WO2024028272A1 - Stator für einen elektromotor sowie elektromotor, umfassend einen solchen stator - Google Patents

Stator für einen elektromotor sowie elektromotor, umfassend einen solchen stator Download PDF

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WO2024028272A1
WO2024028272A1 PCT/EP2023/071167 EP2023071167W WO2024028272A1 WO 2024028272 A1 WO2024028272 A1 WO 2024028272A1 EP 2023071167 W EP2023071167 W EP 2023071167W WO 2024028272 A1 WO2024028272 A1 WO 2024028272A1
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stator
connecting element
insulator
carrier
electric motor
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PCT/EP2023/071167
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Finn Neumann
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/187—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to inner stators

Definitions

  • Stator for an electric motor and electric motor comprising such a stator
  • the invention relates to a stator for an electric motor, in particular for an external rotor motor.
  • the invention also relates to an electric motor, in particular an external rotor motor, comprising such a stator.
  • Electric motors that are designed as external rotor direct current motors have radially projecting armatures. Due to the design of such direct current motors as external rotors, vibrations can occur in the stator during operation of the electric motor, which result in audible high frequencies.
  • An external rotor motor with a stator and a rotor surrounding the stator is known from EP 1 298 772 B1.
  • a bearing support tube for fastening a motor flange is connected to a centrally arranged base body of the stator, which accommodates a shaft of the rotor in its interior.
  • the central base body of the stator and the bearing support tube are formed in one piece.
  • the object of the present invention is to further develop a stator for an electric motor, in particular for an external rotor motor, in particular to reduce the susceptibility of the stator armatures to vibration.
  • the task is solved by a stator with the features of independent patent claim 1 and by an electric motor with the features of patent claim 8.
  • Advantageous embodiments are the subject of the subclaims, the following description and the figures.
  • a stator according to the invention for an electric motor in particular for an external rotor motor, comprises a stator unit, having a laminated core at least partially encased by an insulator, and a stator carrier, the insulator having a base body from which essentially radially outwardly directed winding carriers extend, whereby A wedge-shaped connecting element is formed on at least one of the winding carriers, which, in the assembled state of the stator, engages in a wedge-shaped recess formed on the stator carrier and designed to complement the connecting element, so that there is a press fit between the respective connecting element and the stator carrier.
  • stator unit when the stator unit is mounted on the stator carrier, a frictional connection is generated between the insulator and the stator carrier in relation to a longitudinal axis of the stator or a rotation axis of the electric motor, which secures the stator unit axially on the stator carrier.
  • a positive connection is created between the insulator and the stator carrier, which secures the stator unit to the stator carrier in the circumferential direction, i.e. in the rotational or tangential direction.
  • the respective elastically prestressed, compressible connecting element also dampens the vibrations that occur in the winding carriers.
  • the stator unit is constructed in such a way that the laminated core is encased in the material of the insulator.
  • the insulator is preferably made of plastic, so that the laminated core can, for example, be overmolded.
  • the turns of a winding which is connected to an electrical voltage source are wound around the insulator, in particular around the winding supports of the insulator.
  • a winding carrier is to be understood as meaning an armature of the stator or the stator unit, which protrudes essentially in the radial direction from a sleeve-shaped section of the stator unit, in particular from the insulator and from the laminated core.
  • the stator carrier includes an axial section which is connected in one piece and onto which the stator unit is threaded during assembly.
  • the stator unit is pushed onto the axial section of the stator carrier and, depending on requirements, pressed, screwed and/or otherwise fixed to it.
  • the respective connecting element is pressed axially into the associated recess, with the shape and dimensions of the Connecting element and the recess are selected such that a tight press fit is created between the insulator and the stator carrier.
  • the respective winding carrier Due to the frictional connection between the respective connecting element and the stator carrier, the respective winding carrier is prestressed and damped on the stator carrier. Additional coupling or support of the winding carriers on the stator carrier therefore prevents vibration and the associated annoying noises. In addition, a further connection point to the stator carrier is created without influencing the design and manufacturing process of the electric motor or the electric machine.
  • the respective wedge-shaped connecting element is designed to be compressible or elastically deformable in order to enable it to be pressed into the associated recess to produce the press fit with the associated deformation of the connecting element.
  • the respective connecting element has legs that converge to a point starting from the insulator.
  • the respective connecting element consists of two legs, which extend separately starting from the winding support of the insulator and extend toward one another in such a way that they meet at the tip of the respective connecting element.
