-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Innenläufer-Elektromotor. Ferner betrifft die Erfindung einen Elektromotor mit einem erfindungsgemäßen Stator.
-
Ein Elektromotor ist ein Energiewandler, der elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Ein derartiger Elektromotor umfasst einen Stator, der das fest stehende Motorteil bildet, und einen Rotor, der das sich bewegende Motorteil bildet. Bei einem Innenläufermotor ist der Stator üblicherweise mit einem Statorjoch versehen, an dem radial zur Mitte, nach innen ragende Statorzähne angeordnet sind, deren dem Rotor zugewandten Enden den sogenannten Polschuh bilden. Auf die Statorzähne sind Wicklungen aufgebracht, die im elektromotorischen Betrieb ein Magnetfeld erzeugen. Zur Führung und Verstärkung des durch die bestromten Wicklungen erzeugten magnetischen Feldes ist das Statormaterial üblicherweise metallisch, beispielsweise weichmagnetisches Eisen.
-
Bei der Herstellung des Stators gestaltet sich die Wicklung um die Statorzähne relative schwierig, weil das Statorjoch einen Zugang zu den Statorzähnen von außen verhindert. Bei einer Bewicklung von der Innenseite her erschweren die Polschuhe einen Zugang zu den Statorzähnen. Um ein aufwendiges Wicklungsverfahren zu vermeiden, ist daher ein mehrteiliger Aufbau des Stators üblich, wobei es unterschiedliche Ausführungsformen gibt, wie z. B. aus T-Segmenten zusammengesetzte Statoren, Statorjoch (Rückschlussringe) für Statoren mit eingesetzten einzelnen Statorzähnen (z. B. über ein Schwalbenschwanzprofils oder einen Bajonettverschluss), Statoren mit einem Rückschlussring-Stern-Konzept, wobei das eigentliche Statorjoch als ein Rohr ausgebildet sein kann. Bei diesen Statorkonzepten kann die Spulenwicklung direkt und/oder von außen auf die Statorzähne aufgebracht werden.
-
Sowohl das Statorjoch als auch der Statorstern wird dabei axial aus mehreren Einzelblechelementen gefertigt, indem diese jeweils z. B. durch Stanzpaketieren, Kleben, Schweißen, Backlack o. ä. zu einem Blechstapel in einem mechanisch stabilen Verbund formschlüssig miteinander verbunden werden. Ferner ist es möglich, das Statorjoch einfach als ein Rohr zu konzipieren. Beim Rückschlussring-Stern-Konzept gibt es Ausführungsformen mit vollständig geschlossenen und axial partiell geschlossenen Nutschlitzen im Bereich des Polschuhs und zwischen den einzelnen Polzähnen. Bei Ausführungsformen mit geschlossenen Nutschlitzen ist zwar eine optimale Stabilität des Stators gegeben, dieses Konzept hat jedoch den Nachteil hoher magnetischer Flussverluste über die geschlossenen Nutzschlitze.
-
Im Anschluss an die Bestückung der von außen zugänglichen Polzähne mit den Wicklungen (z. B. über Spulenwicklungen) wird das Blechpaket in das einen Rückschlussring bildende Statorjoch eingesetzt und mittels Pressung oder Schrumpfung gefügt. Die Pressverbindung zwischen dem Statorjoch und den Polzähnen weist aber herstellungsbedingt oftmals Maßüberschneidungen und Ungleichmäßigkeiten auf, so dass keine absolut gleichmäßige spaltfreie Anlage zwischen den Polzähnen und dem Statorjoch gegeben ist, wodurch magnetische Verluste an der Schnittstellen zwischen beiden Teilen entstehen. Auch durch die sich im Laufe der Lebensdauer eines Stanzwerkzeuges ändernden Maße der Schnittstelle ist eine prozeßsichere Fertigung und eine konstante Motorqualität nicht gewährleistet. Durch die entstehende Maßüberschneidung kann es auch beim Zusammenfügen der Teile zu Deformierungen der Polzähne und somit zu Ausschuss kommen.
