssichere Dämpfung gewährleistet ist.
• Zur besseren Kraftübertragung zwischen dem Innenumfang des Motorgehäuses und der Zwischenschicht, das bedeutet zur Erhöhung der Reibung zwischen den Freienden und der Gehäuseinnenwand, weist in einer möglichen Weiterbildung jeder Faden beziehungsweise jedes Filament ein pilzkopf- oder klettartiges Freiende auf. Durch die Vergrößerung oder Verbreiterung des Freiendes wird insbesondere der Anlagebereich der Filamente an der Gehäuseinnenwand vergrößert, wodurch eine verbesserte Umwandlung der Schwingungs- oder Verformungsenergie in Wärme erfolgt. Dadurch wird die Dämpfung der Zwischenschicht weiter verbessert.
• In einer besonders geeigneten Ausführung sind die Fäden mit deren den Freienden gegenüberliegenden Festenden an eine oder die Folie adhäsiv angebunden. Dadurch wird insbesondere die radiale Ausrichtung der Fäden festgelegt und sichergestellt. Somit ist stets eine effektive und zuverlässige Dämpfung der Vibrationen und Schwingungen ermöglicht.
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Zwischenschicht, insbesondere die Vielzahl an Fäden, aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, insbesondere einem Polyamid, hergestellt. Vorzugsweise werden die Polyamidfäden bei der Herstellung der Zwischenschicht beispielsweise mittels eines Luftstroms elektrostatisch aufgeladen. Die aufgeladenen Fäden werden anschließend beispielsweise auf die Folie aufgebracht und adhäsiv festgelegt. Aufgrund der gegenseitig wirkenden elektrostatischen Abstoßungskräfte der Fäden untereinander erfolgt hierbei eine selbsttätige, senkrechte (normale) und gleichmäßige Ausrichtung und Verteilung auf der Oberfläche der Folie. Mit anderen Worten richten sich die Fäden selbsttätig entlang der im Montagezustand radial gerichteten Orientierung (Radialrichtung) aus. Dadurch ist auf kostengünstige Art und Weise ein besonders einfach herzustellendes und zuverlässiges Dämpfungssystem für den Elektromotor bereitgestellt.
• In einer bevorzugten Anwendung ist der erfindungsgemäße Elektromotor für den Antrieb eines elektrischen Kältemittelantriebs vorgesehen. Der insbesondere als Kältemittelverdichter ausgestaltete Kältemittelantrieb ist vorzugsweise in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs eingebaut. Der Elektromotor ist hierbei zweckdienlicherweise in einem elektromotorischen Antriebsteil des Kältemittelverdichters angeordnet. Der elektromotorische Antriebsteil ist antriebstechnisch mit einem Verdichterteil, beispielsweise in Ausgestaltung eines Scroll-Verdichters gekoppelt.
• Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischen und vereinfachten Darstellungen:
• 1 in einer perspektivischen Seitenansicht einen elektromotorischen Kältemittelverdichter mit einem Antriebsteil und mit einem Verdichterteil,
• 2 in perspektivischer Darstellung ausschnittsweise den Elektromotor in einem Motorgehäuse des Antriebsteils,
• 3 ausschnittsweise in perspektivischer Darstellung einen Rotor des Elektromotors mit dem Verdichterteil,
• 4 in perspektivischer Darstellung einen in ein zylinderförmiges Statorjoch eingesetzten und mit diesem reibschlüssig verbundenen Statorstern ohne Spulen sowie mit einer auf den äußeren Mantelflächen aufgebrachten Zwischenschicht,
• 5 in Draufsicht einen Stator ohne Spulen und mit der Zwischenschicht in dem Motorgehäuse,