  • the respective connecting element is designed as a tapered wedge. Due to the material of the insulator, preferably plastic, the respective connecting element can be specifically tuned in terms of its compressibility in the tangential direction to the forces and/or vibrations that occur.
  • the respective connecting element has a substantially triangular shape in plan view, with a free space being formed between the legs in order to enable the deformation of the respective connecting element during the production of the press fit.
  • the legs of the respective connecting element are elastically deformable in the tangential direction of the stator unit.
  • the respective wedge-shaped recess is formed on an axial projection on a radial section of the stator carrier.
  • the stator carrier in particular the radial section of the stator carrier, continues to have the necessary stability or, conversely, is not weakened at certain points.
  • the projection has a V-shape when viewed with the wedge-shaped recess. If the stator carrier is of a corresponding size or if there is not enough installation space available, it is alternatively possible to form the respective wedge-shaped recess directly on the radial section.
  • the respective recess can be removed from the mold directly during the production of the stator carrier by die casting and advantageously does not require any machining, which is cost-neutral for the production of the electric motor.
  • the invention includes the technical teaching that the stator unit comes to rest axially on an end stop of the stator carrier when the stator is in the assembled state.
  • the stator unit is pushed with a defined axial force against the end stop on the stator carrier, which preferably creates a first press fit.
  • the respective compressible connecting element pushes into the associated wedge-shaped recess and compresses in a tangential direction.
  • Another advantage of the respective connecting element is that it does not significantly increase the size of the insulator, so that the winding of the stator can take place unaffected in series production, which has a cost-neutral effect on the production of the electric motor.
  • a wedge-shaped connecting element is formed on several, preferably all, winding supports of the insulator, which engages in an associated wedge-shaped recess on the stator support when the stator is in the assembled state.
  • One connecting element and one associated recess form a wedge pairing.
  • the number and placement of wedge pairs can be varied depending on the application. This enables better adjustment to the forces occurring as well as the flexibility to provide space for additional components such as Hall sensors.
  • an electric motor according to the invention is suitable for use in an electric motor or an electric machine.
  • an electric motor according to the invention comprises a stator according to the previous embodiments, wherein the stator is fixed to the housing and is arranged spatially within a rotor arranged rotatably thereto.
  • stator according to the invention also apply mutatis mutandis to the electric motor according to the invention, and vice versa.
  • FIG. 1 shows a highly schematic partial longitudinal sectional representation of an electric motor according to the invention according to a preferred embodiment
  • 2 shows a schematic exploded view of a stator according to the invention of the electric motor according to the invention according to FIG. 1, in particular to illustrate an assembly sequence
  • FIG. 3 shows a schematic exploded view of a stator unit of the stator according to the invention according to FIG. 2,
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of an insulator of the stator unit according to FIG. 3,
  • FIG. 5 is a schematic partial perspective view of the insulator according to FIG. 4,
  • Fig. 6 is a schematic perspective view of a stator carrier of the stator according to the invention according to Fig. 1 and Fig. 2, and
  • Fig. 7 is a schematic partial perspective view of the stator carrier according to Fig. 6.
  • Fig. 1 shows very schematically an electric motor 2 according to the invention as an external rotor motor, comprising a rotor 5, which is arranged spatially outside a stator 1 according to the invention so as to be rotatable about a longitudinal axis L.
  • the stator 1 is - in a manner not shown here - fixed to the housing and therefore arranged in a rotationally fixed manner.
  • the stator 1 comprises, as shown in particular in FIG. 2, a stator unit 3 and a stator carrier 4. According to FIG. 2, a method for assembling the stator 1 is to be illustrated.
  • the stator unit 3 is pressed onto an axial section 4b of the stator carrier 4, with a positive connection already being achieved between the stator unit 3 and the axial section 4b of the stator carrier 4.
  • the stator unit 3 comes to rest axially against an end stop 10 of the stator carrier 4 in the assembled state of the stator 1.
  • the end stop 10 is formed on the axial section 4b of the stator carrier 4.
  • the stator unit 3 is composed of several components, with FIG. 2 showing the stator unit 3 in the assembled state.
  • the stator unit 3 has a laminated core 7 partially encased by an insulator 6 made of plastic, the insulator 6 comprising a sleeve-shaped base body 6a and winding supports 6b which extend essentially radially outwards.