-
Durch das Einsetzen der Polzähne soll unter anderem ein hoher Kupferfüllfaktor der elektrischen Wicklungen erreicht werden. Der Kupferfüllfaktor ist das Verhältnis des Kupferquerschnitts in einer von zwei Polzähnen begrenzten Nut zu einer lichten Querschnittsfläche der Nut. Durch einen höheren Kupferfüllfaktor kann die axiale Länge der Maschine verringert und damit eine kleinere, leichtere und kostengünstigere Maschine, insbesondere Motor, zur Verfügung gestellt werden.
-
Grundsätzlich erweist sich allerdings der Aufbau und die damit einhergehende aufwendige und kostenintensive Montage als nachteilig.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu verbessern und einen verbesserten Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor bereitzustellen, bei dem die Herstellung und Montage erleichtert, die Steifigkeit des Statoraufbaus erhöht sowie die Wärmeableitung an die Elektronik verringert werden. Ferner soll die Herstellung einfacher, schneller und kostengünstiger erfolgen.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Diese Aufgabe wird durch einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Innenläufer-Elektromotor gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Innenläufer-Elektromotor gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Varianten und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
-
Ein bekannter Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere ein Innenläufer-Elektromotor, umfasst ein kreisringscheibenförmiges Statorjoch mit einer inneren Aufnahmeöffnung, wobei durch die Kreisringscheibenform des Statorjochs eine radiale Richtung und eine Umfangsrichtung definiert sind. Ferner ist eine Mittelebene des kreisringscheibenförmigen Statorjochs senkrecht zu einer Achse x angeordnet, die eine axiale Richtung definiert. Das Statorjoch wird nach radial Innen hin durch eine Innenoberfläche begrenzt. Ein Statorstern umfasst eine Mehrzahl sich nach radial Innen hin erstreckender Polzähne für das Aufbringen von Statorwicklungen, wobei jeder einzelne Polzahn in einem montierten Zustand, in dem der Statorstern mit dem Statorjoch verbunden ist, im Bereich eines ersten Endes mit der Innenoberfläche des Statorjochs verbunden ist und im Bereich eines zweiten Endes je einen Polfuß aufweist. Der Polfuß erstreckt sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung, wobei die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Polfüße zusammen einen Polschuh ausbilden, der einen Spalttopf, der sich zylindertopfartig in axialer Richtung erstreckt, umgibt. Erfindungsgemäß bilden die Polfüße zusammen mit dem Spalttopf der elektrischen Maschine ein Verbundbauteil, wodurch beispielsweise bei einem Einsatz des Elektromotors in Pumpen das Spaltmaß zum Nassbereich verringert werden kann.
-
Vorteilhafterweise ist der Spalttopf mit den Polfüßen durch Umspritzen stoffschlüssig verbunden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht der Spalttopf aus einem Kunststoff. Dies führt insbesondere zu einer verbesserten thermischen Anbindung an das kühlende Medium und somit zu einer geringeren Wärmeableitung in Richtung der der eingebauten Elektronik.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante sind die Polfüße untereinander in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise durch Stege verbunden, wodurch eine mechanische Verbindung der zueinander in Umfangsrichtung benachbarten Polfüße realisiert wird, so dass trotz der eventuell axial nur partiell geschlossenen Verbindungsstege zwischen den benachbarten Polzähnen eine gewisse mechanische Stabilität erreicht werden kann.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die ersten Enden der Polzähne an der Innenoberfläche des Statorjochs im montierten Zustand in korrespondierenden Fügetaschen kraftschlüssig aufgenommen werden, wobei die Fügetaschen von der Innenoberfläche nach radial außen verlaufen und in Umfangsrichtung eine definierte Taschenbreite b2 aufweisen. Bevorzugterweise weist jeder Polzahn im Bereich des ersten Endes eine schlitzförmige Ausnehmung auf, die sich in radialer Richtung erstreckt, und die eine federartige Kompression des ersten Endes in Umfangsrichtung ermöglicht. Durch die dadurch ausgebildeten federnden Schenkel der Polzähne wirken tangentiale Kräfte zwischen den Polzähnen und dem Statorjoch, so dass auf eine radiale Pressung verzichtet werden kann. Darüber hinaus führt die schlitzförmige federnde Ausnehmung an dem ersten Ende der Polzähne zu einer homogeneren magnetischen Flussverteilung.
