DE102019107529A1

DE102019107529A1 - Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters und Verfahren zum Montieren der Vorrichtung

Info

Publication number: DE102019107529A1
Application number: DE102019107529.7A
Authority: DE
Inventors: Bernd Guntermann; David Walisko; Stephan Heinrichs
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2020-10-01
Also published as: KR102191460B1; US20200313502A1; KR20200115031A; US11424658B2; CN111740533A; CN111740533B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere einen Elektromotor. Die Vorrichtung weist einen Rotor und einen Stator (1) mit einem Statorkern (2) auf, welche sich entlang einer gemeinsamen Längsachse (5) erstreckend angeordnet sind. Dabei ist an einer ersten in einer axialen Richtung ausgerichteten Stirnseite des Stators (1) ein Trägerelement (6) anliegend angeordnet, welches mit mindestens einem Aufnahmeelement (7) für ein Steckergehäuse (7b) zur Aufnahme von mindestens einem Steckverbinder sowie mindestens einem Klemmelement (10) zum Fixieren des Trägerelements (6) am Statorkern (2) als eine zusammenhängende Einheit und einteilige Komponente ausgebildet. Das mindestens eine Klemmelement (10) ist auf einer in axialer Richtung ausgerichteten und zum Statorkern (2) hin weisenden Seite des Trägerelements (6) sowie mit einer Innenseite (12) an einer Außenseite einer Außenwandung des Statorkerns (2) anliegend, das Trägerelement (6) am Statorkern (2) zentrierend angeordnet.Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Montieren und eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters, insbesondere einen Elektromotor, zum Verdichten eines dampfförmigen Fluids, speziell eines Kältemittels. Der Verdichter kann im Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Die Vorrichtung weist einen Rotor und einen Stator mit einem Statorkern auf, welche sich entlang einer gemeinsamen Längsachse erstreckend angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Montieren der Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters.
Aus dem Stand der Technik bekannte Verdichter für mobile Anwendungen, insbesondere für Klimatisierungssysteme von Kraftfahrzeugen, zum Fördern von Kältemittel durch einen Kältemittelkreislauf, auch als Kältemittelverdichter bezeichnet, werden unabhängig vom Kältemittel oft als Kolbenverdichter mit variablem Hubvolumen oder als Scrollverdichter ausgebildet. Die Verdichter werden dabei entweder über eine Riemenscheibe oder elektrisch angetrieben.
Ein elektrisch angetriebener Verdichter weist neben dem Elektromotor zum Antreiben des jeweiligen Verdichtungsmechanismus einen Wechselrichter zum Antreiben des Elektromotors auf. Der Wechselrichter dient zum Umwandeln von Gleichstrom einer Fahrzeugbatterie in Wechselstrom, welcher dem Elektromotor durch elektrische Verbindungen zugeführt wird.
Herkömmliche Elektromotoren der elektrisch angetriebenen Verdichter sind mit einem ringförmigen Statorkern mit daran angeordneten Spulen und einem Rotor ausgebildet, wobei der Rotor innerhalb des Statorkerns angeordnet ist. Rotor und Stator sind auf einer gemeinsamen Symmetrieachse beziehungsweise Drehachse des Rotors ausgerichtet.
Der Wechselrichter weist Steckeranschlüsse für als separate Komponenten und Stifte ausgebildete Steckverbinder zum elektrischen Verbinden mit Anschlüssen des Elektromotors auf, welche wiederum mit den Spulen des Stators elektrisch verbunden sind. Die Anschlüsse des Elektromotors sind in einem Steckergehäuse ausgebildet, welches an einer in axialer Richtung des Stators ausgerichteten Stirnseite des Stators angeordnet ist.
Bei den zum Stand der Technik gehörenden Elektromotoren der elektrisch angetriebenen Verdichter wird ein Steckergehäuse durch Anpressen an der Statorisolation befestigt. Dabei wird das Steckergehäuse bei der Montage fixiert. Während des Betriebes des Verdichters und damit des Elektromotors kann sich der bei der Montage erzeugte Presssitz zwischen dem Steckergehäuse und der Statorisolation lösen, sodass sich das Steckergehäuse relativ zum Umfeld, insbesondere zur Statorisolation, bewegt und oszilliert, was einen Materialabrieb an den sich berührend angeordneten Flächen verursacht.
Bei der Montage eines Elektromotors in einem Verdichter erzeugen die an Anschlussklemmen befestigten und gebogen am Statorkern geführten Anschlussleitungen der Leitungsdrähte der Spulen eine kreisförmig in radialer Richtung nach außen wirkende Tangentialkraft, was zu einem Verschieben des Steckergehäuses führen kann. Zudem kann das Steckergehäuse in verschiedenen Anordnungen relativ zum Stator platziert werden, obwohl lediglich eine spezielle Anordnung dazu führt, dass die Anschlussleitungen der Leitungsdrähte korrekt in Verbindungsanschlüsse des Steckergehäuses eingeführt werden können. Beim Prozess der Montage führt eine falsche Anordnung des Steckergehäuses zu größerer Zeitaufwendung für das Umsetzen und Neuanordnen des Steckergehäuses.
Folglich ist es zum Montieren des Stators im Motorgehäuse zwingend erforderlich, das Steckergehäuse in einer vorgegebenen Position am Stator zu fixieren, damit die am Wechselrichter angeordneten und als Stifte ausgebildeten Steckverbinder in die im Steckergehäuse vorgesehenen Verbindungsanschlüsse eingreifen.
