WO2018019475A1 - Elektromotor sowie verfahren zur herstellung eines solchen stators - Google Patents

Elektromotor sowie verfahren zur herstellung eines solchen stators Download PDF

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WO2018019475A1
WO2018019475A1 PCT/EP2017/064991 EP2017064991W WO2018019475A1 WO 2018019475 A1 WO2018019475 A1 WO 2018019475A1 EP 2017064991 W EP2017064991 W EP 2017064991W WO 2018019475 A1 WO2018019475 A1 WO 2018019475A1
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stator
winding
disc
disc element
electric motor
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PCT/EP2017/064991
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Inventor
Martin Fuchs
Jakob Van Der Meer
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Volkswagen Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/38—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation around winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
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    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
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    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/12—Machines characterised by the bobbins for supporting the windings

Definitions

  • the invention relates to an electric motor, which can be used in particular as a drive motor of a motor vehicle, having a stator plate, a winding with a winding overhang and a winding
  • Insulating disc comprehensive stator Furthermore, the invention relates to a method for
  • a designed as a drive motor for a motor vehicle electric motor usually has a rotor and a stator enclosing this with a winding.
  • a preferably designed as a cooling unit housing surrounds the stator both radially outward and axially frontally.
  • a winding is arranged, wherein a winding head of the winding protrudes in the axial direction of the stator.
  • the DE 10 2013 209 333 A1 already describes an electric motor with a stator of the type mentioned.
  • the stator has a stator, which from a
  • hollow cylindrical laminated core consists of a variety of sheets.
  • Inner cylinder jacket of Statorbleches longitudinal grooves are introduced for receiving an electrical winding. Furthermore, the electric motor has an insulating disc arranged on the slot outlet of the stator plate, which isolates the winding emerging from the slot relative to the stator plate.
  • the invention has the object to perform an electric motor such that a reliable insulation of the winding and the winding head of the stator is also ensured to the adjacent components.
  • a simple method for producing a stator for such an electric motor is to be made available.
  • an electric motor in which the insulating disc is formed in two parts and has two annularly formed and releasably interconnected disc elements, wherein the first disc element is fixed to an end face of the cylindrically shaped stator and the second disc element on the first disc element and the in the axial direction of the stator lamination outstanding winding head of the winding at least partially so in one of the two
  • the two disc elements limited space is arranged, that the two disc elements form an electrical insulation between the winding or the winding head and the stator, between the winding or the winding head and a radially outer component and between the winding or the winding head and an axially frontal component ,
  • the inventive design of the insulating a possibility is provided for the first time, the winding head of the stator circumferentially both to the stator and to the radially or axially adjacent components, in particular to the cooling unit of the electric motor, safely, reliably and permanently isolate.
  • the two disc elements form an insulation with a U-shaped cross section, which encloses the winding head on three sides.
  • an axial insulation of the winding head is provided, which allows the stator in the manufacture of the electric motor deeper in the cooling unit, in particular to plant, is joined, so that axial space can be saved.
  • the existing of the two disc elements insulating a dimensional stability, which makes it possible to turn off the stator produced on the insulating without the winding head or the two disc elements are destroyed or damaged.
  • Both the first and the second disc element are made of a suitable plastic. Due to the bipartite insulation of the production of the insulating or the two disc element can be done by injection molding. Due to the process, the injection molding of a one-piece insulating disk with a U-shaped cross-section is not possible. In addition, only by the bipartite the mountability of such a configured U-shaped insulating allows.
  • first the first disc element fixed to the stator and the fixation of the second disc element on the first disc element takes place only after inserting the winding in the grooves of the stator. This leaves more space in the radially outer area when inserting the winding.
  • the first disc element circumferentially arranged and radially inwardly extending projections and the winding receiving grooves.
  • the grooves of the first disc element are arranged congruent to the radially inwardly extending grooves in the hollow cylindrical stator plate, so that the first disc element completely covers the front side of the hollow cylindrical Statorbleches and electrically insulated.
  • Another expedient development of the present invention is also achieved in that the axial extent of the protruding from the stator lamination winding head is greater than the axial extent of the first disc element. As a result, more radial clearance and a sufficient accessibility to the winding head is ensured when inserting the windings, so that this or the individual wires of the winding before the fixation or assembly of the second disc element on the first disc element in the desired or required, especially compact shape or can be bent or can.
  • the first disc element has at least one guide element which engages both in a corresponding recess in the stator plate and in a corresponding recess in the second disc element.
  • a defined angular position between the stator lamination and the first disk element and between the first disk element and the second disk element is simultaneously achieved with only one guide element.
  • the guide element forms, together with the corresponding recesses in the stator lamination and the second disc element, an axial guidance in fixing the two disc elements to the respective one
  • Link partners Preferably, a plurality of equally distributed over the circumference arranged guide elements on the first disc element and a plurality of corresponding
  • the guide element can also be used to fix the first disk element on the stator lamination.
  • fixation between the two disc elements can be done for example by gluing or caulking.
  • fixation of the second disc element on the first disc element by a
  • Locking connection takes place, wherein the two disc elements each have at least one locking element exhibit.