-
In einer vorteilhaften Ausführungsform hat das erste Ende in einem unmontierten Zustand, in dem der Statorstern nicht mit dem Statorjoch verbunden ist, in Umfangsrichtung eine Breite b1, die größer ist als die Breite b2 der Fügetasche, so dass die schlitzförmige Ausnehmung im montierten Zustand jeweils in Umfangsrichtung komprimiert ist und zwischen dem ersten Ende und der korrespondierenden Fügetasche in Umfangsrichtung eine Klemmkraft wirkt. Beim Einstecken der Polfüße in die Fügetaschen wird somit ein Presssitz hergestellt, der die Polzähne im Statorjoch festlegt. Vorteilhafterweise ist die Form des ersten Endes der Polfüße durch Ausstanzen der Stanztaschen gebildet, wobei diese von der Innenoberfläche nach radial außen verlaufen und entsprechend der ersten Enden der Polfüße in Umfangsrichtung die definierten Breite b1 aufweisen.
-
Vorzugsweise sind die Fügetaschen so dimensioniert, dass zwischen den ersten Enden der Polzähne und der radialen Begrenzung der korrespondierenden Fügetaschen im montierten Zustand ein kleines Spiel verbleiben kann, sodass die ersten Enden das Statorjoch in radialer Richtung nicht gepresst werden. Aufgrund der tangentialen Klemmwirkung kann auf ein radiales Verpressen verzichtet werden.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an der Innenoberfläche des Statorjochs über ihren Umfang verteilt im Wechsel eine der Anzahl der Polzähne entsprechende Anzahl ausgestanzter Fügetaschen und Stanztaschen angeordnet ist. Die Innenoberfläche des Statorjochs weist somit neben den Fügetaschen eine der Anzahl der Polzähne entsprechende Anzahl exakt zum ersten Ende der Polzähne passender Stanztaschen auf.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante bestehen das Statorjoch und der Statorstern jeweils aus einzelnen in axialer Richtung hintereinander angeordneten Blechzuschnitten und bilden jeweils ein Statorjochblechpaket und ein Statorsternblechpaket aus.
-
Ein erfindungsgemäßer Stator hat durch den verbesserten Aufbau einerseits den Vorteil, weniger Bauteile und weniger Schnittstellen zu benötigen, andererseits wird aber auch ein erhöhter Kupferfüllfaktor ermöglicht, wodurch bei Elektromotoren wiederum kleinere Bauräume, ein geringeres Gewicht, und eine größere Leistungsdichte mit einem verbesserten Wirkungsgrad erreicht werden. Bei einer Verwendung derartiger Statoren in elektrischen Maschinen, beispielsweise als EC-Motoren in Fahrzeugen, lassen sich dadurch einerseits Gewicht und Abmessungen des Motors verringern und andererseits können durch eine Massenfertigung große herstellungsbedingte Vorteile erreicht werden. Weiterhin hat die Verwendung in Fahrzeugen aufgrund des höheren Wirkungsgrades auch positive Auswirkungen für die Elektronik bzw. das Bordnetz des Fahrzeugs.
-
Einen weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Stators welches in einem ersten Schritt den Statorstern durch Stanzen aus Blechelementen mit einem Folgeverbundschnittwerkzeug herstellt. Eine besonders optimale Materialausnutzung ist erfindungsgemäß dadurch gegeben, dass in einem weiteren Schritt ein kreisringscheibenförmiges Statorjoch mit einer inneren Aufnahmeöffnung und einer nach radial Innen hin begrenzenden Innenoberfläche durch Stanzen aus den entstandenen Blechelementeresten aus dem ersten Schritt hergestellt wird; wobei an der Innenoberfläche des Statorjochs über ihren Umfang verteilt durch Stanzen eine der Anzahl der Polzähne entsprechende Anzahl Stanztaschen und ferner eine der Anzahl der Polzähne entsprechende Anzahl Fügetaschen zur Aufnahme der Polzähne ausgestanzt werden. Der Statorstern, die Polzähne und das Statorjoch bestehen somit aus einer Vielzahl von axial aneinandergereihten Blechzuschnitten die aus einem Blechelement mit einem Folgeverbundschnittwerkzeug herstellt werden.