Aus der WO 2015 146677 A1 geht ein elektrisch angetriebener Verdichter mit einer Verdichtungsanordnung, einem Elektromotor zum Antreiben der Verdichtungsanordnung und einem Wechselrichter zum Versorgen des Elektromotors mit Spannung hervor. Der Elektromotor weist einen Rotor und einen Stator mit einem an einem Ende eines Statorkerns angeordneten, elektrisch isolierenden Spulenkörper, an dem Spulenkörper angeordnete Spulen und ein Steckergehäuse mit Verbindungsanschlüssen zum elektrischen Verbinden der Spulen mit dem Wechselrichter auf. Das Steckergehäuse ist mit Hilfe von Rastvorrichtungen beziehungsweise eines Federverschlusses, insbesondere über Schnapphaken, am Spulenkörper stirnseitig mit dem Stator mechanisch verbunden.
Anschlussleitungen als elektrische Verbindungen der Leitungsdrähte der Spulen müssen stets angeschlossen werden, bevor das Steckergehäuse am Spulenkörper befestigt wird. Zudem ist das Steckergehäuses innerhalb eines Außendurchmessers des Statorkerns fixiert, was je nach Toleranzen bei der Fertigung beziehungsweise bei der Montage zu einem Verkippen des Steckergehäuses und damit zu einem Verlagern aus der erforderlichen Position führen kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung und Verbesserung einer Vorrichtung zum Antreiben eines elektrisch angetriebenen Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere eines Elektromotors, welche sich auf einfache Weise und damit zeitsparend montieren lässt. Dabei soll insbesondere das Steckergehäuse am Stator in einer vordefinierten Position fixierbar sein und derart eine relative Bewegung des Steckergehäuses mit den im Steckergehäuse ausgebildeten Verbindungsanschlüssen zur Aufnahme von Steckverbindern des Wechselrichters bezüglich des Stators, speziell auch ein Verschieben oder Verkippen beziehungsweise Neigen des Steckergehäuses bezüglich des Stators, während der Montage der Vorrichtung verhindert werden. Die Vorrichtung soll eine möglichst geringe Anzahl an Einzelkomponenten und Bauteilen aufweisen sowie konstruktiv einfach realisierbar sein, auch um Kosten bei der Herstellung zu minimieren.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere einen Elektromotor, gelöst. Die Vorrichtung weist einen Rotor und einen unbeweglichen Stator mit einem Statorkern auf, welche sich entlang einer gemeinsamen Längsachse erstrecken.
Der Stator ist vorteilhaft in radialer Richtung an einer Außenseite des Rotors, den Rotor umschließend positioniert.
Nach der Konzeption der Erfindung ist an einer ersten in einer axialen Richtung ausgerichteten Stirnseite des Stators ein Trägerelement anliegend angeordnet. Das Trägerelement ist mit mindestens einem Aufnahmeelement für ein Steckergehäuse zur Aufnahme von mindestens einem Steckverbinder sowie mindestens einem Klemmelement zum Fixieren des Trägerelements am Statorkern als eine zusammenhängende Einheit und einteilige Komponente ausgebildet, sodass sowohl jeweils das Aufnahmeelement als auch das Klemmelement ein Bestandteil des Trägerelements sind. Das Trägerelement ist damit als eine multifunktionale Komponente, insbesondere des Stators, ausgebildet.
Das mindestens eine Klemmelement ist erfindungsgemäß auf einer in axialer Richtung ausgerichteten und zum Statorkern hin weisenden Seite des Trägerelements sowie mit einer Innenseite an einer Außenseite einer Außenwandung des Statorkerns anliegend, das Trägerelement am Statorkern zentrierend und fixierend angeordnet.
Unter der axialen Richtung ist dabei die Richtung der Längsachse des Stators zu verstehen, welche auch der Längsachse und der Rotationsachse des Rotors entspricht. Eine in der axialen Richtung ausgerichtete Stirnseite ist in einer senkrecht zur Längsachse ausgerichteten Ebene angeordnet.
Das mindestens eine Aufnahmeelement ist vorteilhaft mit mindestens einem Verbindungsdurchgang ausgebildet, welcher mit einem Verbindungsanschluss des Steckergehäuses zur Aufnahme von Steckverbindern elektrischer Verbindungen korrespondiert.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das mindestens eine Klemmelement im Querschnitt die Form von zwei in einem Winkel zueinander angeordneten, insbesondere geradlinig geformten Schenkeln auf. Die Schenkel sind vorteilhaft in einem rechten Winkel zueinander angeordnet.
Zudem sind die Schenkel des Klemmelements bevorzugt an Stirnkanten den Winkel einschließend an äußeren Seitenkanten aneinanderanliegend angeordnet und miteinander verbunden. Dabei ist ein erster Schenkel vorzugsweise in radialer Richtung weisend angeordnet und weist die Form eines Kreisrings oder eines Kreisringabschnitts auf, während ein zweiter Schenkel in axialer Richtung weisend angeordnet ist und die Form eines Zylinders oder eines Zylinderabschnitts, insbesondere eines Hohlkreiszylinders, aufweist. Mit der Anordnung des zweiten Schenkels in axialer Richtung ist eine erste, freie Stirnkante des zweiten Schenkels des Klemmelements insbesondere in Richtung einer der ersten Stirnseite des Stators gegenüberliegenden zweiten Stirnseite hin ausgerichtet.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Trägerelement mit einer radial ausgerichteten Ringfläche sowie mit einer axial ausgerichteten Ringfläche ausgebildet, welche an äußeren Seitenkanten aneinanderanliegend angeordnet und miteinander verbunden sind. Das Aufnahmeelement für das Steckergehäuse ist vorzugsweise als ein Teilbereich der radial ausgerichteten Ringfläche des Trägerelements ausgebildet.
