EP3729615A1 - Stator- /rotorvorrichtung für elektromotoren und verfahren zur herstellung einer kunststoffbeschichtung einer stator-/rotorvorrichtung - Google Patents

Stator- /rotorvorrichtung für elektromotoren und verfahren zur herstellung einer kunststoffbeschichtung einer stator-/rotorvorrichtung

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Publication number
EP3729615A1
EP3729615A1 EP18845340.1A EP18845340A EP3729615A1 EP 3729615 A1 EP3729615 A1 EP 3729615A1 EP 18845340 A EP18845340 A EP 18845340A EP 3729615 A1 EP3729615 A1 EP 3729615A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator
plastic
flow channel
rotor
winding groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18845340.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen FRANK
Thomas Ehrler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pvs Kunststofftechnik & Co KG GmbH
Original Assignee
Pvs Kunststofftechnik & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pvs Kunststofftechnik & Co KG GmbH filed Critical Pvs Kunststofftechnik & Co KG GmbH
Publication of EP3729615A1 publication Critical patent/EP3729615A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12—Impregnating, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors

Definitions

  • the present invention relates to a stator / rotor device for electric motors with at least one or more stacked stator / Rotorvers adopted / s, wherein the stator / Rotorvers adopted / s as rotation to a rotation axis
  • symmetrically formed component is / are each stacked with one another arranged individual sheets, the individual sheets have a rotationally symmetrical circumferential contour spaced in the circumferential direction in a predetermined pitch arranged protrusion devices that form in a stacked state inwardly or outwardly pole pieces that of an electrically conductive Wire are each wrapped and in each case between the pole shoes Wickelnute are each provided with a Nuteingang, at least the inner peripheral contour of each winding groove and the top and bottom of the pole pieces has an electrically insulating, in particular sprayed, plastic layer.
  • the invention further relates to a method for producing a plastic coating of such a stator / rotor device.
  • Stator / rotor devices with stator / rotor package devices or segments of electric motor components are in the prior art in a variant in Spritzg screenver drive molded with plastic.
  • confirmation copy It fills the main requirement to ensure the insulation of live components to metallic parts of the building or housing.
  • contours can be created with the injection molding in the form of outline, which support the subsequent manufacturing process of the engine and greatly simplify. By order injection process can therefore be saved later individual assembly steps.
  • FIGS. 30 to 32 Such a stator is shown in FIGS. 30 to 32.
  • the any known stator device comprises a package 10 (Statorpac Vintage) of stamped or lasered individual sheets 12 with a respective ent speaking contour, which are congruent stacked and then joined together.
  • the stator / rotor core device 10 is formed as a rotationally symmetrical to a rotational axis D formed component and consists, as mentioned, of stacked congru ent single sheets 12.
  • the individual sheets 12 have a rota tion symmetric peripheral contour with spaced in the circumferential direction U in egg nem predetermined pitch projections arranged on the stacked in the stacked state in the
  • Winding grooves 16 are present in each case between the pole shoes 14, wherein in the final state, inter alia, the inner peripheral contour of each winding groove 16 has an electrically insulating molded plastic layer 30 made of thermoplastic or thermosetting material (see FIG. 31).
  • the pole pieces 14 may also face outward.
  • These individual sheets 12 are manufactured in many cases from sheet thicknesses of 0.12 to 0.50 mm, in engine found in dependence on the engine size and engine type and thicker sheets use. To ensure the desired magnetic properties, stand For this purpose, sheets 12 made of special steel / iron alloys with specific electromagnetic properties are available. The rolled-up metal strips (coils) of corresponding thickness are guided, for example, through a punching tool, and individual sheets 12 are punched out with corresponding contours. Other manufacturing methods such as lasers or similar cutting methods are known.
  • Welding procedure be added to a stable body.
  • stator / rotor core assemblies 10 Before the stator / rotor core assemblies 10 can be covered with copper wire, an insulating layer between copper wire and the bare metal surface of the stator / rotor core assembly 10 is required (the wrapped copper wires are not shown in FIGS. 30-32).
  • the injection molding process is also particularly suitable for this purpose.
  • the plastic performs the function of insulating the package for winding or other current-carrying elements in the motor assembly.
  • the plastic layer acts as an insulating layer between the metal surface of the laminated core and the introduced copper winding of the conductors, which can be formed as profiles or wires, for example, copper or aluminum or other conductive metals.
  • the injected plastic fulfills the function as a construction material for functional or assembly elements on the overmoulded raw package. Both the insulation and the functional elements are molded in the plastic injection process in one operation. The proportion for subsequent assembly work is significantly reduced, since most insulating elements and many assembly-supporting elements are already molded in one operation.
  • An object of the plastic injection technique is that in particular groove areas of the package, the adjacent pole shoes are subsequently wound with copper as thin as possible to be ejected with plastic to achieve a maximum winding space for the copper wire. This means a maximum number of copper windings that can be accommodated in the winding grooves in order to increase the ef efficiency and the efficiency of the electric motor.
  • Another advantageous effect of the overmolded insulating layer is the better heat transfer (the energy dissipation) during the operation of the copper from the plastic to the package, since there is no air gap between the insulation and the package surface and, moreover, a thermally conductive plastic can be used.
  • stator / Rotorbein- directions or segments of said components are produced by injection molding and sprayed usually at one end face of the package.
  • This Anspritzposition usually results from the package contour and the wall thickness design of the plastic.
  • One principle in injection molding is to spray on positions with large wall thicknesses wherever possible. These are primarily to be found on the front sides of the stator.
  • the package which is also called raw package ge
  • the injection mold is closed.
  • the already melted in the injection molding machine plastic is injected through one or more runners in the mold cavity and fills the contouring cavities of the cavity, which correspond to the desired plastic design of the molded package.
  • the finished package is removed from the mold.
  • the molten plastic emits heat to the cold wall of the cavity during the injection process or during its movement in the cavity in the manner of a source flow. This has far-reaching disadvantages.
  • contour areas where the melt stands and no new melt or heat flows in the center of the wall cross-section solidifies the melt over the wall thickness even faster. This means that the melt increasingly loses its temperature on its way through the cavity, causing the viscosity of the melt to increase at the same time.
  • the known one-sided / front-side gating limits the mögli che sprayable package height substantially.
  • essentially the factors mentioned above have been used, which have been correspondingly matched to the respectively existing injection situation with respect to the geometry of the package.
  • electric motors with package heights of> 100 mm will become increasingly important in the future.
  • package heights of this magnitude can hardly be achieved while at the same time having minimal wall thickness in the area of the winding groove.
  • the limit to this is essentially the maximum flow path length of the plastic.
  • flow fronts are created at several positions of the parcel, which spread in different directions depending on the position.
  • a flow front refers to the foremost position of the propagating source of the plastic.
  • Tie lines and air pockets are generally to be seen as a weak point in injection molding technology. Microstructures and fiber orientations show a lower load capacity. In mechanical stress, weld lines often show as a predetermined breaking point, which can affect the function very strong or can lead to failure. When electrical load, for example in the context of high voltage or breakdown tests, there is a punctual failure of the insulating layer or the plastic wall because of the known plastic molded packages. In addition, the resulting weld lines and air inclusions also have a negative impact on the required material tightness. Inso far is the desire, in the context of the required thin-wall Wickelnut Schemeen such weld lines and air pockets from iso lationstechnischer view absolutely to avoid.
  • Air entrapment problem can be largely avoided, an extension of the flow paths and an economic
  • the stator / rotor device according to the invention is accordingly characterized in that, in the stacked state of the individual plates / stator / rotor packet devices, at least one continuous flow channel extending in the longitudinal direction of the stator / rotor device is present in the region of at least one winding groove, which is connected to the Plastic layer is in communication connection and via which the plastic for producing the plastic layer on the inner wall of the winding groove is injected / injected.
  • a structurally particularly simple and advantageous embodiment to implement is characterized in that a first flow channel is formed in conjunction with a mold core used in the winding groove during the injection molding process characterized in that each individual sheet on the inner contour of at least one winding groove has at least one to the inside of the winding groove open towards F strictlykanalausANSung.
  • a particularly preferred development which ensures qualitatively very good and economically implementable solutions, is characterized in that a second flow channel is formed in conjunction with a mold core inserted in the winding groove during the injection molding process, in that the groove entrance during the
  • Injection molding is designed as a closed Nuteingang.
  • a particularly advantageous solution which enables economical use and particularly high qualities even with large sizes of engines, is characterized in that a first and a second flow channel is present and via the first and / or second flow channel for producing the plastic layer on the Inner wall of the winding groove plastic can be injected.
  • Stator / rotor device is characterized in that the FGHzitzalausANSung each have a concave
  • the maximum depth of the flow channel recess is preferably one or more times the thickness of the plastic layer.
  • a particularly advantageous embodiment which only minimally influences the magnetic properties of the device, is characterized in that the flow channel recess or the flow channel to a magnetically non-relevant part of the inner contour the winding groove, for example, preferably in the groove bottom of the winding groove, is arranged so that the same flow path lengths can be realized.
  • stator / rotor invention or therapies V which of the possible package height to be encapsulated components in particular with respect to particularly advantageous, is characterized in that at least one stator / rotor package device further comprising at least one or more directly one above the other congruently stacked Single sheet / s has / each have in the region of the groove bottom of each winding groove from the inside to the outside or vice versa continuous Anspritzkanalausnaturalung, which arranged one above the other form a Anspritzkanal which opens into the flow channel and on the plastic for producing the plastic layer the inner wall of the winding groove can be injected.
  • a structurally particularly advantageous embodiment is characterized in that the AnspritzkanalausEnglishung in one or more, stacked single sheet / s is present.
  • the Anspritzkanalaus strictly speaking can in a preferred
  • Embodiment each have straight parallel flanks or in an alternative embodiment have conically widening outward or tapered flanks.
  • an advantageous embodiment is characterized in that the injection channel in the upper and / or lower end edge region and / or in the central region of the stator /
  • Rotor package device is present.
  • an advantageous embodiment is characterized in that the stator / rotor device several stacked on each other, especially the same or
  • stator / rotor packet means having stacked, stator / rotor packet means, wherein an alternative embodiment characterized in that in stacked stator / Rotorken respondentsen an upper Anspritzkanal a lower stator / rotor packet means is arranged congruent to a lower Anspritzkanal an adjacent upper stator / rotor packet means.
  • the packages to be inserted into the injection mold can also be produced by stacking individual sheets, depending on the geometry. This creates no Symmetriefeh ler in the construction of the package stack, since each sheet can flexibly adjust the receiving contour of the injection molding tool. High sheet stacks can thus be inserted into the tool without clamping. According to the cross section, the position and the number of Anspritzkanalebenen be made flexible depending on the layer combination of different individual sheets. The inventive combination of injection channel with flow channel optimal Umspritzunglinger can be achieved.
  • the flow path length of the melt from the injection point divides into two approximately equal distances, since the injection point or the injection points can be arranged centrally over the existing injection channels in the overall package.
  • the flow paths are distributed unevenly in de directions. In comparison to the one-sided front-side gating the flow paths are still significantly shortened ver.
  • the flow path lengths do not necessarily have to be the same length in both filling directions.
  • Wall thicknesses of the plastic encapsulation layer and at the same time allows large flow paths and thus large package heights.
  • Wall thickness of the plastic layer, in particular in magnetic unimportant contour regions of the groove, can be achieved both in the case of external application and in the case of internal injection
  • the rotor / stator package is in a magnetically unrelevant area with a flow channel, formed by the
  • the flow channel is formed by a trough-like depression in the laminated core in a simple manner. This creates a channel with an enlarged cross-section of the wall thickness. This channel runs along the filling direction of the plastic. During the injection process, this flow channel supports the filling of the cavity or significantly improves the filling behavior. The channel can be brought in one, several or all winding grooves. Thus, the flow channel promotes better fillability of the stator / rotor packet device through the cross-sectional enlargement running in the filling direction. Due to the thickened wall thickness area along the flow path in the flow channel, the pressure loss is reduced by reduced flow path length with a small wall thickness, since the plastic mass can escape along the flow channel into the corresponding wall. This results in the following advantages:
  • thermoplastic or thermosetting plastic consists of thermoplastic or thermosetting plastic.
  • Production of a plastic coating of a stator / rotor device according to claim 1, in which the stacked individual sheets form flow channels, is characterized in that after introduction of stacked individual sheets or Single sheet packages in the injection mold of the plastic is injected through the flow channels.
  • a second variant of the method according to the invention for the preparation of a plastic coating of a stator / rotor V orcardi according to claim 9 with Anspritzkanälen and flow channels, is characterized in that after introduction of the individual plates or
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a stator /
  • Rotor package device with inwardly directed pole shoes and inwardly open
  • FIG. 1 shows a schematic perspective detail of a section of the packet according to FIG. 1 with two pole shoes and a winding groove with flow channel
  • FIG. 2 shows a schematic perspective detail of a section of the packet according to FIG. 1 with two pole shoes and a winding groove with flow channel
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a stator / Rotorvers- device with outwardly directed Pol micn and outwardly open Wickelnutaus strictly adopted each having a flow channel in the groove bottom of the winding groove, wherein additionally each upper side a Anspritzkanal is present, with the respective flow channel in communication connection stands,
  • FIG. 4 shows a schematic perspective view of the stator / rotor packet device according to FIG. 3, FIG.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of a detail of the stator /
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of the detail of FIG. 5,
  • Fig. 7 is a schematic perspective view in side view of
  • FIG. 8 shows a schematic plan view of a detail of the stator / rotor packet device according to FIG. 3 with the formation of a flow channel in the groove base of the winding groove,
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of the detail of FIG. 8,
  • 10 is a schematic detail plan view of an embodiment of a stator / rotor device with Anspritzkanal - recess and molded plastic layer
  • 11 is a schematic detail plan view of an embodiment of a stator / rotor device with formation of a flow channel with molded plastic layer
  • FIG. 12 schematic detail perspective of a stator / rotor pact in FIG.