-
Diese durch Stanzen gebildeten Blechzuschnitte für das Statorjoch und den Statorstern werden in jeweils einer vorgebbaren Reihenfolge zu einem Statorsternblechpaket und einem Statorjochblechpaket paketiert, wobei die einzelnen Blechzuschnitte in axialer Richtung eine feste mechanische Verbindung untereinander und zu den jeweils in Umfangsrichtung direkt benachbarten Einzelblechzuschnitten besitzen müssen. Die mechanische Verbindung der Einzelblechzuschnitte in axialer Richtung kann dabei durch Stanzpaketierpunkte, Kleben, Schweißen, Passstifte, Spannstifte, Clipsen, Backlack o. ä. erfolgen.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Statorsternblechpaket in einem weiteren Verfahrensschritt zumindest abschnittsweise zusammen mit dem Spalttopf zur Ausbildung eines Verbundbauteil umspritzt wird.
-
Im Anschluss an das Paketieren werden die radial abstehenden Polzähne des Statorsternblechpaketes mit Isoliermasken bestückt und bewickelt oder durch vorab gewickelte Spulen bestückt. Anschließend werden die Polzähne des Statorsternblechpaketes in die ausgestanzten Fügetaschen des Statorjochs eingesetzt. Die Montage der Polzähne erfolgt somit nicht in die durch das Ausstanzen der Polzähne entstandenen Stanztaschen, sondern in die in Umfangsrichtung versetzt angeordneten gesondert ausgestanzten Fügetaschen, wobei die Spulen nach der Montage in Radialrichtung zwischen dem Polfuß und dem Statorjoch gehalten werden.
-
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Stators hat den Vorteil, dass einerseits der durch Stanzabfall bedingte Materialverlust wesentlich verkleinert. Entsprechend ist es von Vorteil, wenn aus den restlichen Blechelementeresten desweiteren die Lamellen des Rotors durch Stanzen, vorzugsweise durch Stanzen im gleichen Folgeverbundwerkzeug hergestellt werden.
-
Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für einen Elektromotor für den Kraftfahrzeugbereich, da im Kraftfahrzeugbereich als Kleinmotoren ausgebildete, leistungsfähige Elektromotoren eine bedeutende Rolle spielen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Kleinmotoren beschränkt, sondern kann ganz allgemein auf elektrische Maschinen – also auch Generatoren oder andere Elektromotoren – angewendet werden.
-
Ferner soll unter einem Blechelement nicht nur ein Walzwerksfertigprodukt (Blechcoil), sondern ganz allgemein ein dünnes, im Wesentlichen ebenes Werkstück verstanden werden, dessen Ausdehnung in einer Blechebene größer ist als dessen Dicke. Hierbei ist es z. B. möglich, dass das Blech nicht aus einem metallischen Werkstoff besteht, sondern z. B. einen magnetisch leitenden Kunststoff aufweist.
-
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten, Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche in den Figuren dargestellt sind. Die Beschreibung, die zugehörigen Figuren sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale, insbesondere auch die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele, auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Dabei ist zu beachten, dass die dargestellten Merkmale nur einen beschreibenden Charakter haben und auch in Kombination mit Merkmalen anderer oben beschriebener Weiterentwicklungen verwendet werden können und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.
-
Zeichnungen
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind schematisch und zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen Stators;
-
2 eine stirnseitige Detailansicht eines Ausschnitts des Stators aus 1;
-
3 eine Seitenschnittansicht eines Spalttopfes mit aufgesetztem Statorstern einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stators; und
-
4 eine perspektivische Schnittansicht eines Lamellenpaketes in einem Spalttopf eines Elektromotors und einer eingesetzten zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stators.
-
1 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines Stators 100 eines Elektromotors für eine elektrische Maschine. Der grundsätzliche Aufbau eines Elektromotors ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt, sodass hier zwecks Knappheit der Beschreibung auf eine weiterführende Beschreibung verzichtet wird.