Die radial ausgerichtete Ringfläche des Trägerelements weist vorteilhaft die Form eines Kreisrings, insbesondere eines Abschnitts eines Kreisrings oder eines offenen Kreisrings, auf, während die axial ausgerichtete Ringfläche des Trägerelements bevorzugt zylinderförmig beziehungsweise zylinderabschnittsförmig, insbesondere kreiszylinderförmig, speziell hohlkreiszylinderförmig, ausgebildet ist.
Das mindestens eine Klemmelement ist vorzugsweise in einem Bereich einer freien Stirnkante der axial ausgerichteten Ringfläche angeordnet. Dabei ist das Klemmelement insbesondere entlang einer ersten Stirnkante des ersten Schenkels mit der axial ausgerichteten Ringfläche des Trägerelements verbunden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das mindestens eine Klemmelement im Bereich des zweiten Schenkels mit einer Innenseite flächig an der Außenseite der Außenwandung des Statorkerns anliegt. Dabei sind die Innenseite des zweiten Schenkels des Klemmelements und die Außenseite der Außenwandung des Statorkerns mit miteinander korrespondierenden Flächen zur gegeneinander gerichteten Auflage ausgebildet. Zudem ist bevorzugt ein Radius der Innenseite des Klemmelements, insbesondere des zweiten Schenkels, speziell im unmontierten Zustand der Vorrichtung derart geringer als ein Radius der Außenseite der Außenwandung des Statorkerns ausgebildet, dass das Klemmelement im montierten Zustand der Vorrichtung elastisch verformt ist und derart eine Druckkraft zwischen dem Klemmelement und dem Statorkern erzeugt wird.
Das Trägerelement kann beispielsweise ein einzelnes Klemmelement, welches sich vollumfänglich oder zumindest in einem Winkelbereich von mindestens 270° um das Trägerelement erstreckt, oder eine Vielzahl von Klemmelementen aufweisen, welche über den Umfang des Trägerelements verteilt angeordnet sind. Als Vielzahl sind mindestens zwei Klemmelemente anzusehen.
Bei der Ausbildung des Trägerelements mit einer Vielzahl an Klemmelementen können die Klemmelemente in Umfangsrichtung des Trägerelements mit unterschiedlichen oder gleichen Längen ausgebildet sein. Zudem können die Klemmelemente in Umfangsrichtung des Trägerelements in unterschiedlichen oder gleichen Abständen zueinander angeordnet sein. So kann das Trägerelement drei Klemmelemente aufweisen, welche jeweils mit einer gleichen Länge ausgebildet sowie gleichmäßig über den Umfang verteilt und damit insbesondere in einem Winkel von jeweils 120° zueinander angeordnet sind.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung ein System zum exakten Positionieren des Trägerelements am Statorkern, insbesondere in Umfangsrichtung des Stators, mit mindestens einem ersten Element und mindestens einem zweiten Element auf, welche zusammen eine formschlüssige Verbindung ausbilden. Das System kann ebenso einer Verdrehsicherung des Trägerelements in der Umfangsrichtung des Stators dienen. Unter der formschlüssigen Verbindung ist dabei zu verstehen, dass die Verbindungselemente zumindest bereichsweise miteinander korrespondierende Formen aufweisen, welche nicht zwingend aneinander anliegen. Das erste Element und das zweite Element weisen vorzugsweise jeweils eine symmetrisch zur Längsachse ausgebildete Form auf.
Dabei sind bevorzugt das erste Element des Systems zum Positionieren des Trägerelements in Umfangsrichtung des Stators an der Außenseite der Außenwandung des Statorkern und das zweite Element am Trägerelement, insbesondere am Klemmelement des Trägerelements, ausgebildet. Das zweite Element des Systems ist insbesondere an der Innenseite des am Statorkern anliegenden Schenkels des Klemmelements vorgesehen, während das erste Element des Systems als eine Ausnehmung innerhalb der Außenwandung des Statorkerns ausgebildet ist, welche sich von der mit dem Trägerelement des Stators ausgebildeten ersten Stirnseite ausgehend, parallel zur Längsachse des Stators an der Außenseite der Außenwandung des Statorkerns entlang erstreckt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das erste Element des Systems die Form einer Nut auf, welche vorteilhaft mit einem halbkreisförmigen, insbesondere einem über die Länge konstanten Querschnitt ausgebildet ist, während das zweite Element des Systems vorzugsweise als eine Ausformung ausgebildet ist, welche mit der Form des ersten Elements des Systems korrespondiert. Das zweite Element des Systems ist bevorzugt als eine von einer an der Außenseite der Außenwandung des Statorkerns anliegenden Innenseite des Klemmelements, insbesondere des zweiten Schenkels des Klemmelements, hervorragende Ausformung ausgebildet, welche sich in Richtung der Längsachse des Stators erstreckt und einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist. Dabei kann das zweite Element des Systems zum Positionieren des Trägerelements am Statorkern eine sich in Richtung einer der ersten Stirnseite des Stators gegenüberliegenden zweiten Stirnseite, in Richtung der Längsachse des Stators verjüngende Form aufweisen. Das zweite Element des Systems ist vorzugsweise an einem Übergang der Schenkel des Klemmelements des Trägerelements angeordnet.
