WO2021043815A1

WO2021043815A1 - Stator eines kältemittelantriebs

Info

Publication number: WO2021043815A1
Application number: PCT/EP2020/074450
Authority: WO
Inventors: Alexander May; Duc Van TONG; Stefan Portner; Stefan Wüst; Markus Rauch
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2021-03-11
Also published as: US20220190669A1; CN114514675A; CN114342216A; CN114342216B; DE102019217540A1; WO2021043808A1; US20220190668A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (2) eines Elektromotors, aufweisend ein Statorpaket (4) mit einer Anzahl von Statorzähnen (6), welche mit Spulen (10) einer mehrphasigen Statorwicklung (8) versehen sind, und eine Kontaktvorrichtung (12) zur Verschaltung von axial gerichteten Spulenenden (14) der Spulen (10) mit einer Anzahl von Phasenanschlüssen (16), wobei die Kontaktvorrichtung (12) einen stirnseitig auf das Statorpaket (4) aufgesetzten Verschaltungsring (18) mit integrierten Stromschienen (23) zur Verschaltung der Spulen (10) mit den Phasenanschlüssen (16), und einen auf den Verschaltungsring (18) aufgesetzten Ringdeckel (22) aufweist, wobei der Verschaltungsring (18) eine der Anzahl der Spulenenden (14) entsprechende Anzahl von axialen Durchführöffnungen (34) aufweist, durch welche die Spulenenden (14) senkrecht hindurchgeführt sind, wobei die Stromschienen (23) schienenendseitig mit Kontaktfahnen (36) versehen sind, welche im Bereich der Durchführöffnungen (34) angeordnet sind, und an welche jeweils ein Spulenende (14) kontaktiert ist, wobei der Ringdeckel (22) die Spulenen den (14) und Kontaktfahnen (36) abdeckt, und wobei ein zwischen dem Ringdeckel (22) und dem Verschaltungsring (18) ausgebildeter Hohlraum (44) mit einem elektrisch isolierenden Vergussmaterial (50) gefüllt ist.

Description

Beschreibung

Stator eines Kältemittelantriebs

Die Erfindung betrifft einen Stator eines Elektromotors, aufweisend ein Statorpaket mit einer Anzahl von Statorzähnen, welche mit Spulen einer mehrphasigen Statorwicklung versehen sind, und eine Kontaktvorrichtung zur Verschaltung von axial gerichteten Spulenenden der Spulen mit einer Anzahl von Phasenanschlüs sen. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kältemittelantrieb mit einem solchen Stator sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Stators.

Bei Kraftfahrzeugen sind regelmäßig Klimaanlagen eingebaut, die mit Hilfe einer einen Kältemittelkreislauf bildenden Anlage den Fahrzeuginnenraum klimatisieren. Derartige Anlagen weisen grundsätzlich einen Kreislauf auf, in dem ein Kältemittel geführt ist. Das Kältemittel, beispielsweise R-134a (1 ,1 ,1 ,2-Tetrafluorethan) oder R-744 (Kohlenstoffdioxid), wird an einem Verdampfer erwärmt und mittels eines (Kältemittel-)Verdichters beziehungsweise Kompressors verdichtet, wobei das Käl temittel anschließend über einen Wärmetauscher die aufgenommene Wärme wie der abgibt, bevor es über eine Drossel erneut zum Verdampfer geführt wird.

In derartigen Anwendungen sind beispielsweise Scroll-Maschinen als Kompresso ren beziehungsweise Verdichter für das Kältemittel grundsätzlich möglich. Derarti ge Scrollverdichter weisen typischerweise zwei relativ zueinander bewegbare Scroll-Teile auf, die im Betrieb nach Art einer Verdrängerpumpe arbeiten. Die bei den Scroll-Teile sind hierbei typischerweise als ein ineinander verschachteltes (schneckenförmiges) Spiralen- oder Scrollpaar ausgeführt. Mit anderen Worten greift eine der Spiralen zumindest teilweise in die andere Spirale ein. Die erste (Scroll-)Spirale ist hierbei in Bezug auf ein Verdichtergehäuse feststehend (statio närer Scroll, fixed scroll), wobei die zweite (Scroll-)Spirale (beweglicher Scroll, movable/orbiting scroll) mittels eines Elektromotors innerhalb der ersten Spirale orbitierend angetrieben ist. Bei derartigen elektrischen oder elektromotorisch angetriebenen Kältemittelantrie ben werden die Elektromotoren und die (Motor-)Elektronik mittels eines sogenann ten Sauggases (Kältemittel) gekühlt. Eine zuverlässige Kühlung der Elektronik und des Elektromotors ist hierbei zentral für einen zuverlässigen und betriebssicheren Betrieb sowie für eine dauerhafte Leistungsfähigkeit des Kältemittelverdichters. Insbesondere die Elektronik weist hierbei typischerweise eine hohe thermische Empfindlichkeit auf, so dass eine zuverlässige Kühlung notwendig ist. Das kalte Sauggas wird hierbei in der Regel an eine an die Elektronik angrenzende Schott wand und durch den Elektromotor geführt.