  • FIG. 14 is a schematic plan view of the stator / Rotorvers- device of FIG. 3 with illustrated runner nozzle device, wherein for example in a groove a mold core is arranged,
  • Fig. 15 is a schematic plan view of FIG. 14 at a distance
  • 16 is a perspective view of two stacked stator /
  • Rotor package devices with a plastic injection device with nozzles, which are acted upon via a Anspritzkanal with subsequent flow channel, in the cut state,
  • FIG. 18 shows a perspective view of the stator / rotor packet devices according to FIG. 17 with the upper stator / rotor packet device removed
  • FIG. 19 is another perspective view of the stator / Rotorvers- device of FIG. 17 in a side view
  • stator / rotor packet devices with injection channel and flow channel
  • 21 a schematic perspective view of four stacked stator / rotor packet devices with injection channel and flow channel
  • FIG. 22 is a schematic perspective view of two stacked stator / rotor packet assemblies, each package having on its underside an outboard runner for each groove communicating with a flow channel.
  • FIG. 23 shows a schematic view of the stator / rotor packet device according to FIG. 22 in the region of the injection channel, FIG.
  • FIG. 24 is a schematic perspective view of two stacked stator / Rotord facilities, the lower package is rotated by 180 °, so that an enlarged outside Anspritzkanal is present,
  • FIG. 25 shows a schematic view of the stator / rotor packet device according to FIG. 24 in the region of the injection channel, FIG.
  • FIG. 26 schematic perspective view of the stator / rotor package device according to FIG. 22 with molded plastic layers or further plastic layer elements and representation of the injection points on the respective Anspritzkanal in dash-dotted lines
  • FIG. 27 is a schematic perspective view of the stator /
  • Rotor package device according to FIG. 24 with molded plastic layers or further
  • FIG. 28 is a schematic detail perspective of the positioning of the
  • Fig. 29 is a schematic plan view of the stator / rotor package
  • FIG. 30 is a schematic perspective view of a stator / rotor packet device consisting of stacked individual plates with inwardly facing pole shoes and grooves according to the prior art
  • stator 31 is a schematic detailed plan view of the stator /
  • FIG. 32 is a schematic detail perspective view of the plastic overmolding at the upper injection point on the upper side with a schematic representation of the flow process, FIG.
  • Fig. 33 is a schematic detail plan view of a winding groove with the
  • Example introduced copper wire or similar electrical conductors, 34 is a schematic perspective view of a stator /
  • FIG. 35 shows a schematic representation of the stator / rotor packet device according to FIG. 34 with a schematic representation of the all-round freely selectable sprue position for the groove inputs designed as a flow channel,
  • FIG. 36 is a schematic perspective view of the stator / rotor packet device according to FIG. 34 with the representation of possible gate positions,
  • FIG. 37 is a schematic perspective view of the stator / rotor package device according to FIG. 35 with representation of possible gate positions, FIG.
  • Fig. 38 is a schematic perspective view of the flow paths of
  • Fig. 39 is a schematic perspective view of the flow paths of
  • Fig. 40 is a schematic detail top view of a winding groove with
  • the individual sheets 41 is a schematic perspective view of a stator / rotor device with four stacked stator / rotor core assemblies with injection and flow channels showing the flow direction of the melt front in cascade-shaped injection molding starting at the upper Anspritzkanal and
  • FIG. 42 shows a schematic perspective illustration of a stator / rotor device with four stacked stator / rotor packet devices with injection and flow channels, showing the flow direction of the melt front in cascade-shaped injection molding starting at the middle injection channel.
  • FIGS. 30, 31 and 32 show a stator / rotor packet device 10, as known from the prior art and already described in the introduction to the description.
  • the stator / rotor package device 10 is encapsulated with electrically insulating plastic.
  • 16 mold cores are introduced into each groove, which are formed so that after the plastic injection process, the inner walls of the winding grooves 30 are surrounded by a thin electrically insulating plastic layer 30 (see Fig. 31).
  • Fig. 32 is highly schematic in a detail perspective, the flow behavior of
  • Plastic partially shown. Usually, a one-sided, front-side gating over the injection point A from above. The flow behavior of the plastic is shown in Fig. 32 with arrow F and dashed lines. It results in a relatively long
  • Rotor package device 10 limits are set. After the stator / Rotor package device 10 has been encapsulated with plastic, the pole pieces 14 are equipped with an electrical conductor (for example wire, strap or profile element), wherein the wrapped conductor in Figures 30, 31 and 32 are not provided.
  • an electrical conductor for example wire, strap or profile element
  • FIGS. 1 and 2 show a first exemplary embodiment of a stator / rotor packet device 10.1, which essentially corresponds in geometry to the geometry of the stator / rotor packet device 10 according to FIG. 30.
  • an essential difference consists in the fact that in the groove base of each winding groove 16 there is a flow channel recess 22 open in the groove inside, wherein the flow channel recess 22 of each individual sheet 12 is arranged congruently one above the other in the longitudinal direction L, so that
  • the stator / rotor package device 10.1 thus becomes in a magnetically unrelevant region, namely the groove bottom of the winding groove 16, with a
  • Flow channel 26 provided, which is formed by a trough-like depression (flow channel recess 22) in each single sheet 12 of the laminated core. This creates a flow channel 26 with an enlarged cross-section of the wall thickness. This flow channel 26 extends along the filling direction of the plastic. During the injection process, this flow channel 26 supports the filling of the capacity or improves the filling behavior.
  • a flow channel 26 is present in each winding groove 16.
  • the flow channel 26 promotes better fillability of the stator by the running in the filling direction cross-sectional enlargement. Due to the thickened wall thickness region along the flow path, the pressure loss is lower and it is possible to achieve reduced flow path lengths with a smaller wall thickness of the plastic layer.
  • FIGS. 8 and 9 the flow channel 26 formed by the flow channel recess 22 of the individual sheets is shown in detail.
  • FIG. 11 shows in detail in a plan view an inner surface of a winding groove 16 with flow channel 26 provided with a thin, insulating plastic layer 30.
  • FIGS. 28 and 29 the area of a winding groove 16 is shown in highly schematic form in a detailed perspective
  • the winding groove 16 is already encapsulated with a plastic layer 30 and further molded plastic portions 31 are shown schematically.
  • FIGS. 3 and 4 show a second exemplary embodiment of a stator / rotor core device 10. 2, which differs from the stator / rotor core device 10. 1 according to FIGS. 1 and 2 in that the pole shoes 14 face outward and those between the pole shoes 14 existing winding grooves 16 are open to the outside. Also in this embodiment, in the groove bottom of each winding groove 16 extending in the longitudinal direction L outwardly open flow channel 26 is present, the congruent one above the other
  • the stator / rotor core device 10.2 differs from the stator / rotor core device 10.1 according to FIGS. 1 and 2 further in that in the upper end region of the stator / rotor core
  • At least one or more individual sheets 12 have an injection channel recess 24 extending from the inside to the outside, which are arranged congruently one above the other, so that an injection channel 28 extending in the radial direction R is formed
  • Embodiment of Fig. 3 and 4 respectively opens into the flow channel 26.
  • the injection channel 28 as a single feature is shown schematically in detail in the region of a winding groove 16 in Figures 5 and 6.
  • the height of the Anspritzkanals 28 in the longitudinal direction L is determined by the number of Anspritzkanalausappelisme 24 of the individual sheets 12.
  • Anspritzkanalausnaturaleptept 24 of 7 in the end region stacked individual sheets is formed.
  • the channel cross section is thus determined by the number of sheets and the width of
  • Anspritzkanalausnaturalung 24 determined in the circumferential direction.
  • a winding groove 16 with a thin, electrically insulating plastic layer 30 molded onto the inner surface of the winding groove in the region of the injection channel 28 is shown schematically in a detailed plan view.
  • Figures 12 and 13 show in a detail perspective the
  • Fig. 14 is a schematic plan view of the state before the injection of the plastic in a stator / rotor package device 10.2 is shown. From the inside are at each Anspritzkanal 28th
  • Injectors 32 are connected, which open into a central injection channel in a star shape.
  • an inserted mold core 40 is exemplified, which ensures the inner coating of the inner surface of the groove 16.
  • the plastic material is pressed through the injector into the cavity and distributed both in lateral
  • each winding groove 16 is molded on the flow channel 26, for example via a tunnel gate.
  • the melt is passed over the Anspritzkanal 28 to the winding groove 16 and distributed in the winding area evenly in all directions.
  • stator of two stacked stator / Rotorwoven device 10.2 or 10.1 is composed see, for example, Figures 17, 18, 19, 22, 24, 26 and 27.
  • Stator / rotor packet devices for example 3 (see Fig. 23) or for example 4 (see Fig. 21) may be present.
  • the entire stator / rotor consists of two
  • stator / rotor packet assemblies 10.2 together.
  • injection channels 28 are present in the groove bottom of the grooves 16, so that each winding groove 16 is given a channel-shaped recess, which opens into the flow channel 26 respectively.
  • a closed injection channel 28 is created at the abutting surface, which in each case forms the
  • the entire package can be injected at approximately half the height of the injection channels 28.
  • the flow path divides into two
  • Anspritzkanals 28 results.
  • two stator / rotor packet devices 10.1 are stacked in opposite directions to one another, so that an injection channel 28 with twice the height H2 results.
  • FIGS. 26 and 27 which corresponds to the representation of FIGS. 22 and 24, the injection points on the injection channels 28 are indicated by dashed and dotted lines. Furthermore, FIGS. 26 and 27 show the stator / rotor package device 10.2, as it is encapsulated with plastic after the encapsulation process. In addition to the encapsulation of the inner surface of the winding groove 16 with a thin plastic layer 30 are still more plastic parts 31st
  • Fig. 33 the known method is shown schematically to introduce the electrical conductor 50 in the winding groove 16, wherein the electrical conductor in the illustrated embodiment as
  • Copper wire is formed, with which the pole piece is wrapped.
  • the pre-insulated stator / rotor packet device is wound over the slot opening with an endless wire / profile.
  • the pole piece 14 is doing with a certain predetermined number
  • flyer, needle or coil winding technology or the collection process also require open Nutein réelle 17th
  • stator / rotor package Other methods are also known, stator / rotor package
  • the groove 17 can be used according to the invention as a flow channel 26.2 and sprayed with plastic to ensure optimum flow, since the Nuteingang 17 with inserted mold core 20 in the groove 16 with the to be injected insulating layer 30 of the winding groove 16 in
  • the groove inlet 17 is used to use a flow channel 26.2 for injecting the plastic, since it is possible to introduce electrical conductors into the winding groove 16 without the presence of an open slot opening.
  • a hairpin method for introducing electrical conductors for example, individual rod-shaped
  • closed groove inputs 17 as flow channel 26. 2 is shown schematically in FIG. 34.
  • plastic Nuteingang 17 26.2 larger flow path lengths are achieved by the wall thickness or cross-sectional widening created by forming a flow channel and higher packages can be encapsulated for example by injection molding.
  • the gate position for the respective flow channels 26.2 can be freely selected over a circumferentially continuous collar injection area 34 all around when the flow channel 26.2 is connected without cross-sectional constriction to the adjacent design of the gate position.
  • This is exemplified in Fig. 35 by the dot-dashed arrow P indicating the variable gate position.
  • the individual inside webs the pole pieces 14 may be formed, for example, as a continuous wall 36.
  • FIGS. 36 and 37 in conjunction with FIGS. 38 and 39 show an example of possible sprue positions of the flow channel 26. 2 formed by the groove inlet 17. Via a central Anspritz position Z of the plastic is supplied and guided via star-shaped injection nozzles 32 to the second flow channels.
  • Winding groove 16, as shown for example in Fig. 38, is an essential inventive concept.
  • the flow paths F1 of the molded plastic are illustrated in a highly schematized manner via the second flow channel 26.2 formed by the groove inlet 17 between the outer wall of the mold core 40 and the inner wall of the winding groove 16.
  • Fig. 38 shows the situation that at the same time a first flow channel 26.1 is present, the corresponding in the groove bottom of the
  • Wickelnut 16 existing congruent flow channel recesses 22 arranged individual individual sheets is formed, for example, in Fig. 2 or 11.
  • the flow channel can also be formed by stacked laminated cores.
  • Fig. 39 shows the same arrangement without the formation of the first flow channel 26.1.
  • FIG. 40 shows a detail of a groove 16 with adjoining pole shoes 14 with the first flow channel 26. 1, the second flow channel 26. 2 and the insulation layer 30, wherein the electrical conductor 70 is / are not formed by a copper wire winding but by a profile element, which is inserted into the groove 16 and one of the inner peripheral contour of the groove 16 has adapted outer peripheral contour with reduced dimensions.
  • stator / rotor package devices 10.1 10.2 can be sprayed along the stacking height at one or more to 28 injection channels.
  • a stator / rotor device formed from a total of three or four stator / rotor packet devices 10. 2 stacked on top of one another has already been described above with reference to FIG.
  • stator / rotor pack device 10.1, 10.2 can be used to encapsulate the winding grooves 16 in cascade with the injection channels 28 in connection with the flow channels 26.1, 26.2 with a plastic layer 30 or to fill.
  • An exemplary embodiment of the cascade-shaped injection-molding is shown by way of example on the stator / rotor device according to FIG. 41 in a first exemplary embodiment.
  • the stator / rotor device corresponds to the already described with reference to FIG. 21 stator / rotor device with a total of four stacked stator / Rotorbeinrichtun conditions 10.2.