Bei einer Ausbildung von mindestens jeweils zwei ersten Elementen und zweiten Elementen des Systems zum Positionieren des Trägerelements am Statorkern sind die jeweils miteinander korrespondierenden Elemente vorteilhaft ungleichmäßig über den Umfang des Stators verteilt angeordnet. Die Elemente sind dabei asymmetrisch, in einem ungleichen Abstand am Umfang verteilt beziehungsweise in jeweils unterschiedlichen Winkeln zueinander ausgerichtet.
Das System zum exakten Positionieren des Trägerelements am Statorkern beziehungsweise zur Verdrehsicherung des Trägerelements in einer Umfangsrichtung des Stators dient folglich speziell als Positioniereinrichtung der Verbindungsanschlüsse des Steckergehäuses am Statorkern des Stators. Die korrekte und konzentrische Positionierung des Trägerelementes mit dem Aufnahmeelement für das Steckergehäuse verhindert dabei unerwünschte Anordnungen und relative Bewegungen des Steckergehäuses in radialer und kreisförmig-tangentialer Richtung während des gesamten Montageprozesses und des Betriebs der Vorrichtung.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Trägerelement mindestens ein elastisch verformbares Druckelement mit einem Anlagebereich auf. Dabei sind das Druckelement und das Aufnahmeelement zum Anordnen des Steckergehäuses mit Verbindungsanschlüssen an einer gemeinsamen, in axialer Richtung ausgerichteten Seite des Trägerelements angeordnet.
Das Druckelement ist sich im Wesentlichen mit einer Ausdehnung in der axialen Richtung erstreckend ausgebildet. In einem montierten Zustand der Vorrichtung liegt das Druckelement mit dem Anlagebereich an einer Gegenfläche sich elastisch verformend an. Der Anlagebereich des Druckelements kann beispielsweise als eine Anlagefläche, als eine Anlagekante oder auch punktförmig ausgebildet sein.
Infolge des mit dem durch die elastische Verformung des Druckelements auf das Trägerelement aufgebrachten Drucks wird das Trägerelement mit dem Aufnahmeelement mit den Verbindungsdurchgängen für das Steckergehäuse mit den Verbindungsanschlüssen gegen den Stator gedrückt und derart ein weiterer Schutz vor unerwünschten relativen Bewegungen des Trägerelements gegenüber dem Stator gewährleistet.
Die Aufgabe wird auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Montieren der Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere eines Elektromotors, gelöst. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

- Anordnen eines Rotors und eines Stators auf einer gemeinsamen Längsachse, wobei der Stator den Rotor in radialer Richtung umschließt, sowie
- Anordnen eines Trägerelements an einer ersten in einer axialen Richtung ausgerichteten Stirnseite des Stators, wobei mindestens ein Klemmelement auf einer in axialer Richtung ausgerichteten und zu einem Statorkern des Stators hin weisenden Seite des Trägerelements ausgerichtet am Statorkern angeordnet wird und das mindestens eine Klemmelement derart elastisch verformt wird, dass zwischen dem Klemmelement und einer Außenseite einer Außenwandung des Statorkerns eine im Wesentlichen in einer radialen Richtung auf den Statorkern wirkende Kraft, insbesondere eine Federkraft oder Klemmkraft, erzeugt und das Trägerelement am Statorkern verspannt wird.

Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die Verwendung der Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters, insbesondere eines Elektromotors, zum Verdichten eines dampfförmigen Fluids für einen Verdichter eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids mit einer minimalen Anzahl an erforderlichen Komponenten weist zusammenfassend weitere diverse Vorteile auf:

- Zentrieren und Fixieren des Trägerelements mit dem mindestens einen Aufnahmeelement für ein Steckergehäuse mit dem mindestens einen Verbindungsanschluss am Stator mittels des mindestens einen Klemmelements, dadurch
- eindeutiges Positionieren des Steckergehäuses mit den Verbindungsanschlüssen infolge des eindeutigen Positionierens des Trägerelements mit dem Aufnahmeelement für das Steckergehäuse vor einer Montage in das Motorgehäuse, damit passgenaue Verbindung der am Wechselrichter angeordneten und als Stifte ausgebildeten Steckverbinder in im Trägerelement eingeschobenen Steckergehäuse ausgebildeten Verbindungsanschlüssen auch nach dem Einschrumpfen in das Motorgehäuse,
- die Montage der Anschlussleitungen als elektrische Verbindungen der Leitungsdrähte der Spulen und damit das Einschieben des Steckergehäuses in das Aufnahmeelement des Trägerelements kann sowohl vor der Montage als auch nach der Montage des Trägerelements am Stator erfolgen,
- Verhindern von relativen Bewegungen des Trägerelements mit dem Aufnahmeelement und damit des Steckergehäuses mit den Verbindungsanschlüssen zur Aufnahme von Steckverbindern des Wechselrichters bezüglich des Stators beziehungsweise des Statorkerns, insbesondere ein Verschieben oder Verkippen sowie ein Verdrehen um die Längsachse des Stators, während der Montage der Vorrichtung, insbesondere des Stators in das Motorgehäuse, damit
- einfache Montage der Vorrichtung, insbesondere beim Einfügen des Stators mit dem Rotor in das Motorgehäuse, dabei Reduzieren des Herstellens von Ausschuss und der Nachbearbeitung.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

1a: einen elektrisch angetriebenen Verdichter mit einem Elektromotor als eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichtungsmechanismus in einer Schnittdarstellung,
1b: einen Stator eines Elektromotors als eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids mit einem Statorkern, Spulen, einem Isolationselement sowie einem Trägerelement mit Klemmelementen und einem Aufnahmeelement für ein Steckergehäuse in einer perspektivischen Ansicht,
2a und 2b: den Stator aus 1b mit dem mit Klemmelementen ausgebildeten und auf dem Statorkern fixierten Trägerelement in einer perspektivischen Seitenansicht sowie einer Draufsicht,
3a und 3b: das Trägerelement aus den 2a und 2b in einer perspektivischen Seitenansicht sowie einer Draufsicht,
4a und 4b: Detailansichten des Trägerelements aus den 2a und 2b in einer perspektivischen Darstellung und einer Draufsicht der zum Statorkern ausgerichteten Seite sowie
5: den Stator in einem vormontierten Zustand des Trägerelements am Statorkern in einer Schnittdarstellung durch ein System zum Positionieren des Trägerelements am Statorkern.