-
Der Stator 100 weist ein Statorjoch 110 und einen Statorstern 120 auf, wobei der Stator 100 in der Zeichnung ohne Statorwicklungen bzw. Statorspulen dargestellt ist. Das Statorjoch 110 weist eine innenliegende Aufnahmeöffnung 112 auf und wird nach radial Innen hin durch eine Innenoberfläche 114 begrenzt. Der Statorstern 120 ist innerhalb des kreisringscheibenförmigen Statorjochs 110 angeordnet. Die Kreisringscheibenform des Statorjochs 110 definiert eine radiale Richtung und eine Umfangsrichtung. Eine Mittelebene des kreisringscheibenförmigen Statorjochs 110 ist senkrecht zu einer Achse x angeordnet, wobei die Achse x eine axiale Richtung definiert.
-
Der Statorstern 120 umfasst eine Mehrzahl sich nach radial Innen hin erstreckender Polzähne 130 für das Aufbringen der Statorwicklungen. Jeder einzelne Polzahn 130 ist im dargestellten montierten Zustand, in dem der Statorstern 120 mit dem Statorjoch 110 verbunden ist, im Bereich eines ersten Endes 132 mit der Innenoberfläche 114 des Statorjochs 110 verbunden. Im Bereich eines zweiten Endes 134 weisen die Polzähne 130 je einen Polfuß 136 auf, wobei sich die Polfüße 136 im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstrecken und einen Polschuh ausbilden. Zwischen den Polfüßen bildet sich eine Nut 139 aus, wobei die Polfüße 136 untereinander in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise durch Verbindungsstege 138 verbunden sind, wodurch die Stabilität des Stators 100 erhöht werden kann. Ferner wird der Statorstern so einteilig, wodurch das Handling vereinfacht, die Herstellbarkeit verbessert und die beschriebenen Füge- und Pressprozesse ermöglicht werden. In der dargestellten Ausführungsvariante sind nur wenige Verbindungsstege 138 zwischen den Polfüßen 136 vorhanden, wodurch nur eine partielle geschlossene Nut 139 zwischen den einzelnen Polfüßen 136 entsteht. Alternativ ist auch eine vollständig geschlossene Nut 139 möglich. An der Innenoberfläche 114 des Statorjochs 110 ist über ihren Umfang verteilt eine der Anzahl der Polzähne 130 entsprechende Anzahl ausgestanzter Fügetaschen 116 und eine der Anzahl der Polzähne 130 entsprechende Anzahl ausgestanzter Stanztaschen 118 angeordnet.
-
Wie insbesondere in der 2 zu erkennen ist, sind die ersten Enden 132 der Polzähne 130 an der Innenoberfläche 114 des Statorjochs 110 in korrespondierenden Fügetaschen 116 kraftschlüssig aufgenommen. Die Fügetaschen 116 verlaufen von der Innenoberfläche 114 nach radial außen und weisen in Umfangsrichtung eine definierte Breite b2 auf. Jeder Polzahn 130 weist im Bereich des ersten Endes 132 eine schlitzförmige Ausnehmung 133 auf, die sich in radialer Richtung erstreckt, und die eine federartige Kompression der beiden Schenkel des ersten Endes 132 in Umfangsrichtung ermöglicht. Dabei hat das erste Ende 132 in einem nicht dargestellten unmontierten Zustand, in dem der Statorstern 120 nicht mit dem Statorjoch 110 verbunden ist, in Umfangsrichtung eine Breite b1. Die Breite b1 ist größer als die korrespondierende Breite b2 der Fügetasche 116, so dass die schlitzförmigen Ausnehmungen 133 während der Montage und im dargestellten montierten Zustand jeweils in Umfangsrichtung um das Übermaß der Pressung komprimiert sind. Somit weisen die Fügetaschen 116 eine derartige Querschnittform auf, dass die ersten Enden 132 der Polzähne 130 in die Fügetaschen 116 kraftschlüssig derart eingeklemmt sind, so dass eine in Umfangsrichtung spaltfreie Anlage zwischen den beiden federnden Schenkeln der ersten Enden 132 der Polzähne 130 und den Fügetaschen 116 des Statorjoch 110 entsteht. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der ersten Enden 132 der Polzähne 130 in Verbindung mit den korrespondierenden Fügetaschen 116 ist kein weiteres Verpressen des Statorsterns 120 bzw. der ersten Enden 132 der Polzähne 130 in die Fügetaschen 116 notwendig. Hinzukommt, dass die Fügetaschen 116 desweiteren so dimensioniert sind, dass zwischen den ersten Enden 132 der Polzähne 130 und der radialen Begrenzung der korrespondierenden Fügetaschen 116 im montierten Zustand ein Spiel verbleibt, sodass die ersten Enden 132 das Statorjoch 110 in radialer Richtung nicht berühren. Somit kann auch auf eine radiale Pressung verzichtet werden. Die einzeln angefederten Polzähne ermöglichen darüber hinaus eine homogenere magnetische Flussverteilung im Stator 100.