• 6 ausschnittsweise in Draufsicht den Stator gemäß 5 mit einer Zwischenschicht mit einer Vielzahl von filamentartigen Fäden, und
• 7 ausschnittsweise in Draufsicht den Stator gemäß 5 mit einer Zwischenschicht mit einer Vielzahl von Fäden mit pilzkopfartigen Freienden.
• Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• Der in 1 dargestellte Kältemittelantrieb 2 ist vorzugsweise als ein Kältemittelverdichter in einem nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs verbaut. Der elektromotorische Kältemittelverdichter 2 weist ein elektrisches (elektromotorisches) Antriebsteil 4 sowie ein mit diesem gekoppeltes Verdichterteil (Verdichterkopf) 6 auf. Das Antriebsteil 4 einerseits und das Verdichterteil 6 andererseits sind modular aufgebaut, sodass beispielsweise ein Antriebsteil 4 an unterschiedliche Verdichterteile 6 koppelbar ist. Ein zwischen den Modulen 4 und 6 gebildeter Übergangsbereich weist eine mechanische Schnittstelle 8 mit einem antriebsseitigen Lagerschild 10 auf. Das Verdichterteil 6 ist antriebstechnisch über die mechanische Schnittstelle 8 an das Antriebsteil 4 angebunden.
• Zur Montage oder Befestigung ist das Verdichterteil 6 mittels sechs umfangsseitig verteilten Flanschverbindungen 12 an das Antriebsteil 4 gefügt. Die Flanschverbindungen 12 sind hierbei überstehend an den Außenumfang des Kältemittelverdichters 2 als laschenartige Flansche 12a, 12b, 12c angeformt. Die Flansche 12a, 12b und 12c weisen hierbei jeweils eine axiale Höhe entlang einer Axialrichtung A des Kältemittelverdichters 2 auf.
• Jede Flanschverbindung 12 weist einen Flansch 12a des Antriebsteils und einen Flansch 12b des Lagerschilds 10 sowie einen Flansch 12c des Verdichterteils 6 auf, welche jeweils miteinander fluchtende Schraubenaufnahmen 14 aufweisen, in die jeweils eine Befestigungsschraube 16 vom Verdichterteil 6 aus einschraubbar ist. Hierzu weisen insbesondere die Schraubenaufnahmen 14 der Flansche 12a des Antriebsteils 4 ein Innengewinde auf, in welches die Befestigungsschraube 16 kraftschlüssig verschraubbar ist. Durch die somit sechs Befestigungsschrauben 16 ist das Verdichterteil 6 betriebssicher und rüttelfrei an dem Antriebsteil 4 befestigt. In den Figuren sind die Flanschverbindungen 12 lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.
• Das in 2 ausschnittsweise dargestellte Antriebsteil 4 umfasst ein topfartiges Antriebsgehäuse 18 mit zwei Gehäuseteilbereichen 18a und 18b, welche durch eine nicht näher dargestellte, monolithisch integrierte Gehäusezwischenwand innerhalb des Antriebsgehäuses 18 voneinander fluiddicht getrennt sind.
• Der verdichterseitige Gehäuseteilbereich ist als ein Motorgehäuse 18a zur Aufnahme eines Elektromotors 20 ausgebildet, und ist einerseits durch die (Gehäuse-)Zwischenwand und andererseits durch das Lagerschild 10 verschlossen. Der an der Zwischenwand gegenüberliegende Gehäuseteilbereich ist als ein Elektronikgehäuse 18b ausgebildet, in welchem eine den Elektromotor 20 ansteuernde Motorelektronik 22 aufgenommen ist.
• Die 2 zeigt einen Blick auf die A-Seite des Antriebsgehäuses 18 bei einem abgenommenen Lagerschild 10. Der insbesondere bürstenlose Elektromotor 20 umfasst einen, in 3 näher dargestellten, drehfest mit einer Motorwelle 24 gekoppelten Rotor 26, welcher rotierbar innerhalb eines Stators 28 angeordnet ist. Der Stator 28 umfasst ein Blechpaket 28a mit zwölf nach innen gerichteten Statorzähnen, auf welche eine Stator- beziehungsweise Drehfeldwicklung 28b des Elektromotors 20 aufgebracht ist. Die Spulenwicklungen der einzelnen Motorphasen der Statorwicklung 28b sind auf nicht näher dargestellte Spulen- oder Wicklungskörper aufgewickelt, welche wiederum auf die Statorzähne aufgesetzt sind.
