WO2013098315A1 - Lamellenpaket - Google Patents

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WO2013098315A1
WO2013098315A1 PCT/EP2012/076936 EP2012076936W WO2013098315A1 WO 2013098315 A1 WO2013098315 A1 WO 2013098315A1 EP 2012076936 W EP2012076936 W EP 2012076936W WO 2013098315 A1 WO2013098315 A1 WO 2013098315A1
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plastic
slot insulation
grooves
slot
rotor
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PCT/EP2012/076936
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Ingo BUCHHOLZ
Alexis Spinner
Joost Nowak
Ursula STUCKE
Oliver HIMMEL
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Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • B29C45/14639—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles for obtaining an insulating effect, e.g. for electrical components
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    • B29L2031/3481—Housings or casings incorporating or embedding electric or electronic elements

Definitions

  • the invention relates to a disk set, preferably a stator blade or rotor disk set, an electrical machine, in particular an electric fuel pump of a motor vehicle, each having a slot insulation grooves and extending in the grooves winding wires of at least one electrical winding, wherein a plastic coating the disk set together with the in The grooves extending winding wires at least partially sheathed.
  • the invention also relates to a method for producing a disk pack and an electrical
  • Hot runner injection molding method to install on the surface of an armature of an electric machine.
  • parts of the armature such as the laminated core, the shaft, the slot insulation, the commutator and the windings with the
  • the anchor with the plastic coating has a cylindrical shape with a structureless shell surface. Due to this cylindrical shape hydraulic losses of the armature are reduced when operating in a liquid. However, no reliable protection of the armature against corrosive components of the liquid is achieved by the previously known plastic coatings, whereby damage to the armature can take place and thus its safe operation is not guaranteed long term.
  • the invention provides that the plastic extrusion and the slot insulation each consist of a thermoplastic material and that the plastic of the Groove insulations equal or higher or lower
  • Kunststoffumspritzung so it comes to a melting, in particular a near-surface melting, the plastic of the slot insulation and thus an at least partially merging of the two plastics. As a result, a cohesive connection between the slot insulation and the plastic extrusion is created.
  • the temperature of the plastic of the plastic extrusion is in the
  • the melting point is to be understood in particular the melting temperature of the respective plastic. If the plastic of the slot insulation has an equally high or lower melting temperature as / as the plastic of the plastic encapsulation, the temperature of the plastic of the plastic encapsulation is
  • the plastic of the slot insulation has a similarly high, in particular higher, melting temperature as / as the plastic of the plastic extrusion coating.
  • the temperature of the plastic of the plastic encapsulation during the encapsulation process must be at least as high as the melting temperature of the plastic of the slot isolations. Consequently, the plastic of the plastic extrusion must be heated to a temperature which is above its melting temperature. Since the plastic decomposes in an excessive heating in its basic components, it is envisaged that the plastic of
  • the slot insulations and the plastic encapsulation are made of the same plastic, in particular at least substantially polyoxymethylene. Consequently, the plastic of the slot insulation and the plastic of the plastic extrusion on the same melting temperature. In the encapsulation process, it may come to a melting of the plastic of the slot insulation, since the temperature of the overmolding plastic serving the
  • Slot insulations corresponds to or is greater than this.
  • the slot insulations and the plastic encapsulation are completely made
  • the slot insulations are injected into the respective groove.
  • the injection of the slot insulation in the respective groove is carried out before encapsulation of the disk pack with the plastic
  • the slot insulations preferably completely cover the insides of the respective groove, so that electrical insulation of the winding wires extending in the slots is ensured.
  • the slot insulations preferably extend as far as the end regions of the disk pack in order to also electrically insulate the winding wires which form, for example, a winding head in these end regions.
  • the surface of the respective slot insulation has / have at least one elevation and / or depression, in particular at least one rib. The survey will cover the same time with the plastic of several sides
  • the survey is heated quickly.
  • the elevation of the elevation in particular of its surface, is also faster, in contrast to a flat surface.
  • the elevation of the surface of the slot insulation is surrounded by the plastic extrusion coating and / or the plastic extrusion penetrates into the depression of the slot insulation.
  • this design is advantageous in a rotor disk set, as can be achieved by the elevation and / or depression, an additional positive connection between the respective slot insulation and the plastic encapsulation at a rotation of the rotor disk set about its axis of rotation.
  • the elevation, in particular the rib is angular in cross-section.
  • the width of the survey preferably decreases with their height.
  • the survey is in cross section
  • Umspritzungsrea with the plastic of the plastic extrusion except the melting of the respective slot insulation by the pressure exerted by the plastic of the plastic extrusion come to a deformation of the survey, whereby the positive connection between the slot insulation and the plastic encapsulation, in particular by forming a rear handle, can be improved.
  • the rib is designed as a longitudinal rib or transverse rib.
  • the longitudinal rib is a parallel to the
  • Rotation axis of the electrical machine in particular the
  • the longitudinal rib therefore also extends in the longitudinal direction of the grooves.
  • the rib extends over the entire length of the groove.