Der Kältemittelantrieb weist in der Regel ein Antriebsgehäuse mit einem Einlass (Sauggasportanschluss, Saugport) auf, durch welchen das Sauggas beziehungs weise Kältemittel als Fluid in das Innere des Antriebsgehäuses, und somit zum Elektromotor einströmt.

Ein insbesondere bürstenloser Elektromotor als elektrische (Drehstrom-)Maschine weist üblicherweise einen mit einer mehrphasigen Drehfeld- oder Statorwicklung versehenen Stator auf, welcher koaxial zu einem Rotor mit einem oder mehreren Permanentmagneten angeordnet ist. Sowohl der Rotor als auch der Stator sind beispielsweise als Blechpakete aufgebaut, wobei Statorzähne in dazwischenlie genden Statornuten die Spulen der Statorwicklung tragen.

Die Spulen sind ihrerseits gängigerweise aus einem Isolierdraht gewickelt, und einzelnen Strängen oder Phasen des Elektromotors beziehungsweise Kältemittel antriebs zugeordnet sowie untereinander mittels einer statorstirnseitigen Kontakt vorrichtung in einer vorbestimmten Weise verschaltet.

Zur Führung und Verschaltung der Spulenenden ist die Kontaktvorrichtung in der Regel als Verschaltsystem oder Schalteinheit ausgeführt, welche stirnseitig auf den Stator beziehungsweise auf ein Statorpaket aufgesetzt ist. Derartige Kontakt vorrichtungen dienen insbesondere dazu, die Spulenenden der die Spulenwick lungen bildenden Wickeldrahtabschnitte elektrisch leitend zu verbinden, so dass einzelne Spulenenden elektrisch miteinander kurzgeschlossen sind, und somit die Spulen- oder Phasenwicklungen seriell bestrombar sind. Die verschaltete Stator wicklung wird von der Motorelektronik angesteuert, um das Drehfeld zu erzeugen, welches ein Drehmoment am permanent erregten Rotor verursacht. Derartige Kontaktvorrichtungen weisen zur Verbindung oder Kontaktierung der Spulenenden häufig eine Anzahl von integrierten oder umspritzten Leiterbahnen oder Stromschienen als Verbindungsleiter auf. Bei der Montage des Elektromotors beziehungsweise Stators werden die Spulenenden mit den Stromschienen kontak tiert, so dass einer gemeinsamen Phase zugeordnete Spulenwicklungen über die Kontaktvorrichtung miteinander kurzgeschlossen sind.

Zur Vermeidung von elektrischen Kurzschlüssen zwischen den Phasen sowie zum allgemeinen Personenschutz ist es notwendig, dass die elektrische Kontaktierun gen oder Kontaktstellen zwischen den Stromschienen und den Spulenenden ge- genüber dem Sauggas elektrisch isoliert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Stator ei nes Kältemittelantriebs anzugeben. Insbesondere soll ein Stator angegeben wer den, bei welchem die elektrischen Kontaktstellen zwischen einer Statorwicklung und einer Kontaktvorrichtung zuverlässig und betriebssicher gegenüber einem Sauggas elektrisch isoliert sind. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrun de, einen besonders geeigneten Elektromotor und einen besonders geeigneten Kältemittelantrieb sowie ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung ei nes Stators anzugeben.

Hinsichtlich des Stators wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie hinsicht lich des Kältemittelantriebs mit den Merkmalen des Anspruchs 9 und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteran sprüche. Der erfindungsgemäße Stator ist für einen Elektromotor vorgesehen, sowie dafür geeignet und eingerichtet. Der Stator ist hierbei insbesondere Teil eines Elektro motors eines elektrischen Kältemittelantriebs. Der Stator weist ein Statorpaket mit einer Anzahl von Statorzähnen auf, welche mit Spulen einer mehrphasigen Statorwicklung versehen oder bestückt sind. Die Spulen weisen hierbei jeweils ein erstes und zweites Spulenende auf, welche etwa axial gerichtet sind. Die Spulen enden sind hierbei mittels einer Kontaktvorrichtung mit einer der Anzahl der Pha sen entsprechenden Anzahl von Phasenanschlüssen verschaltet.

Die Kontaktvorrichtung weist einen stirnseitig auf das Statorpaket aufgesetzten Verschaltungsring als Schalteinheit mit integrierten Stromschienen zur Verschal tung der Spulen beziehungsweise Spulenenden mit den Phasenanschlüssen auf. Auf den Verschaltungsring ist ein Ringdeckel als Abdeckplatte axial aufgesetzt. In den Verschaltungsring ist eine der Anzahl der Spulenenden entsprechende Anzahl von axialen Durchführöffnungen eingebracht, durch welche die Spulenenden zu mindest abschnittsweise senkrecht hindurchgeführt sind.

Die Stromschienen des Verschaltungsrings sind schienenendseitig mit Kontakt fahnen versehen, welche im Bereich der Durchführöffnungen angeordnet sind, und mit welchen jeweils ein Spulenende elektrisch leitend kontaktiert oder verbun den ist. Die Kontaktierung der Spulenenden mit den Stromschienen erfolgt bei spielsweise mittels einer Stoffschlussverbindung, insbesondere mittels Löten oder Schweißen.