• Das Elektronikgehäuse 18b ist mit einem Gehäusedeckel (Elektronikdeckel) 30 zu einer dem Verdichterteil 6 abgewandten Stirnseite 32 des Antriebsteils 4 hin verschlossen. Die Motorelektronik 22 wird bei einem geöffneten Gehäusedeckel 30 in dem Elektronikgehäuse 18b montiert und ist weiterhin bei einem abgenommenen Gehäusedeckel 30 zu Wartungs- oder Reperaturzwecken problemlos zugänglich.
• Das Antriebsgehäuse 18 weist im Bereich des Elektronikgehäuses 18b einen Gehäuseanschlussabschnitts 34 zur elektrischen Kontaktierung der Elektronik 22 an ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs auf. Der Gehäuseanschlussabschnitt 34 umfasst zwei Motoranschlüsse 34a und 34b, welche zu der Elektronik 22 geführt und mit dieser innerhalb des Elektronikgehäuses 18b elektrisch kontaktiert sind.
• Das Antriebsgehäuse 18 weist etwa auf Höhe des Gehäuseanschlussabschnitts 34 einen (Kältemittel-)Einlass 36 zum Anschluss an den Kältemittelkreislauf auf. Über den Einlass 36 strömt ein Kältemittel des Kältemittelkreislaufes in das Antriebsgehäuse 18, insbesondere in das Motorgehäuse 18a, ein. Von dem Motorgehäuse 18a aus fließt das Kältemittel durch das Lagerschild 10 zu dem insbesondere als Scrollverdichter ausgestalteten Verdichterteil 6. Das Kältemittel wird anschließend mittels des Verdichterteils 6 verdichtet beziehungsweise komprimiert und tritt an einem bodenseitigen (Kältemittel-)Auslass 38 des Verdichterteils 6 in den Kältemittelkreislauf der Klimaanlage aus.
• Der Auslass 38 ist an dem Boden eines topfförmigen Verdichtergehäuses 40 des Verdichterteils 6 angeformt. Im angeschlossenen Zustand bildet der Einlass 36 hierbei die Niederdruck- beziehungsweise Saugseite und der Auslass 38 die Hochdruck- beziehungsweise Pumpseite des Kältemittelverdichters 2.
• Die 4 zeigt das Statorblechpaket 28a des Stators 28. Das Blechpaket 28a weist eine nachfolgend auch als Statorstern 42 bezeichnete sternförmige Statorkomponente, die im Ausführungsbeispiel als Blechpaket aus in Lagen übereinander gestapelten Statorblechen 44 hergestellt ist. Die Statorbleche 44 sind unter Bildung einer zentralen, zylindrischen Öffnung 46 als Statorbohrung in einer Stapelrichtung 48 aufeinander geschichtet und beispielsweise miteinander verprägt oder stanzpakettiert. Der Statorstern 42 ist Teil des in 5 gezeigten unbewickelten und in 2 gezeigten bewickelten Stators 28 des dort dargestellten Elektromotors 20. Das Blechpaket des Statorsterns 42 schließt an dessen Oberseite 50 und an dessen Unterseite 52 vorzugsweise jeweils mit mindestens einem in Umfangrichtung geschlossenen Statorblech 44 ab.
• Der Statorstern 42 umfasst in dem Ausführungsbeispiel der 4 zwölf radial nach außen verlaufende Statorzähne 54, die an der radial zur Mitte gelegenen Innenseite einen zylinderförmigen Polschuh 56 bilden. Die Statorzähne 54 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen. Der Polschuh 56, der dem in 3 dargestellten Rotor 26 des Elektromotors 20 zugewandt ist, ist in Stapelrichtung 48 unter Bildung von polschuhseitigen Lücken 58 nur teilweise umfangsseitig geschlossen, um einen magnetischen Kurzschluss zu verringern. Die Statorzähne 54 sind freiendseitig mit einem zylindrischen Statorjoch 60 mittels eines Pressvorgangs kraft-/reibschlüssig gefügt.