  • the transverse rib is a rib which extends transversely, in particular orthogonally, to the axis of rotation.
  • Ribs are preferably formed in the opening area, in particular at the groove edge, of the respective groove.
  • the rib is formed integrally with the respective slot insulation.
  • the rib is therefore formed during injection of the slot insulation in the respective groove with.
  • it can be created by subsequent, that is, after injection, editing the respective slot insulation.
  • the plastic extrusion is shaped such that the disk set has a circular cylindrical outer surface.
  • the outer shell surface is preferably structureless, in particular smooth, formed, whereby hydraulic losses, in particular vortex losses, are minimized when the laminated core is rotated in a liquid.
  • the outer shell surface is partially by the plastic extrusion and partially by laminations of the
  • Disk packs formed wherein the areas of the plastic extrusion and the areas of the laminations close flush with each other, so that a total of the circular cylindrical shell outer surface is formed.
  • the outer shell surface can be completely formed by the plastic extrusion.
  • a method for producing a disk set preferably a Statorlamellenonces or Rotorlamellenpers, an electric machine, in particular an electric fuel pump of a motor vehicle, provided, wherein the disk set has grooves each having a slot insulation and extending in the grooves winding wires of at least one electrical winding.
  • the disk set is at least partially encapsulated with the winding wires extending in the grooves with a plastic extrusion coating and the plastic extrusion and the slot insulation are each made of a thermoplastic material and the plastic of the slot insulation has an equally high or similar high or lower melting point as / as the plastic of the plastic extrusion on, wherein the slot insulations and the plastic extrusion are joined together by an adhesive during encapsulation melting of the slot insulation.
  • the disk pack is formed according to one or more of the preceding embodiments. The Temperature of the plastic of the plastic extrusion is at the
  • Umspritzungsrea preferably chosen so high that it is higher than the melting temperature of the plastic of the slot insulations.
  • the disk pack is heated prior to encapsulation. So it will be
  • Lamella package heats together with the slot insulation and extending in the grooves winding wires. By this heating, the temperature of the plastic of the slot insulations is increased in advance so that by the
  • the plastic extrusion only a lesser heat transfer must be made on the plastic of the slot insulations to allow melting of this. As a result, a faster melting of the slot insulation can be achieved.
  • a lower temperature of the plastic of the plastic extrusion coating in particular a temperature in the region of its melting temperature, can also be selected.
  • the temperature of the plastic of the slot insulations is preferably increased so much, in particular brought in the range of its melting temperature, so that the plastic of the slot insulation is already melted by the heating or only a lower heat transfer from the plastic of the plastic extrusion must be made on the plastic of the slot insulations to allow the melting, whereby the generation of a material connection is ensured.
  • the invention also relates to an electrical machine with a rotor and a stator, wherein the rotor and / or stator a disk set
  • the disk pack is designed according to one or more of the preceding embodiments.
  • Figure 2 is a perspective view of the rotor with a
  • Figure 3 is a cross-sectional view of ribs of a slot insulation
  • Figure 4 is a cross-sectional view of the ribs during
  • FIG. 1 shows a perspective view of a rotor 1 of an electric machine, not shown.
  • it is a rotor 1 of an electric fuel pump of a motor vehicle.
  • the rotor 1 is lapped by a fuel during operation.
  • the rotor 1 has a rotor disk set 2, which is arranged rotationally fixed on a shaft 4 defining a rotation axis 3.
  • the rotor disk package 2 has a laminated core 5, which consists of laminations.
  • a plurality of axially extending grooves 6 are formed in the laminated core 5 .
  • the grooves 6 are each provided with a slot insulation 7, which is provided on the inner sides of the respective groove 6 and this completely covered.
  • the slot insulations 7 also preferably extend over the two end faces 8 and 9 of the laminated core 5, as shown.
  • the rotor blade pack 2 also has an electrical winding 10, which consists of a plurality of winding wires, not shown.
  • the winding wires of the electrical winding 10 extend through the grooves 6 and forms at the end faces 8 and 9 of the laminated core 5 each have a winding head 1 1 and 12, respectively.
  • a collector 13 of a commutator 14 of the rotor 1 can be seen.
  • the collector 13 is also rotatably mounted on the shaft 3 is arranged.
  • the collector 13 has a plurality of fins 15 and commutator 16, wherein in each case a commutator 16 is associated with a blade 15.
  • FIG. 2 shows the rotor 1 of FIG. 1, with the rotor 1, in particular the rotor disk set 2, with a plastic extrusion 17 in regions is sheathed.
  • the electrical winding 10, in particular the winding wires, is / are completely covered by the plastic extrusion 17.
  • the grooves 6 are so far closed by the plastic extrusion 17.
  • the outer side of the laminated core 5 of the rotor disk set 2 and the plastic extrusion 17 close flush to each other, so that the rotor disk set 2 with the
  • Kunststoffumspritzung 17 a total of a circular cylindrical
  • Shell outer surface 18 has.
  • the plastic extrusion 17 is further designed such that it completely covers the winding head 1 1 facing away from the collector 13.