  • a further expedient embodiment of the present invention provides that the second disc element has a circumferential axial section extending in the axial direction and a circumferential radial section extending in the radial direction, wherein the second disc element is fixed to the first disc element in the region of the axial section.
  • the axial portion and the radial portion are integrally connected or integrally with each other.
  • the second disc element takes over by this L-shaped
  • the cooling unit or a housing component in particular the cooling unit or a housing component, as well as with respect to the axially end-side component, in particular the cooling unit or another housing component.
  • Axial section abuts the stator lamination.
  • the axial section forms a radial insulation for the winding over the entire axial extension of the winding head protruding from the stator plate.
  • Disc element one or more functional openings and / or one or more
  • Such functional elements may be formed as on a side facing away from the stator lamination of the radial portion and axially extending projections.
  • Such projections can serve as mounting points for the stator produced.
  • the stator can be placed on the projections so that excess impregnating liquid can flow out of the winding head due to gravity.
  • the functional openings arranged in the radial section can be designed, for example, as drain openings for the excess impregnating liquid present after the impregnating bath of the winding head or as a passage opening for a temperature sensor which can be plugged into the winding head.
  • the passage opening may be associated with an insertion funnel, which is located on a side facing away from the stator
  • the axial section of the second disc element and / or the first disc element may also have further functional openings or functional elements.
  • the axial section can have recesses which, together with correspondingly arranged tabs of the first disk element, form a receptacle, for example for a three-jaw chuck of a gripping device. This will be the
  • a method for producing a stator for an electric motor which consists of a stator lamination, a winding with a winding head and an insulating disc having two ring-shaped disk elements, and in which first the first disk element, which radially inwardly extending projections and Having grooves, is fixed to the cylindrically shaped stator and then the winding is introduced in such provided in the stator lamination grooves and the grooves in the first disc member that a winding head of the winding protrudes in the axial direction of the stator and in which subsequently the second disc member such is fixed to the first disc member, that the winding head is at least partially so in a space formed between the two disc elements space.
  • FIG. 2 shows a first disk element of a two-part insulating disk in a perspective view
  • FIG. 3 shows a second disk element of a two-part insulating disk in a perspective view
  • FIG. 4 shows the first disc element fixed to a stator plate with a winding having a winding head
  • FIG. 5 shows the stator plate shown in FIG. 4 with one on the first disk element
  • Fig. 6 is an enlarged view of a locking connection between the two
  • FIG. 1 shows a trained as a drive motor for a motor vehicle according to the invention electric motor 1 in a sectional view.
  • the electric motor 1 has a rotor 2, a stator 3 and a cooling unit 4 enclosing the stator 3.
  • the cooling unit 4 consists of a first component 5, which surrounds the stator 3 circumferentially radially outside and a second component 6, which surrounds the stator 3 axially frontally.
  • the two cooling unit 4 forming components 5, 6 are integrally formed.
  • the stator 3 comprises a hollow cylindrical stator plate 7 consisting of a laminated core, a winding 8 consisting of several wires, in particular a wave winding, with an end winding 9 projecting axially out of the stator plate 7 and an insulating disk 10.
  • the winding 8 is arranged in radially inwardly extending grooves of the stator 7.
  • the insulating 10 is formed in two parts and includes a first annular
  • outstanding winding head 9 is in one of the two disc elements 1 1, 12th
  • Disc elements 1 1, 12 can be seen in Figures 2 and 3.
  • Figure 2 shows the first annularly closed disc element 1 1 and Figure 3, the second ring-shaped closed disc element 12 each in a perspective view.
  • the first disc element 1 1 has a plurality of comb-like, circumferential and uniformly distributed projections 14, which extend radially inwardly such that forms between the projections 14 a plurality of provided for receiving the winding 8 grooves 15. Furthermore, the first disc element 1 1 comprises a plurality of equally distributed on the circumference and axially extending guide elements 16 for
  • Disc element 12 In order to receive the guide elements 16, corresponding recesses 22, 27 are provided in the stator lamination 7 and in the second disc element 12 (see, for example, FIGS. 4 and 5).
  • the first disc element 1 1 has a plurality of equally spaced on the circumference arranged locking elements 17 for fixing the second
  • the second disk element 12 shown in FIG. 3 consists of a circumferential axial section 19 extending in the axial direction and a circumferential radial section 20 extending in the radial direction, wherein the axial section 19 and the
  • Radial section 20 are integrally connected to each other. As can be seen in Figure 1, the isolated Axial section 19, the winding head 9 with respect to the radially outer component 5 during the radial section 20, the winding head 9 with respect to the axially front-end component 6 isolated.
  • the axial section 19 of the second disc element 12 has a plurality of equally spaced on the circumference arranged locking elements 21 for fixing to the first
  • radial section 20 serves to accommodate or integrate further
  • Functional elements and function openings are formed, for example, as discharge openings 24 for impregnating liquid or as an opening provided with an insertion funnel 25 for a temperature sensor.
  • three axially extending projections 26 are provided in Figure 3, which are arranged on a side facing away from the stator 7 side of the radial portion 20 and serve as erection points for the stator 3 produced.