  • the winding carriers 6b are wrapped by a winding 11, which can be seen separately on the left side of FIG. 3.
  • the stator unit 3 has twelve winding supports 6b.
  • Fig. 4 shows the insulator 6 from a different perspective in contrast to Fig. 3, whereby it can be clearly seen that a wedge-shaped connecting element 8 is formed radially on the outside of eight adjacent winding supports 6b, which is designed to do so in the assembled state of the stator 1 to intervene in a wedge-shaped recess 9 formed on the stator carrier 4 and designed to complement the connecting element 8 in order to secure the stator unit 3 both in the axial direction and in the circumferential direction. Accordingly, the remaining four adjacent winding supports 6b do not have a connecting element 8. A press fit is therefore created between the respective connecting element 8 and the stator carrier 4.
  • the axial securing is achieved by a frictional connection between the connecting element 8 formed on the respective winding carrier 6b and the stator carrier 4, on which the recess 9 is formed, while the tangential securing is achieved by a positive connection between the respective connecting element 8 and the stator carrier 4, so that each winding carrier 6b is protected from unwanted vibrations during operation of the electric motor 2.
  • FIG. 5 one of the connecting elements 8 is shown as an example, with all connecting elements 8 being identical and connected in one piece to the respective winding support 6b of the insulator 6.
  • the insulator 6 is manufactured together with the connecting elements 8 in one step, in particular cast, preferably injection molded.
  • the connecting element 8 has legs 8a, 8b that converge to a point and which meet at the tip of the connecting element 8.
  • the summit can be designed in any way. In the present case the tip is shown rounded.
  • the legs 8a, 8b of the respective connecting element 8 are designed such that they are elastically deformable in the tangential direction of the stator unit 3. In other words, the legs 8a, 8b deform during joining in such a way that they move towards one another in the circumferential direction of the stator unit 3 due to the dimensions of the associated recess 9, as shown in FIGS. 6 and 7.
  • the stator carrier 4 with the wedge-shaped recesses 9 formed thereon is shown as an example in FIG.
  • the recesses 9 are formed on an axial projection 12 on an end face of the radial section 4a of the stator carrier 4 facing the stator unit 3.
  • the recesses 9 are arranged at such a distance on the radial section 4a of the stator carrier 4 that one recess 9 is assigned to a connecting element 8 on the insulator 6.
  • the recesses 9 are also designed identically and are connected in one piece to the stator carrier 4.
  • the shape of the recesses 9 is adapted to the shape of the connecting elements 8.
  • the recesses 9 are designed in a V-shape, as shown in Fig. 7, whereas the connecting elements 8 are correspondingly designed in an arrow shape, see Fig. 5.
  • the recesses 9 are also designed in such a way that they also form an end stop for the stator unit 3. If the stator unit 3 comes into contact with the end stop 10 during its assembly on the stator carrier 4, the connecting elements 8 also reach the desired axial position in the recesses 9, in which the desired press fit is present.
  • the number of coupling pairs, each consisting of a connecting element and an associated recess 9, depends, among other things, on the extent to which the available installation space must be used by other components of the electric motor - not shown here - for example sensors or the like.
  • the damping properties of the stator unit 3 can be set specifically.
  • the invention is not limited to the disclosed embodiments. Other embodiments or variations will become apparent to those skilled in the art upon use of the present invention and upon careful analysis of the drawings, description and claims. It is conceivable, for example, that coupling pairs are fully designed or arranged to protect each winding carrier 6b from vibrations. It is also conceivable that the recesses 9 are integrated on the radial section 4a of the stator carrier 4, that is to say that they are designed as recesses on the stator carrier 4.

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1) für einen Elektromotor (2), insbesondere für einen Außenläufermotor, umfassend eine Statoreinheit (3), aufweisend ein wenigstens teilweise von einem Isolator (6) ummanteltes Blechpaket (7), sowie einen Statorträger (4), wobei der Isolator (6) einen Grundkörper (6a) aufweist, von dem im Wesentlichen radial nach außen gerichtete Wicklungsträger (6b) ausgehen, wobei an wenigstens einem der Wicklungsträger (6b) ein keilförmiges Verbindungselement (8) angeformt ist, das im montierten Zustand des Stators (1) in eine am Statorträger (4) angeformte, komplementär zum Verbindungselement (8) ausgebildete, keilförmige Aussparung (9) eingreift, so dass zwischen dem jeweiligen Verbindungselement (8) und dem Statorträger (4) ein Presssitz vorliegt. Ferner betrifft die Erfindung einen Elektromotor (2), umfassend einen solchen Stator (1).