• Das Statorjoch 60 ist aus aufeinander gestapelten Rückschlussringblechen oder Statorblechen 62 gefertigt. Das Blechpaket des Statorsterns 42 und das Blechpaket des Statorjochs 60 bilden im gefügten Zustand das Blechpaket 28a des Stators 28.
• Im Montagezustand sind die in 4 nicht sichtbaren Wicklungen um die Statorzähne 54 des Statorsterns 42 gelegt. Die Wicklungen werden vor dem Fügen des Statorsterns 42 und des Statorjochs 60 gemäß 2 als Spulen auf Wicklungsträger und mit diesen auf die Statorzähne 54 aufgesetzt. Jeder der rahmenartigen Wicklungsträger trägt eine Spule oder Spulenwicklung als Teil der Statorwicklung 28b. Jeweils zwei aufeinanderfolgende Spulen sind durchgehend verbunden und bilden ein Spulenpaar mit den Spulen in Serienschaltung. Im elektromotorischen Betrieb erzeugen die bestromten Wicklungen der Statorwicklung 28b das statorseitige Magnetfeld, das in Wechselwirkung mit Permanentmagneten des um die zentrale Stator- oder Motorachse A rotierenden Rotors 26 des bürstenlosen Elektromotors 20 tritt.
• In der 5 ist ausschnittsweise ein Schnitt durch das Motorgehäuse 18a mit eingesetztem Stator 28 mit zehn Statorzähnen 54 dargestellt. Im Montagezustand ist zwischen dem Innenumfang beziehungsweise der Gehäuseinnenwand 64 des Motorgehäuses 18a und dem Außenumfang beziehungsweise der Mantelfläche 66 des Statorjochs 60 ein kreisringförmiger Spaltbereich (Ringraum, Zwischenbereich) 68 ausgebildet. Dieser Spaltbereich 68 ist im Montagezustand von einer dämpfenden Zwischenschicht 70 im Wesentlichen vollständig ausgefüllt.
• Der Stator 28 und damit der Elektromotor 20 sind möglichst raumsparend und gewichtsarm ausgeführt. Hierzu weist das zylinderförmige Statorjoch 60 entlang einer Radialrichtung R eine möglichst geringe radiale Dicke auf. Dies führt jedoch im elektromotorischen Betrieb dazu, dass sich das Statorjoch 60 im Bereich der Anbindungsstellen der Statorzähne 54 infolge der elektromotorischen Kräfte radial einwärts einwölbt. Die auch als Dämpfungssystem bezeichnete Zwischenschicht 70 reduziert oder verhindert hierbei eine Geräuschentwicklung und/oder Vibrationen des Stators 28 im Motorgehäuse 18a, sodass ein möglichst laufruhiger Motorbetrieb gewährleistet ist.
• Die in den 4, 6 und 7 lediglich ausschnittsweise dargestellte Zwischenschicht 70 dämpft hierbei die Vibrationen/Schwingungen des Statorjochs 60 gegenüber dem Motorgehäuse 18a infolge der im Motorbetrieb auftretenden elektromotorischen Kräfte. Die Schwingungs- oder Verformungsenergie des Statorjochs 60 wird hierzu in der Zwischenschicht 70 vorzugsweise in Wärme umgewandelt und somit die Schwingungen beziehungsweise Vibrationen zuverlässig gedämpft.
• Die Zwischenschicht 70 weist eine Folie 72 auf, die stoffschlüssig auf den Außenumfang 66 des Statorjochs 60 aufgebracht ist. Hierzu weist die Folie 72 eine statorseitige Klebeschicht zur stoffschlüssigen Aufbringung auf die Statorjochaußenseite 66 auf. Ein mit einer solchen Zwischenschicht 70 jochaußenseitig umlegter Stator 28 ermöglicht somit bei engstem Spaltbereich 68 zwischen dem Stator 28 und dem diesen umgebenden Motorgehäuse 18a eine zuverlässige Dämpfung. Des Weiteren ermöglicht das dadurch gebildete Dämpfungssystem 70 eine Längsverpressung des Stators 28 im Motorgehäuse 18a und somit eine besonders kostengünstige Herstellung des Elektromotors 20 beziehungsweise des Kältemittelverdichters 2.