  • the first disc element 1 1 is fixed in a defined angular position on the stator 7, so that the grooves 15 in the first disc element 1 1 are arranged congruent to the grooves in the stator 7.
  • the attack on the first disc element 1 1 is described below with reference to FIGS. 4 and 5 in conjunction with FIGS. 2 and 3.
  • the winding 8 is inserted into the grooves of the stator lamination 7 and grooves 15 of the first disk element 1 1 such that an outwardly projecting from the stator lamination 7 and the first disk element 1 1 and axially extending winding head 9 is formed.
  • the axial extent of the winding head 9 is greater than an axial extent of the first disc member 1 1, so that a corresponding accessibility to the winding head 9 results from radially outer, from radially inner and from the axially frontal side.
  • Disc element 12 is fixed to the first disc element 1 1. To ensure a defined angular position between the two disk elements 1 1, 12, the guide elements 16 of the first disk element 1 1 arranged on the first disk element 1 1 engage in the corresponding recesses 22 in the second disk element 12. Shortly before installation of the axial section 19 of the second disc element 12 on the end face of the stator 7, a releasable by the locking elements 17, 21 of the two disc elements 1 1, 12 a
  • Disc elements 1 1, 12 trained room 13 is located.
  • the formed by the fixation of the second disc member 12 on the first disc element 1 1 insulating 10 has circumferentially on a U-shaped cross-section.
  • Cooling unit 19 axial section

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  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor (1) mit einem ein Statorblech (7), eine Wicklung (8) mit einem Wickelkopf (9) und eine Isolierscheibe (10) umfassenden Stator (3). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Isolierscheibe (10) zweiteilig ausgebildet ist und zwei jeweils ringförmig ausgebildete und lösbar miteinander verbundene Scheibenelemente (11, 12) aufweist. Das erste Scheibenelement (11) ist an einer Stirnseite des zylindrisch ausgebildeten Statorbleches (7) fixiert, während das zweite Scheibenelement (12) an dem ersten Scheibenelement (11) fixiert ist. Dabei ist der in axialer Richtung aus dem Statorblech (7) herausragende Wickelkopf (9) der Wicklung (8) zumindest teilweise derart in einem von den beiden Scheibenelementen (11, 12) begrenzten Raum (13) angeordnet, dass die beiden Scheibenelemente (11, 12) eine elektrische Isolierung zwischen der Wicklung (8) und dem Statorblech (7) und zwischen der Wicklung (8) und den den Stator radial und/oder axial umgebenden Bauteilen (5, 6) bilden.

Description

Beschreibung
ELEKTROMOTOR SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES SOLCHEN STATORS
Die Erfindung betrifft einen insbesondere als Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges einsetzbaren Elektromotor mit einem ein Statorblech, eine Wicklung mit einem Wickelkopf und eine
Isolierscheibe umfassenden Stator. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur
Herstellung eines Stators für einen derartigen Elektromotor.
Ein als Antriebsmotor für ein Kraftfahrzeug ausgebildeter Elektromotor weist üblicherweise einen Rotor und einen diesen umschließenden Stator mit einer Wicklung auf. Dabei umschließt ein vorzugsweise als Kühleinheit ausgebildetes Gehäuse den Stator sowohl radial außen als auch axial stirnseitig. In Längsnuten des Stators bzw. des Statorbleches ist eine Wicklung angeordnet, wobei ein Wickelkopf der Wicklung in axialer Richtung aus dem Stator herausragt.
Die DE 10 2013 209 333 A1 beschreibt bereits einen Elektromotor mit einem Stator der eingangs genannten Art. Der Stator weist ein Statorblech auf, welcher aus einem
hohlzylindrischen Blechpaket aus einer Vielzahl von Blechen besteht. In dem
Innenzylindermantel des Statorbleches sind Längsnuten zur Aufnahme einer elektrischen Wicklung eingebracht. Weiterhin weist der Elektromotor eine am Nutausgang des Statorbleches angeordnete Isolierscheibe auf, welche die aus der Nut austretende Wicklung gegenüber dem Statorblech isoliert.