Unter einem „Stoffschluss“ oder einer „stoffschlüssigen Verbindung“ zwischen we nigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbe sondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile an Ihren Kontaktflä chen durch stoffliche Vereinigung oder Vernetzung (beispielsweise aufgrund von atomaren oder molekularen Bindungskräften) gegebenenfalls unter Wirkung eines Zusatzstoffs zusammengehalten werden.

Erfindungsgemäß sind die Kontaktstellen zwischen den Spulenenden und den Kontaktfahren mittels des Ringdeckels abgedeckt. Ein zwischen dem Ringdeckel und dem Verschaltungsring ausgebildeter Hohlraum ist hierbei mit einem elektrisch isolierenden Vergussmaterial gefüllt. Dadurch ist ein besonders geeig neter Stator eines Kältemittelantriebs realisiert, bei welchem die elektrischen Kon taktstellen zwischen der Statorwicklung und der Kontaktvorrichtung zuverlässig und betriebssicher gegenüber einem Sauggas elektrisch isoliert sind.

Unter einem elektrisch isolierenden Vergussmaterial ist hierbei insbesondere ein Gießharz mit elektrisch isolierenden Eigenschaften zu verstehen. Das Vergussma terial ist beispielsweise ein Epoxid-, ein Polyurethan- oder ein Silikonmaterial.

Der Hohlraum ist hierbei vorzugsweise vollständig mit dem Vergussmaterial aus gefüllt, so dass eine besonders hohe Schichtstärke realisiert ist. Dadurch sind ho he elektrische Feldstärken zwischen den Kontaktstellen zuverlässig und einfach isoliert. Durch den Verguss sind die Kontaktstellen weiterhin zuverlässig gegen über dem Sauggas, insbesondere gegenüber Kältemittel und/oder Öl, abgedichtet. Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.

Die Kontaktvorrichtung, insbesondere die Verschalteinheit und/oder der Ringde ckel, sind als Spritzgussteile aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Dadurch ist eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung der Kontaktvorrichtung und somit des Stators ermöglicht.

Unter „axial“ oder einer „Axialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung parallel (koaxial) zur Drehachse des Elektromotors, also senkrecht zu den Stirnseiten des Stators verstanden. Entsprechend wird hier und im Folgen den unter „radial“ oder einer „Radialrichtung“ insbesondere eine senkrecht (quer) zur Drehachse des Elektromotors orientierte Richtung entlang eines Radius des Stators beziehungsweise des Elektromotors verstanden. Unter „tangential“ oder einer „Tangentialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung entlang des Umfangs des Stators oder des Elektromotors (Umfangsrichtung, Azi- mutalrichtung), also eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung und zur Radialrich tung, verstanden.

In einer vorteilhaften Ausführung ist der Ringdeckel form- und/oder kraftschlüssig mit dem Verschaltungsring gefügt. Dadurch ist eine zuverlässige und einfache Be festigung des Ringdeckels am Verschaltungsring realisiert.

Unter einem „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden ins- besondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen Teile zumindest in einer Richtung durch ein unmittelbares Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Ineinandergreifen über ein zusätzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also formbedingt.

Unter einem „Kraftschluss“ oder einer „kraftschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden ins besondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile aufgrund einer zwischen ihnen wirkenden Reibkraft gegen ein Abgleiten aneinander gehindert sind. Fehlt eine diese Reibkraft hervorrufende „Verbindungskraft“ (dies bedeutet diejenige Kraft, welche die Teile gegeneinander drückt, beispielsweise eine Schraubenkraft oder die Gewichtskraft selbst), kann die kraftschlüssige Verbin dung nicht aufrecht erhalten und somit gelöst werden. Der Ringdeckel ist in einer möglichen Ausbildung mit einer Anzahl von radial ge richteten Rastzungen versehen, welche dem Außenumfang des Ringdeckels radi al oder senkrecht emporstehen. Die Rastzungen sind hierbei zur insbesondere form- und/oder kraftschlüssigen Befestigung des Ringdeckels am Verschaltungs ring zumindest abschnittsweise in entsprechende Rastaufnahmen des Verschal- tungsrings eingeklipst oder einklipsbar beziehungsweise verrastet oder verrastbar. Dadurch ist eine besonders einfache und zuverlässige Montage des Ringdeckels ermöglicht. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Hohlraum fluiddicht abgedichtet.

Dies bedeutet, dass zwischen dem Verschaltungsring und dem Ringdeckel eine fluiddichte Verbindung realisiert ist. Dadurch ist sichergestellt, dass die Kontakt stellen nicht in einen Kontakt mit dem Sauggas kommen.

In einer zweckmäßigen Ausbildung ist der Hohlraum hierbei mittels zweier Ring dichtungen des Ringdeckels fluiddicht gegenüber dem Verschaltungsring abge dichtet. Die insbesondere axial in Richtung des Verschaltungsrings orientierten Ringdichtungen sind hierbei einerseits an einem Außenumfang und andererseits umlaufend um eine zentrale Ringöffnung des Ringdeckels angeordnet. Dadurch ist der Hohlraum und somit die Kontaktstellen zuverlässig und einfach vor einem Kontakt mit Kältemittel und/oder Öl geschützt.