• Wie insbesondere in den 6 und 7 ersichtlich ist, weist die Zwischenschicht eine Vielzahl von filamentartigen Fäden oder Härchen 74 auf. Die nachfolgend auch als Filamente bezeichneten Fäden 74 sind hierbei radial zum Außenumfang 66 des Statorjochs 60 ausgerichtet sind. Die Fäden 74 stehen somit insbesondere senkrecht zu der Ebene der Folie 72, das bedeutet entlang der Radialrichtung R, und liegen freiendseitig an dem Innenumfang 64 des Motorgehäuses 18a an. Die Fäden beziehungsweise Filamente 74 weisen hierbei jeweils eine Länge auf, die etwa der radialen Breite des Spaltbereichs 68 entspricht.
• Der Dämpfungseffekt wird somit im Wesentlichen dadurch realisiert, dass die Filamente 74 im Montagezustand des Stators 28 im Motorgehäuse 18a lediglich freiendseitig umbiegen und mit dem abgebogenen Freiende 76 an der Gehäuseinnenwand anliegen. Durch die dadurch entstehende Reibungswärme wird die Schwingungsenergie zwischen den Freienden 76 und der Innenwand 66 des Motorgehäuses 18a dissipiert. Ein den Freienden 76 gegenüberliegendes Festende 78 ist hierbei jeweils an die Folie adhäsiv angebunden. Die Filamente 74 sind in der 6 und der 7 lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.
• Die 6 und 7 zeigen die Filamente 74 lediglich schematisch. In einer geeigneten Dimensionierung weisen die Filamente 74 jeweils einen Durchmesser zwischen 0,01 mm und 0,04 mm auf, wobei somit vorzugsweise eine hohe Oberflächendichte der Filamente 74 auf der Folie 72 realisiert ist. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind hierbei insbesondere etwa 500 Fäden pro 1 mm² vorgesehen. Durch die vergleichsweise große Oberflächendichte der Fäden 74 wird hierbei vorteilhafterweise ein zu starkes Umknicken oder Umbiegen der Freienden 76 verhindert.
• Die Filamente 74 der Zwischenschicht 70 sind aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, insbesondere einem Polyamid, hergestellt. Bei der Herstellung der Zwischenschicht 70 werden die Polyamidfäden 74 mittels eines Luftstroms elektrostatisch aufgeladen. Die aufgeladenen Fäden 74 werden anschließend adhäsiv auf die Folie 72 aufgebracht. Aufgrund der gegenseitig wirkenden elektrostatischen Abstoßungskräfte der Fäden 74 untereinander erfolgt hierbei eine selbsttätige, senkrechte (normale) und gleichmäßige Ausrichtung und Verteilung auf der Oberfläche der Folie 72.
• In der 7 ist eine Ausgestaltung der Fäden 74 zur besseren Kraftübertragung zwischen dem Innenumfang 66 des Motorgehäuses 18a und der Zwischenschicht 70, das bedeutet zur Erhöhung der Reibung zwischen den Freienden 76 und der Gehäuseinnenwand 66, dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel weist jeder Faden beziehungsweise jedes Filament 74 ein pilzkopf- oder klettartiges Freiende 76‘ auf. Durch die Vergrößerung oder Verbreiterung des Freiendes 76‘ wird der Anlagebereich der Filamente 74 an der Gehäuseinnenwand 66 vergrößert, sodass eine verbesserte Umwandlung der Schwingungs- oder Verformungsenergie in Wärme erfolgt. Dadurch wird die Dämpfung der Zwischenschicht 70 verbessert.
• Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
• Bezugszeichenliste