  • the stator / rotor packet devices 10.2 each have an injection channel 28 on the inside in the groove base of the winding groove 16, which is designated in FIG. 41 from top to bottom by reference numerals 28A, 28B, 28C and 28D.
  • the injection ports 28 each open into a first flow channel 26.1, which is continuously present in the longitudinal direction.
  • the injection process is started, for example, at the upper injection channel 28A.
  • the injection process on Anspritzkanal 28B is also started or switched on sezuedminister.
  • the flow front of the plastic is further driven from here and flows over the further course of the Anspritzkanal 28 C, then the second offset also plastic is molded.
  • the same procedure takes place in the Anspritzkanal 28D. Due to the time-delayed opening of Anspritzkanäle 28 A, 28 B, 28 C, 28 D depending on the progress of the melt front Bindenaht Struktur is largely avoided.
  • the flow direction that is, the propagation direction of the source flow direction of the melt front, shown schematically with the arrowheads Fl.
  • the process can be started at any desired injection channel 28 and the respectively adjacent injection channels 28 can be connected at the respective time of the overflow. This is illustrated by way of example in a second exemplary embodiment according to FIG. 42.
  • the injection process is started on the central injection channel 28C. In this case, flow fronts are created in both directions, namely downwards (direction Fl) and upwards (direction F2).
  • direction Fl downwards
  • F2 upwards
  • the aforementioned injection channels 28B and 28D are switched thereto, that is to say the injection process is started at the respective injection channel 28B, 28D and the melt stream is continued.
  • the cascade-type injection-molding method can be carried out, for example, on one or more winding grooves by correspondingly time-delayed injection of plastic channels over the injection channels 28. Furthermore, the cascade-shaped injection molding process can be carried out on both inner and outer grooves of stator / rotor package devices. A conversion to single sheet stacking is easily possible. Furthermore, combined stacks of different sheet metal can be easily converted. In conjunction with the Anspritzkanälen invention or flow channels, virtually any geometric design of stator / rotor packet devices can be encapsulated with an insulating plastic layer while largely avoiding weld seam formations in the region of the winding grooves.
  • the present invention is not limited to the illustrated embodiments.
  • the number of pole shoes or winding grooves can vary.
  • An essential advantageous feature consists in that there is a flow passage recess which is open in the interior of the winding groove on one, on several or all winding grooves, which together with the mold core present in the winding groove during the injection molding process has a cavity with the first flow channel forms or the Nuteingang is closed during the plastic injection and thereby forms in connection with the mold core, the first flow channel.
  • a second flow channel may be present, which is formed by the internally closed Nuteingang. Particularly advantageous is the combination of first and second flow channel.
  • the stacked individual sheets have defined AnspritzkanalausEnglishept so that at least one Anspritzkanal can be formed, which opens into the / the flow channel / flow channels, whereby the flow paths can be shortened and packages with high altitude can be easily umgespritzt without that the quality suffers.

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Abstract

Eine Stator- /Rotorvorrichtung für Elektromotoren mit zumindest einer oder mehreren übereinander gestapelten Stator- / Rotorpaketeinrichtung/en (10.1), wobei die Stator-/Rotorpaketeinrichtung/en (10.1) als zu einer Drehachse (D) rotationssymmetrisch ausgebildetes Bauteil ausgebildet ist/sind mit jeweils übereinander gestapelt angeordneten Einzelblechen (12), die Einzelbleche (12) eine rotationssymmetrische Umfangskontur mit in Umfangsrichtung (U) in einem vorgegebenen Rastermaß beabstandet angeordnete Vorsprungeinrichtungen aufweisen, die im übereinander gestapelten Zustand nach innen oder außen weisende Polschuhe (14) bilden, die von einem elektrisch leitenden Draht jeweils umwickelt sind und jeweils zwischen den Polschuhen (14) Wickelnute (16) jeweils mit einem Nuteingang (17) vorhanden sind, zumindest die Innenumfangskontur jeder Wickelnut (16) und die Ober- und Unterseite der Polschuhe (14) eine elektrisch isolierende, insbesondere gespritzte, Kunststoffschicht aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass im gestapelten Zustand der Einzelbleche (12) / Stator- /Rotorpaketeinrichtungen zumindest ein in Längsrichtung (L) der Stator-/Rotorvorrichtung verlaufender durchgehender Fließkanal (26.1) im Bereich zumindest einer Wickelnut (16) vorhanden ist, der mit der Kunststoffschicht in Kommunikationsverbindung steht und über den der Kunststoff zum Herstellen der Kunststoffschicht an der Innenwandung der Wickelnut (16) einspritzbar /eingespritzt ist.

Description

BESCHREIBUNG
Stator- /Rotorvorrichtung für Elektromotoren und Verfahren zur
Herstellung einer Kunststoffbeschichtung einer Stator-/
Rotorvorrichtung
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stator- /Rotor Vorrichtung für Elektromotoren mit zumindest einer oder mehreren übereinander gestapelten Stator-/Rotorpaketeinrichtung/en, wobei die Stator-/ Rotorpaketeinrichtung/en als zu einer Drehachse rotations
symmetrisch ausgebildetes Bauteil ausgebildet ist/ sind mit jeweils übereinander gestapelt angeordneten Einzelblechen, die Einzelbleche eine rotationssymmetrische Umfangskontur mit in Umfangsrichtung in einem vorgegebenen Rastermaß beabstandet angeordnete Vorsprung einrichtungen aufweisen, die im übereinander gestapelten Zustand nach innen oder außen weisende Polschuhe bilden, die von einem elektrisch leitenden Draht jeweils umwickelt sind und jeweils zwischen den Polschuhen Wickelnute jeweils mit einem Nuteingang vorhanden sind, zumindest die Innenumfangskontur jeder Wickelnut und die Ober- und Unterseite der Polschuhe eine elektrisch isolierende, ins besondere gespritzte, Kunststoffschicht aufweist.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffbeschichtung einer derartigen Stator- /Rotorvorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Stator- /Rotor Vorrichtungen mit Stator-/Rotorpaketeinrichtungen beziehungsweise Segmenten von Elektromotorkompenten werden im Stand der Technik in einer Ausführungsvariante im Spritzgießver fahren mit Kunststoff umspritzt. Die umspritzte Kunststoffschicht er-
Bestätigungskopie füllt dabei die Hauptanforderung, die Isolation von stromführenden Komponenten zu metallischen Bau- oder Gehäuseteilen zu gewährleis- ten. Zusätzlich können mit dem Spritzgießverfahren in der Form gebung Konturen erzeugt werden, die den späteren Herstellprozess des Motors unterstützen und wesentlich vereinfachen. Durch den Um spritzvorgang können daher später einzelne Montageschritte eingespart werden.
Ein derartiger Stator ist in den Figuren 30 bis 32 dargestellt. Die be kannte Statorvorrichtung weist ein Paket 10 (Statorpaketeinrichtung) aus gestanzten oder gelaserten Einzelblechen 12 mit einer jeweils ent sprechenden Kontur auf, die kongruent übereinander gestapelt und dann zusammengefügt werden. Die Stator- /Rotorpaketeinrichtung 10 ist als zu einer als Drehachse D rotationssymmetrisch ausgebildetes Bauteil ausgebildet und besteht wie erwähnt aus übereinander kongru- ent gestapelten Einzelblechen 12. Die Einzelbleche 12 weisen eine rota tionssymmetrische Umfangskontur mit in Umfangsrichtung U in ei nem vorgegebenen Rastermaß beabstandet angeordnete Vorsprungein heiten auf, die die im übereinander gestapelten Zustand im
dargestellten Ausführungsbeispiel nach innen weisende Polschuhe 14 bilden, die nachfolgend von einem elektrisch leitenden Draht jeweils umwickelt sind (in den Figuren 30 bis 32 nicht dargestellt). Jeweils zwischen den Polschuhen 14 sind Wickelnute 16 vorhanden, wobei im Endzustand unter anderem die Innenumfangskontur jeder Wickelnut 16 eine elektrisch isolierende gespritzte Kunststoffschicht 30 aus thermoplastischen oder duroplastischen Material aufweist (siehe Fig. 31). In einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform können die Polschuhe 14 auch nach außen weisen.
Diese Einzelbleche 12 werden in vielen Fällen aus Blechdicken von 0,12 bis 0,50 mm gefertigt, im Motorenbau finden in Abhängigkeit von der Motorengröße und Motorenart auch dickere Bleche Verwendung. Um die gewünschten magnetischen Eigenschaften zu gewährleisten, stehen hierfür Bleche 12 aus speziellem Stahl-/ Eisenlegierungen mit be- stimmten elektromagnetischen Eigenschaften zur Verfügung. Die auf- gerollten Blechstreifen (Coils) mit entsprechender Dicke werden bei- spielsweise durch ein Stanzwerkzeug geführt und dabei Einzelbleche 12 mit entsprechenden Konturen ausgestanzt. Es sind auch andere Herstellverfahren wie beispielsweise Lasern oder dergleichen Schneid- verfahren bekannt.
In parallel dazu verlaufenden Prozessen werden diese ausgestanzten Einzelbleche 12 gestapelt und durch verschiedene mögliche Fügepro- zesse zu einem stabilen Paket 10 gefügt. Es ist jedoch auch möglich, dass lose gestapelte Einzelbleche 12 in der Weiterverarbeitung Anwen- dung finden. Bei der losen Weiterverarbeitung werden je nach ge wünschter Pakethöhe eine bestimmte Anzahl Einzelbleche 12 (loser Stapel) abgegriffen und im nachfolgenden Prozess zu einem zusam menhängenden Körper gefügt.
Die Verarbeitung von Einzelblechstapeln macht insbesondere im Spritzgießverfahren Sinn, da erst der eingespritzte und bereits erstarrte Kunststoff dem Blechstapel eine starre Paketstruktur verleiht. Alterna tiv ist es auch bekannt, dass lose Blechstapel vor dem Umspritzen oft durch zusätzliche Arbeitsgänge zum Beispiel in verschiedenen
Verschweiß verfahren zu einem stabilen Körper gefügt werden.
Bevor die Stator- /Rotorpaketeinrichtungen 10 mit Kupferdraht bewi ckelt werden können, ist eine isolierende Schicht zwischen Kupferdraht und der blanken Metalloberfläche der Stator- /Rotorpaketeinrichtung 10 erforderlich (die umwickelten Kupferdrähte sind in den Figuren 30 bis 32 nicht dargestellt).
Vor der Einführung der Kunststoffspritztechnologie wurden im
Rahmen der Elektromotorenfertigung anstelle der isolierenden Kunst stoffschicht isolierende papierartige Werkstoffe eingesetzt, die auch heute noch in technisch ausgereifter Form verwendet werden. Hierbei wird ein der Wickelnut angepasster und angeformter Konturabschnitt dieses Isolationspapiers in jede Wickelnut eingeschoben. Das Papier material übernimmt die Aufgabe der Isolation in der Wickelnut auf der gesamten Pakethöhe. Dabei sind der Länge des Papier Streifens in der Herstellung theoretisch keine Grenze gesetzt. Das bedeutet, dass die Wickelnut eines extrem hohen Motors isoliert werden könnte. Die Ver wendung von Isolationspapier eröffnet auch die Möglichkeit eine sehr geringe Isolationsdicke umzusetzen. Die Dicke der Isolationsschicht ist wesentlich, da je dünner die Isolationsschicht ausgebildet ist, desto mehr Kupferdrähte können umwickelt werden, um damit den Füllgrad und dadurch die Leistung des Motors zu erhöhen. Diese beiden we- sentlichen Vorteile des Isolationspapiers stehen in starkem Wettbewerb zu anderen Herstellungs- oder Isolationsmethoden (zum Beispiel Pul- verbeschichtung). Häufig werden die Stirnflächen eines derartigen Pa- ketes oft mit spritzgegossenen Endscheiben aus Kunststoff abgedeckt. Danach erfolgt der eigentliche Wickelvorgang. Wie oben bereits ausge führt ist eine Hauptanforderung beim Herstellungsvorgang, eine wirt schaftlich umsetzbare elektrische Isolierung der Stator-/Rotorpaketein- richtung. Dafür eignet sich auch ganz besonders das Spritzgießverfah ren. Der Kunststoff übernimmt die Funktion der Isolation des Pakets zur Wicklung oder anderen stromführenden Elementen in der Motorenbaugruppe. Speziell wirkt die Kunststoff Schicht als Isolationsschicht zwischen der Metalloberfläche des Blechpakets und der eingebrachten Kupferwicklung der Stromleitern, die als Profile oder als Drähte, bei spielsweise aus Kupfer oder Aluminium oder anderen leitende Metalle, ausgebildet sein können.
Zusätzlich und als wesentlicher Vorteil gegenüber der Papierisolation mit Endscheibentechnik erfüllt der eingespritzte Kunststoff die Funkti on als Konstruktionswerkstoff für Funktions- oder Montageelemente am umspritzten Rohpaket. Sowohl die Isolation als auch die Funktions elemente werden beim Kunststoffspritzvorgang in einem Arbeitsgang angeformt. Der Anteil für nachfolgende Montagearbeiten reduziert sich dadurch maßgeblich, da die meisten isolierenden Elemente auch viele montageunterstützende Elemente in einem Arbeitsgang bereits mit an- geformt sind.