Aus 1a geht ein elektrisch angetriebener Verdichter mit einem in einem Gehäuse G angeordneten Elektromotor E als eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichtungsmechanismus VM in einer Schnittdarstellung hervor. Der Elektromotor E wird über eine Schaltvorrichtung SV mit elektrischer Energie versorgt.
Der Elektromotor E weist einen Stator 1 mit einem im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Statorkern 2 und auf dem Statorkern 2 aufgewickelte Spulen sowie einen innerhalb des Stators 1 angeordneten Rotor R auf. Der Rotor R wird in eine Rotationsbewegung versetzt, wenn den Spulen des Stators 1 über eine Verbindungsanordnung VA elektrische Energie zugeführt wird. Die Verbindungsanordnung VA ist an einer Stirnseite des Stators 1 ausgebildet und weist eine Vielzahl von elektrischen Anschlüssen auf.
Der Rotor R ist koaxial innerhalb des Stators 1 und um eine Rotationsachse drehbar angeordnet. Eine Antriebswelle A kann integral mit dem Rotor R oder als ein separates Element ausgebildet sein.
Der Elektromotor E sowie der als Scrollverdichter mit einer feststehenden und einer orbitierenden Spirale ausgebildete Verdichtungsmechanismus VM sind innerhalb eines vom Gehäuse G umschlossenen Volumens angeordnet. Dabei ist das Gehäuse G aus einem ersten Gehäuseelement zur Aufnahme des Elektromotors E und einem zweiten Gehäuseelement zur Aufnahme des Verdichtungsmechanismus VM sowie vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere aus einem Aluminium, ausgebildet.
Die orbitierende Spirale des Verdichtungsmechanismus VM, in welchem das dampfförmige Fluid, speziell ein Kältemittel, verdichtet wird, wird über die mit dem Rotor R des Elektromotors E verbundene Antriebswelle A angetrieben.
Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform kann der Verdichtungsmechanismus auch mit einer Taumelscheibe ausgebildet sein.
Die Schaltvorrichtung SV zum Steuern des Betriebs des Elektromotors E weist eine mit verschiedenen Schaltelementen SE ausgebildete Leiterplatte L auf. Auf der Leiterplatte L sind unterschiedliche Ansteuerschaltungen und Komponenten elektrisch verbunden montiert, welche mit elektrischer Energie aus einer Stromleitung einer externen Stromquelle versorgt werden.
In 1b ist der Stator 1 des Elektromotors als eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, speziell für ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs zum Fördern von Kältemittel durch einen Kältemittelkreislauf, in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Der Stator 1 ist mit dem Statorkern 2, Spulen 3, einem Isolationselement 4 sowie einem Trägerelement 6 mit Klemmelementen 10 und einem Aufnahmeelement 7 für ein Steckergehäuse 7b als Komponenten der Verbindungsanordnung VA ausgebildet.
Der Elektromotor, beispielsweise ein Wechselstrommotor mit drei Phasen, weist den nicht dargestellten Rotor und den in radialer Richtung an einer Außenseite des Rotors und damit um den Rotor angeordneten Statorkern 2 auf. Der vorzugsweise als ein Blechpaket ausgebildete Statorkern 2 und das aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildete Isolationselement 4 erstrecken sich jeweils entlang einer Längsachse 5, welche auch der Längsachse des Stators 1 und der Rotationsachse des Rotors entspricht, von einer ersten Stirnseite zu einer zweiten Stirnseite des Stators 1. Das Isolationselement 4 ist vorteilhaft als eine Umspritzung des Statorkerns 2 und damit als eine einstückige Komponente ausgebildet.
Die Spulen 3 sind jeweils aus einem um einen sich in radialer Richtung nach innen erstreckenden Bereich des Statorkerns 2 gewickelten Draht, auch als Leitungsdraht 9 bezeichnet, ausgebildet. Die nicht gewickelten Enden der Leitungsdrähte 9 sind als Anschlussleitungen aus der jeweiligen Wicklung herausgeführt. Die sich in radialer Richtung nach innen erstreckenden Bereiche des Statorkerns 2 weisen jeweils die Form eines Steges auf und sind gleichmäßig über den Umfang einer Außenwandung des Statorkerns 2 verteilt positioniert. Zwischen den Drähten der Spulen 3 und den jeweiligen Bereichen des Statorkerns 2 ist das Isolationselement 4, welches den Statorkern 2 und die Drähte der Spulen 3 zueinander elektrisch isoliert, angeordnet. Das Isolationselement 4 ist jeweils an den nach innen und in axialer Richtung ausgerichteten Enden der Stege in axialer Richtung erweitert ausgebildet. Die derart hervorragenden Endabschnitte des Isolationselements 4 dienen dem Fixieren der um die Stege des Statorkerns 2 gewickelten Drähte der Spulen 3. Der Statorkern 2, das Isolationselement 4 und die Spulen 3 bilden die Statoreinheit des Elektromotors.