  • the plastic extrusion coating 17 also completely covers the winding head 12 facing the collector 13 and the
  • elevations 19 in the surface 20 of the slot insulation 7 of the grooves 6 are shown in cross section.
  • the elevations 19 are each formed as a rib 21.
  • the ribs 21 are formed like a sawtooth. Furthermore, they are spaced from each other and in particular arranged parallel to each other.
  • each groove 6 one to five, in particular one to three, such ribs 21 are provided.
  • the height of the ribs 21 is 0.1 mm to 0.9 mm, in particular 0.25 mm to 0.75 mm.
  • the width of the ribs 21 is preferably in the interval between 0.1 mm and 1, 15 mm, in particular 0.25 mm and 1 mm.
  • the ribs 21 may be formed as longitudinal ribs or transverse ribs.
  • longitudinal rib is meant a rib 21 which extends parallel to the axis of rotation 3, that is to say in the direction of the nut extension.
  • a plurality of such longitudinal ribs are provided in the opening region, in particular on the groove edge 22, of the respective groove 6.
  • the ribs 21 extend along the entire axial length of the grooves 6.
  • transverse rib is meant a rib 21 which extends transversely to the axis of rotation 3. The following procedure is used to produce the rotor 1:
  • the laminated core 5 is mounted on the shaft 4. Even before or after the slot insulations 7 are injected into the grooves 6 and also the end faces 8 and 9 of the laminated core 5 are provided with the slot insulation 7. Then, the collector 13 of the commutator 14 is mounted on the shaft 4. In the next step, the winding wires of the electric winding 10 become wrapped the laminated core 5 and thereby inserted into the grooves 6. Then, the entire component, ie in particular the rotor blade assembly 2 and the collector 13, preheated. In this case, consequently, the plastic of the slot insulation 7 is heated. It is then the rotor 1, in particular the rotor disk set 2, with the plastic of the plastic extrusion 17 overmolded.
  • the melting temperature of the plastic of the plastic extrusion 17 is the same high, similar to or higher than the melting temperature of the plastic of the slot insulation 7.
  • the ribs 21 are by the pressure of the plastic during encapsulation in the direction (arrow 23), in which the plastic of the
  • Plastic extrusion 17 is sprayed, deformed, in particular folded over.
  • Components of liquids that can cause corrosion of the winding wires of the electrical winding 10 is reliably prevented.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lamellenpaket, vorzugsweise ein Statorlamellenpaket oder Rotorlamellenpaket (2), einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Kraftstoffpumpe eines Kraftfahrzeugs, mit jeweils eine Nutisolierung (7) aufweisenden Nuten (6) und mit in den Nuten (6) verlaufenden Wicklungsdrähten von mindestens einer elektrischen Wicklung (10), wobei eine Kunststoffumspritzung (17) das Lamellenpaket mitsamt den in den Nuten (6) verlaufenden Wicklungsdrähten zumindest bereichsweise ummantelt. Es ist vorgesehen, dass die Kunststoffumspritzung (17) und die Nutisolierung (7) jeweils aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen und dass der Kunststoff der Nutisolierung (7) einen gleich hohen oder ähnlich hohen oder niedrigeren Schmelzpunkt wie/als der Kunststoff der Kunststoffumspritzung (17) zur stoffschlüssigen Verbindung von Nutisolierung (7) und Kunststoffumspritzung (17) durch ein beim Umspritzen erfolgendes Anschmelzen der Nutisolierung (7) aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Lamellenpakets sowie eine elektrische Maschine.

Description

Beschreibung Titel
Lamellenpaket
Die Erfindung betrifft ein Lamellenpaket, vorzugsweise ein Statorlamellenpaket oder Rotorlamellenpaket, einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Kraftstoffpumpe eines Kraftfahrzeugs, mit jeweils eine Nutisolierung aufweisenden Nuten und mit in den Nuten verlaufenden Wicklungsdrähten von mindestens einer elektrischen Wicklung, wobei eine Kunststoffumspritzung das Lamellenpaket mitsamt den in den Nuten verlaufenden Wicklungsdrähten zumindest bereichsweise ummantelt. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines Lamellenpakets sowie eine elektrische
Maschine.
Stand der Technik
Aus der WO 2008/034773 A1 ist es bekannt, einen Kunststoffüberzug im
Heißkanalspritzgussverfahren auf der Oberfläche eines Ankers einer elektrischen Maschine anzubringen. Dabei werden Teile des Ankers, wie das Blechpaket, die Welle, die Nutisolationen, der Kommutator und die Wicklungen mit dem
Kunststoff Überzug überdeckt, so dass der Anker mit dem Kunststoffüberzug eine zylindrische Form mit einer strukturlosen Mantelfläche aufweist. Aufgrund dieser zylindrischen Form werden hydraulische Verluste des Ankers bei einem Betrieb in einer Flüssigkeit verringert. Durch die bisher bekannten Kunststoffüberzüge wird jedoch kein sicherer Schutz des Ankers gegen korrosive Bestandteile der Flüssigkeit erzielt, wodurch eine Beschädigung des Ankers erfolgen kann und somit dessen sicherer Betrieb nicht langfristig gewährleistet ist.