Aus der US 2012/0274156 A1 ist ebenfalls bereits ein Elektromotor mit einem ein Statorblech eine Wicklung mit einem Wickelkopf und einer Isolierscheibe umfassenden Stator bekannt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor derart auszuführen, dass eine zuverlässige Isolierung der Wicklung und des Wickelkopfes des Stators auch zu den benachbarten Bauteilen sichergestellt ist. Außerdem soll ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines Stators für einen solchen Elektromotor zur Verfügung gestellt werden.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Elektromotor gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung. Erfindungsgemäß ist also ein Elektromotor vorgesehen, bei welchem die Isolierscheibe zweiteilig ausgebildet ist und der zwei jeweils ringförmig ausgebildete und lösbar miteinander verbundene Scheibenelemente aufweist, wobei das erste Scheibenelement an einer Stirnseite des zylindrisch ausgebildeten Statorbleches und das zweite Scheibenelement an dem ersten Scheibenelement fixiert ist und der in axialer Richtung aus dem Statorblech herausragende Wickelkopf der Wicklung zumindest teilweise derart in einem von den beiden
Scheibenelementen begrenzten Raum angeordnet ist, dass die beiden Scheibenelemente eine elektrische Isolierung zwischen der Wicklung bzw. dem Wickelkopf und dem Statorblech, zwischen der Wicklung bzw. dem Wickelkopf und einem radial außenliegenden Bauteil und zwischen der Wicklung bzw. dem Wickelkopf und einem axial stirnseitigen Bauteil bilden. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Isolierscheibe wird erstmals eine Möglichkeit zur Verfügung gestellt, den Wickelkopf des Stators umlaufend sowohl zum Statorblech als auch zu den radial bzw. axial benachbarten Bauteilen, insbesondere zur Kühleinheit des Elektromotors, sicher, zuverlässig und dauerhaft zu isolieren. Die beiden Scheibenelemente bilden eine Isolierung mit einem U-förmig ausgebildeten Querschnitt, welche den Wickelkopf an drei Seiten umschließt. Hierdurch wird eine axiale Isolation des Wickelkopfes geschaffen, welche es ermöglicht, dass der Stator bei der Herstellung des Elektromotors tiefer in die Kühleinheit, insbesondere bis auf Anlage, gefügt wird, sodass axialer Bauraum eingespart werden kann. Außerdem weist die aus den beiden Scheibenelementen bestehende Isolierscheibe eine Formstabilität auf, welche es ermöglicht, den hergestellten Stator auf der Isolierscheibe abzustellen, ohne dass der Wickelkopf oder die beiden Scheibenelemente zerstört oder beschädigt werden.
Sowohl das erste als auch das zweite Scheibenelement bestehen aus einem geeigneten Kunststoff. Durch die Zweiteiligkeit der Isolierscheibe kann eine Herstellung der Isolierscheibe bzw. der beiden Scheibenelement durch Spritzgießen erfolgen. Verfahrensbedingt ist das Spritzgießen einer einteiligen Isolierscheibe mit einem U-förmigen Querschnitt nicht möglich. Außerdem wird erst durch die Zweiteiligkeit die Montierbarkeit einer derartig ausgestalteten U-förmigen Isolierscheibe ermöglicht. Hierbei wird, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, zunächst das erste Scheibenelement an dem Statorblech fixiert und die Fixierung des zweiten Scheibenelementes am ersten Scheibenelement erfolgt erst nach dem Einlegen der Wicklung in die Nuten des Stators. Hierdurch bleibt beim Einlegen der Wicklung mehr Freiraum im radial äußeren Bereich. Eine Montage des ersten Scheibenelementes und des zweiten
Scheibenelementes nach dem Einlegen der Wicklung in den Stator ist ebenso wenig möglich wie eine Montage der beiden Scheibenelement am Stator, bevor die Wicklungen eingelegt werden. Für die Isolierung der Wicklung bzw. des Wickelkopfes gegenüber dem Statorblech erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass das erste Scheibenelement umlaufend angeordnete und sich radial nach innen erstreckende Vorsprünge sowie die Wicklung aufnehmende Nuten aufweist. Dabei sind die Nuten des ersten Scheibenelementes deckungsgleich zu den sich radial nach innen erstreckenden Nuten im hohlzylindrischen Statorblech angeordnet, sodass das erste Scheibenelement die Stirnseite des hohlzylindrischen Statorbleches vollständig abdeckt und elektrisch isoliert.
Eine andere zweckmäßige Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass die axiale Erstreckung des aus dem Statorblech herausragenden Wickelkopfes größer ist, als die axiale Erstreckung des ersten Scheibenelementes. Hierdurch wird beim Einlegen der Wicklungen mehr radialer Freiraum und eine ausrechende Zugängigkeit zum Wickelkopf gewährleistet, sodass dieser bzw. die einzelnen Drähte des Wickelkopfes noch vor der Fixierung bzw. Montage des zweiten Scheibenelementes am ersten Scheibenelement in die gewünschte bzw. erforderliche, insbesondere kompakte Form geformt bzw. gebogen werden kann bzw. können.
Weiterhin ist vorgesehen, dass das erste Scheibenelement zumindest ein Führungselement aufweist, welches sowohl in eine korrespondierende Aussparung in dem Statorblech als auch in eine korrespondierende Aussparung im zweiten Scheibenelement eingreift. Hierdurch wird mit nur einem Führungselement gleichzeitig eine definierte Winkellage zwischen dem Statorblech und dem ersten Scheibenelement und zwischen dem ersten Scheibenelement und dem zweiten Scheibenelement erreicht. Außerdem bildet das Führungselement zusammen mit den entsprechenden Aussparungen in dem Statorblech und dem zweiten Scheibenelement eine axiale Führung bei der Fixierung der beiden Scheibenelemente an den jeweiligen
Verbindungspartnern. Vorzugsweise sind mehrere über den Umfang gleichverteilt angeordnete Führungselemente an dem ersten Scheibenelement und mehrere entsprechende
Aussparungen am Statorblech und dem zweiten Scheibenelement vorgesehen. Darüber hinaus kann durch das Führungselement auch eine Fixierung des ersten Scheibenelementes am Statorblech erfolgen.