-
Wie sowohl in 1 als auch in 3 zu erkennen ist, ist das Statorjoch 110 in der dargestellten Ausführungsform als ein Rohr bzw. ein Rohrgehäuse ausgebildet, welches wiederum als aus mehreren Blechzuschnitten 160 paketiertes Statorjochblechpaket 162 ausgebildet ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der Statorstern 120 in das Statorjoch 110 eingepresst. Auch der Statorstern 120 ist, wie insbesondere in der 3 erkennbar, aus mehreren Blechzuschnitten 160 ausgebildet und zu einen Statorsternblechpaket 164 ausgebildet. Die Form der ersten Enden 132 der Polzähne 130 wird während der Herstellung durch Ausstanzen der Stanztaschen 118 gebildet. Die Stanztaschen 118 verlaufen von der Innenoberfläche 114 nach radial außen und weisen in Umfangsrichtung im Wesentlichen die gleiche definierte Breite b1 auf wie die ersten Enden 132 der Polzähne 130.
-
Bei einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird in einem ersten Schritt der Statorstern 120 durch Stanzen aus mehreren einzelnen Blechelementen mit einem Folgeverbundschnittwerkzeug ausgestanzt. In einem anschließenden Schritt wird aus den ausgestanzten Blechelementeresten des ersten Schrittes das kreisringscheibenförmiges Statorjoch 110 mit der inneren Aufnahmeöffnung 112 fertig gestanzt. Dabei werden an der Innenoberfläche 114 des Statorjochs 110 über ihren Umfang verteilt zum einen eine der Anzahl der Polzähne 130 entsprechende Anzahl Fügetaschen 116 zur Aufnahme der Polzähne 130 und zum anderen durch Stanzen der Polzähne 130 selber eine entsprechende Anzahl Stanztaschen 118 ausgestanzt. Somit sind an der Innenoberfläche 114 des Statorjochs 110 über ihren Umfang und im Wechsel verteilt eine der Anzahl der Polzähne 130 entsprechende Anzahl ausgestanzter Fügetaschen 116 und Stanztaschen 118 angeordnet. Die durch Stanzen gebildeten Blechzuschnitte 160 für das Statorjoch 110 und den Statorstern 120 werden in jeweils einer vorgebbaren Reihenfolge in einem bekannten Stanzpaketierverfahren zu einem Statorsternblechpaket 164 und einem Statorjochblechpaket 162 zusammengefasst.
-
Nach der Herstellung des Statorsternblechpaketes 164 und des Statorjochblechpaketes 162 werden die radial abstehenden Polzähne 130 des paketierten Statorsternblechpaketes 164 mit Isoliermasken bestückt und bewickelt oder durch vorab gewickelte Spulen bestückt und entsprechend verschaltet.
-
Anschließend werden die bewickelten Polzähne 130 des Statorsternblechpaketes 164 in die ausgestanzten Fügetaschen 116 des Statorjochs 110 eingesetzt. Hierbei werden die Polzähne mit ihrem ersten Ende 132 in die Fügetaschen 116 eingeklemmt. Auf diese Weise wird ein genauer Sitz des inneren Statorsterns 120 in den Fügetaschen 116 erreicht. Die Stanztaschen 118 bleiben, wie in den 1, 2 und 4 ersichtlich ist, frei.