Description

Stator für einen Elektromotor sowie Elektromotor, umfassend einen solchen Stator
Die Erfindung betrifft einen Stator für einen Elektromotor, insbesondere für einen Außenläufermotor. Außerdem betrifft die Erfindung einen Elektromotor, insbesondere einen Außenläufermotor, umfassend einen solchen Stator.
Elektromotoren, die als Außenläufer-Gleichstrommotoren ausgebildet sind, weisen radial abstehende Anker auf. Aufgrund dieser Bauweise derartiger Gleichstrommotoren als Außenläufer können im Betrieb des Elektromotors Schwingungen im Stator auftreten, die in hörbare hohe Frequenzen resultieren.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, derartige Statoren zu vergießen, um das Schwingen der Anker zu reduzieren. Diese Methode stellt hohe Anforderungen an die Prozesssicherheit, ist kostenintensiv und, je nach Ausbildung des Elektromotors, gar nicht durchführbar. Zudem lässt sich der Elektromotor nach dem Vergießen nicht mehr demontieren, beispielsweise für eventuelle Instandhaltungsmaßnahmen, insbesondere Reparaturen.
Aus der EP 1 298 772 B1 ist ein Außenläufermotor mit einem Stator und einem den Stator umschließenden Rotor bekannt. Mit einem zentrisch angeordneten Grundkörper des Stators ist ein Lagertragrohr zur Befestigung eines Motorflansches verbunden, das in seinem Inneren eine Welle des Rotors aufnimmt. Der zentrische Grundkörper des Stators und das Lagertragrohr sind einstückig ausgebildet.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Stator für einen Elektromotor, insbesondere für einen Außenläufermotor, weiterzuentwickeln, insbesondere eine Schwingungsanfälligkeit von Ankern des Stators zu reduzieren. Die Aufgabe wird gelöst durch einen Stator mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie durch einen Elektromotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren. Ein erfindungsgemäßer Stator für einen Elektromotor, insbesondere für einen Außenläufermotor, umfasst eine Statoreinheit, aufweisend ein wenigstens teilweise von einem Isolator ummanteltes Blechpaket, sowie einen Statorträger, wobei der Isolator einen Grundkörper aufweist, von dem im Wesentlichen radial nach außen gerichtete Wicklungsträger ausgehen, wobei an wenigstens einem der Wicklungsträger ein keilförmiges Verbindungselement angeformt ist, das im montierten Zustand des Stators in eine am Statorträger angeformte, komplementär zum Verbindungselement ausgebildete, keilförmige Aussparung eingreift, so dass zwischen dem jeweiligen Verbindungselement und dem Statorträger ein Presssitz vorliegt. Mit anderen Worten wird, wenn die Statoreinheit am Statorträger montiert ist, bezogen auf eine Längsachse des Stators bzw. eine Rotationsachse des Elektromotors ein Reibschluss zwischen dem Isolator und dem Statorträger erzeugt, der die Statoreinheit axial am Statorträger sichert. Gleichzeitig wird ein Formschluss zwischen dem Isolator und dem Statorträger erzeugt, der die Statoreinheit in Umfangsrichtung, also in rotatorischer bzw. tangentialer Richtung, am Statorträger sichert. Durch das jeweilige elastisch vorgespannte, komprimierbare Verbindungselement wird außerdem eine Dämpfung der auftretenden Schwingungen der Wicklungsträger erzielt.
Die Statoreinheit ist derart aufgebaut, dass das Blechpaket von dem Material des Isolators ummantelt ist. Bevorzugt ist der Isolator aus Kunststoff ausgebildet, sodass das Blechpaket beispielsweise umspritzt sein kann. Um den Isolator, insbesondere um die Wicklungsträger des Isolators, sind die Windungen einer Wicklung gewickelt, die mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden ist. Unter einem Wicklungsträger ist ein Anker des Stators bzw. der Statoreinheit zu verstehen, der von einem hülsenförmigen Abschnitt der Statoreinheit, insbesondere vom Isolator und vom Blechpaket, im Wesentlichen in radialer Richtung absteht.