Die Fixierung zwischen den beiden Scheibenelementen kann beispielsweise durch Verkleben oder Verstemmen erfolgen. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, dass die Fixierung des zweiten Scheibenelementes an dem ersten Scheibenelement durch eine
Rastverbindung erfolgt, wobei die beiden Scheibenelemente jeweils zumindest ein Rastelement aufweisen. Durch eine Rastverbindung wird eine einfach handhabbare sowie lösbare Fixierung zwischen den beiden Scheibenelementen zur Verfügung gestellt. Hierdurch besteht die
Möglichkeit einer zerstörungsfreien Demontage und des Austausches von defekten bzw.
beschädigten Scheibenelementen.
Eine weitere zweckmäßige Gestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass das zweite Scheibenelement einen sich in axialer Richtung erstreckenden umlaufenden Axialabschnitt und einen sich in radialer Richtung erstreckenden umlaufenden Radialabschnitt aufweist, wobei das zweite Scheibenelement im Bereich des Axialabschnittes an dem ersten Scheibenelement fixiert ist. Hierbei sind der Axialabschnitt und der Radialabschnitt einteilig bzw. einstückig miteinander verbunden. Das zweite Scheibenelement übernimmt durch diese L-förmige
Ausgestaltung sowohl die Isolation des Wickelkopfes gegenüber dem radial außen
angeordneten Bauteil, insbesondere der Kühleinheit oder einem Gehäusebauteil, als auch gegenüber dem axial stirnseiteigen Bauteil, insbesondere der Kühleinheit oder einem anderen Gehäusebauteil.
Außerdem ist vorgesehen, dass eine dem Radialabschnitt abgewandte Stirnseite des
Axialabschnittes an dem Statorblech anliegt. Hierdurch bildet der Axialabschnitt eine radiale Isolierung für den Wickelkopf, und zwar über die gesamte aus dem Statorblech herausstehende axiale Erstreckung des Wickelkopfes. Bei der Fixierung des zweiten Scheibenelementes am ersten Scheibenelement erfolgt die Fügebewegung bis zum Anschlag an das Statorblech.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, dass der Radialabschnitt des zweiten
Scheibenelementes eine oder mehrere Funktionsöffnungen und/oder ein oder mehrere
Funktionselemente aufweist, welche in dem Scheibenelement integriert oder einstückig mit diesem verbunden sind.
Derartige Funktionselemente können als auf einer dem Statorblech abgewandten Seite des Radialabschnittes angeordnete und sich axial erstreckende Vorsprünge ausgebildet sein.
Derartige Vorsprünge können als Aufstellpunkte für den hergestellten Stator dienen. So kann der Stator beispielsweise nach dem Einbringen des Wickelkopfes in ein Imprägnierbad auf den Vorsprüngen abgestellt werden, sodass überschüssige Imprägnierflüssigkeit schwerkraftbedingt aus dem Wickelkopf abfließen kann. Um einen sicheren Stand zu gewährleisten, sind mindestens drei auf dem Umfang gleichverteilt angeordnete Vorsprünge vorgesehen. Die im Radialabschnitt angeordneten Funktionsöffnungen können beispielsweise als Ablauföffnungen für die nach dem Imprägnierbad des Wickelkopfes vorhandene überschüssige Imprägnierflüssigkeit oder als Durchgangsöffnung für einen in den Wickelkopf einsteckbaren Temperatursensor ausgebildet sein. Hierbei kann der Durchgangsöffnung ein Einführtrichter zugeordnet sein, welcher sich auf einer dem Statorblech abgewandten Seite des
Radialabschnittes in axialer Richtung erstreckt.
Selbstverständlich kann auch der Axialabschnitt des zweiten Scheibenelementes und/oder das erste Scheibenelement weitere Funktionsöffnungen oder Funktionselemente aufweisen.
Beispielsweise kann der Axialabschnitt Aussparungen aufweisen, welche zusammen mit entsprechend angeordneten Laschen des ersten Scheibenelementes eine Aufnahme, beispielsweise für ein Dreibackenfutter einer Greifeinrichtung bilden. Hierdurch wird die
Handhabung des Stators erleichtert.
Diese zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 10.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für einen Elektromotor vorgesehen, welcher aus einem Statorblech, einer Wicklung mit einem Wickelkopf und aus einer zwei ringförmig ausgebildete Scheibenelemente aufweisenden Isolierscheibe besteht, und bei welchem zunächst das erste Scheibenelement, welches sich radial nach innen erstreckende Vorsprünge und Nuten aufweist, an dem zylindrisch ausgebildeten Statorblech fixiert wird und anschließend die Wicklung derart in im Statorblech vorgesehene Nuten und die Nuten in dem ersten Scheibenelement eingebracht wird, dass ein Wickelkopf der Wicklung in axialer Richtung aus dem Statorblech herausragt und bei welchem nachfolgend das zweite Scheibenelement derart an dem ersten Scheibenelement fixiert wird, dass sich der Wickelkopf zumindest teilweise derart in einem zwischen den beiden Scheibenelementen ausgebildeten Raum befindet.