In einer alternativen Ausbildungsform ist es beispielsweise denkbar, dass der Ringdeckel stoffschlüssig und fluiddicht an den Verschaltungsring gefügt ist. Der Ringdeckel ist hierbei beispielsweise mittels Schweißen, insbesondere mittels Ult raschall- oder Laserschweißen, oder mittels einer Klebeverbindung an den Ver schaltungsring gefügt.

Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt sieht vor, dass der Ringdeckel mit mindes tens einer Um lenkkontur versehen ist, welche ein in den Kältemittelantrieb ein strömendes Fluid, insbesondere das Sauggas, in eine zentrale Ringöffnung der Kontaktvorrichtung leitet. Die Ringöffnung ist hierbei axial fluchtend mit der zentra len Statoröffnung angeordnet, so dass durch den Ringdeckel das einströmende Sauggas zuverlässig und einfach in den Stator eingeleitet wird. Insbesondere wird hierbei der Strömungswiderstand des einströmenden Fluids gegenüber einer Aus führung ohne Umlenkkontur vorteilhaft reduziert.

In einer bevorzugten Ausführung ist die Um lenkkontur als eine Anzahl von radial gerichteten und zur Ringöffnung hin axial einmündenden Rampen ausgebildet. Die Rampen sind hierbei radial innenseitig an dem Ringdeckel angeformt. Die Um lenkkontur weist hierbei beispielsweise eine der Anzahl der Statorzähne entspre- chende Anzahl von Rampen auf. Dadurch ist eine besonders geeignete Umlenk kontur realisiert.

Der erfindungsgemäße Elektromotor ist insbesondere als ein elektrischer Antrieb eines Kältemittelverdichters, beispielsweise eines Scroll-Verdichters, eines Kraft fahrzeugs ausgeführt. Der Elektromotor weist hierbei einen vorstehend beschrie benen Stator und einen darin rotierbar gelagerten Rotor auf. Die im Hinblick auf den Stator angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf den Elektromotor übertragbar und umgekehrt.

Der erfindungsgemäße Kältemittelantrieb ist insbesondere als ein Kältemittelver dichter, beispielsweise als ein elektromotorischer Scroll-Verdichter, eines Kraft fahrzeugs ausgeführt. Der Kältemittelantrieb weist hierbei einen Elektromotor mit einem vorstehend beschriebenen Stator auf. Die im Hinblick auf den Stator und/oder den Elektromotor angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinn gemäß auch auf den Kältemittelantrieb übertragbar und umgekehrt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung eines vorstehend beschrie benen Stators vorgesehen sowie dafür geeignet und ausgestaltet. Verfahrensge- mäß wird zunächst der Verschaltungsring der Kontaktvorrichtung auf das mit der Statorwicklung bewickelten Statorpaket aufgesetzt, und hierbei die Spulenenden durch die Durchführöffnungen axial hindurchgeführt. Anschließend werden die Spulenenden mit den zugeordneten Kontaktfahnen kontaktiert. Hiernach wird auf die kontaktierten Spulenenden und Kontaktfahnen der Ringdeckel aufgesetzt. Ab- schließend wird der zwischen dem Ringdeckel und dem Verschaltungsring ausge bildeter Hohlraum mit einem elektrisch isolierenden Vergussmaterial im Wesentli chen vollständig aufgefüllt, und das Vergussmaterial zu einem Verguss ausgehär tet. Dadurch ist ein besonders einfaches Verfahren zur Herstellung des Stators realisiert.

Die im Hinblick auf den Stator und/oder den Kältemittelantrieb und/oder den Elekt romotor angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren übertragbar und umgekehrt. In einer vorteilhaften Weiterbildung wird der Stator nach dem Aufsetzen des Ring deckels derart umgedreht, dass die mit der Kontaktvorrichtung versehene Stator stirnseite einem Untergrund zugewandt ist. Anschließend wird das Vergussmateri- al über die Durchführöffnungen in den Hohlraum eingefüllt. Dies bedeutet, dass der Ringdeckel somit als eine Vergusskappe, also als eine Füllform für das Ver gussmaterial, der Kontaktvorrichtung wirkt. Durch das Umdrehen des Stators beim Einfüllen des Vergussmaterials wird schwerkraftbedingt eine besonders einfache und vollständige Befüllung des Hohlraums ermöglicht, insbesondere werden somit eingeschlossene Lufttaschen oder dergleichen einfach und aufwandsarm vermie den. Dadurch ist ein vollständiges oder komplettes Ausfüllen des Hohlraums mit dem Vergussmaterial sichergestellt.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Stator eines Kältemittelantriebs, mit einem Statorpaket und mit einer darauf ausgesetzten Kontaktvorrichtung,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung einen Verschaltungsring der Kontaktvorrich tung,

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung einen Ringdeckel der Kontaktvorrichtung mit Blick auf eine Oberseite,

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung einen Ringdeckel der Kontaktvorrichtung mit Blick auf eine Oberseite,