-
Wie aus den 3 und 4 weiterhin ersichtlich ist, werden die Polfüße 136 bzw. der Polschuh des Statorsternblechpaket 164 zumindest abschnittweises zusammen mit dem Spalttopf 140 zur Ausbildung eines Verbundbauteil 150 umspritzt, wodurch insbesondere eine verbesserte thermische Anbindung an das Medium im Topf und somit eine geringere Wärmeableitung in Richtung der eingebauten Elektronik ermöglicht wird. Je nach Ausführungsform ist eine vorherige zusätzliche Isolierung der Spulenwicklungen und das Einfügen von Verschaltungselementen 170 bzw. von Taschen oder Haken zur Ablegung der Spulenanfängen bzw. Spulenenden notwendig, um ein nachträgliches Verschalten der Polzähne 130 zu gewährleisten. Alternativ ist auch ein Verschalten der Polzähne 130 während des Wickelns bzw. der vorab gewickelte Spulen möglich, so dass nach dem Wickeln bzw. Bestücken der Polzähne 130 die drei Kontakte „U“, „V“ und „W“ nachträglich kontaktiert werden müssen.
-
In einem weiteren Verfahrensschritt kann vorgesehen sein, dass aus den restlichen Blechelementeresten die Lamellen des Rotors durch Stanzen hergestellt werden. Somit weist das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Stators den Vorteil auf, dass einerseits der durch Stanzabfall bedingte Materialverlust wesentlich verkleinert und andererseits durch gleichzeitiges Stanzen von Einzelblechzuschnitten für das Statorjochblechpaket bzw. das Statorsternblechpaket die Stanzzeit sowie der Stanzwerkzeugverschleiß reduziert werden kann.
-
4 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines Lamellenpaketes in einem Spalttopf 120 eines Elektromotors einer elektrischen Maschine, beispielsweise eine Pumpeneinrichtung in einem Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeugs. Eine derartige Pumpeneinrichtung weist in der Regel einen Trockenbereich 104 und einen Nassbereich 102 auf. Der Nassbereich 102 ist durch einen Spalttopf 120 vom Trockenbereich 104 getrennt. Während des Betriebes wird über einen Ansaugstutzen der Pumpeneinrichtung Wasser oder ein anderes Fluid angesaugt und über einen Druckstutzen weitergeleitet. Der Rotor bildet zum einen einen magnetischen Teil eines Elektromotors und zum anderen auf einer hydraulischen Seite gleichzeitig einen nicht dargestellten Impeller aus. Im Betrieb, wenn der Rotor bzw. der Impeller über den Stator 100 des Elektromotors angetrieben wird, wird eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, aus einem angeschlossenen Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors oder einer anderen Einrichtung, welche die Kühlflüssigkeit bereitstellt, über einen Ansaugstutzen in ein nicht dargestelltes Pumpengehäuse angesaugt. Die angesaugte Kühlflüssigkeit wird anschließend an eine mit der Kühlflüssigkeit zu versorgende Einrichtung über einen Druckstutzen des Pumpengehäuses weitergeleitet. Eine solche mit Kühlflüssigkeit zu versorgende Einrichtung ist beispielsweise eine Heizeinrichtung und/oder eine Kühlungseinrichtung, beispielsweise eine Kühlung des Verbrennungsmotors, eine Innenraumklimatisierung, eine Elektronikkühlung, eine Batteriekühlung und/oder eine Ladeluftkühlung. Der elektrische Teil und der hydraulische Teil sind in der Regel derart miteinander verbunden, dass Leckagen ausgeschlossen sind. Dabei wird beispielsweise im Motorbereich eine Leckage von außen nach innen und im Pumpenbereich eine Leckage von innen nach außen verhindert.
-
In dem in 4 gezeigten Beispiel ist der Stator 100 in dem Motorgehäuses einer elektrischen Maschine außen um den Spalttopf 140 angeordnet, wobei die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Polfüße 136 einen Spalttopf 140, der sich zylindertopfartig in axialer Richtung erstreckt, umgeben. Der Spalttopf 140 bildet zusammen mit den Polfüßen 130 bzw. mit dem von diesen ausgebildeten Polschuh ein Verbundbauteil 150 aus. Dabei ist der Spalttopf 140 mit den Polfüßen 136 durch Umspritzen stoffschlüssig verbunden. Spalttöpfe 140 können generell aus Metall bestehen, wobei grundsätzlich eine metallfreie Ausführung, beispielsweise aus einem Kunststoff, bevorzugt wird.
-
Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen sowie Kombinationen von Merkmalen umfassen können.