Offenbarung der Erfindung
Bei einem Lamellenpaket der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kunststoffumspritzung und die Nutisolierungen jeweils aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen und dass der Kunststoff der Nutisolierungen einen gleich hohen oder ähnlich hohen oder niedrigeren
Schmelzpunkt wie/als der Kunststoff der Kunststoffumspritzung zur
stoffschlüssigen Verbindung von Nutisolierungen und Kunststoffumspritzung durch ein beim Umspritzen erfolgendes Anschmelzen der Nutisolierungen aufweist. Während dem Umspritzen, das heißt während dem Anbringen der
Kunststoffumspritzung, kommt es also zu einem Anschmelzen, insbesondere einem oberflächennahen Anschmelzen, des Kunststoffs der Nutisolierungen und somit einem zumindest bereichsweisen Verschmelzen der beiden Kunststoffe. Dadurch wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Nutisolierungen und der Kunststoffumspritzung geschaffen. Durch diese auf atomaren
beziehungsweise molekularen Kräften basierende Verbindung zwischen der jeweiligen Nutisolierung und der Kunststoffumspritzung kann/können durch deren Grenzfläche keine beziehungsweise nur wenig Flüssigkeit beziehungsweise Bestandteile der Flüssigkeit dringen. Die stoffschlüssige Verbindung erhöht also die Dichtigkeit dieser Grenzfläche. Insofern gelangt/gelangen keine oder nur wenig Flüssigkeit beziehungsweise Bestandteile der Flüssigkeit bis zu den Wicklungsdrähten der elektrischen Wicklung. Insbesondere wird ein Eindringen von niedermolekularen Stoffen, beispielsweise von chemisch aggressiven beziehungsweise korrosiven Bestandteilen von Kraftstoffen, wie beispielsweise von Kraftstoffen mit unterschiedlichem Gehalt an Ethanol, Wasser und/oder
Salzen, an der Grenzfläche zwischen der jeweiligen Nutisolation und der Kunststoffumspritzung verhindert oder zumindest verringert. Dadurch wird eine Beschädigung, insbesondere eine Korrosion, der Wicklungsdrähte der elektrischen Wicklung vermieden beziehungsweise verringert. Folglich ist ein sicherer Betrieb des Lamellenpakets beziehungsweise der elektrischen Maschine langfristig sichergestellt und die Lebensdauer und die Beständigkeit des
Lamellenpakets sind dementsprechend erhöht.
Die Temperatur des Kunststoffs der Kunststoffumspritzung ist bei dem
Umspritzen mindestens so hoch wie seine Schmelztemperatur, die hier als maßgebender Faktor des Schmelzpunkts dient. Unter dem Schmelzpunkt ist insofern insbesondere die Schmelztemperatur des jeweiligen Kunststoffs zu verstehen. Weist der Kunststoff der Nutisolierungen eine gleich hohe oder niedrigere Schmelztemperatur wie/als der Kunststoff der Kunststoffumspritzung auf, so ist die Temperatur des Kunststoffs der Kunststoffumspritzung bei dem
Umspritzen mindestens so hoch wie die Schmelztemperatur der Nutisolierungen. Demzufolge wird ein Anschmelzen der Nutisolierungen ermöglicht. Alternativ weist der Kunststoff der Nutisolierungen eine ähnlich hohe, insbesondere höhere, Schmelztemperatur wie/als der Kunststoff der Kunststoffumspritzung auf. Um ein beim Umspritzen erfolgendes Anschmelzen des Kunststoffs der Nutisolierungen sicherzustellen, muss die Temperatur des Kunststoffs der Kunststoffumspritzung beim Umspritzungsprozess mindestens so hoch sein wie die Schmelztemperatur des Kunststoffs der Nutisolierungen. Demzufolge muss der Kunststoff der Kunststoffumspritzung auf eine Temperatur, die über seiner Schmelztemperatur liegt, erhitzt werden. Da sich der Kunststoff bei einer zu starken Erhitzung in seine Grundbestandteile zersetzt, ist vorgesehen, dass der Kunststoff der
Nutisolierungen eine ähnlich hohe, insbesondere eine lediglich etwas höhere, Schmelztemperatur wie/als der Kunststoff der Kunststoffumspritzung aufweist, um eine derartige Zersetzung zu vermeiden und gleichzeitig ein Anschmelzen zu ermöglichen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nutisolierungen und die Kunststoffumspritzung aus dem gleichen Kunststoff, insbesondere zumindest im Wesentlichen aus Polyoxymethylen, bestehen. Folglich weisen der Kunststoff der Nutisolierungen und der Kunststoff der Kunststoffumspritzung die gleiche Schmelztemperatur auf. Bei dem Umspritzungsprozess kann es insofern zu einem Anschmelzen des Kunststoffs der Nutisolierung kommen, da die Temperatur des dem Umspritzen dienenden Kunststoffs der
Kunststoffumspritzung der Schmelztemperatur des Kunststoffs der
Nutisolierungen entspricht beziehungsweise größer als diese ist. Vorzugsweise bestehen die Nutisolierungen und die Kunststoffumspritzung vollständig aus
Polyoxymethylen (POM).