Das Isolationselement 4 ragt an den Stirnseiten des Stators 1 jeweils über den Statorkern 2 hinaus. An der ersten Stirnseite des Stators 1 ist das Trägerelement 6 mit dem Aufnahmeelement 7 mit Verbindungsdurchgängen 7a für das Steckergehäuse 7b mit Verbindungsanschlüssen angeordnet. Die Verbindungsanschlüsse des Steckergehäuses 7b dienen jeweils als Komponente einer elektrischen Verbindung zwischen den Spulen 3 des Elektromotors und dem Wechselrichter, beispielsweise mit Hilfe von elektrisch leitenden, stiftförmigen Verbindungselementen, welche durch die Verbindungsdurchgänge 7a des Aufnahmeelements 7 des Trägerelements 6 hindurchgeführt in die Verbindungsanschlüsse des Steckergehäuses 7b eingesteckt angeordnet sind.
Die Leitungsdrähte 9 der Spulen 3 und die Verbindungsanschlüsse des im Aufnahmeelement 7 angeordneten Steckergehäuses 7b sind über die Anschlussleitungen, auch als Phasenleiter bezeichnet, elektrisch miteinander verbunden.
Das Trägerelement 6 liegt im montierten Zustand des Stators 1 in axialer Richtung einerseits am Stator 1, insbesondere am Statorkern 2, an. Dabei ist der Außendurchmesser des Trägerelements 6 geringer als der Außendurchmesser des Statorkerns 2.
Zudem weist das Trägerelement 6 mit dem Aufnahmeelement 7 für das Steckergehäuse 7b mit den Verbindungsanschlüssen andererseits ein sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckendes elastisches Druckelement 8 auf. Das Aufnahmeelement 7 und das Druckelement 8 sind auf einer gemeinsamen, in axialer Richtung ausgerichteten und vom Statorkern 2 weg weisenden Seite des Trägerelements 6 angeordnet.
Das Trägerelement 6 weist zudem eine radial ausgerichtete kreisringförmige Ringfläche 6a, insbesondere einen Abschnitt einer kreisringförmigen Ringfläche, sowie eine axial ausgerichtete zylinderförmige, insbesondere hohlzylinderförmige Ringfläche 6b auf, welche an äußeren Seitenkanten aneinanderanstoßend und miteinander verbunden angeordnet sind. Das Aufnahmeelement 7 für das Steckergehäuse 7b ist als ein Teilbereich der radial ausgerichteten Ringfläche 6a und damit als ein Bestandteil des Trägerelements 6 ausgebildet.
Die hohlzylindrische Wandung der axial ausgerichteten Ringfläche 6b des Trägerelements 6 ist mit einem Außendurchmesser, welcher kleiner ist als der Außendurchmesser der Außenwandung des Statorkerns 2, und einem Innendurchmesser, welcher größer ist als der Innendurchmesser der Außenwandung des Statorkerns 2, ausgebildet.
Das elastische Druckelement 8 ist in einem Bereich, insbesondere einer inneren Seitenkante, der radial ausgerichteten kreisringförmigen Ringfläche 6a angeordnet und weist vorzugsweise die Form eines Bogens beziehungsweise einer Feder auf. Dabei ist das Druckelement 8, ebenso wie das Aufnahmeelement 7 für das Steckergehäuse 7b, als ein Bestandteil des Trägerelements 6 ausgebildet. Das Trägerelement 6 mit der radialen Ringfläche 6a, der axialen Ringfläche 6b, dem Aufnahmeelement 7 mit den Verbindungsdurchgängen 7a für das Steckergehäuse 7b mit den Verbindungsanschlüssen und dem Druckelement 8 ist als eine Einheit, insbesondere als ein einteiliges Spritzgusselement, ausgebildet. Die einteilige Ausbildung wird innerhalb eines Formgebungsprozesses realisiert.
Das Druckelement 8 weist einen im Wesentlichen in axialer Richtung ausgerichtet angeordneten Steg und einen im Wesentlichen in radialer Richtung ausgerichtet angeordneten Anlagebereich auf. Dabei ist das Druckelement 8 über eine Stirnkante des Stegs mit der radialen Ringfläche 6a verbunden. An einem zur Stirnkante des Stegs distal ausgebildeten Ende weist das Druckelement 8 den Anlagebereich auf, welcher vorteilhaft als eine Anlagefläche ausgebildet ist. Im montierten Zustand des Elektromotors liegt das Druckelement 8 mit dem Anlagebereich an einem nicht dargestellten Gehäuse des Elektromotors an. Beim Montieren des Stators 1 mit dem Trägerelement 6 innerhalb des Motorgehäuses, das heißt speziell beim Fügen oder Einschrumpfen des Stators 1 in das Motorgehäuse und dem dabei aufgebrachten Druck des Motorgehäuses auf das Druckelement 8, wird insbesondere der Steg des Druckelements 8 elastisch verformt.