Fig. 5 in Draufsicht die Kontaktvorrichtung,

Fig. 6 in Perspektive ausschnittsweise den Ringdeckel mit Blick auf eine Rastzun ge,

Fig. 7 in Perspektive ausschnittsweise den Verschaltungsring mit Blick auf eine Rastaufnahme,

Fig. 8 in Draufsicht den Stator mit Blick auf eine Unterseite der Kontaktvorrich tung,

Fig. 9 in Draufsicht den Stator mit Blick auf eine Unterseite der Kontaktvorrichtung mit einem Vergussmaterial, Fig. 10 in Schnittansicht den Stator gemäß der Schnittlinie X-X in Fig. 9, und Fig. 11 einen Verguss des Stators.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den glei- chen Bezugszeichen versehen.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Stator 2. Der Stator 2 ist in einer geeig neten Anwendung Teil eines Elektromotors eines nicht näher gezeigten Kältemit telantriebs, insbesondere eines Kältemittelverdichters eines Kraftfahrzeugs. Der Stator 2 weist ein Statorpaket 4 mit zwölf nach innen gerichteten Statorzähnen 6 auf, auf welche eine Stator- beziehungsweise Drehfeldwicklung 8 (Fig.5) aufge bracht ist. Das Statorpaket 4 ist außenseitig mit einer Anzahl von axial verlaufen den Nuten 9 versehen. Die Spulenwicklungen werden als Spulen 10, insbesondere als Einzelspulen, bei spielsweise auf isolierende Wicklungsträger oder Spulenträger gewickelt, und mit diesen auf die Statorzähne 6 des Statorpakets 4 aufgesetzt. Jeder der rahmenar tigen Wicklungsträger trägt hierbei eine Spule 10 oder Spulenwicklung als Teil der Statorwicklung 8.

Die Spulenenden der (Einzel-)Spulen 10 werden mittels einer stirnseitig auf den Stator 2 beziehungsweise auf das Statorpaket 4 aufgesetzten Kontaktvorrich tung 12 zu der in diesem Ausführungsbeispiel 3-phasigen Stator- oder Drehfeld wicklung 8 verschaltet. Im elektromotorischen Betrieb erzeugen die bestromten Wicklungen der Statorwicklung 8 ein statorseitige Magnetfeld, welches in Wech selwirkung mit Permanentmagneten eines um eine zentrale Stator- oder Motor achse rotierenden Rotors eines bürstenlosen Elektromotors tritt.

Die Spulenenden 14 (Fig. 5) der Spulen 10 sind hierbei zu den Phasen oder Pha senwicklungen verschaltet, wobei jede Phase einen Phasenanschluss 16 aufweist. Die Verschaltung der Spulenenden 14 erfolgt hierbei insbesondere in einem Ver schaltungsring 18 als Grundkörper oder Schalteinheit der Kontaktvorrichtung 12. Die Spulen 10 und Spulenenden 14 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.

Die Phasen der Statorwicklung 8 werden beispielsweise in einer Stern- oder Drei- ecksschaltung verschaltet. Der Stator 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel insbe sondere 3-phasig ausgeführt, und weist somit drei Phasenenden oder Phasenan schlüsse 16 auf. Die Phasenenden 16 sind jeweils mit einer hülsen- oder man schettenartigen Durchkontaktierung 20 versehen, welche den jeweiligen Phasen anschluss 16 im Montagezustand dichtend, insbesondere druckdicht und gasdicht, und elektrisch isoliert durch eine Gehäusezwischenwand oder Schottwand zu ei ner zugeordneten Motorelektronik führt.

Die Kontaktvorrichtung 12 ist mittels axialen Rastzungen 21 des Verschaltungs rings 12 form- und/oder kraftschlüssig an dem Statorpaket 4 befestigt oder befes- tigbar. Die drei Rastzungen 21 sind an einer dem Statorpaket 4 zugewandten Stirnseite des Verschaltungsrings 18 umfangsseitig verteilt angeordnet. Das Statorpaket 4 weist hierbei die an seinem Außenumfang axial verlaufenden, in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehenen, Nuten 9 auf, in wel che die Rastzungen 21 zur Befestigung klemmend eingreifen. Die Kontaktvorrich- tung 12 ist somit an dem Statorpaket 4 zerstörungsfrei lösbar verrastet oder klemm befestigt.

Nachfolgend ist die Kontaktvorrichtung 12 anhand der Fig. 2 bis Fig. 11 näher er läutert.

Die Kontaktvorrichtung 12 ist zweiteilig mit dem radial außenseitigen, ringförmigen Verschaltungsring 18 und einem radial innenseitigen, ringförmigen Ringdeckel 22 als Innenkörper oder Abdeckplatte ausgeführt. Mittels dem in Fig. 2 einzeln dargestellten Verschaltungsring 18 sind die Spulen enden 14 miteinander verschaltet und zu den Phasenanschlüssen 16 geführt, wo bei die Verschaltung oder Kontaktierung der Spulenenden 14 der Spulen 10 im radial innenseitigen Bereich erfolgt, auf welchen als Abdeckung und zum Schutz der kontaktierten Spulenenden 14 der in den Figuren 3 und 4 einzeln gezeigte Ringdeckel 22 aufgesetzt oder aufsetzbar ist.