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Nutisolierungen in die jeweilige Nut eingespritzt sind. Das Einspritzen der Nutisolierungen in die jeweilige Nut erfolgt vor dem Umspritzen des Lamellenpakets mit dem Kunststoff der
Kunststoffumspritzung. Die Nutisolierungen bedecken vorzugsweise vollständig die Innenseiten der jeweiligen Nut, so dass eine elektrische Isolierung der in den Nuten verlaufenden Wicklungsdrähten sichergestellt ist. Vorzugsweise erstrecken sich die Nutisolierungen bis in die Stirnbereiche des Lamellenpakets um auch dort die Wicklungsdrähte, die in diesen Stirnbereichen beispielsweise einen Wicklungskopf ausbilden, elektrisch zu isolieren. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Oberfläche der jeweiligen Nutisolierung mindestens eine Erhebung und/oder Vertiefung, insbesondere mindestens eine Rippe, aufweisen/aufweist. Die Erhebung wird beim Umspritzen von mehreren Seiten gleichzeitig mit dem Kunststoff der
Kunststoffumspritzung beaufschlagt. Dadurch wird die Erhebung schnell durchhitzt. Demzufolge kommt es auch schneller zu einem Anschmelzen der Erhebung, insbesondere von deren Oberfläche, im Gegensatz zu einer ebenen Oberfläche. Vorzugsweise wird die Erhebung der Oberfläche der Nutisolierung von der Kunststoffumspritzung umgeben und/oder die Kunststoffumspritzung dringt in die Vertiefung der Nutisolierung ein. Insbesondere ist diese Ausbildung bei einem Rotorlamellenpaket vorteilhaft, da durch die Erhebung und/oder Vertiefung ein zusätzlicher Formschluss zwischen der jeweiligen Nutisolierung und der Kunststoffumspritzung bei einer Drehung des Rotorlamellenpakets um dessen Rotationsachse erzielt werden kann.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Erhebung, insbesondere die Rippe, im Querschnitt eckig ausgebildet ist. Die Breite der Erhebung nimmt bevorzugt mit ihrer Höhe ab. Vorzugsweise ist die Erhebung im Querschnitt
sägezahnförmig. Aufgrund dieser Ausbildung kann es bei dem
Umspritzungsprozess mit dem Kunststoff der Kunststoffumspritzung außer dem Anschmelzen der jeweiligen Nutisolierung durch den ausgeübten Druck des Kunststoffs der Kunststoffumspritzung zu einer Umformung der Erhebung kommen, wodurch die formschlüssige Verbindung zwischen der Nutisolierung und der Kunststoffumspritzung, insbesondere durch Bildung eines Hintergriffs, verbessert werden kann.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Rippe als Längsrippe oder Querrippe ausgebildet ist. Bei der Längsrippe handelt es sich um eine parallel zur
Rotationsachse der elektrischen Maschine, insbesondere des
Rotorlamellenpakets, verlaufende Rippe. Die Längsrippe erstreckt sich demzufolge auch in Längsrichtung der Nuten. Bevorzugt erstreckt sich die Rippe über die gesamte Länge der Nut. Bei der Querrippe handelt es sich um eine quer, insbesondere orthogonal, zur Rotationsachse verlaufende Rippe.
Vorzugsweise sind pro Nutisolierung mehrere derartige Rippen vorgesehen. Die Rippen sind vorzugsweise im Öffnungsbereich, insbesondere am Nutrand, der jeweiligen Nut ausgebildet.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rippe einstückig mit der jeweiligen Nutisolierung ausgebildet ist. Die Rippe wird demzufolge beim Einspritzen der Nutisolierungen in die jeweilige Nut mit ausgebildet. Alternativ kann sie durch nachträgliches, das heißt nach dem Einspritzen erfolgendes, Bearbeiten der jeweiligen Nutisolierung geschaffen werden.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kunststoffumspritzung derart geformt ist, dass das Lamellenpaket eine kreiszylinderförmige Mantelaußenfläche aufweist. Die Mantelaußenfläche ist vorzugsweise strukturlos, insbesondere glatt, ausgebildet, wodurch bei einer Rotation des Lamellenpakets in einer Flüssigkeit hydraulische Verluste, insbesondere Wirbelverluste, minimiert werden. In einer bevorzugten Ausbildungsform ist die Mantelaußenfläche bereichsweise durch die Kunststoffumspritzung und bereichsweise durch Blechlamellen des
Lamellenpakets ausgebildet, wobei die Bereiche der Kunststoffumspritzung und die Bereiche der Blechlamellen bündig aneinander schließen, so dass insgesamt die kreiszylinderförmige Mantelaußenfläche gebildet wird. Alternativ kann die Mantelaußenfläche vollständig durch die Kunststoffumspritzung ausgebildet sein.