Das Druckelement 8 weist als eine Komponente des Trägerelements 6 eine der Geometrie und den mechanischen Abmessungen des Trägerelements 6 entsprechende und definierte Steifigkeit auf. Bei der Montage des Stators 1 im Motorgehäuse wird zwischen dem Trägerelement 6 und einer als geschlossenes Ende des Motorgehäuses ausgebildeten Fläche eine im Wesentlichen in axialer Richtung wirkende Kraft, insbesondere eine Federkraft, aufgebaut und so das Trägerelement 6 aufgrund der elastischen Eigenschaften des Druckelements 8 in Richtung des Stators 1, insbesondere des Statorkerns 2, gedrückt. Dabei wirkt mit dem Anliegen des Druckelements 8 am Motorgehäuse und der elastischen Verformung des Druckelements 8 die Kraft auf das Trägerelement 6 ein. Damit wird nach dem Vorgang der Montage des Elektromotors und folglich nach dem Vorgang des Fügens oder Einpressens des Stators 1 mit dem Trägerelement 6 in das Motorgehäuse mittels der Verformung des Druckelements 8 eine Vorspannung erzeugt, welche das Trägerelement 6 verspannt und Bewegungen des Trägerelements 6 beziehungsweise des Aufnahmeelements 7 mit dem Steckergehäuse 7b während des Betriebs des Elektromotors und damit des Verdichters verhindert. Das Trägerelement 6 ist dabei speziell in der axialen Richtung fixiert.
Bei der Montage des Elektromotors erzeugen die an Anschlussklemmen im Steckergehäuse 7b befestigten und im Trägerelement 6 gebogen geführten Anschlussleitungen der Leitungsdrähte 9 eine kreisförmig in radialer Richtung nach außen wirkende Tangentialkraft, was ein Verschieben beziehungsweise Verdrehen des Trägerelements 6 mit dem Aufnahmeelement 7 für das Steckergehäuse 7b aus der geforderten Lage bewirken kann. Zudem kann das Trägerelement 6 durch die wirkenden Kräfte bezüglich der Längsachse 5 des Stators 1 aus der erforderlichen Postion verkippen und damit insbesondere aus einer senkrecht zur Längsachse 5 aufgespannten Ebene heraus bewegt werden. Das Steckergehäuse 7b ist innerhalb des Aufnahmeelements 7 und dabei zwischen dem Trägerelement 6 und dem Isolationselement 4 positioniert. Da die als separate Komponenten und Stifte ausgebildeten sowie über Verbindungsanschlüsse am Wechselrichter angeordneten Steckverbinder lediglich in der geforderten Lage des Steckergehäuses 7b und damit des Aufnahmeelements 7 mit den Verbindungsdurchgängen 7a relativ zum Stator 1 in die im Steckergehäuse 7b ausgebildeten Verbindungsanschlüsse eingreifend angeordnet werden können, ist das Trägerelement 6 mit dem Aufnahmeelement 7 vor der Montage des Stators 1 im Motorgehäuse am Stator 1 in der geforderten Lage zu fixieren, um zum einen das Verschieben beziehungsweise Verdrehen und zum anderen das Verkippen des im Aufnahmeelement 7 angeordneten Steckergehäuses 7b gegenüber dem Stator 1 zu verhindern.
Aus den 2a und 2b geht der Stator 1 aus 1b mit dem mit Klemmelementen 10 ausgebildeten und auf dem Statorkern 2 fixierten Trägerelement 6 in einer perspektivischen Seitenansicht sowie einer Draufsicht hervor, während in den 3a und 3b das Trägerelement 6 aus den 2a und 2b in einer perspektivischen Seitenansicht sowie einer Draufsicht als Einzelkomponente dargestellt ist.
Das Trägerelement 6 ist mit mindestens einem Klemmelement 10 beziehungsweise einer Vielzahl von Klemmelementen 10 ausgebildet, welche jeweils auf einer in axialer Richtung ausgerichteten und zum Statorkern 2 hin weisenden Seite des Trägerelements 6 angeordnet sind.
Die Klemmelemente 10 sind in einem Bereich, insbesondere einer freien Stirnkante der axial ausgerichteten hohlzylinderförmigen Ringfläche 6b, angeordnet und weisen im Querschnitt vorzugsweise die Form von zwei in einem rechten Winkel zueinander angeordneten Schenkeln 10a, 10b auf. Dabei ist jeweils ein erster Schenkel 10a entlang einer ersten Stirnkante mit der axial ausgerichteten hohlzylinderförmigen Ringfläche 6b verbunden sowie in radialer Richtung weisend angeordnet, während ein zweiter Schenkel 10b in axialer Richtung ausgerichtet ist. Der zweite Schenkel 10b liegt mit einer Innenseite flächig an der Außenseite der Außenwandung des Statorkerns 2 an. Die Innenseite des zweiten Schenkels 10b des Klemmelements 10 und die Außenseite der Außenwandung des Statorkerns 2 sind mit miteinander korrespondierenden Flächen zur gegeneinander gerichteten Auflage ausgebildet.
Eine erste, freie Stirnkante des zweiten Schenkels 10b der Klemmelemente 10 ist jeweils in Richtung der gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Stators 1 ausgerichtet. Die Schenkel 10a, 10b der Klemmelemente 10 sind an zweiten Stirnkanten den rechten Winkel einschließend miteinander verbunden. Die Klemmelemente 10 sind die Außenabmessungen des Trägerelements 6 in radialer und axialer Richtung erweiternd ausgebildet.
Die Klemmelemente 10 sind, ebenso wie das Aufnahmeelement 7 für das Steckergehäuse 7b und das Druckelement 8, jeweils als ein Bestandteil des Trägerelements 6 ausgebildet, sodass das Trägerelement 6 mit der radialen Ringfläche 6a, der axialen Ringfläche 6b, dem Aufnahmeelement 7 mit den Verbindungsdurchgängen 7a für das Steckergehäuse 7b mit den Verbindungsanschlüssen, dem Druckelement 8 und den Klemmelementen 10 als eine Einheit, insbesondere als ein einteiliges Spritzgusselement, ausgebildet ist.