Ein Ziel der Kunststoffspritztechnik ist dabei, dass insbesondere Nut- bereiche des Paketes, deren benachbarte Polschuhe nachfolgend mit Kupfer bewickelt werden, möglichst dünn mit Kunststoff ausgespritzt werden, um einen maximal großen Wickelraum für den Kupferdraht zu erreichen. Das bedeutet eine maximale Anzahl an Kupferwindun- gen, die in den Wickelnuten untergebracht werden können, um die Ef fizienz und den Wirkungsgrad des Elektromotors zu erhöhen. Ein weiterer vorteilhafter Effekt der umspritzten Isolierschicht ist der bes- sere Wärmeübergang (der Verlustenergie) während des Motorbetriebs vom Kupfer über den Kunststoff in das Paket, da kein Luftspalt zwischen Isolierung und Paketoberfläche vorhanden ist und zudem eine wärmeleitender Kunststoff eingesetzt werden kann.
In bekannter Art und Weise werden die Stator- /Rotorpaketein- richtungen oder Segmente der genannten Komponenten im Spritzgieß- verfahren hergestellt und in der Regel an einer Stirnseite des Pakets an gespritzt. Diese Anspritzposition ergibt sich meist aus der Paketkontur und der Wandstärkengestaltung des Kunststoffes. Ein Grundsatz beim Spritzgießen ist, möglichst an Positionen mit großen Wandstärken an- zuspritzen. Diese sind vorrangig an den Stirnseiten des Statorpaketes zu finden.
Beim Herstellungsvorgang wird das Paket, welches auch Rohpaket ge nannt wird, in das offene Spritzgießwerkzeug eingelegt, danach wird das Spritzgießwerkzeug geschlossen. Jetzt wird der bereits in der Spritzgießmaschine aufgeschmolzene Kunststoff durch einen oder mehrere Angußpunkte in die Formkavität eingespritzt und füllt die konturgebenden Hohlräume der Kavität, die dem gewünschten Kunst stoffdesign des umspritzten Pakets entsprechen. Nach dem Erstarren und Abkühlen des Kunststoffes wird das fertige Paket entformt. In der Spritzgießtechnik ist allgemein bekannt, dass der aufge schmolzene Kunststoff während des Einspritzvorgangs beziehungs- weise während seiner quellstromartigen Fortbewegung in der Kavität Wärme an die kalte Wand der Kavität abgibt. Dies hat weitreichende Nachteile zur Folge. Insbesondere Konturbereiche, wo die Schmelze steht und keine neue Schmelze beziehungsweise Wärme im Zentrum des Wandquerschnittes (plastische Seelen) nachfließt, erstarrt die Schmelze über die Wandstärke noch schneller. Das bedeutet, dass die Schmelze auf ihrem Weg durch die Kavität zunehmend an Temperatur verliert und dadurch die die Viskosität der Schmelze gleichzeitig an steigt.
Nach einem bestimmten Fließweg beziehungsweise nach entsprechen der Zeit kommt bei dem bekannten Verfahren der Schmelzstrom ins Stocken, da in Teilbereichen der Kavität bereits kritisch niedrige Schmelztemperaturen erreicht sind. Grundsätzlich ist die so genannte maximale Fließweglänge von mehreren Faktoren abhängig:
- Massetemperatur des Kunststoffs,
- Viskosität eines Kunststoffes,
- Füllstoffanteil und Füllstoffart des Kunststoffs,
- Kunststoffwandstärke entlang des Fließweges,
- Oberflächentemperaturen von Spritzgieß Werkzeug und Paket /
Segment (Einlegeteil),
- verfügbarer Einspritzdruck der Spritzgießmaschine,
- Einspritzgeschwindigkeit und
- Wärmekapazität des Kunststoffes.
Die bekannte einseitige/ stirnseitige Anspritzung begrenzt die mögli che umspritzbare Pakethöhe wesentlich. Um bisher positiven Einfluss auf eine maximale Fließweglänge zu nehmen, wurde im Wesentlichen mit den oben genannten Faktoren gearbeitet, die entsprechend auf die jeweils vorhandene Einspritzsituation in Bezug auf die Geometrie des Pakets abgestimmt worden ist. In Hinblick auf den zunehmenden Anteil an Elektrofahrzeugen mit entsprechenden Leistungsanforderungen gewinnen zukünftig Elektro- motoren mit Pakethöhen von > 100 mm zunehmend an Bedeutung.
Mit den bisher bekannten Möglichkeiten des Spritzgießens können Pakethöhen dieser Größenordnung bei gleichzeitig minimaler Wand- stärke im Wickelnutbereich kaum erreicht werden. Die Grenze dazu bildet im Wesentlichen die maximale Fließweglänge des Kunststoffes.
Um diese physikalische Grenze der maximalen Fließweglänge bei den bekannten Verfahren zu umgehen, wurden bisher verschiedene Vorge hensweisen angewendet, um auch höhere Bauteile zu umspritzen, nämlich zum Beispiel Anspritzen von beiden Seiten des Paketes oder Anspritzen an mehreren Punkten entlang der Wickelnuten.
In den genannten Fällen entstehen an mehreren Positionen des Paketes Fließfronten, die sich je nach Position in verschiedene Richtungen aus- breiten. Als Fließfront bezeichnet man die vorderste Position des sich ausbreitenden Quellstromes des Kunststoffes.
Im Verlauf des Einspritz Vor angs stoßen diese Schmelzefronten aufei nander und verbinden sich mehr oder weniger gut miteinander, es ent stehen Bindenähte. Insbesondere in dünnwandigen Kunststoffberei chen, wie beispielsweise der Wickelnut, ist die Bildung von Binde nähten als besonders kritisch anzusehen, da sich aufeinandertreffende Schmelzefronten kaum verbinden, da diese relativ kalt aufeinandertref- fen. Dies hat zur Folge, dass bei einer nachfolgenden durchzuführen den Isolationsprüfung diese Positionen sehr stark durchschlagsgefähr- det sind, da in diesem Bereich kein homogenes Kunststoffgefüge ent steht. In ungünstigen Fällen entstehen je nach Design des Kunststoffan teils durch ungünstiges Füllverhalten sogar Lufteinschlüsse. Luftein schlüsse sind Kunststoff- Fehlstellen durch eingeschlossene, extrem komprimierte Luft aus der Formkavität. Dadurch entstehen kleine Lö¬ cher im Kunststoff. Bindenähte und Lufteinschlüsse sind im allgemei- nen als Schwachstelle in der Spritzgießtechnik zu sehen. Gefügestruk- turen und Faserorientierungen zeigen eine geringere Belastbarkeit. Bei mechanischer Beanspruchung zeigen sich Bindenähte oft als Soll bruchstelle, die die Funktion sehr stark beeinträchtigen oder zu einem Ausfall führen können. Bei elektrischer Belastung, beispielsweise im Rahmen von Hochspannungs- oder Durchschlagsprüfungen gibt es da her bei den bekannten Kunststoff umspritzten Paketen ein punktuelles Versagen der Isolationsschicht beziehungsweise der Kunststoffwand. Darüber hinaus wirken sich die entstehenden Bindenähte und Luftein schlüsse auch negativ auf die geforderte Materialdichtheit aus. Inso weit steht das Bestreben, im Rahmen der geforderten dünnwandigen Wickelnutbereichen derartige Bindenähte und Lufteinschlüsse aus iso lationstechnischer Sicht absolut zu vermeiden.
In der industriellen Verarbeitung werden Blechpakete für Elektromoto ren bei der Herstellung meist zu einteiligen Paketkörpern gefügt. Dabei werden die einzelnen Bleche durch spezielle Verbindungstechniken an- einander gefügt und zu einem zusammenhängenden Körper verarbei tet. Als Verbindungstechniken werden zum Beispiel Stanzpaktieren, Laserschweißen sowie verschiedene Klebetechniken wie das Fügen durch Backlack oder Cyan-Acrylat-Klebstoffen eingesetzt.
Durch diese Fügeverfahren der Einzelbleche zu einem Paket entsteht ein mehr oder weniger großer Symetriefehler, der sich als Drall, Ver satz oder Schrägstand vom unteren zum oberen Blech hin entwickelt. Durch diesen Formfehler lassen sich hohe Pakete zunehmend nur schwierig oder gar nicht in ein symmetrisch korrektes Spritzgießwerk zeug einlegen. Die Konturbereiche zur Aufnahme des Rohpaketes im Spritzgießwerkzeug lassen Symetrieabweichungen von Paketen nur in begrenzter Größe zu. Durch die Steifigkeit des Paketes ist keine flexible Anpassung an die formgebenden Kontur des Spritzgießwerkzeuges möglich, so dass es insbesondere beim Umspritzen hoher Statorpake ten zu Schwierigkeiten kommen kann. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der
vorliegenden Erfindung das technische Problem beziehungsweise die Aufgabe zugrunde, eine Stator- /Rotor Vorrichtung mit Stator- /Rotor- paketeinrichtungen zur Herstellung von Elektromotoren zu
ermöglichen, die erlaubt, großen Pakethöhen im Spritzgießverfahren umspritzen zu können, wobei gleichzeitig die gestellten mechanischen, elektrischen und thermischen Anforderungen Berücksichtigung finden, bei der die im Stand der Technik bekannte Bindenaht- und
Lufteinschlussproblematik weitestgehend vermieden werden kann, eine Verlängerung der Fließwege sowie eine wirtschaftliche
Herstellung ermöglicht wird und gleichzeitig eine dauerhaft
zuverlässige Funktion der Vorrichtung gewährleistet werden kann.
Die er findungs gemäße Stator- /Rotorvorrichtung für Elektromotoren ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gegeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der von dem unabhängigen Anspruch 1 direkt oder indirekt
abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Stator- /Rotor Vorrichtung zeichnet sich demgemäß dadurch aus, dass im gestapelten Zustand der Einzel- bleche / Stator- /Rotorpaketeinrichtungen zumindest ein in Längs richtung der Stator- /Rotorvorrichtung verlaufender durchgehender Fließkanal im Bereich zumindest einer Wickelnut vorhanden ist, der mit der Kunststoffschicht in Kommunikationsverbindung steht und über den der Kunststoff zum Herstellen der Kunststoffschicht an der Innenwandung der Wickelnut einspritzbar/ eingespritzt ist.
Eine konstruktiv besonders einfache und vorteilhaft umzusetzende Ausgestaltung, zeichnet sich dadurch aus, dass ein erster Fließkanal in Verbindung eines während des Spritzgießvorgangs in der Wickelnut eingesetzten Formkerns dadurch gebildet wird, dass jedes Einzelblech an der Innenkontur zumindest einer Wickelnut zumindest eine zur Innenseite der Wickelnut hin offene Fließkanalausnehmung aufweist.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung, die qualitativ sehr gute und wirtschaftlich umzusetzende Lösungen gewährleistet, zeichnet sich dadurch aus, dass ein zweiter Fließkanal in Verbindung eines während des Spritzgießvorgangs in der Wickelnut eingesetzten Formkerns dadurch gebildet wird, dass der Nuteingang während des
Spritzgießvorgangs als geschlossener Nuteingang ausgebildet ist.
Eine besonders vorteilhafte Lösung, die auch bei großen Größen der Motoren einen wirtschaftlichen Einsatz und besonders hohe Qualitäten ermöglicht, zeichnet sich dadurch aus, dass ein erster und ein zweiter Fließkanal vorhanden ist und über den ersten und/ oder zweiten Fließkanal zum Herstellen der Kunststoffschicht an der Innenwandung der Wickelnut Kunststoff einspritzbar ist.
Eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung der
erfindungsgemäßen Stator- /Rotor Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Fließkanalausnehmung jeweils eine konkave
Umfangskontur oder polygonartige Umfangskontur oder gerundete, insbesondere teilkreisförmige Umfangskontur, aufweist.
Besonders hohe Qualitätsanforderungen an die Isolierung werden mit einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erzielt, dass die Fließ- kanalausnehmung/en beziehungsweise der erste und /oder zweite Fließkanal an mehreren oder allen Wickelnuten vorhanden ist.
Bevorzugt beträgt die maximale Tiefe der Fließkanalausnehmung ein ein- oder mehrfaches der Dicke der Kunststoffschicht.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, die die magnetischen Eigenschaften der Vorrichtung nur minimal beeinflusst, zeichnet sich dadurch aus, dass die Fließkanalausnehmung beziehungsweise der Fließkanal an einen magnetisch nicht relevanten Teil der Innenkontur der Wickelnut, beispielsweise bevorzugt im Nutgrund der Wickelnut, angeordnet ist, so dass gleiche Fließ weglängen realisierbar sind.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Stator- /Rotor Vorrichtung, die insbesondere bezüglich der möglichen Pakethöhe der zu umspritzenden Bauteile besonders vorteilhaft ist, zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eine Stator- /Rotor- paketeinrichtung weiterhin zumindest ein oder mehrere direkt übereinander kongruent gestapelte Einzelblech/ e aufweist, das/ die im Bereich des Nutgrundes jeder Wickelnut jeweils eine von innen nach außen oder umgekehrt durchgehende Anspritzkanalausnehmung aufweist/aufweisen, die übereinander angeordnet einen Anspritzkanal bilden, der in den Fließkanal mündet und über den der Kunststoff zum Herstellen der Kunststoffschicht an der Innenwandung der Wickelnut einspritzbar ist.
Eine konstruktiv besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Anspritzkanalausnehmung bei einem oder mehreren, übereinander angeordneten Einzelblech /en vorhanden ist.
Die Anspritzkanalausnehmung kann in einer bevorzugten
Ausgestaltung jeweils gerade parallele Flanken aufweisen oder in einer alternativen Ausgestaltung konisch sich nach außen aufweitende oder verjüngende Flanken aufweisen.
Im Hinblick auf ein besonders vorteilhaftes, wirtschaftlich umsetzbares Spritzgießverfahren zeichnet sich eine vorteilhafte Ausgestaltung dadurch aus, dass der Anspritzkanal im oberen und/ oder unteren Stirnrandbereich und/ oder im mittleren Bereich der Stator-/
Rotorpaketeinrichtung vorhanden ist.