Ferner ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines Lamellenpakets, vorzugsweise eines Statorlamellenpakets oder Rotorlamellenpakets, einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Kraftstoffpumpe eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen, wobei das Lamellenpaket Nuten mit jeweils einer Nutisolierung und in den Nuten verlaufende Wicklungsdrähte von mindestens einer elektrischen Wicklung aufweist. Das Lamellenpaket wird mitsamt den in den Nuten verlaufenden Wicklungsdrähten mit einer Kunststoffumspritzung zumindest bereichsweise umspritzt und die Kunststoffumspritzung und die Nutisolierungen bestehen jeweils aus einem thermoplastischen Kunststoff und der Kunststoff der Nutisolierungen weist einen gleich hohen oder ähnlich hohen oder niedrigeren Schmelzpunkt wie/als der Kunststoff der Kunststoffumspritzung auf, wobei die Nutisolierungen und die Kunststoffumspritzung durch ein beim Umspritzen erfolgendes Anschmelzen der Nutisolierungen stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Vorteilhafterweise ist das Lamellenpaket nach einer oder mehreren der voranstehenden Ausführungen ausgebildet. Die Temperatur des Kunststoffs der Kunststoffumspritzung wird bei dem
Umspritzungsprozess bevorzugt derart hoch gewählt, dass sie höher als die Schmelztemperatur des Kunststoffs der Nutisolierungen ist. Dadurch werden beim Umspritzen die Nutisolierungen, insbesondere die Oberfläche der jeweiligen Nutisolierung, angeschmolzen, so dass zwischen dem Kunststoff der
Kunststoffumspritzung und dem Kunststoff der jeweiligen Nutisolierung eine stoffschlüssige Verbindung geschaffen wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Lamellenpaket vor dem Umspritzen erwärmt wird. Es wird also das
Lamellenpaket mitsamt den Nutisolierungen und den in den Nuten verlaufenden Wicklungsdrähten erwärmt. Durch diese Erwärmung wird die Temperatur des Kunststoffs der Nutisolierungen vorab derart erhöht, dass durch den der
Umspritzung dienenden Kunststoff der Kunststoffumspritzung lediglich ein geringerer Wärmeübertrag auf den Kunststoff der Nutisolierungen erfolgen muss, um ein Anschmelzen von diesem zu ermöglichen. Dadurch kann ein schnelleres Anschmelzen der Nutisolierungen erzielt werden. Zudem kann auch eine niedrigere Temperatur des Kunststoffs der Kunststoffumspritzung, insbesondere eine Temperatur im Bereich seiner Schmelztemperatur, gewählt werden. Durch das Erwärmen des Lamellenpakets wird vorzugsweise die Temperatur des Kunststoffs der Nutisolierungen bereits derart stark erhöht, insbesondere in den Bereich von dessen Schmelztemperatur gebracht, so dass der Kunststoff der Nutisolierungen bereits durch die Erwärmung angeschmolzen wird oder nur noch ein geringerer Wärmeübertrag von dem Kunststoff der Kunststoffumspritzung auf den Kunststoff der Nutisolierungen erfolgen muss, um das Anschmelzen zu ermöglichen, wodurch die Erzeugung einer stoffschlüssige Verbindung sichergestellt ist.
Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator, wobei der Rotor und/oder Stator ein Lamellenpaket
aufweisen/aufweist. Erfindungsgemäß ist das Lamellenpaket nach einer oder mehreren der voranstehenden Ausführungen ausgebildet.
Die folgenden Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels, und zwar zeigen Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Rotors,
Figur 2 eine perspektivische Darstellung des Rotors mit einer
Kunststoffumspritzung,
Figur 3 eine Querschnittsansicht von Rippen einer Nutisolierung, und
Figur 4 eine Querschnittsansicht der Rippen während
Umspritzungsprozesses.
Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Rotors 1 einer nicht dargestellten elektrischen Maschine. Vorzugsweise handelt es sich um einen Rotor 1 einer elektrischen Kraftstoffpumpe eines Kraftfahrzeugs. Demzufolge wird der Rotor 1 im Betrieb von einem Kraftstoff umspült.
Der Rotor 1 weist ein Rotorlamellenpaket 2 auf, das drehfest auf einer eine Rotationsachse 3 definierenden Welle 4 angeordnet ist. Das Rotorlamellenpaket 2 weist ein Blechpaket 5 auf, das aus Blechlamellen besteht. In dem Blechpaket 5 sind mehrere axial verlaufende Nuten 6 ausgebildet. Die Nuten 6 sind jeweils mit einer Nutisolierung 7 versehen, die an den Innenseiten der jeweiligen Nut 6 vorgesehen ist und diese vollständig bedeckt. Vorzugsweise sind die
Nutisolierungen 7 in die Nuten 6 eingespritzt. Die Nutisolierungen 7 erstrecken sich zudem bevorzugt - wie dargestellt - über die beiden Stirnflächen 8 und 9 des Blechpakets 5. Das Rotorlamellenpaket 2 weist ferner eine elektrische Wicklung 10 auf, die aus mehreren, nicht dargestellten Wicklungsdrähten besteht. Die Wicklungsdrähte der elektrischen Wicklung 10 verlaufen durch die Nuten 6 und bildet an den Stirnflächen 8 und 9 des Blechpakets 5 jeweils einen Wicklungskopf 1 1 beziehungsweise 12 aus.