Der Statorträger umfasst neben dem radialen Abschnitt einen einteilig damit verbunden axialen Abschnitt, auf den die Statoreinheit bei der Montage aufgefädelt wird. Während der Montage wird die Statoreinheit auf den axialen Abschnitt des Statorträgers aufgeschoben, und, je nach Anforderung, verpresst, verschraubt und/oder anderweitig daran fixiert. Gleichzeitig wird das jeweilige Verbindungselement in die dazugehörige Aussparung axial eingepresst, wobei die Form und Abmessungen des Verbindungselements und der Aussparung derart gewählt sind, dass ein fester Presssitz zwischen dem Isolator und dem Statorträger erzeugt wird.
Durch den Reibschluss zwischen dem jeweiligen Verbindungselement und dem Statorträger wird der jeweilige Wicklungsträger am Statorträger vorgespannt und gedämpft. Mithin wird durch zusätzliche Kopplung bzw. Abstützung der Wicklungsträger am Statorträger ein Schwingen und damit einhergehende störende Geräusche verhindert. Zudem wird eine weitere Verbindungsstelle zum Statorträger hergestellt, ohne die Bauweise und das Herstellungsverfahren des Elektromotors bzw. der elektrischen Maschine zu beeinflussen.
Das jeweilige keilförmige Verbindungselement ist komprimierbar bzw. elastisch verformbar ausgebildet, um ein Einpressen in die dazugehörige Aussparung zur Erzeugung des Presssitzes mit damit einhergehender Verformung des Verbindungselements zu ermöglichen.
Das jeweilige Verbindungselement weist ausgehend vom Isolator spitz zusammenlaufende Schenkel auf. Vorzugsweise besteht das jeweilige Verbindungselement aus zwei Schenkeln, die sich ausgehend vom Wicklungsträger des Isolators separat erstrecken und derart aufeinander zu erstrecken, dass sie sich an der Spitze des jeweiligen Verbindungselements treffen. Anders gesagt ist das jeweilige Verbindungselement als spitz zulaufender Keil ausgebildet. Bedingt durch den Werkstoff des Isolators, vorzugsweise Kunststoff, ist das jeweilige Verbindungselement gezielt in seiner Komprimierbarkeit in tangentialer Richtung auf die auftretenden Kräfte und/oder Vibrationen abstimmbar.
Das jeweilige Verbindungselement weist in der Draufsicht eine im Wesentlichen Dreiecksform auf, wobei zwischen den Schenkeln ein Freiraum ausgebildet ist, um die Verformung des jeweiligen Verbindungselements bei der Herstellung des Presssitzes zu ermöglichen. In diesem Sinn sind die Schenkel des jeweiligen Verbindungselements in tangentialer Richtung der Statoreinheit elastisch verformbar. Bei der Montage des Stators wird die Statoreinheit mit einer definierten axialen Kraft in Richtung des Statorträgers geschoben, wobei das jeweilige Verbindungselement durch Einpressen in die dazugehörige Aussparung in tangentialer Richtung komprimiert, indem die Schenkel des jeweiligen Verbindungselements elastisch verformt werden und sich dabei aufeinander zu gedrückt werden. Mit anderen Worten weist die Aussparung in Umfangsrichtung des Stators eine geringere Breite auf als das jeweilige Verbindungselement in dessen Ausgangszustand, sodass das Verbindungselement während des Fügens in die genannte Verformung gezwungen wird.
Nach einem Ausführungsbeispiel ist die jeweilige keilförmige Aussparung an einem axialen Vorsprung an einem radialen Abschnitt des Statorträgers ausgebildet.
Dadurch weist der Statorträger, insbesondere der radiale Abschnitt des Statorträgers, weiterhin die nötige Stabilität auf bzw. wird im Umkehrschluss nicht punktuell geschwächt. Der Vorsprung weist mit der keilförmigen Aussparung in der Ansicht eine V-Form auf. Bei einer entsprechenden Größe des Statorträgers oder wenn nicht genügend Bauraum zur Verfügung steht, ist es alternativ möglich, die jeweilige keilförmige Aussparung direkt am radialen Abschnitt auszubilden. Die jeweilige Aussparung kann bei der Herstellung des Statorträgers durch Druckguss direkt mit entformt werden und benötigt vorteilhafterweise keine spanende Nachbearbeitung, was kostenneutral für die Herstellung des Elektromotors ist.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Statoreinheit im montierten Zustand des Stators axial an einem Endanschlag des Statorträgers zur Anlage kommt. Bei der Montage des Stators wird die Statoreinheit mit einer definierten axialen Kraft gegen den Endanschlag am Statorträger geschoben, wodurch bevorzugt ein erster Presssitz erzeugt wird. Gleichzeitig schiebt sich das jeweilige komprimierbare Verbindungselement in die dazugehörige keilförmige Aussparung und komprimiert sich in tangentialer Richtung.