Durch die nachträgliche Fixierung des zweiten Scheibenelementes bleibt beim Einlegen der Wicklung mehr Freiraum im radial äußeren Bereich. Außerdem besteht auch nach dem
Einlegen der Wicklung noch eine ausreichende Zugängigkeit zum Wickelkopf, sodass dieser vor der Fixierung bzw. Montage des zweiten Scheibenelementes am ersten Scheibenelement durch ein Vorformen bzw. Biegen in die gewünschte bzw. erforderliche und kompakte Form gebracht werden kann. Eine Montage des ersten Scheibenelementes und des zweiten Scheibenelementes nach dem Einlegen der Wicklung in den Stator ist ebenso wenig möglich, wie auch eine Montage der beiden Scheibenelement am Stator bevor die Wicklungen eingelegt werden.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig. 1 einen Elektromotor in einer geschnittenen Darstellung;
Fig. 2 ein erstes Scheibenelement einer zweiteiligen Isolierscheibe in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 3 ein zweites Scheibenelement einer zweiteiligen Isolierscheibe in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 4 das an einem Statorblech fixierte erste Scheibenelement mit einer einen Wickelkopf aufweisenden Wicklung;
Fig. 5 das in Figur 4 dargestellte Statorblech mit einem an dem ersten Scheibenelement
fixierten zweiten Scheibenelement;
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung einer Rastverbindung zwischen den beiden
Scheibenelementen.
Figur 1 zeigt einen als Antriebsmotor für ein Kraftfahrzeug ausgebildeten erfindungsgemäßen Elektromotor 1 in einer geschnittenen Darstellung. Der Elektromotor 1 weist einen Rotor 2, einen Stator 3 sowie eine den Stator 3 umschließende Kühleinheit 4 auf. Die Kühleinheit 4 besteht aus einem ersten Bauteil 5, welches den Stator 3 radial außen umlaufend umschließt und einem zweiten Bauteil 6, welches den Stator 3 axial stirnseitig umgibt. Die beiden die Kühleinheit 4 bildenden Bauteile 5, 6 sind einteilig ausgebildet.
Der Stator 3 umfasst ein aus einem Blechpaket bestehendes hohlzylindrisches Statorblech 7, eine aus mehreren Drähten bestehende Wicklung 8, insbesondere eine Wellenwicklung, mit einem axial aus dem Statorblech 7 herausragenden Wickelkopf 9 sowie eine Isolierscheibe 10. Hierbei ist die Wicklung 8 in sich radial nach innen erstreckenden Nuten des Statorbleches 7 angeordnet.
Die Isolierscheibe 10 ist zweiteilig ausgebildet und umfasst ein erstes ringförmiges
Scheibenelement 1 1 , welches unmittelbar an einer Stirnseite des Statorbleches 7 fixiert ist sowie ein zweites ringförmiges Scheibenelement 12, welches wiederum unmittelbar an dem ersten Scheibenelement 1 1 fixiert ist. Der in axialer Richtung aus dem Statorblech 7
herausragende Wickelkopf 9 ist in einem von den beiden Scheibenelementen 1 1 , 12
begrenzten Raum 13 derart angeordnet, dass die Scheibenelemente 1 1 , 12 zusammen eine elektrische Isolierung zwischen der Wicklung 8 bzw. dem Wickelkopf 9 und dem Statorblech 7 sowie zwischen dem Wickelkopf 9 und dem radial außenliegenden Bauteil 5 und dem einem axial stirnseitigen Bauteil 6 bilden.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der beiden die Isolierscheibe 10 bildenden
Scheibenelemente 1 1 , 12 ist den Figuren 2 und 3 zu entnehmen. Hierbei zeigt Figur 2 das erste ringförmig geschlossene Scheibenelement 1 1 und Figur 3 das zweite ringförmig geschlossene Scheibenelement 12 jeweils in einer perspektivischen Darstellung.
Das erste Scheibenelement 1 1 weist eine Vielzahl kammartiger, umlaufend und gleichverteilt angeordneter Vorsprünge 14 auf, welche sich radial derart nach innen erstrecken, dass sich zwischen den Vorsprüngen 14 eine Vielzahl von zur Aufnahme der Wicklung 8 vorgesehenen Nuten 15 ausbildet. Weiterhin umfasst das erste Scheibenelement 1 1 mehrere auf dem Umfang gleichverteilt angeordnete und sich axial erstreckende Führungselemente 16 zur
Gewährleistung einer definierten Winkellage zwischen dem ersten Scheibenelement 1 1 und dem Statorblech 7 sowie zwischen dem ersten Scheibenelement 1 1 und dem zweiten
Scheibenelement 12. Zur Aufnahme der Führungselemente 16 sind im Statorblech 7 und im zweiten Scheibenelement 12 entsprechende Aussparungen 22, 27 vorgesehen (siehe beispielsweise Figuren 4 und 5). Außerdem weist das erste Scheibenelement 1 1 mehrere auf dem Umfang gleichverteilt angeordnete Rastelemente 17 zur Fixierung des zweiten
Scheibenelementes 12 sowie mehrere Laschen 18 auf, deren Funktion nachfolgend noch näher erläutert wird.