Es ist ferner ein Kollektor 13 eines Kommutators 14 des Rotors 1 zu erkennen. Der Kollektor 13 ebenfalls drehfest auf der Welle 3 angeordnet ist. Der Kollektor 13 weist mehrere Lamellen 15 sowie Kommutatorhaken 16 auf, wobei jeweils ein Kommutatorhaken 16 einer Lamelle 15 zugeordnet ist.
Die Figur 2 zeigt den Rotor 1 der Figur 1 , wobei der Rotor 1 , insbesondere das Rotorlamellenpaket 2, mit einer Kunststoffumspritzung 17 bereichsweise ummantelt ist. Die elektrische Wicklung 10, insbesondere die Wicklungsdrähte, ist/sind vollständig von der Kunststoffumspritzung 17 bedeckt. Die Nuten 6 werden insofern von der Kunststoffumspritzung 17 verschlossen. Die Außenseite des Blechpakets 5 des Rotorlamellenpakets 2 und die Kunststoffumspritzung 17 schließen bündig aneinander an, so dass das Rotorlamellenpaket 2 mit der
Kunststoffumspritzung 17 insgesamt eine kreiszylinderförmige
Mantelaußenfläche 18 aufweist. Die Kunststoffumspritzung 17 ist ferner derart ausgebildet, dass sie den dem Kollektor 13 abgewandten Wicklungskopf 1 1 vollständig verdeckt. Zudem verdeckt die Kunststoffumspritzung 17 auch vollständig den dem Kollektor 13 zugewandten Wicklungskopf 12 sowie die
Kommutatorhaken 16 des Kollektors 13.
In der Figur 3 sind zwei Erhebungen 19 in der Oberfläche 20 der Nutisolierung 7 einer der Nuten 6 im Querschnitt dargestellt. Die Erhebungen 19 sind jeweils als Rippe 21 ausgebildet. Die Rippen 21 sind sägezahnförmig ausgebildet. Ferner sind sie zueinander beabstandet ausgebildet und insbesondere parallel zueinander angeordnet. Vorzugsweise sind in der Nutisolierung 7 jeder Nut 6 ein bis fünf, insbesondere ein bis drei, derartige Rippen 21 vorgesehen.
Vorzugsweise beträgt die Höhe der Rippen 21 0,1 mm bis 0,9 mm, insbesondere 0,25 mm bis 0,75 mm. Die Breite der Rippen 21 liegt vorzugsweise im Intervall zwischen 0,1 mm und 1 ,15 mm, insbesondere 0,25 mm und 1 mm. Die Rippen 21 können als Längsrippen oder Querrippen ausgebildet sein. Unter Längsrippe ist eine Rippe 21 zu verstehen, die sich parallel zur Rotationsachse 3, das heißt in Richtung der Nuterstreckung, erstreckt. Vorzugsweise sind mehrere derartige Längsrippen am im Öffnungsbereich, insbesondere am Nutrand 22, der jeweiligen Nut 6 vorgesehen. Insbesondere erstrecken sich die Rippen 21 entlang der gesamten axialen Länge der Nuten 6. Unter Querrippe ist eine Rippe 21 zu verstehen, die sich quer zur Rotationsachse 3 erstreckt. Zur Herstellung des Rotors 1 wird folgendermaßen vorgegangen:
Zunächst wird das Blechpaket 5 auf der Welle 4 montiert. Bereits davor oder danach werden die Nutisolierungen 7 in die Nuten 6 eingespritzt und auch die Stirnflächen 8 und 9 des Blechpakets 5 mit den Nutisolierungen 7 versehen. Dann wird der Kollektor 13 des Kommutators 14 auf der Welle 4 befestigt. Im nächsten Schritt werden die Wicklungsdrähte der elektrischen Wicklung 10 auf das Blechpaket 5 gewickelt und dabei in die Nuten 6 eingelegt. Dann wird das gesamte Bauteil, also insbesondere das Rotorlamellenpaket 2 und der Kollektor 13, vorgewärmt. Dabei wird folglich auch der Kunststoff der Nutisolierungen 7 erwärmt. Es wird dann der Rotor 1 , insbesondere das Rotorlamellenpaket 2, mit dem Kunststoff der Kunststoffumspritzung 17 umspritzt. Dabei erfolgt ein oberflächennahes Anschmelzen des Kunststoffs der Nutisolierungen 7, so dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoff der Nutisolierungen 7 und dem Kunststoff der Kunststoffumspritzung 17 zustande kommt. Dies ist möglich, da die Temperatur des Kunststoffs der Kunststoffumspritzung 17 beim Umspritzen mindestens so hoch gewählt wird wie die Schmelztemperatur des
Kunststoffs der Nutisolierungen 7. Insbesondere ist die Schmelztemperatur des Kunststoffs der Kunststoffumspritzung 17 gleich hoch, ähnlich hoch oder höher als die Schmelztemperatur des Kunststoffs der Nutisolierungen 7. Bei dem Umspritzen mit dem Kunststoff der Kunststoffumspritzung 17 kann es ferner zu einer Verformung der Rippen 21 , die in der Oberfläche 20 der jeweiligen Nutisolierung 7 vorgesehen sind, kommen. Dies ist aus Figur 4 ersichtlich. Die Rippen 21 werden durch den Druck des Kunststoffs beim Umspritzen in die Richtung (Pfeil 23), in die der Kunststoff der
Kunststoffumspritzung 17 aufgespritzt wird, verformt, insbesondere umgeknickt.