Ein Vorteil des jeweiligen Verbindungselements ist ferner, dass es den Isolator nicht wesentlich vergrößert, sodass die Wicklung des Stators in Serienfertigung unbeeinflusst stattfinden kann, was sich kostenneutral auf die Fertigung des Elektromotors auswirkt. Zudem sind keine neuartigen Maschinen oder Anpassungen an bereits vor- handenen oder bekannten Maschinen erforderlich, um die einzelnen Bauteile zu fertigen. Die Komplexität der Werkzeuge zur Herstellung, insbesondere zum Entformen des Isolators, bleibt unverändert.
Vorzugsweise ist an mehreren, bevorzugt allen Wicklungsträgern des Isolators jeweils ein keilförmiges Verbindungselement angeformt, das im montierten Zustand des Stators in eine dazugehörige keilförmige Aussparung am Statorträger eingreift. Je höher die Anzahl der Presssitze zwischen Isolator und Statorträger, desto genauer können die Dämpfungseigenschaften eingestellt werden und desto gleichmäßiger ist die Abstützung und Vorspannung der Statoreinheit am Statorträger, und umgekehrt.
Je ein Verbindungselement und eine dazugehörige Aussparung bilden eine Keilpaarung. Die Anzahl und Platzierung der Keilpaarungen können je nach Anwendung variiert werden. Dies ermöglicht ein besseres Abstimmen an die Auftretenden Kräfte als auch die Flexibilität, weiteren Komponenten wie z.B. Hall-Sensoren Platz zu gewähren.
Der erfindungsgemäße Stator eignet sich zum Einsatz in einem Elektromotor bzw. einer elektrischen Maschine. In diesem Sinn umfasst ein erfindungsgemäßer Elektromotor einen Stator gemäß den vorherigen Ausführungen, wobei der Stator gehäusefest und räumlich innerhalb eines drehbar dazu angeordneten Rotors angeordnet ist.
Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Stators gelten sinngemäß ebenfalls für den erfindungsgemäßen Elektromotor, und umgekehrt.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt
Fig. 1 eine stark schematische Teillängsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Elektromotors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, Fig. 2 eine schematische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Stators des erfindungsgemäßen Elektromotors nach Fig. 1 , insbesondere zur Veranschaulichung einer Montagereihenfolge,
Fig. 3 eine schematische Explosionsdarstellung einer Statoreinheit des erfindungsgemäßen Stators nach Fig. 2,
Fig. 4 eine schematische Perspektivdarstellung eines Isolators der Statoreinheit nach Fig. 3,
Fig. 5 eine schematische Teilperspektivdarstellung des Isolators nach Fig. 4,
Fig. 6 eine schematische Perspektivdarstellung eines Statorträgers des erfindungsgemäßen Stators nach Fig. 1 und Fig. 2, und
Fig. 7 eine schematische Teilperspektivdarstellung des Statorträgers nach Fig. 6.
Fig. 1 zeigt stark schematisch einen erfindungsgemäßen Elektromotor 2 als Außenläufermotor, umfassend einen Rotor 5, der räumlich außerhalb eines erfindungsgemäßen Stators 1 um eine Längsachse L herum drehbar angeordnet ist. Der Stator 1 ist - in hier nicht gezeigter Weise - gehäusefest und damit drehfest angeordnet.
Der Aufbau des Stators 1 wird anhand der nachfolgenden Figuren näher beschrieben. Der Stator 1 umfasst, wie insbesondere in Fig. 2 gezeigt ist, eine Statoreinheit 3 und einen Statorträger 4. Gemäß Fig. 2 soll ein Verfahren zur Montage des Stators 1 veranschaulicht werden. Die Statoreinheit 3 wird auf einen axialen Abschnitt 4b des Statorträgers 4 aufgepresst, wobei zwischen der Statoreinheit 3 und dem axialen Abschnitt 4b des Statorträgers 4 bereits ein Formschluss erzielt wird. Dabei kommt die Statoreinheit 3 im montierten Zustand des Stators 1 axial an einem Endanschlag 10 des Statorträgers 4 zur Anlage. Der Endanschlag 10 ist am axialen Abschnitt 4b des Statorträgers 4 ausgebildet. Die Statoreinheit 3 ist aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt, wobei Fig. 2 die Statoreinheit 3 im montierten Zustand zeigt. Gemäß Fig. 3 weist die Statoreinheit 3 ein teilweise von einem aus Kunststoff ausgebildeten Isolator 6 ummanteltes Blechpaket 7 auf, wobei der Isolator 6 einen hülsenförmigen Grundkörper 6a und davon sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckende Wicklungsträger 6b umfasst. Insbesondere die Wicklungsträger 6b sind von einer Wicklung 11 umwickelt, die separiert auf der linken Seite der Fig. 3 zu sehen ist. Vorliegend weist die Statoreinheit 3 zwölf Wicklungsträger 6b auf.