Zur Erzielung einer hohen Pakethöhe zeichnet sich eine vorteilhafte Ausgestaltung dadurch aus, dass die Stator- /Rotorvorrichtung mehrere aufeinander gestapelte, insbesondere gleich- oder
gegengestapelte, Stator-/ Rotor paketeinrichtungen aufweist, wobei sich eine alternative Ausgestaltung dadurch auszeichnet, dass bei übereinander gestapelten Stator- /Rotorpaketeinrichtungen ein oberer Anspritzkanal einer unteren Stator- /Rotorpaketeinrichtung kongruent zu einem unteren Anspritzkanal einer benachbarten oberen Stator-/ Rotorpaketeinrichtung angeordnet ist.
Durch das Übereinanderstapeln von mehreren, niederen Einzelpaketen zu einem hohen Gesamtpaket wird der Einfluss von Symmetriefehlern (Drall, Versatz oder Schrägstand) gering gehalten.
Erfindungsgemäß sind die in das Spritzgießwerkzeug einzulegenden Pakete je nach Geometrie auch durch Stapeln von Einzelblechen her- stellbar. Dabei entsteht im Aufbau des Paketstapels kein Symmetriefeh ler, da sich jedes Einzelblech flexibel der Aufnahmekontur des Spritz gießwerkzeugs anpassen kann. Hohe Blechstapel können somit ohne Klemmen ins Werkzeug eingelegt werden. Erfindungsgemäß kann je nach Schichtungskombination verschiedener Einzelbleche der Quer schnitt, die Position und die Anzahl der Anspritzkanalebenen flexibel gestaltet werden. Durch die erfindungsgemäße Kombination von An spritzkanal mit Fließkanal lassen sich optimale Umspritzungergebnisse erzielen.
Bei einer geraden Anzahl Paketstapel im Spritzgießwerkzeug teilt sich die Fließweglänge der Schmelze vom Anspritzpunkt aus gesehen in zwei nahezu gleichlange Strecken auf, da der Anspritzpunkt bezie hungsweise die Anspritzpunkte über die vorhandenen Anspritzkanäle mittig am Gesamtpaket angeordnet werden können.
Bei einer ungeraden Anzahl der Paketstapel sind die Fließwege in bei de Richtungen ungleich lang verteilt. Im Vergleich zur einseitigen stirnseitigen Anspritzung sind die Fließwege dennoch wesentlich ver kürzt. Die Fließweglängen müssen nicht gezwungenermaßen in beide Füllrichtungen gleich lang sein. Mit der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Stator- /Rotorvor- richtung wird eine Lösung zur Verfügung gestellt, die dünne
Wandstärken der Kunststoffumspritzungsschicht und gleichzeitig große Fließwege und damit große Pakethöhen ermöglicht. Dabei werden erfindungsgemäß folgende wesentliche Merkmale eingesetzt:
Zur Vermeidung von Bindenähten und Lufteinschlüssen wird jeweils nur ein Fließkanal pro Polschuh verwendet.
Durch die Fließkanalausnehmung und der dadurch ausgebildete (linienförmige) Fließkanal als bereichsweise Aufdickung der
Wandstärke der Kunststoffschicht, insbesondere in magnetischen unrelevanten Konturbereichen der Nut, lassen sich sowohl bei einer Außenanspritzung als auch bei einer Innenanspritzung
Spritzergebnisse erzielen, bei denen ein Aufeinandertreffen der
Fließfronten weitestgehend vermieden wird und dadurch
Lufteinschlüsse vermieden werden. Somit ist die Bindenaht- und Lufteinschlussproblematik weitestgehend ausgeschlossen.
Durch das in Kombination mit der Ausbildung von Fließkanälen zu sehende Merkmal der Ausbildung von Anschlusskanalausnehmungen beziehungsweise Anspritzkanälen, die mit dem Fließkanal in
Kommunikationsverbindung stehen, kann eine sehr große Höhe im Rahmen der zu umspritzenden Konturen durch übereinander Stapeln von Paketen problemlos umgesetzt werden.
Erfindungsgemäß werden hierbei bevorzugt folgende Maßnahmen durchgeführt. Das Rotor- /Statorpaket wird in einem magnetisch unrelevanten Bereich mit einem Fließkanal, gebildet durch die
Fließkanalausnehmungen, die bei jedem Einzelblech vorhanden sind und durch kongruentes übereinander Anordnen den Fließkanals bilden, versehen. Dabei wird in einfacher Art und Weise der Fließkanal durch eine muldenartige Vertiefung im Blechpaket ausgebildet. Damit entsteht ein Kanal mit vergrößertem Querschnitt der Wandstärke. Die- ser Kanal verläuft entlang der Füllrichtung des Kunststoffes. Während des Einspritzvorgangs unterstützt dieser Fließkanal das Füllen der Kavität beziehungsweise verbessert das Füllverhalten maß- geblich. Der Kanal kann in einer, mehreren oder allen Wickelnuten ein gebracht sein. Somit begünstigt der Fließkanal eine bessere Füllbarkeit der Stator- /Rotorpaketeinrichtung durch die in Füllrichtung verlaufen- de Querschnittsvergrößerung. Durch den aufgedickter Wandstärken- bereich entlang des Fließweges im Fließkanal reduziert sich der Druck- verlust durch reduzierte Fließweglänge mit geringer Wandstärke, da die Kunststoffmasse entlang des Fließkanals in die entsprechende Wandung austreten kann. Dadurch ergeben sich folgende Vorteile:
Es kann ein höheres Paket als bisher umspritzt werden, da größere Fließweglängen möglich sind, ohne das die Qualität der Kunststoffum spritzung darunter leidet. Gleichzeitig sind dünnere Kunststoffwand stärken im Wicklungshauptbereich umsetzbar. Ebenso sind reduzierte Spritzdrücke möglich. Auf das Vorwärmen von Paketen kann gegebe nenfalls verzichtet werden. Grundsätzlich kann das Füllverhalten ge zielt durch die erfinderischen Merkmale beeinflusst werden. Gleichzei tig wird durch die dargestellten Merkmale ein länger wirkender Nach druck am Fließwegende ermöglicht, der die Qualität der Kunststoffum spritzungsschicht deutlich verbessert, da keine Kunststofffronten aufei nander treffen oder Lufteinschlüsse zu befürchten sind.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung, die eine wirtschaftliche Herstellung mit hoher Prozesssicherheit gewährleistet, zeichnet sich dadurch aus, dass die Kunststoffschicht aus thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff besteht.
Eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Herstellung einer Kunststoffbeschichtung einer Stator- /Rotor- vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die übereinander gestapelten Einzelbleche Fließkanäle bilden, zeichnet sich dadurch aus, dass nach Einbringung übereinander gestapelter Einzelbleche oder Einzelblechpakete in das Spritzgießwerkzeug der Kunststoff über die Fließkanäle eingespritzt wird.
Eine zweite erfindungsgemäße Verfahrensvariante zur Herstellung einer Kunststoffbeschichtung einer Stator- /Rotor Vorrichtung nach Anspruch 9 mit Anspritzkanälen und Fließkanälen, zeichnet sich dadurch aus, dass nach Einbringung der Einzelbleche oder
Einzelblechpakete in ein Spritzgießwerkzeug der Kunststoff über die Anspritzkanäle und die an die Anspritzkanäle anschließenden
Fließkanäle eingespritzt wird.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Weiter- bildungen derselben werden im Folgenden anhand der in der
Zeichnung dar gestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Fig. 1 schematische Perspektiv darstellung einer Stator-/
Rotorpaketeinrichtung mit nach innen gerichteten Polschuhen und nach innen offenen
Wickelnutausnehmungen mit jeweils einem Fließkanal im Nutgrund der Wickelnut, Fig. 2 schematische Perspektivdetaildarstellung eines Ausschnitts des Pakets gemäß Fig. 1 mit zwei Polschuhen und einer Wickelnut mit Fließkanal,
Fig. 3 schematische Draufsicht auf eine Stator-/ Rotorpaket- einrichtung mit nach außen gerichteten Polschuhen und nach außen offenen Wickelnutausnehmungen mit jeweils einem Fließkanal im Nutgrund der Wickelnut, wobei zusätzlich oberseitig jeweils ein Anspritzkanal vorhanden ist, der mit dem jeweiligen Fließkanal in Kommunikations- Verbindung steht,
Fig. 4 schematische Perspektivansicht der Stator- / Rotorpaket- einrichtung gemäß Fig. 3,
Fig. 5 schematische Draufsicht auf ein Detail der Stator-/
Rotorpaketeinrichtung gemäß Fig. 3 mit Ausbildung eines Anspritzkanals im Nutgrund der Wickelnut,
Fig. 6 schematische Perspektivdarstellung des Details gemäß Fig. 5,
Fig. 7 schematische Perspektivdarstellung in Seitenansicht des
Details gemäß Fig. 6,
Fig. 8 schematische Draufsicht auf ein Detail der Stator- /Rotor- paketeinrichtung gemäß Fig. 3 mit Ausbildung eines Fließkanals im Nutgrund der Wickelnut,
Fig. 9 schematische Perspektivdarstellung des Details gemäß Fig. 8,
Fig. 10 schematische Detaildraufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Stator- /Rotoreinrichtung mit Anspritzkanal - ausnehmung und umspritzter Kunststoffschicht, Fig. 11 schematische Detaildraufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Stator- /Rotoreinrichtung mit Ausbildung eines Fließkanals mit umspritzter Kunststoffschicht,
Fig. 12 schematische Detailperspektive eines Stator- /Rotorpaktes in
Kombination von Fließkanal und Anspritzkanal,
Fig. 13 schematische Detailperspektive einer Stator-/Rotorpaket- einrichtung in Kombination von Fließkanal und
Anspritzkanal gemäß Fig. 12 in einer anderen
Perspektivrichtung,
Fig. 14 schematische Draufsicht auf die Stator- /Rotorpaket- einrichtung gemäß Fig. 3 mit dargestellter Angußkanal düseneinrichtung, wobei beispielhaft in einer Nut ein Formkern angeordnet ist,
Fig. 15 schematische Draufsicht gemäß Fig. 14 bei entferntem
Formkern und dargestellter Kunststoffumspritzungsschicht in einer Nut,
Fig. 16 Perspektivdarstellung zwei aufeinander gestapelter Stator-/
Rotorpaketeinrichtungen mit einer Kunststoffeinspritz vorrichtung mit Düsen, die über einen Anspritzkanal mit anschließendem Fließkanal beaufschlagt werden, im aufgeschnittenen Zustand,
Fig. 17 perspektivische Darstellung der zwei Stator- /Rotorpaket einrichtungen gemäß Fig. 16,
Fig. 18 perspektivische Darstellung der Stator- /Rotorpaket- einrichtungen gemäß Fig. 17 bei entfernter oberer Stator-/ Rotorpaketeinrichtung, Fig. 19 weitere perspektivische Darstellung der Stator- /Rotorpaket- einrichtung gemäß Fig. 17 in einer seitlichen Ansicht,
Fig. 20 perspektivische Darstellung von drei aufeinander
gestapelten Stator- /Rotorpaketeinrichtungen mit Anspritzkanal und Fließkanal,
Fig. 21 schematische Perspektivdarstellung von vier übereinander gestapelten Stator-/Rotorpaketeinrichtungen mit Anspritzkanal und Fließkanal,
Fig. 22 schematische Perspektivdarstellung von zwei übereinander gestapelten Stator- /Rotorpaketeinrichtungen, wobei jedes Paket unterseitig einen außenseitigen Angusskanal für jede Nut aufweist, die mit einem Fließkanal in Kommunikations verbindung steht,
Fig. 23 schematische Ansicht der Stator-/Rotorpaketeinrichtung gemäß Fig. 22 im Bereich des Anspritzkanals,
Fig. 24 schematische Perspektivdarstellung von zwei übereinander gestapelten Stator-/ Rotorpaket einrichtungen, wobei das untere Paket um 180° gedreht ist, so dass ein vergrößerter außenseitiger Anspritzkanal vorhanden ist,
Fig. 25 schematische Ansicht der Stator- /Rotorpaketeinrichtung gemäß Fig. 24 im Bereich des Anspritzkanals,
Fig. 26 schematische Perspektivdarstellung der Stator-/Rotorpaket- einrichtung gemäß Fig. 22 mit angespritzten Kunststoff schichten beziehungsweise weiteren Kunststoffschicht elementen und Darstellung der Anspritzpunkte an dem jeweiligen Anspritzkanal in strichpunktierter
Kennzeichnung, Fig. 27 schematische Perspektivdarstellung der Stator-/
Rotorpaketeinrichtung gemäß Fig. 24 mit angespritzten Kunststoffschichten beziehungsweise weiteren
Kunststoffschichtelementen und Darstellung der Anspritzpunkte an dem jeweiligen Anspritzkanal in strichpunktierter Kennzeichnung,
Fig. 28 schematische Detailperspektive der Positionierung der
Anspritzdüse für das Kunststoffmaterial, die
Kunststoffmaterial in den Fließkanal presst, im Bereich einer Wickelnut mit angespritztem Kunststoffmaterial,
Fig. 29 schematische Draufsicht auf die Stator- /Rotorpaket
einrichtung gemäß Fig. 28 mit Kunststoffspritzdüse,
Fig. 30 schematische Perspektivdarstellung einer Stator- /Rotor- paketeinrichtung bestehend aus übereinander gestapelten Einzelblechen mit nach innen weisenden Polschuhen und Nuten gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 31 schematische Detaildraufsicht auf das Stator-/
Rotorpaketeinrichtung gemäß Fig. 30 mit zwei Polschuhen und dazwischen angeordneter Nut mit
kunststoffbeschichteter Nut,
Fig. 32 schematische Detailperspektivdarstellung der Kunststoff- umspritzung bei stirnseitig oberen Anspritzpunkt mit schematisierter Darstellung des Fließvorgangs,
Fig. 33 schematische Detaildraufsicht auf eine Wickelnut mit zum
Beispiel eingebrachtem Kupferdraht oder ähnlichen elektrischen Leitern, Fig. 34 schematische Perspektivdarstellung eines Stator-/
Rotorpakets mit der Ausbildung von geschlossenen Nuteingängen als Fließkanal,
Fig. 35 schematische Darstellung der Stator- /Rotorpaketeinrichtung gemäß Fig. 34 mit schematischer Darstellung der rundum frei wählbaren Angussposition für die als Fließkanal ausgebildeten Nuteingänge,
Fig. 36 schematische Perspektivdarstellung der Stator- /Rotor- paketeinrichtung gemäß Fig. 34 mit der Darstellung möglicher Angusspositionen,
Fig. 37 schematische Perspektivdarstellung der Stator- /Rotor- paketeinrichtung gemäß Fig. 35 mit Darstellung möglicher Angusspositionen,
Fig. 38 schematische Perspektivdarstellung der Fließwege des
eingespritzten Kunststoffes über den geschlossenen Nuteingang über den ersten Fließkanal bei Vorhandensein eines im Nutgrund vorhandenen zweiten Fließkanals,
Fig. 39 schematische Perspektivdarstellung der Fließwege des
eingespritzten Kunststoffes über den geschlossenen Nuteingang über den ersten Fließkanal gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 40 schematische Detaildraufsicht auf eine Wickelnut mit
eingesetztem elektrischen Leiter als Profilelement und einer Kunststoffisolierung der Innenwandung der Wickelnut bei Vorhandensein eines ersten Einspritzkanals, gebildet durch den geschlossenen Nuteingang und eines zweiten im Nutgrund vorhandenen Fließkanals, gebildet durch Fließkanalausnehmungen der Einzelbleche, Fig. 41 schematische Perspektivdarstellung einer Stator- /Rotor- vorrichtung mit vier übereinander gestapelten Stator-/ Rotorpaketeinrichtungen mit Anspritz- und Fließkanälen mit Darstellung der Fließrichtung der Schmelzefront bei kaskadenförmigen Anspritzen beginnend am oberen Anspritzkanal und
Fig. 42 schematische Perspektivdarstellung einer Stator- /Rotor- vorrichtung mit vier übereinander gestapelten Stator-/ Rotorpaketeinrichtungen mit Anspritz- und Fließkanälen mit Darstellung der Fließrichtung der Schmelzefront bei kaskadenförmigen Anspritzen beginnend am mittleren Anspritzkanal.
WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
In den Figuren 30, 31 und 32 ist eine Stator- /Rotorpaketeinrichtung 10 dargestellt, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist und in der Beschreibungseinleitung bereits beschrieben ist. Durch die in
Umfangsrichtung U in einem vorgegebenen Raster angeordneten, nach innen weisenden Polschuhen 14 werden zwischen den Polschuhen 14 vorhandene Wickelnute 16 gebildet. Die Stator- /Rotorpaketeinrichtung 10 wird mit elektrisch isolierendem Kunststoff umspritzt. Hierzu werden in jede Nut 16 Formkerne eingebracht, die so ausgebildet sind, dass nach dem Kunststoffspritzvorgang, die Innenwandungen der Wickelnute 30 von einer dünnen elektrisch isolierenden Kunst- stoffschicht 30 (siehe Fig. 31) umgeben sind. In Fig. 32 ist stark schematisiert in einer Detailperspektive das Fließverhalten des
Kunststoffs bereichsweise dargestellt. Überlicherweise erfolgt eine einseitige, stirnseitige Anspritzung über den Anspritzpunkt A von oben her. Das Fließverhalten des Kunststoffs ist in Fig. 32 mit Pfeil F und gestrichelten Linien dargestellt. Es ergibt sich ein relativ langer
Fließweg und ein hoher Druckverlust, wodurch die Fließweglänge eingeschränkt ist und der Höhe der zu umspritzenden Stator-/
Rotorpaketeinrichtung 10 Grenzen gesetzt sind. Nachdem die Stator-/ Rotorpaketeinrichtung 10 mit Kunststoff umspritzt worden ist, werden die Polschuhe 14 mit einem elektrischen Leiter (zum Beispiel Draht-, Bügel- oder Profilelement) bestückt, wobei die umwickelten Leiter in den Figuren 30, 31 und 32 nicht dar gestellt sind.
In den Figuren 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Stator-/ Rotorpaketeinrichtung 10.1 dargestellt, die von ihrer Geometrie im Wesentlichen der Geometrie der Stator- /Rotorpaketeinrichtung 10 gemäß Fig. 30 entspricht. Ein wesentlicher Unterschied besteht jedoch darin, dass im Nutgrund jeder Wickelnut 16 an jedem Einzelblech 12 eine in das Nutinnere offene Fließkanalausnehmung 22 vorhanden ist, wobei die Fließkanalausnehmung 22 jedes Einzelbleches 12 in Längs- richtung L kongruent übereinander angeordnet sind, so dass in
Längsrichtung L ein Fließkanal 26 gebildet wird. Die Stator- /Rotor- paketeinrichtung 10.1 wird somit in einem magnetisch unrelevanten Bereich, nämlich dem Nutgrund der Wickelnut 16, mit einem
Fließkanal 26 versehen, der durch eine muldenartige Vertiefung (Fließkanalausnehmung 22) in jedem Einzelblech 12 des Blechpakets gebildet wird. Dadurch entsteht ein Fließkanal 26 mit vergrößertem Querschnitt der Wandstärke. Dieser Fließkanal 26 verläuft entlang der Füllrichtung des Kunststoffs. Während des Einspritzvorgangs unterstützt dieser Fließkanal 26 das Füllen der Kapazität beziehungs- weise verbessert das Füllverhalten.
Im Ausführungsbeispiel ist in jeder Wickelnut 16 ein Fließkanal 26 vorhanden. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Es kann ein Fließkanal 26 beispielsweise in einer, in mehreren oder wie dargestellt in allen Wickelnuten 16 vorhanden sein. Der Fließkanal 26 begünstigt eine bessere Füllbarkeit des Statorpakets durch die in Füllrichtung verlaufende Querschnittsvergrößerung. Durch den aufgedickten Wandstärkenbereich entlang des Fließweges ist der Druckverlust geringer und es lassen sich reduzierte Fließweglängen mit geringerer Wandstärke der Kunststoffschicht erzielen. In den Figuren 8 und 9 ist der durch die Fließkanalausnehmung 22 der Einzelbleche gebildete Fließkanal 26 im Detail dargestellt.
Die Fig. 11 zeigt im Detail in einer Draufsicht eine mit einer dünnen, isolierenden Kunststoffschicht 30 versehene Innenoberfläche einer Wickelnut 16 mit Fließkanal 26.
In den Figuren 28 und 29 ist stark schematisiert in einer Detail- perspektive der Bereich einer Wickelnut 16 dargestellt mit
entsprechender Positionierung einer Einspritzdüse 32 für den
Kunststoff. Die Wickelnut 16 ist bereits mit einer Kunststoffschicht 30 umspritzt und weitere angespritzte Kunststoffbereiche 31 sind schematisch dargestellt.
In den Figuren 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Stator- /Rotorpaketeinrichtung 10.2 dargestellt, das sich von der Stator- / Rotorpaketeinrichtung 10.1 gemäß Fig. 1 und 2 dadurch unter- scheidet, dass die Polschuhe 14 nach außen weisen und die zwischen den Polschuhen 14 vorhandenen Wickelnute 16 nach außen hin offen sind. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Nutgrund jeder Wickelnut 16 ein in Längsrichtung L verlaufender nach außen offener Fließkanal 26 vorhanden, der durch kongruent übereinander
angeordnete Fließkanalausnehmungen 22 der Einzelbleche 12 gebildet wird.
Die Stator- /Rotorpaketeinrichtung 10.2 unterscheidet sich von der Stator- /Rotorpaketeinrichtung 10.1 gemäß Fig. 1 und 2 weiterhin dadurch, dass im oberen Endbereich der Stator- /Rotorpaket
einrichtung 10 im Bereich des Nutgrunds jeder Wickelnut 16 zumindest ein oder mehrere Einzelblech/e 12 eine von innen nach außen durchgehende Anspritzkanalausnehmung 24 aufweisen, die kongruent übereinander angeordnet sind, so dass ein in radialer Richtung R verlaufender Anspritzkanal 28 gebildet wird, der gemäß dem
Ausführungsbeispiel von Fig. 3 und 4 jeweils in den Fließkanal 26 mündet. Der Anspritzkanal 28 als Einzelmerkmal ist in den Figuren 5 und 6 schematisch im Detail im Bereich einer Wickelnut 16 dargestellt. Die Höhe des Anspritzkanals 28 in Längsrichtung L wird durch die Anzahl der Anspritzkanalausnehmungen 24 der Einzelbleche 12 bestimmt.
So ist in Fig. 7 dargestellt, dass der Anspritzkanal 28 durch die
Anspritzkanalausnehmungen 24 von 7 im Endbereich übereinander angeordneten Einzelblechen gebildet wird. Der Kanalquerschnitt wird somit durch die Anzahl der Bleche und die Breite der
Anspritzkanalausnehmung 24 in Umfangsrichtung bestimmt.
In Fig. 10 ist in einer Detaildraufsicht eine Wickelnut 16 mit einer an die Innenoberfläche der Wickelnut angespritzten dünnen, elektrisch isolierenden Kunststoffschicht 30 im Bereich des Anspritzskanals 28 schematisch dargestellt.
Die Figuren 12 und 13 zeigen in einer Detailperspektive die
Kombination eines Anspritzkanals 28, der in einen Fließkanal 26 mündet im Bereich einer Wickelnut.
In Fig. 14 ist schematisch in einer Draufsicht der Zustand vor dem Einspritzen des Kunststoffs bei einer Stator- /Rotorpaketeinrichtung 10.2 dargestellt. Von innen her sind an jedem Anspritzkanal 28
Einspritzdüsen 32 angeschlossen, die sternförmig verlaufend in einen zentralen Einspritzkanal münden. In einer Wickelnut 16 ist beispielhaft ein eingeführter Formkern 40 dargestellt, der die Innenbeschichtung der Innenoberfläche der Nut 16 gewährleistet. Über den jeweiligen Anspritzkanal 28 wird das Kunststoffmaterial durch die Einspritzdüse in die Kavität eingedrückt und verteilt sich sowohl in seitlicher
Richtung (Pfeil F in Fig. 14) und gleichzeitig in Längsrichtung entlang des Fließkanals 26, der entlang der Füllrichtung des Kunststoffes verläuft und somit durch seinen größeren Querschnitt das Füll- v erhalten verbessert. Das Ergebnis des Kunststoffspritzvorgangs ist in Fig. 15 schematisch dargestellt, in der die umspritzte Kunststoffschicht 30 in einer Wickelnut 16 dargestellt ist. Durch das Kanalverteilersystem wird jede Wickelnut 16 am Fließkanal 26 beispielsweise über einen Tunnelanschnitt angespritzt. Die Schmelze wird über den Anspritzkanal 28 zur Wickelnut 16 geführt und verteilt sich im Wickelbereich gleichmäßig in alle Richtungen. Bei ent- sprechender Gestaltung der Wandstärken ist ein nahezu bindenaht- freies Befüllen der Wickelnut möglich.
Besonders große Höhen eines Stators sind dadurch möglich, dass der Stator aus zwei übereinander gestapelten Stator- /Rotorpaket einrichtung 10.2 oder 10.1 sich zusammensetzt siehe beispielsweise die Figuren 17, 18, 19, 22, 24, 26 und 27. Es können auch mehr als zwei Stator- /Rotorpaketeinrichtungen beispielsweise 3 (siehe Fig. 23) oder beispielsweise 4 (siehe Fig. 21) vorhanden sein.
Gemäß Fig. 17 setzt sich der gesamte Stator/Rotor aus zwei
gleichförmigen Stator-/Rotorpaketeinrichtungen 10.2 zusammen. An einer Stirnseite einer Stator- /Rotorpaketeinrichtung 10.2 sind die Anspritzkanäle 28 im Nutgrund der Nuten 16 vorhanden, so dass zu jeder Wickelnut 16 jeweils eine kanalförmige Vertiefung gegeben ist, die jeweils in den Fließkanal 26 mündet. Durch das Stapeln von mindestens zwei Stator- /Rotorpaketeinrichtungen 10.2 entsteht an der Stoßfläche ein geschlossener Anspritzkanal 28, der jeweils die
Verbindung vom Anspritzpunkt zur Innenkontur der Wickelnuten 16 herstellt.
Durch das Stapeln von zwei Stator- /Rotorpaketeinrichtungen 10.2 kann das Gesamtpaket auf etwa halber Höhe an den Anspritzkanälen 28 angespritzt werden. Der Fließweg teilt sich dabei in zwei
Richtungen auf. In Kombination mit dem Fließkanal 26 entlang der Wickelnut 16 ist daher ein doppelt so hohes Paket befüllbar als dies bei stirnseitig einseitiger Anspritzung wie im Stand der Technik gegeben ist. Bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 14 bis 21 werden die Angußkanäle von innen zugeführt. In den Figuren 22 bis 27 ist dargestellt, wie bei übereinander gestapelten Stator- /Rotorpaket einrichtungen 10.1 der Angußkanal von außen zuführbar ist. In Fig. 22 sind zwei Stator-/Rotorpaketeinrichtungen 10 gleichsinnig aufeinander gestapelt, wobei die Anspritzkanäle 28 jeweils im unteren Randbereich vorhanden sind, so dass sich die Höhe Hl des
Anspritzkanals 28 ergibt. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 24 sind zwei Stator- /Rotorpaketeinrichtungen 10.1 gegensinnig aufeinander gestapelt, so dass sich ein Anspritzkanal 28 mit doppelter Höhe H2 ergibt.