Der Verschaltungsring 18 weist einen Umlenkbereich 24 auf, welcher als sickenar tige Vertiefung, also als eine Aussparung oder Einbuchtung, in einen Außenum fang 26 der Kontaktvorrichtung 12 beziehungsweise des Verschaltungsrings 18 eingebracht ist.

Der Um lenkbereich 24 ist im Montagezustand zweckmäßigerweise im Bereich ei nes Einlasses des Kältemittelverdichters angeordnet, so dass ein durch diesen radial einströmendes Fluid oder Sauggas auf den Umlenkbereich 24 der Kontakt vorrichtung 12 trifft. Der Um lenkbereich 24 weist einen radialen und tangentialen, sich etwa radial nach innen spiralförmig verjüngendem, Verlauf auf.

Der dem Einlass zugewandte Umlenkbereich 24 ist hierbei bezogen auf eine die Phasenanschlüsse 16 aufweisende Stirnseite der Kontaktvorrichtung 12 axial ein gezogen. Dies bedeutet, dass der Umlenkbereich 24 gegenüber einer Axialrich tung schräg oder geneigt in die Kontaktvorrichtung 12 eingebracht ist.

Durch den Um lenkbereich 24 wird das einströmende Sauggas sanft, also im We sentlichen ohne Verwirbelungen oder Turbulenzen dessen Massestroms, spiral förmig nach radial innen umgelenkt oder geführt. Der Um lenkbereich 24 ist hierbei vorzugsweise möglichst glatt und eben ausgeführt, damit das daran entlang strö mende oder geführte Sauggas nicht verwirbelt wird. Durch den Umlenkbereich 24 werden Saugdruckverluste im Einström- oder Einlassbereich des Kältemittelan triebs reduziert. Mit anderen Worten ist die Kontaktvorrichtung 12 durch den Um lenkbereich 24 insbesondere als ein strömungsverbesserndes Bauteil im Inneren eines Antriebsgehäuses ausgebildet.

Das dadurch zur elektronikseitigen Stirnseite des Elektromotors geführte Sauggas strömt somit an einer Gehäusezwischenwand oder Schottwand vorbei, und kühl somit einerseits die Motorelektronik. Andererseits strömt das Sauggas entlang der Axialrichtung durch den Elektromotor, also insbesondere durch den Freiraum oder Spaltbereich zwischen dem Rotor und den polschuhseitigen Enden der Statorzäh ne 6 des Stators 2 beziehungsweise des Statorpakets 4, wodurch beispielsweise die bestromten Spulenwicklungen 10 gekühlt werden. Dadurch werden insbeson dere die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer des Kältemittelantriebs verbes- sert.

Zur Verbesserung der Strömungseigenschaften, also zur Führung oder Leitung des Massestroms des Sauggases vom Um lenkbereich 24 entlang der Axialrich tung in das Statorpaket 4, weist der Ringdeckel 22 eine Umlenkkontur 28 in Form von zwölf Rampen 30 auf, welche an einem Innenumfang des Ringdeckels 22 ver teilt angeordnet sind. Die Rampen 30 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen. Die Rampen 30 sind radial gerichtet und zu einer zent ralen Ringöffnung 32 des Ringdeckels 22 hin axial einmündenden ausgebildet. Die Fig. 2 zeigt den Verschaltungsring 18 mit einem abgenommenen oder nicht aufgesetzten Ringdeckel 22. Der Verschaltungsring 18 weist eine Anzahl von Stromschienen 23 auf, welche in den Verschaltungsring 18 integriert oder einge bettet sind (Fig. 10). Mittels der Stromschienen 23 werden die Spulenenden 14 intern in einer vorgegebenen Art und Weise miteinander und mit den Phasenan- Schlüssen 16 verschaltet.

Wie in der Darstellung der Fig. 7 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, sind die Spulenenden 14 der Spulen 10 durch radial innenseitige, axiale Durchführöffnun gen 34 führbar, und auf der Oberseite des Verschaltungsrings 12 mit Kontaktfah- nen 36 der Stromschienen 23 kontaktierbar. Die Kontaktfahnen 36 sind hierbei insbesondere an den Stromschienenenden der Stromschienen 23 angeformt. Bei spielsweise werden die Spulenenden 14 mit den Kontaktfahnen 36 stoffschlüssig verschweißt. Die Durchführöffnungen 34 und Kontaktfahnen 36 sind in den Figu ren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.

Die Durchführungen oder -Öffnungen 34 sind am Innenumfang des Verschal tungsrings 12 entlang eines inneren Kreisrings und eines äußeren Kreisrings ver teilt angeordnet, wobei die Durchführöffnungen 34 der nicht näher bezeichneten Kreisringe gegeneinander versetzt angeordnet sind. Wie beispielsweise in der Fig. 5 ersichtlich ist, ist das Verteilungsraster der Durchführöffnungen 34 an die jeweiligen Umfangspositionen der Spulenenden 14 des Stators 2 angepasst. Die Spulenenden 14 sind hierbei an einer Unterseite des Verschaltungsrings 12 etwa radial zur jeweils zugeordneten Durchführöffnung 34 geführt.