Fig. 4 zeigt den Isolator 6 von einer im Gegensatz zu Fig. 3 anderen Perspektive, wobei deutlich zu sehen ist, dass radial außen an acht benachbarten Wicklungsträgern 6b jeweils ein keilförmiges Verbindungselement 8 angeformt ist, das dazu ausgebildet ist, im montierten Zustand des Stators 1 in eine am Statorträger 4 angeformte, komplementär zum Verbindungselement 8 ausgebildete, keilförmige Aussparung 9 einzugreifen, um die Statoreinheit 3 sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung zu sichern. Demnach weisen die verbleibenden vier benachbarten Wicklungsträger 6b kein Verbindungselement 8 auf. Mithin wird ein Presssitz zwischen dem jeweiligen Verbindungselement 8 und dem Statorträger 4 erzeugt. Die axiale Sicherung wird durch einen Reibschluss zwischen dem am jeweiligen Wicklungsträger 6b angeformten Verbindungselement 8 und dem Statorträger 4, an dem die Aussparung 9 ausgebildet ist, erzielt, während die tangentiale Sicherung einen Formschluss zwischen dem jeweiligen Verbindungselement 8 und dem Statorträger 4 erzielt wird, so dass jeder Wicklungsträger 6b im Betrieb des Elektromotors 2 vor ungewollten Schwingungen geschützt ist.
In Fig. 5 ist eines der Verbindungselemente 8 exemplarisch gezeigt, wobei alle Verbindungselemente 8 identisch ausgebildet und einteilig mit dem jeweiligen Wicklungsträger 6b des Isolators 6 verbunden sind. Anders gesagt ist der Isolator 6 zusammen mit den Verbindungselementen 8 in einem Schritt hergestellt, insbesondere gegossen, bevorzugt spritzgegossen. Das Verbindungselement 8 weist ausgehend vom jeweiligen Wicklungsträger 6b des Isolators 6 spitz zusammenlaufende Schenkel 8a, 8b auf, die sich an der Spitze des Verbindungselements 8 treffen. Die Spitze kann beliebig ausgebildet sein. Vorliegend ist die Spitze abgerundet dargestellt. Die Schenkel 8a, 8b des jeweiligen Verbindungselements 8 sind derart ausgebildet, dass sie in tangentialer Richtung der Statoreinheit 3 elastisch verformbar sind. Mit anderen Worten verformen die Schenkel 8a, 8b während des Fügens derart, dass sie sich aufgrund der Abmessungen der dazugehörigen Aussparung 9, wie sie in Fig. 6 und Fig. 7 gezeigt sind, in Umfangsrichtung der Statoreinheit 3 aufeinander zu bewegen.
Der Statorträger 4 mit den daran angeformten keilförmigen Aussparungen 9 ist beispielhaft in Fig. 6 gezeigt. Vorliegend sind die Aussparungen 9 an einem axialen Vorsprung 12 an einer der Statoreinheit 3 zugewandten Stirnseite des radialen Abschnitts 4a des Statorträgers 4 ausgebildet. Die Aussparungen 9 sind derart beab- standet am radialen Abschnitt 4a des Statorträgers 4 angeordnet, dass je eine Aussparung 9 einem Verbindungselement 8 am Isolator 6 zugeordnet ist. Die Aussparungen 9 sind ebenfalls identisch ausgebildet sowie einteilig mit dem Statorträger 4 verbunden. Die Form der Aussparungen 9 ist an die Form der Verbindungselemente 8 angepasst. Vorliegend sind die Aussparungen 9 in V-Form ausgebildet, wie in Fig. 7 gezeigt ist, wohingegen die Verbindungselemente 8 korrespondierend dazu in Pfeilform ausgebildet sind, vgl. Fig. 5.