In den Figuren 26 und 27, die der Darstellung der Fig. 22 beziehungsweise 24 entspricht, sind die Anspritzpunkte an den Anspritzkanälen 28 durch strichpunktierte Linien angedeutet. Des Weiteren ist in Fig. 26 und 27 die Stator- /Rotorpaketeinrichtung 10.2 dargestellt, wie sie nach dem Umspritzungsvorgang mit Kunststoff umspritzt ist. Neben der Umspritzung der Innenoberfläche der Wickelnute 16 mit einer dünnen Kunststoffschicht 30 werden noch weitere Kunststoffteile 31
angespritzt, die bezüglich weiterer Montageschritte erforderlich sind beziehungsweise diese erleichtern.
In Fig. 33 ist schematisch das bekannte Verfahren dargestellt, den elektrischen Leiter 50 in die Wickelnut 16 einzubringen, wobei der elektrische Leiter im dargestellten Ausführungsbeispiel als
Kupferdraht ausgebildet ist, mit dem der Polschuh umwickelt wird. Dabei wird die vorisolierte Stator- /Rotorpaketeinrichtung über die Nutöffnung mit einem Endlosdraht /-profil umwickelt. Der Polschuh 14 wird dabei mit einer bestimmten vorgegebenen Anzahl an
Umwickelungen umwickelt. Für diese Verfahren, die elektrische Leiter (beispielsweise Kupferdraht) in einer wirtschaftlichen Art und Weise in die Wickeleinheit einbringen, müssen die Wickelnuten einen offenen Nuteingang 17 aufweisen. Andere Wickeltechnologien, wie
beispielsweise Flyer-, Nadel- oder Spulenwicklungstechnologie oder auch das Einzugsverfahren erfordern ebenfalls offene Nuteingänge 17.
Es sind auch andere Verfahren bekannt, Stator- /Rotorpaket
einrichtungen mit elektrischen Leitern zu bestücken, die keine offenen Nuteingänge benötigen. Hier kann beispielsweise die Hairpin- Technologie genannt werden. Bei dieser Technologie ist es nicht erforderlich, das der Nuteingang offen ausgestaltet ist.
Erfindungsgemäß ist in diesem Zusammenhang erkannt worden, dass beispielsweise bei dieser Technologie der Nuteingang 17 erfindungs- gemäß als Fließkanal 26.2 genutzt und mit Kunststoff ausgespritzt werden kann, um optimale Fließvorgänge zu gewährleisten, da der Nuteingang 17 bei eingesetztem Formkern 20 in der Nut 16 mit der anzuspritzenden Isolierschicht 30 der Wickelnut 16 in
Kommunikationsverbindung steht. Es wird erfindungsgemäß somit der Nuteingang 17 genutzt um einen Fließkanal 26.2 zum Einspritzen des Kunststoffs zu nutzen, da es möglich ist, elektrische Leiter ohne Vorhandensein einer offenen Nutöffnung in die Wickelnut 16 einzuführen. Bei der so genannten Hairpin-Methode zur Einbringung elektrischer Leiter werden beispielsweise einzelne stabförmige
Elemente bestimmter Länge, die nur durch die Wickelnut
durchgesteckt werden verwendet und nachfolgend kontaktiert.
Die Ausbildung geschlossener Nuteingänge 17 als Fließkanal 26.2 ist schematisiert in Fig. 34 dargestellt. Durch den während des Kunststoff einspritzvorgangs geschlossenen Nuteingang 17 werden durch die damit erzeugte Wandstärke- oder Querschnittserweiterung durch Ausbildung eines Fließkanals 26.2 größere Fließweglängen erreicht und höhere Pakete können beispielsweise im Spritzgießverfahren umspritzt werden.
Dabei hat es sich bei dieser erfindungsgemäßen Idee als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass die Angussposition für die jeweiligen Fließkanäle 26.2 über einen umlaufend durchgehenden Kragen- anspritzbereich 34 rundum frei gewählt werden können, wenn der Fließkanal 26.2 ohne Querschnittsverengung an das angrenzende Design der Angussposition angebunden ist. Dies ist beispielhaft in Fig. 35 durch den strichpunktierten Pfeil P, der die variable Angussposition anzeigt, dargestellt. Dabei können die einzelnen innenseitigen Stege der Polschuhe 14 beispielsweise auch als durchgehende Wand 36 ausgebildet sein.
In den Figuren 36 und 37 in Verbindung mit den Figuren 38 und 39 ist ein Beispiel für mögliche Angusspositionen des durch den Nuteingang 17 gebildeten Fließkanals 26.2 dargestellt. Über eine zentrale Anspritz position Z wird der Kunststoff zugeführt und über sternförmig angeordnete Einspritzdüsen 32 zu den zweiten Fließkanälen geführt.
Die Verwendung des Nuteingangs 17 als geschlossenen Fließkanal 26.2 zum Einspritzen der isolierenden Kunststoffschicht 30 für die
Wickelnut 16, wie beispielsweise in Fig. 38 dargestellt, ist ein wesent- licher Erfindungsgedanke.
In Figur 38 sind stark schematisiert die Fließwege Fl des angespritzten Kunststoffs über den durch den Nuteingang 17 gebildeten zweiten Fließkanal 26.2 zwischen Außenwandung des Formkerns 40 und Innenwandung der Wickelnut 16 schematisiert dargestellt.
Fig. 38 zeigt dabei die Situation, dass gleichzeitig ein erster Fließkanal 26.1 vorhanden ist, der durch entsprechende im Nutgrund der
Wickelnut 16 vorhandene kongurent übereinander angeordnete Fließkanalausnehmungen 22 einzelner Einzelbleche gebildet wird, dargestellt beispielsweise in Fig. 2 oder 11. Der Fließkanal kann auch durch übereinander gestapelte Blechpakete gebildet werden.
Fig. 39 zeigt dieselbe Anordnung ohne die Ausbildung des ersten Fließkanals 26.1.
Insbesondere bezüglich der in Fig. 38 dargestellten Lösung der Ausbildung eines zweiten Fließkanals 26.2 über den geschlossenen Nuteingang 17 in Verbindung mit dem ersten Fließkanal 26.1, gebildet durch die Fließkanalausnehmung 22 der Einzelbleche, ist eine besonders vorteilhafte Kombination gegeben, die jedoch nicht zwingend vorhanden sein muss. Bei dieser Kombination wird durch das Anspritzen am geschlossenen Nuteingang 17 (zweiter Fließkanal 26.2) eine erfinderische Besonderheit umgesetzt, die wesentliche Vorteile bietet, nämlich dadurch, dass die im Verlauf des Einspritz- vorgangs aufeinander treffenden Schmelzefronten im ersten Fließkanal 26.1 des Nutgrundes der Wickelnut 16 aufeinander treffen. Dies ist dadurch gewährleistet, dass sowohl der erste Fließkanal 26.1 als auch der zweite Fließkanal 26.2 in radialer Richtung symmetrisch
ausgebildet sind, so dass die durch den zweiten Fließkanal 26.2
(Nuteingang 17) eingespritzte Kunststoffmasse gleichzeitig beidseitig im ersten Fließkanal 26.1 ankommt, das heißt, dass die im Verlauf des Einspritzvorgangs die zwei aufeinander treffenden Schmelzefronten im Fließgrund des Nutgrunds aufeinander treffen. Durch den größeren Querschnitt des Kunststoffs im Nutgrund beziehungsweise im ersten Fließkanal 26.1 verbinden sich die beiden Schmelzefronten besser als ohne diese Querschnittsvergrößerung. Somit wird eine verbesserte elektrische Isolation und eine bessere mechanische Belastbarkeit der Bindenaht im Nutgrund erreicht. Diese Qualitätsanforderung werden bei der in Fig. 39 bezüglich der im Nutgrund aufeinander treffenden Schmelzefronten nicht mit Optimalwerten erreicht.
In Fig. 40 ist ein Detail einer Nut 16 mit angrenzenden Polschuhen 14 mit dem ersten Fließkanal 26.1, dem zweiten Fließkanal 26.2 und der Isolationsschicht 30 dargestellt, wobei der /die elektrische Leiter 70 nicht durch eine Kupferdrahtwicklung sondern durch ein Profilelement gebildet wird/werden, das in die Nut 16 eingeschoben ist und einer der Innenumfangskontur der Nut 16 angepasste Außenumfangskontur mit verringerten Abmessungen aufweist.
Beim Spritzgießen von gestapelten Stator- /Rotorpaketeinrichtungen 10.1, 10.2 kann entlang der Stapelhöhe an einem oder mehreren An spritzkanälen 28 angespritzt werden. Eine aus insgesamt drei oder vier übereinander gestapelter Stator- /Rotorpaketeinrichtungen 10.2 gebil- dete Stator-/Rotorvorrichtung ist bereits oben anhand der Fig. 20 be ziehungsweise 21 beschrieben. Bei zeitgleichem Anspritzen von min- destens zwei oder mehreren Anspritzkanälen 28 bewegen sich vom jeweiligen Anspritzpunkt ausgehend zwei Schmelzefronten aufeinan- der zu und stoßen im weiteren Verlauf aufeinander. Beim Aufeinan dertreffen der Schmelzefronten entsteht eine Bindenaht, die bekannter- weise nachteilige Eigenschaften aufweist und meist unerwünscht ist.
Um diese negative Eigenschaft von Bindenähten zu vermeiden, kann die erfindungsgemäße Stator- /Rotorpaketeinrichtung 10.1, 10.2 genutzt werden, um die Wickelnuten 16 kaskadenförmig über die Anspritzka- näle 28 in Verbindung mit den Fließkanälen 26.1, 26.2 mit einer Kunst- stoffschicht 30 zu umspritzen beziehungsweise zu füllen. Ein Ausfüh- rungsbeispiel für das kaskadenförmige Anspritzen ist beispielhaft an der Stator- /Rotorvorrichtung gemäß Fig. 41 in einem ersten Ausfüh- rungsbeispiel dargestellt. Die Stator- /Rotorvorrichtung entspricht der bereits anhand von Fig. 21 beschriebenen Stator- /Rotorvorrichtung mit insgesamt vier aufeinander gestapelten Stator- /Rotorpaketeinrichtun gen 10.2. Die Stator-/Rotorpaketeinrichtungen 10.2 weisen innenseitig im Nutgrund der Wickelnut 16 jeweils einen Anspritzkanal 28 auf, der in Fig. 41 von oben nach unten mit den Bezugszeichen 28A, 28B, 28C und 28D bezeichnet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel münden die Anspritzkanäle 28 jeweils in einen ersten Fließkanal 26.1, der in Längsrichtung durchgehend vorhanden ist. Es ist jedoch zur Durchfüh rung des Verfahrens nicht zwingend erforderlich, dass ein erster Fließ kanal 26.1 vorhanden ist. Es ist auch möglich, die Kunststoffschicht 30 allein durch das Anspritzen über die Anspritzkanäle 28 herzustellen. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 41 eines kaskadenför- migen Anspritzverfahrens wird der Einspritzvorgang beispielsweise am oberen Anspritzkanal 28A gestartet. Die Kunststoffschmelze breitet sich quellstromartig (Pfeile Fl) in alle konturgebenden Bereiche aus und fließt nach Sekundenbruchteilen auch über den in Längsrichtung darunter angeordneten Anspritzkanal 28B. In diesem Moment wird der Einspritzvorgang am Anspritzkanal 28B auch gestartet beziehungswei se dazugeschaltet. Die Fließfront des Kunststoffs wird dabei von hier ausgehend weitergetrieben und überströmt im weiteren Verlauf den Anspritzkanal 28C, über den dann zweitversetzt ebenfalls Kunststoff angespritzt wird. Der gleiche Ablauf erfolgt bei dem Anspritzkanal 28D. Durch das zeitversetzte Öffnen der Anspritzkanäle 28A, 28B, 28C, 28D je nach Fortschritt der Schmelzefront wird die Bindenahtbildung weitgehend vermieden. Die erfindungsgemäßen Anspritzkanäle 28 - auch in Verbindung mit den Fließkanälen 26 - eröffnen hiermit prob- lemlos die Möglichkeit eines kaskadenförmigen Anspritzverfahrens um eine störende Bindenahtbildung weitgehend zu vermeinden und dadurch eine hochwertige und funktionsgerechte Isolationskunststoff- schicht 30 auszubilden. In Fig. 41 ist die Fließrichtung, das heißt die Ausbreitrichtung der Quellstromrichtung der Schmelzefront, mit dem Pfeilspitzen Fl schematisch dargestellt.
Es ist nicht zwingend notwendig, den Einspritzvorgang am oberen An- spritzkanal 28A zu starten. Der Prozess kann an jedem beliebigen An- spritzkanal 28 gestartet werden und die jeweilig benachbarten An- spritzkanäle 28 können zum jeweiligen Zeitpunkt des Überströmens dazugeschaltet werden. Dies ist beispielhaft in einem zweiten Ausfüh- rungsbeispiel gemäß Fig. 42 dargestellt. Es wird der Einspritzvorgang am mittleren Anspritzkanal 28C gestartet. In diesem Fall entstehen Fließfronten in beide Richtungen, nämlich nach unten (Richtung Fl) und nach oben (Richtung F2). Sobald die Fließfronten den Anspritzka- nal 28B beziehunsgweise den Anspritzkanal 28D erreicht haben, wer- den die genannten Anspritzkanäle 28B und 28D dazu geschaltet, das heißt der Anspritzvorgang wird an dem jeweiligen Anspritzkanal 28B, 28D gestartet und der Schmelzestrom weitergeführt.