Dies ist insbesondere aufgrund der sägezahnförmigen Gestaltung der Rippen 21 möglich, da die Breite und somit die Stabilität der Rippen 21 mit ihrer Höhe abnimmt. Es wird also nicht nur eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kunststoff der Nutisolierungen 7 und dem Kunststoff der Kunststoffumspritzung 17, sondern auch eine formschlüssige Verbindung zwischen diesen realisiert, wobei durch das Umknicken der Rippen 21 jeweils ein Hintergriff erzeugt wird.
Insgesamt wird eine derart gute und beständige Verbindung zwischen den Nutisolierungen 7 und der Kunststoffumspritzung 17 geschaffen, dass ein Eindringen von aggressiven Flüssigkeiten, insbesondere aggressiven
Bestandteilen von Flüssigkeiten, die eine Korrosion der Wicklungsdrähte der elektrischen Wicklung 10 bewirken können, sicher verhindert wird.

Claims

Ansprüche
1 . Lamellenpaket, vorzugsweise Statorlamellenpaket oder Rotorlamellenpaket (2), einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen
Kraftstoffpumpe eines Kraftfahrzeugs, mit jeweils eine Nutisolierung (7) aufweisenden Nuten (6) und mit in den Nuten (6) verlaufenden
Wicklungsdrähten von mindestens einer elektrischen Wicklung (10), wobei eine Kunststoffumspntzung (17) das Lamellenpaket mitsamt den in den Nuten (6) verlaufenden Wicklungsdrähten zumindest bereichsweise ummantelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffumspntzung (17) und die Nutisolierungen (7) jeweils aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen und dass der Kunststoff der Nutisolierungen (7) einen gleich hohen oder ähnlich hohen oder niedrigeren Schmelzpunkt wie/als der Kunststoff der Kunststoffumspntzung (17) zur stoffschlüssigen Verbindung von
Nutisolierungen (6) und Kunststoffumspntzung (17) durch ein beim
Umspritzen erfolgendes Anschmelzen der Nutisolierungen (7) aufweist.
2. Lamellenpaket nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Nutisolierungen (7) und die Kunststoffumspntzung (17) aus dem gleichen Kunststoff, insbesondere zumindest im Wesentlichen aus Polyoxymethylen, bestehen.
3. Lamellenpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Nutisolierungen (7) in die jeweilige Nut (6) eingespritzt sind.
4. Lamellenpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Oberfläche (20) der jeweiligen Nutisolierung (7) mindestens eine Erhebung (19) und/oder Vertiefung, insbesondere mindestens eine Rippe (21 ), aufweist.
5. Lamellenpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Rippe (21 ) als Längsrippe oder Querrippe ausgebildet ist.
6. Lamellenpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (21 ) einstückig mit der jeweiligen
Nutisolierung (7) ausgebildet ist.
7. Lamellenpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kunststoffumspritzung (17) derart geformt ist, dass das Lamellenpaket eine kreiszylinderförmige Mantelaußenfläche (18) aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Lamellenpakets, vorzugsweise eines Statorlamellenpakets oder Rotorlamellenpakets (2), einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Kraftstoffpumpe eines
Kraftfahrzeugs, insbesondere nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lamellenpaket Nuten (6) mit jeweils einer Nutisolierung (7) und in den Nuten (6) verlaufende Wicklungsdrähte von mindestens einer elektrischen Wicklung (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lamellenpaket mitsamt den in den Nuten (6) verlaufenden Wicklungsdrähten mit einer Kunststoffumspritzung (17) zumindest bereichsweise umspritzt wird und dass die Kunststoffumspritzung (17) und die Nutisolierungen (7) jeweils aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen und der Kunststoff der Nutisolierungen (7) einen gleich hohen oder ähnlich hohen oder niedrigeren Schmelzpunkt wie/als der Kunststoff der Kunststoffumspritzung (17) aufweist, wobei die
Nutisolierungen (7) und die Kunststoffumspritzung (17) durch ein beim Umspritzen erfolgendes Anschmelzen der Nutisolierungen (7) stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das
Lamellenpaket vor dem Umspritzen erwärmt wird.
Elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor und/oder Stator ein Lamellenpaket nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7
aufweisen/aufweist.
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