Die Aussparungen 9 sind zudem derart ausgebildet, dass sie ebenfalls einen Endanschlag für die Statoreinheit 3 bilden. Wenn die Statoreinheit 3 bei dessen Montage am Statorträger 4 am Endanschlag 10 zur Anlage komme, erreichen auch die Verbindungselemente 8 die gewünschte axiale Position in den Aussparungen 9, in der der gewünschte Presssitz vorliegt.
Die Anzahl Kopplungspaare, jeweils bestehend aus einem Verbindungselement und einer dazugehörigen Aussparung 9, ist unter anderem davon abhängig, inwieweit der vorhandene Bauraum noch von anderen - hier nicht gezeigten - Bauteilen des Elektromotors genutzt werden muss, beispielsweise von Sensoren oder dergleichen. Je nach Ausbildung des Materials des Isolators 6 sowie der Anbindung sowie der Ausbildung und Ausformung der miteinander zusammenwirkenden Teile können die Dämpfungseigenschaften der Statoreinheit 3 gezielt eingestellt werden. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Beschreibung und der Patentansprüche. Denkbar ist beispielsweise, dass Kopplungspaare vollumfänglich ausgebildet bzw. angeordnet sind, um jeden Wicklungsträger 6b vor Schwingungen zu schützen. Denkbar ist auch, dass die Aussparungen 9 am radialen Abschnitt 4a des Statorträgers 4 integriert sind, also dass sie als Vertiefungen am Statorträger 4 ausgebildet sind.
Bezugszeichen
1 Stator
2 Elektromotor
3 Statoreinheit
4 Statorträger
4a radialer Abschnitt des Statorträgers
4b axialer Abschnitt des Statorträgers
5 Rotor
6 Isolator
6a Grundkörper
6b Wicklungsträger
7 Blechpaket
8 Verbindungselement
8a Erster Schenkel des Verbindungselements
8b Zweiter Schenkel des Verbindungselements
9 Aussparung
10 Endanschlag des Statorträgers
11 Wicklung
12 Vorsprung
L Längsachse

Claims

Patentansprüche
1 . Stator (1 ) für einen Elektromotor (2), insbesondere für einen Außenläufermotor, umfassend eine Statoreinheit (3), aufweisend ein wenigstens teilweise von einem Isolator (6) ummanteltes Blechpaket (7), sowie einen Statorträger (4), wobei der Isolator (6) einen Grundkörper (6a) aufweist, von dem im Wesentlichen radial nach außen gerichtete Wicklungsträger (6b) ausgehen, wobei an wenigstens einem der Wicklungsträger (6b) ein keilförmiges Verbindungselement (8) angeformt ist, das im montierten Zustand des Stators (1 ) in eine am Statorträger (4) angeformte, komplementär zum Verbindungselement (8) ausgebildete, keilförmige Aussparung (9) eingreift, so dass zwischen dem jeweiligen Verbindungselement (8) und dem Statorträger (4) ein Presssitz vorliegt.
2. Stator (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das jeweilige Verbindungselement (8) ausgehend vom Isolator (6) spitz zusammenlaufende Schenkel (8a, 8b) aufweist.
3. Stator (1 ) nach Anspruch 2, wobei die Schenkel (8a, 8b) des jeweiligen Verbindungselements (8) in tangentialer Richtung der Statoreinheit (3) elastisch verformbar sind.
4. Stator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die jeweilige keilförmige Aussparung (9) an einem axialen Vorsprung (12) an einem radialen Abschnitt (4a) des Statorträgers (4) ausgebildet ist.
5. Stator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Isolator (6) aus Kunststoff ausgebildet ist.
6. Stator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Statoreinheit (3) im montierten Zustand des Stators (1 ) axial an einem Endanschlag (10) des Statorträgers (4) zur Anlage kommt.
7. Stator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an mehreren Wicklungsträgern (6b) des Isolators (6) jeweils ein keilförmiges Verbindungselement (8) angeformt ist, das im montierten Zustand des Stators (1 ) in eine dazugehörige keilförmige Aussparung (9) am Statorträger (4) eingreift.
8. Elektromotor (2), umfassend einen Stator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stator (1 ) gehäusefest und räumlich innerhalb eines drehbar dazu angeordneten Rotors (5) angeordnet ist.
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