Nach der Kontaktierung werden die Spulenenden 14 und die Kontaktfahnen 36 mit dem Ringdeckel 22 abgedeckt. Zum betriebssicheren und zuverlässigen Abde cken der kontaktierten Spulenenden 14 und Kontaktfahnen 36 ist der Ringdeckel 22 vorzugsweise mechanisch fest und fluiddicht mit dem Verschaltungsring 12 gefügt.

Der Ringdeckel 22 ist vorzugsweise form- und/oder kraftschlüssig mit dem Ver schaltungsring 12 gefügt. Wie insbesondere in den Figuren 5 bis 7 ersichtlich ist, weist der Ringdeckel 22 in dieser Ausführung drei umfangsseitig verteilt angeord nete, etwa radial gerichtete Rastzungen 38 auf, welche einem Außenumfang 40 des Ringdeckels 22 senkrecht oder radial emporstehen. Die Rastzungen 38 sind hierbei zur Befestigung des Ringdeckels 22 am Verschaltungsring 18 zumindest abschnittsweise in entsprechende Rastaufnahmen 41 des Verschaltungsrings 18 verrastet oder verrastbar. Flierzu wird der Ringdeckel 22 etwa axial auf den Ver schaltungsring 18 aufgesetzt, und hierbei die eta rechteckförmigen Rastzungen 38 mit den korrespondierenden Rastaufnahmen 41 verklipst. Der Ringdeckel 22 weist weiterhin einen radialen Fortsatz 42 als Positionierungshilfe auf, welcher in eine korrespondierende Aufnahmekontur des Verschaltungsrings 43 eingreift. .

Wie insbesondere in der Fig. 4 ersichtlich ist, ist der Ringdeckel 22 innen hohl ausgeführt. Dies bedeutet, dass im Fügezustand ein etwa ringförmiger Hohlraum (Ringraum) 44 zwischen dem Verschaltungsring 18 und dem Ringdeckel 22 aus gebildet ist (Fig. 10), in welchem die Spulenenden 14 und Kontaktfahnen 36 an geordnet sind.

Der Hohlraum 44 ist hierbei im Fügezustand mittels zweier Ringdichtungen 45, 46 des Ringdeckels 22 fluiddicht gegenüber dem Verschaltungsring 12 abgedichtet. Die Ringdichtungen 45 und 46 sind hierbei axial orientiert an dem Ringdeckel 22 angeordnet. Die radial außenseitige Ringdichtung 45 ist hierbei an dem Außenum fang 40 des Ringdeckels 22 umlaufend angeordnet. Die radial innenseitige Ring dichtung 46 ist umlaufend zur Ringöffnung 32 angeordnet. Mit anderen Worten ist der Hohlraum 44 mittels der Ringdichtungen 45 und 46 radial begrenzt.

Im Montagezustand ist der Hohlraum 44 mit einem Verguss 48 aus einem elektrisch isolierenden Vergussmaterial 50 gefüllt (Fig. 10, Fig. 11). Nachfolgend ist die Herstellung des Stators 2 anhand der Figuren 8 bis 11 näher erläutert.

Das Statorpaket 4 wird mit den zwölf Spulen 10 bestückt. Anschließend wird der Verschaltungsring 18 der Kontaktvorrichtung 12 aufgesetzt. Die Spulenenden 14 werden hierbei durch die Durchführöffnungen 34 axial hindurchgeführt, und mit den zugeordneten Kontaktfahnen 36 kontaktiert (Fig. 7).

Hiernach wird auf die kontaktierten Spulenenden 14 und Kontaktfahnen 36 der Ringdeckel 22 aufgesetzt. Anschließend wird der Stator 2 derart umgedreht, dass die mit der Kontaktvorrichtung 12 versehene Statorstirnseite einem Untergrund zugewandt ist. Anschließend wird das Vergussmaterial 50 über die Durchführöff nungen 34 in den Hohlraum 44 eingefüllt.

Der Hohlraum 44 wird hierbei vollständig mit dem Vergussmaterial 50 ausgefüllt, wobei sich das Vergussmaterial 50 schwerkraftbedingt komplett in dem Hohl raum 44 verteilt. Insbesondere werden hierbei auch die axialen Durchführöffnun gen 34 vollständig mit Vergussmaterial 50 gefüllt. Wie insbesondere in der Fig. 10 ersichtlich ist, wird das Vergussmaterial 50 bis in den Bereich eines Wickelkopfs 52 der Spulen 10 eingefüllt. Dies bedeutet, dass das Vergussmaterial 50 die in Fig. 8 gezeigte Unterseite des Verschaltungsrings 18 im Wesentlichen vollständig bedeckt (Fig. 9). Abschließend wird das Vergussmaterial 50 zu dem Verguss 48 ausgehärtet. In Fig. 11 ist ein freigestellter Verguss 48 gezeigt. Der einstückige, also einteilige oder monolithische, Verguss 48 ist im Wesentlichen ein Abguss oder eine Abfor mung des Hohlraums 44, der Durchführöffnungen 34 und der Unterseite des Ver schaltungsrings 12. Der Verguss 48 weist hierbei entsprechend eine Abformung