Das kaskadenförmige Anspritzverfahren kann beispielsweise an einer oder an mehreren Wickelnuten durch entsprechendes zeitversetztes Einspritzen von Kunststoffkanälen über die Anspritzkanäle 28 durch- geführt werden. Weiterhin kann das kaskadenförmige Anspritzverfah- ren sowohl an Innen- als auch an Außennuten von Stator-/Rotorpa- keteinrichtungen durchgeführt werden. Auch eine Umsetzung an Ein- zelblechstapeln ist problemlos möglich. Des Weiteren können kombi- nierte Paketstapel aus verschiedenen Blechen problemlos umgesetzt werden. In Verbindung mit den erfindungsgemäßen Anspritzkanälen beziehungsweise Fließkanälen können nahezu jede geometrische Aus- bildung von Stator- /Rotorpaketeinrichtungen unter weitgehender Ver- meidung von Bindenahtbildungen im Bereich der Wickelnute mit einer isolierenden Kunststoffschicht umspritzt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungs- beispiele beschränkt. Insbesondere kann die Anzahl Polschuhe beziehungsweise Wickelnute variieren. Ein wesentliches vorteilhaftes Merkmal besteht darin, dass an einer, an mehreren oder an allen Wickelnuten eine in das Innere der Wickelnut offene Fließkanalaus- nehmung vorhanden ist, die beim Kunststoffspritzvorgang zusammen mit dem in der Wickelnut während des Spritzvorgangs vorhandenen Formkern eine Kavität mit dem ersten Fließkanal bildet oder der Nuteingang während des Kunststoffeinspritzens geschlossen wird und dadurch in Verbindung mit dem Formkern den ersten Fließkanal bildet.
Alternativ kann auch ein zweiter Fließkanal vorhanden sein, der durch den innenseitig geschlossenen Nuteingang gebildet wird. Besonders vorteilhaft ist die Kombination von ersten mit zweitem Fließkanal.
Dadurch können höchste Qualitätsanforderungen an die
herzustellende Kunststoffisolationsschicht problemlos wirtschaftlich umgesetzt werden, die eine dauerhaft zuverlässige Funktionalität gewährleisten.
Weitere Vorteile lassen sich auch damit erzielen, dass die gestapelten Einzelbleche definierte Anspritzkanalausnehmungen aufweisen, so dass zumindest ein Anspritzkanal ausbildbar ist, der in den /die Fließkanal /Fließkanäle mündet, wodurch die Fließwege verkürzbar sind und Pakete mit großer Höhe problemlos umgespritzt werden können, ohne dass die Qualität darunter leidet.

Claims

ANSPRÜCHE
01. Stator- / Rotorvorrichtung für Elektromotoren mit
- zumindest einer oder mehreren übereinander gestapelten Stator-/ Rotorpaketeinrichtung /en (10.1, 10.2), wobei
- - die Stator-/Rotorpaketeinrichtung/en (10.1, 10.2) als zu einer Drehachse (D) rotationssymmetrisch ausgebildetes Bauteil ausgebildet ist /sind mit jeweils übereinander gestapelt angeordneten Einzelblechen (12),
- - die Einzelbleche (12) eine rotationssymmetrische Umfangskontur mit in Umfangsrichtung (U) in einem vorgegebenen Rastermaß beabstandet angeordnete Vorsprungeinrichtungen aufweisen, die im übereinander gestapelten Zustand nach innen oder außen weisende Polschuhe (14) bilden, die von einem elektrisch leitenden Draht jeweils umwickelt sind und
- - jeweils zwischen den Polschuhen (14) Wickelnute (16) jeweils mit einem Nuteingang (17) vorhanden sind,
- - zumindest die Innenumfangskontur jeder Wickelnut (16) und die Ober- und Unterseite der Polschuhe (14) eine elektrisch isolierende, insbesondere gespritzte, Kunststoff- schicht (18) aufweist,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- im gestapelten Zustand der Einzelbleche (12) / Stator-/ Rotorpaketeinrichtungen zumindest ein in Längsrichtung (L) der Stator- /Rotor Vorrichtung verlaufender durchgehender Fließkanal (26.1, 26.2) im Bereich zumindest einer Wickelnut (16) vorhanden ist, der mit der Kunststoffschicht (30) in Kommunikationsverbindung steht und über den der Kunststoff zum Herstellen der Kunststoffschicht (30) an der Innenwandung der Wickelnut (16) einspritzbar/ eingespritzt ist.
02. Stator- /Rotorvorrichtung nach Anspruch 1,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- ein erster Fließkanal (26.1) in Verbindung eines während des Spritzgießvorgangs in der Wickelnut (16) eingesetzten Formkerns (40) dadurch gebildet wird, dass jedes Einzelblech (12) an der Innenkontur zumindest einer Wickelnut (16) zumindest eine zur Innenseite der Wickelnut
(16) hin offene Fließkanalausnehmung (22) aufweist.
03. Stator- /Rotorvorrichtung nach Anspruch 1,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- ein zweiter Fließkanal (26.2) in Verbindung eines während des Spritzgießvorgangs in der Wickelnut (16) eingesetzten Formkerns (40) dadurch gebildet wird, dass der Nuteingang
(17) während des Spritzgießvorgangs als geschlossener Nuteingang ausgebildet ist.
04. Stator- /Rotorvorrichtung nach Anspruch 2 und 3,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- ein erster und ein zweiter Fließkanal (26.1, 26.2) vorhanden ist und über den ersten und /oder zweiten Fließkanal (26.1, 26.2) zum Herstellen der Kunststoffschicht (30) an der Innenwandung der Wickelnut (16) Kunststoff einspritzbar ist.
05. Stator- /Rotor Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Fließkanalausnehmung (22) jeweils eine zumindest bereichsweise konkave, polygonartige oder gerundete Umfangskontur aufweist.
06. Stator- /Rotorvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Fließkanalausnehmung/ en (22) beziehungsweise der erste und/ oder zweite Fließkanal (26.1, 26.2) an mehreren oder allen Wickelnuten (16) vorhanden ist.
07. Stator- /Rotorvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die maximale Tiefe der Fließkanalausnehmung (22) / des Fließkanals (26.1, 26.2) ein ein- oder mehrfaches der Dicke der Kunststoffschicht (18) beträgt.
08. Stator- /Rotorvorrichtung nach Anspruch 2,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Fließkanalausnehmung (22) beziehungsweise der erste Fließkanal (26.1) im Nutgrund der Wickelnut (16) angeordnet ist.
09. Stator- /Rotorvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- zumindest eine Stator- /Rotorpaketeinrichtung (10) weiterhin zumindest ein oder mehrere direkt übereinander kongruent gestapelte Einzelblech/e (12) aufweist, das/ die im Bereich des Nutgrundes jeder Wickelnut (16) jeweils eine von innen nach außen oder umgekehrt durchgehende Anspritzkanalausnehmung (24) aufweist /aufweisen, die übereinander angeordnet einen Anspritzkanal (28) bilden, der in den Fließkanal (26) mündet und über den der Kunststoff zum Herstellen der Kunststoffschicht (18) an der Innenwandung der Wickelnut (16) einspritzbar ist.
10. Stator- /Rotorvorrichtung nach Anspruch 9,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Anspritzkanalausnehmung (24) bei einen oder mehreren, übereinander angeordneten, Einzelblechen (12) vorhanden ist.
11. Stator- /Rotor Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Anspritzkanalausnehmung (24) jeweils gerade parallele Flanken auf weist.
12. Stator- /Rotorvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 9 bis 11,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Anspritzkanalausnehmung (24) konisch sich nach außen aufweitende Flanken oder verjüngende Flanken aufweist.
13. Stator- /Rotorvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 9 bis 12,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- der Anspritzkanal (28) im oberen und/ oder unteren Stirnrandbereich und/ oder im mittleren Bereich der Stator-/ Rotorpaketeinrichtung vorhanden ist.
14. Stator- /Rotorvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 9 bis 13,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Stator- /Rotor Vorrichtung mehrere aufeinander gestapelte, insbesondere gleich- oder gegengestapelte,
Stator- / Rotorpaketeinrichtungen aufweist.
15. Stator- /Rotorvorrichtung nach Anspruch 14,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- bei übereinander gestapelten Stator- /Rotorpaketein richtungen (10) ein oberer Anspritzkanal (28) einer unteren Stator- /Rotorpaketeinrichtung (10) kongruent zu einem unteren Anspritzkanal (28) einer benachbarten oberen Stator- /Rotorpaketeinrichtung (10) angeordnet ist.
16. Stator- /Rotorvorrichtung nach Anspruch 1,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kunststoffschicht (30) aus thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff besteht.
17. Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffbeschichtung einer Stator- /Rotor Vorrichtung die folgende Merkmale aufweist:
- zumindest einer oder mehreren übereinander gestapelten Stator-/ Rotorpaketeinrichtung /en (10.1, 10.2), wobei
- - die Stator- /Rotorpaketeinrichtung/ en (10.1, 10.2) als zu einer Drehachse (D) rotationssymmetrisch ausgebildetes Bauteil ausgebildet ist/ sind mit jeweils übereinander gestapelt angeordneten Einzelblechen (12),
- - die Einzelbleche (12) eine rotationssymmetrische Umfangskontur mit in Umfangsrichtung (U) in einem vorgegebenen Rastermaß beabstandet angeordnete Vorsprungeinrichtungen aufweisen, die im übereinander gestapelten Zustand nach innen oder außen weisende Polschuhe (14) bilden, die von einem elektrisch leitenden Draht jeweils umwickelt sind und
- - jeweils zwischen den Polschuhen (14) Wickelnute (16) jeweils mit einem Nuteingang (17) vorhanden sind,
- - zumindest die Innenumfangskontur jeder Wickelnut (16) und die Ober- und Unterseite der Polschuhe (14) eine elektrisch isolierende, insbesondere gespritzte, Kunststoff schicht (18) aufweist, wobei - im gestapelten Zustand der Einzelbleche (12) / Stator-/ Rotorpaketeinrichtungen zumindest ein in Längsrichtung (L) der Stator- /Rotorvorrichtung verlaufender durchgehender Fließkanal (26.1, 26.2) im Bereich zumindest einer Wickelnut (16) vorhanden ist, der mit der Kunststoffschicht (30) in Kommunikationsverbindung steht und über den der Kunststoff zum Herstellen der Kunststoffschicht (30) an der Innenwandung der Wickelnut (16) einspritzbar/ eingespritzt ist,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- nach Einbringung übereinander gestapelter Einzelbleche (12) oder Einzelblechpakete in das Spritzgießwerkzeug der Kunststoff über die Fließkanäle (26) eingespritzt wird.
18. Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffbeschichtung
einer Stator- /Rotorvorrichtung die folgende Merkmale aufweist:
- zumindest einer oder mehreren übereinander gestapelten Stator-/Rotorpaketeinrichtung/en (10.1, 10.2), wobei
- - die Stator-/Rotorpaketeinrichtung/en (10.1, 10.2) als zu einer Drehachse (D) rotationssymmetrisch ausgebildetes Bauteil ausgebildet ist/ sind mit jeweils übereinander gestapelt angeordneten Einzelblechen (12),
- - die Einzelbleche (12) eine rotationssymmetrische Umfangskontur mit in Umfangsrichtung (U) in einem vorgegebenen Rastermaß beabstandet angeordnete Vorsprungeinrichtungen aufweisen, die im übereinander gestapelten Zustand nach innen oder außen weisende Polschuhe (14) bilden, die von einem elektrisch leitenden Draht jeweils umwickelt sind und
- - jeweils zwischen den Polschuhen (14) Wickelnute (16) jeweils mit einem Nuteingang (17) vorhanden sind, - - zumindest die Innenumfangskontur jeder Wickelnut (16) und die Ober- und Unterseite der Polschuhe (14) eine elektrisch isolierende, insbesondere gespritzte, Kunststoff - schicht (18) aufweist, wobei
- im gestapelten Zustand der Einzelbleche (12) / Stator-/ Rotorpaketeinrichtungen zumindest ein in Längsrichtung (L) der Stator- /Rotor Vorrichtung verlaufender durchgehender Fließkanal (26.1, 26.2) im Bereich zumindest einer Wickelnut (16) vorhanden ist, der mit der Kunststoffschicht (30) in Kommunikationsverbindung steht und über den der
Kunststoff zum Herstellen der Kunststoffschicht (30) an der Innenwandung der Wickelnut (16) einspritzbar/ eingespritzt ist,
- zumindest eine Stator- /Rotorpaketeinrichtung (10) weiterhin zumindest ein oder mehrere direkt übereinander kongruent gestapelte Einzelblech/ e (12) aufweist, das/die im Bereich des Nutgrundes jeder Wickelnut (16) jeweils eine von innen nach außen oder umgekehrt durchgehende
Anspritzkanalausnehmung (24) aufweist/ aufweisen, die übereinander angeordnet einen Anspritzkanal (28) bilden, der in den Fließkanal (26) mündet und über den der
Kunststoff zum Herstellen der Kunststoffschicht (18) an der Innen wandung der Wickelnut (16) einspritzbar ist,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- nach Einbringung der Einzelbleche (12) oder Einzelblech- pakete in ein Spritzgießwerkzeug der Kunststoff über die Anspritzkanäle (28) und die an die Anspritzkanäle (28) anschließenden Fließkanäle (26) eingespritzt wird.
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