2

Kältemittelantrieb/Kältemittelverdichter

4

Antriebsteil/Modul

6

Verdichterteil/Modul

8

Schnittsteller

10

Lagerschild

12

Flanschverbindung

12a, 12b, 12c

Flansch

14

Schraubenaufnahme

16

Befestigungsschraube

18

Antriebsgehäuse

18a

Gehäuseteilbereich/Motorgehäuse

18b

Gehäuseteilbereich/Elektronikgehäuse

20

Elektromotor

22

Motorelektronik

24

Motorwelle

26

Rotor

28

Stator

28a

Blechpaket

28b

Drehfeldwicklung/Statorwicklung

30

Gehäusedeckel

32

Stirnseite

34

Gehäuseanschlussabschnitt

34a, 34b

Motoranschluss

36

Einlass

38

Auslass

40

Verdichtergehäuse

42

Statorstern

44

Statorblech

46

Öffnung

48

Stapelrichtung

50

Oberseite

52

Unterseite

54

Statorzahn

56

Polschuh

58

Lücke

60

Statorjoch

62

Statorblech

64

Gehäuseinnenwand/Innenumfang

66

Außenumfang/Mantelfläche/Statorjochaußenseite

68

Spaltbereich

70

Zwischenschicht

72

Folie

74

Faden/Filament

76, 76‘

Freiende

78

Festende

A

Axialrichtung/Statorachse/Motorachse

R

Radialrichtung

Claims (10)

1. Elektromotor (20), insbesondere für einen elektrischen Kältemittelantrieb (2), mit einem Motorgehäuse (18a), in welchem ein Stator (28) sowie ein gegenüber diesem drehbar gelagerter Rotor (26) aufgenommen sind, – wobei der Stator (28) ein zylinderförmiges Statorjoch (60) aufweist, von dem sich innenumfangsseitig ausgehend eine Anzahl von Statorzähnen (54) sternförmig radial einwärts erstrecken, – wobei zwischen dem Außenumfang (66) des Statorjochs (60) und dem Innenumfang (64) des Motorgehäuse (18a) ein kreisringförmiger Spaltbereich (68) gebildet ist, und – wobei in den Spaltbereich (68) eine dämpfende Zwischenschicht (70) eingebracht ist.
2. Elektromotor (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (70) auf den Außenumfang (66) des Statorjochs (60) und/oder auf den Innenumfang (64) des Motorgehäuses (18a) stoffschlüssig aufgebracht ist.
3. Elektromotor (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (70) an einer Folie (72) angebunden ist, welche an dem Außenumfang (66) des Statorjochs (60) und/oder an dem Innenumfang (64) des Motorgehäuses (18a) angebracht, insbesondere aufgeklebt, ist.
4. Elektromotor (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (70) eine Vielzahl von filamentartigen Fäden (74) aufweist.
5. Elektromotor (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Faden (74) einen Durchmesser zwischen 0,01 mm und 0,04 mm aufweist.
6. Elektromotor (20) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden (74) radial zum Außenumfang (66) des Statorjochs (60) gerichtet sind, insbesondere senkrecht zu der Ebene der Folie (72), und freiendseitig an dem Innenumfang (64) des Motorgehäuses (18a) anliegen.
7. Elektromotor (20) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Faden (74) ein pilzkopfartiges Freiende (76‘) aufweist.
8. Elektromotor (20) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden (74) mit deren den Freienden (76, 76‘) gegenüberliegenden Festenden (78) an eine oder die Folie (72) adhäsiv angebunden sind.
9. Elektromotor (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (70), insbesondere die Vielzahl an Fäden (74), aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, insbesondere einem Polyamid, hergestellt ist.
10. Elektrischer Kältemittelantrieb (2), insbesondere Kältemittelverdichter, für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verdichterteil (6) und mit einem damit gekoppelten elektromotorischen Antriebsteil (4) mit einem Elektromotor (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

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