Das in Figur 3 dargestellte zweite Scheibenelement 12 besteht aus einem sich in axialer Richtung erstreckenden umlaufenden Axialabschnitt 19 und einem sich in radialer Richtung erstreckenden umlaufenden Radialabschnitt 20, wobei der Axialabschnitt 19 und der
Radialabschnitt 20 einteilig miteinander verbunden sind. Wie in Figur 1 zu erkennen, isoliert der Axialabschnitt 19 den Wickelkopf 9 gegenüber dem radial außenliegenden Bauteil 5 während der Radialabschnitt 20 den Wickelkopf 9 gegenüber dem axial stirnseitigen Bauteil 6 isoliert. Außerdem weist der Axialabschnitt 19 des zweiten Scheibenelementes 12 mehrere auf dem Umfang gleichverteilt angeordnete Rastelemente 21 zur Fixierung an dem ersten
Scheibenelement 1 1 und mehrere Aussparungen 22 zur Aufnahme der Führungselemente 16 des ersten Scheibenelementes 1 1 auf. Weitere im Axialabschnitt 19 angeordnete
Aussparungen 23 bilden zusammen mit den entsprechend angeordneten Laschen 18 am ersten Scheibenelement 1 1 Aufnahmen 30 (siehe Figur 5) für ein Dreibackenfutter einer
Greifeinrichtung.
Außerdem dient der Radialabschnitt 20 zur Aufnahme bzw. Integration von weiteren
Funktionselementen und Funktionsöffnungen. Diese sind beispielsweise als Ablauföffnungen 24 für Imprägnierflüssigkeit oder als eine mit einem Einführtrichter 25 versehene Öffnung für einen Temperatursensor ausgebildet. Weiterhin sind in Figur 3 noch drei sich axial erstreckende Vorsprünge 26 vorgesehen, welche auf einer dem Statorblech 7 abgewandten Seite des Radialabschnittes 20 angeordnet sind und die als Aufstell punkte für den hergestellten Stator 3 dienen.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung des Stators 3 für den Elektromotor 1 anhand der Figuren 4 und 5 in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 beschrieben. Zunächst wird das erste Scheibenelement 1 1 in einer definierten Winkellage am Statorblech 7 fixiert, sodass die Nuten 15 im ersten Scheibenelement 1 1 deckungsgleich zu den Nuten im Statorblech 7 angeordnet sind. Hierbei greifen die am ersten Scheibenelement 1 1 angeordneten
Führungselemente 16 in entsprechende Aussparungen 27 im Statorblech 7 ein. Durch das Eingreifen der Führungselemente 16 in die Aussparungen 27 erfolgt neben der
Winkelausrichtung gleichzeitig auch eine insbesondere lösbare Fixierung des ersten
Scheibenelementes 1 1 am Statorblech 7.
Anschließend wird die Wicklung 8 in die Nuten des Statorbleches 7 und Nuten 15 des ersten Scheibenelementes 1 1 derart eingebracht, dass sich ein aus dem Statorblech 7 und dem ersten Scheibenelement 1 1 herausragender und axial erstreckender Wickelkopf 9 ausbildet. Wie in Figur 4 zu erkennen, ist die axiale Erstreckung des Wickelkopfes 9 größer als eine axiale Erstreckung des ersten Scheibenelementes 1 1 , sodass sich eine entsprechende Zugängigkeit zum Wickelkopf 9 von radial äußerer, von radial innerer und von axial stirnseitiger Seite ergibt. Hierdurch ist ausreichend Freiraum vorhanden, um den Wickelkopf 9 vor der Anordnung und Fixierung des zweiten Scheibenelementes 12 zu komprimieren und in die erforderliche geometrische Form zu bringen.
Nachfolgend wird dann, wie in Figur 4 durch Richtungspfeile 28 angedeutet, das zweite
Scheibenelement 12 am ersten Scheibenelement 1 1 fixiert. Zur Gewährleistung einer definierten Winkellage zwischen den beiden Scheibenelementen 1 1 , 12 greifen die am ersten Scheibenelement 1 1 angeordneten Führungselemente 16 des ersten Scheibenelementes 1 1 in die entsprechenden Aussparungen 22 im zweiten Scheibenelement 12 ein. Kurz vor Anlage des Axialabschnittes 19 des zweiten Scheibenelementes 12 an der Stirnseite des Statorbleches 7 wird durch die Rastelemente 17, 21 der beiden Scheibenelemente 1 1 , 12 eine lösbare
Rastverbindung 29 zwischen den beiden Scheibenelementen erzeugt, sodass das zweite Scheibenelement 12 wie in den Figuren 5 und 6 dargestellt am ersten Scheibenelement 1 1 fixiert ist und sich der Wickelkopf 9 zumindest teilweise in einem zwischen den beiden
Scheibenelementen 1 1 , 12 ausgebildeten Raum 13 befindet. Die sich durch die Fixierung des zweiten Scheibenelementes 12 am ersten Scheibenelement 1 1 ausbildende Isolierscheibe 10 weist umlaufend einen U-förmigen Querschnitt auf.