Abgussbereich 54 der Rampen 30 des Ringdeckels 22, sowie einen axialen, die Durchführöffnungen 34 abformenden, Abgussbereich 56 auf. An den Abguss bereich 56 ist ein plattenförmiger Abgussbereich 58 angeformt, welcher die Unter seite des Verschaltungsrings 18 abbildet. Der Abgussbereich 58 weist hierbei ra- dial außenseitig eine Einwölbung 60 aufgrund des Umlenkbereichs 24 auf.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel be schränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fach mann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlas- sen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbei spiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombi nierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

Bezugszeichenliste

2 Stator

4 Statorpaket

Statorzahn

8 Statorwicklung

9 Nut

10 Spule 12 Kontaktvorrichtung 14 Spulenende 16 Phasenanschluss 18 Verschaltungsring 20 Durchkontaktierung 21 Rastzunge 22 Ringdeckel

23 Stromschiene

24 Umlenkbereich 26 Außenumfang 28 Umlenkkontur 30 Rampe

32 Ringöffnung 34 Durchführöffnung 36 Kontaktfahne 38 Rastzunge 40 Außenumfang

41 Rastaufnahme

42 Fortsatz

43 Aufnahmekontur

44 Hohlraum 45, 46 Ringdichtung

48 Verguss 50 Vergussmaterial

52, 54, 56, 58 Abgussbereich 60 Einwölbung

Claims

Ansprüche

1. Stator (2) eines Elektromotors, aufweisend ein Statorpaket (4) mit einer An zahl von Statorzähnen (6), welche mit Spulen (10) einer mehrphasigen Statorwicklung (8) versehen sind, und eine Kontaktvorrichtung (12) zur Ver schaltung von axial gerichteten Spulenenden (14) der Spulen (10) mit einer Anzahl von Phasenanschlüssen (16),

- wobei die Kontaktvorrichtung (12) einen stirnseitig auf das Statorpaket (4) aufgesetzten Verschaltungsring (18) mit integrierten Stromschienen (23) zur Verschaltung der Spulen (10) mit den Phasenanschlüssen (16), und einen auf den Verschaltungsring (18) aufgesetzten Ringdeckel (22) auf weist,

- wobei der Verschaltungsring (18) eine der Anzahl der Spulenenden (14) entsprechende Anzahl von axialen Durchführöffnungen (34) aufweist, durch welche die Spulenenden (14) senkrecht hindurchgeführt sind,

- wobei die Stromschienen (23) schienenendseitig mit Kontaktfahnen (36) versehen sind, welche im Bereich der Durchführöffnungen (34) angeord net sind, und an welche jeweils ein Spulenende (14) kontaktiert ist,

- wobei der Ringdeckel (22) die Spulenenden (14) und Kontaktfahnen (36) abdeckt, und

- wobei ein zwischen dem Ringdeckel (22) und dem Verschaltungsring (18) ausgebildeter Hohlraum (44) mit einem elektrisch isolierenden Verguss material (50) gefüllt ist.

2. Stator (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ringdeckel (22) form- und/oder kraftschlüssig mit dem Verschal tungsring (18) gefügt ist.

3. Stator (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringdeckel (22) eine Anzahl von dem Außenumfang (40) radial emporstehenden Rastzungen (38) aufweist, welche mit korrespondierenden Rastaufnahmen (41 ) des Verschaltungsrings (18) gefügt oder fügbar sind.

4. Stator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (44) fluiddicht abgedichtet ist.

5. Stator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (44) mittels zweier Ringdichtungen (45, 46) des Ringde ckels (22) fluiddicht gegenüber dem Verschaltungsring (18) abgedichtet ist.

6. Stator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringdeckel (22) mit mindestens einer Umlenkkontur (28) versehen ist, welche ein in den Kältemittelantrieb einströmendes Fluid in eine zentrale Ringöffnung (32) der Kontaktvorrichtung (12) leitet.

7. Stator (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkkontur (28) als eine Anzahl von radial gerichteten und zur Ringöffnung (32) hin axial einmündenden Rampen (30) gebildet ist, welche radial innenseitig an dem Ringdeckel (22) angeformt sind.

8. Elektromotor mit einem Stator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

9. Kältemittelantrieb eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Elektromotor mit einem Stator (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

10. Verfahren zur Herstellung eines Stators (2) nach einem der Ansprüche 1 bis

7,

- wobei ein Verschaltungsring (18) einer Kontaktvorrichtung (12) auf ein Statorpaket (4) stirnseitig aufgesetzt wird,

- wobei Spulenenden (14) einer Statorwicklung (8) durch Durchführöffnun gen (34) des Verschaltungsrings (18) axial hindurchgeführt und mit Kon taktfahnen (36) kontaktiert werden,

- wobei ein Ringdeckel (22) der Kontaktvorrichtung (12) auf den Verschal tungsring (18) aufgesetzt wird, und

- wobei ein zwischen dem Ringdeckel (22) und dem Verschaltungsring (18) ausgebildeter Hohlraum (44) mit einem elektrisch isolierenden Verguss material (50) gefüllt wird.