In Figur 5 sind auch die durch die Laschen 18 im ersten Scheibenelement 1 1 und die
Aussparungen 23 im zweiten Scheibenelement gebildeten Aufnahmen 30 für ein
Dreibackenfutter einer Greifeinrichtung zu erkennen, durch welche die Handhabung des hergestellten Stators 3 erleichtert wird.
Bezugszeichenliste
Elektromotor 16 Führungselemer
Rotor 17 Rastelement
Stator 18 Lasche
Kühleinheit 19 Axialabschnitt
Bauteil 20 Radialabschnitt
Bauteil 21 Rastelement
Statorblech 22 Aussparung
Wicklung 23 Aussparung
Wickelkopf 24 Ablauföffnung
Isolierscheibe 25 Einführtrichter erstes Scheibenelement 26 Vorsprung zweites Scheibenelement 27 Aussparung
Raum 28 Richtungspfeil
Vorsprung 29 Rastverbindung
Nut 30 Aufnahme

Claims

Patentansprüche
Elektromotor (1 ) mit einem ein Statorblech (7), eine Wicklung (8) mit einem Wickelkopf (9) und eine Isolierscheibe (10) umfassenden Stator (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierscheibe (10) zweiteilig ausgebildet ist und zwei jeweils ringförmig ausgebildete und lösbar miteinander verbundene Scheibenelemente (1 1 , 12) aufweist, und dass das erste Scheibenelement (1 1 ) an einer Stirnseite des zylindrisch ausgebildeten Statorbleches (7) und das zweite Scheibenelement (12) an dem ersten Scheibenelement (1 1 ) fixiert ist, wobei der in axialer Richtung aus dem Statorblech (7) herausragende Wickelkopf (9) der Wicklung (8) zumindest teilweise derart in einem von den beiden Scheibenelementen (1 1 , 12) begrenzten Raum (13) angeordnet ist, dass die beiden Scheibenelemente (1 1 , 12) eine elektrische Isolierung zwischen der Wicklung (8) und dem Statorblech (7), zwischen der Wicklung (8) und einem radial außenliegenden Bauteil (5) und zwischen der Wicklung (8) und einem axial stirnseitigen Bauteil (6) bilden.
Elektromotor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste
Scheibenelement (1 1 ) umlaufend angeordnete und sich radial nach innen erstreckende Vorsprünge (14) sowie die Wicklung (8) aufnehmende Nuten (15) aufweist.
Elektromotor (1 ) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Erstreckung des aus dem Statorblech (7) herausragenden Wickelkopfes (9) größer ist, als die axiale Erstreckung des ersten Scheibenelementes (1 1 ).
Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste Scheibenelement (1 1 ) zumindest ein Führungselement (16) aufweist, welches sowohl in eine korrespondierende Aussparung (27) in dem
Statorblech (7) als auch in eine korrespondierende Aussparung (22) im zweiten
Scheibenelement (12) eingreift.
Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Fixierung des zweiten Scheibenelementes (12) an dem ersten Scheibenelement (1 1 ) durch eine Rastverbindung (29) erfolgt, wobei die beiden
Scheibenelemente (1 1 , 12) jeweils zumindest ein Rastelement (17, 21 ) aufweisen.
6. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Scheibenelement (12) einen sich in axialer Richtung erstreckenden umlaufenden Axialabschnitt (19) und einen sich in radialer Richtung erstreckenden umlaufenden Radialabschnitt (20) aufweist, wobei das zweite
Scheibenelement (12) im Bereich des Axialabschnittes (19) an dem ersten
Scheibenelement (1 1 ) fixiert ist.
7. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine dem Radialabschnitt (20) abgewandte Stirnseite des
Axialabschnittes (19) an dem Statorblech (7) anliegt.
8. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Radialabschnitt (20) des zweiten Scheibenelementes (12) mehrere Ablauföffnungen (24) für ein Fluid und/oder eine Öffnung für einen
Temperatursensor aufweist.
9. Elektromotor (1 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Radialabschnitt (20) des zweiten Scheibenelements (12) auf einer dem Statorblech (7) abgewandten Seite zumindest drei sich axial erstreckende Vorsprünge (26) aufweist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Stators (3) für einen Elektromotor (1 ), welcher aus einem Statorblech (7), einer Wicklung (8) mit einem Wickelkopf (9) und aus einer zwei ringförmig ausgebildete Scheibenelemente (1 1 , 12) aufweisenden Isolierscheibe (10) besteht, bei welchem zunächst das erste Scheibenelement (1 1 ), welches sich radial nach innen erstreckende Vorsprünge (14) und Nuten (15) aufweist, an dem zylindrisch ausgebildeten Statorblech (7) fixiert wird und anschließend die Wicklung (8) derart in im Statorblech (7) vorgesehene Nuten und die Nuten (15) in dem ersten Scheibenelement (1 1 ) eingebracht wird, dass der Wickelkopf (9) der Wicklung (8) in axialer Richtung aus dem Statorblech (7) herausragt und bei welchem nachfolgend das zweite Scheibenelement (12) derart an dem ersten Scheibenelement (1 1 ) fixiert wird, dass sich der Wickelkopf (9) zumindest teilweise in einem zwischen den beiden Scheibenelementen (1 1 , 12) ausgebildeten Raum befindet.
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