Bei der in den 2a, 2b, 3a und 3b gezeigten Ausführungsform ist eine Vielzahl von Klemmelementen 10 vorgesehen, welche über den Umfang des Trägerelements 6 verteilt angeordnet sind. Dabei weisen die Klemmelemente 10 in Umfangsrichtung des Trägerelements 6 jeweils eine unterschiedliche Länge 11, 12 auf und sind in unterschiedlichen Abständen zueinander, insbesondere in unterschiedlichen Winkeln, zueinander ausgerichtet. Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform eines Trägerelements mit lediglich einem Klemmelement kann das Klemmelement vollumfänglich ausgebildet sein.
Die jeweilige Anordnung und Ausbildung der Klemmelemente 10 am Trägerelement 6 bewirkt ein Zentrieren des Trägerelements 6 am Statorkern 2, sodass neben dem nicht dargestellten vollumfänglich oder zumindest in einem Winkelbereich von mindestens 270° und damit umlaufend ausgebildeten Klemmelement ebenso beispielsweise drei Klemmelemente gleicher Länge I vorgesehen sein können, welche gleichmäßig über den Umfang verteilt und damit insbesondere in einem Winkel von jeweils 120° zueinander angeordnet sind. Die Winkelangabe bezieht sich dabei stets auf einen bestimmten Punkt oder eine bestimmte durch das Klemmelement 10 verlaufende Ebene entlang der Längsachse 5 des Stators 1, wie eine mittlere Ebene oder eine an einer Seitenkante der Klemmelemente verlaufende Ebene.
Die zumindest teilelastischen Klemmelemente 10 weisen als Komponenten des Trägerelements 6 eine der Geometrie und den mechanischen Abmessungen des Trägerelements 6 sowie insbesondere einer Außenseite der Außenwandung des Statorkerns 2 entsprechende und definierte Steifigkeit auf. Bei der Montage des Trägerelements 6 am Statorkern 2 wird zwischen den Klemmelementen 10 und der Außenseite der Außenwandung des Statorkerns 2 eine jeweils im Wesentlichen in radialer Richtung auf den Statorkern 2 wirkende Kraft, insbesondere eine Federkraft oder Klemmkraft, aufgebaut und so das Trägerelement 6 aufgrund der elastischen Eigenschaften der Klemmelemente 10 gegen den Statorkern 2 gedrückt. Dabei ist jeweils der Radius der Innenseite des zweiten Schenkels 10b des Klemmelements 10 geringer als der Radius der Außenseite der Außenwandung des Statorkerns 2.
Mit der elastischen Verformung der Klemmelemente 10 wirkt die Kraft auf den Statorkern 2 ein. Damit wird nach dem Vorgang der Montage des Trägerelements 6 am Statorkern 2 mittels der Verformung der Klemmelemente 10 eine Vorspannung erzeugt, welche das Trägerelement 6 verspannt und eine relative Bewegung des Trägerelements 6 beziehungsweise des Aufnahmeelements 7 mit dem Steckergehäuse 7b zum Statorkern 2 insbesondere während der Montage des Elektromotors und damit des Verdichters verhindert. Das Trägerelement 6 wird durch einen Presssitz zwischen dem Trägerelement 6 und dem Statorkern 2 speziell in der radialen Richtung am Außenumfang des Statorkerns 2 festgeklemmt und fixiert. Das Trägerelement 6 ist zudem am Außenumfang des Statorkerns 2 ausgerichtet.
Dabei sind das Material und die Wandstärke der Klemmelemente 10 derart ausgebildet, dass sich die Klemmelemente 10 bei der Montage des Trägerelements 6 am Statorkern 2 über den Außenradius des Statorkerns 2, insbesondere die Außenseite der Außenwandung des Statorkerns 2, ausdehnen können und ebenso im montierten Zustand des Trägerelements 6 am Statorkern 2 eine entsprechende Klemmkraft auf den Statorkern 2 ausüben, sodass eine gewaltfreie Verschiebung in radialer und axialer Richtung nicht möglich ist und eine ungewollte Bewegung verhindert wird.
Der Stator 1 weist zudem ein System 11 zum eindeutigen Positionieren des Trägerelements 6 mit dem Aufnahmeelement 7 mit den Verbindungsdurchgängen 7a für das Steckergehäuse 7b mit Verbindungsanschlüssen zum elektrischen Verbinden der Spulen 3 des Stators 1 mit dem Wechselrichter am Statorkern 2 auf. In 2a ist ein erstes Element 11 a des Systems 11 dargestellt, welches als eine Ausnehmung 11a in Form einer Nut in der Außenseite der Außenwandung des Statorkerns 2 ausgebildet ist. Die nutförmige Ausnehmung 11a ist beginnend von der Stirnseite des Stators 1, an welcher das Trägerelement 6 angeordnet ist, ausgehend in axialer Richtung ausgerichtet und erstreckt sich mit einer konstanten Tiefe in die Außenwandung des Statorkerns 2 hinein.
In den 4a und 4b sind Detailansichten des Trägerelements 6 aus den 2a und 2b in einer perspektivischen Darstellung sowie einer Draufsicht der zum Statorkern 2 ausgerichteten Seite gezeigt, während aus 5 der Stator 1 in einem vormontierten Zustand des Trägerelements 6 am Statorkern 2 in einer Schnittdarstellung durch das System 11 zum Positionieren des Trägerelements 6 am Statorkern 2 hervorgeht.
Die in der Außenseite der Außenwandung des Statorkerns 2 ausgebildete Ausnehmung 11a weist gemäß 5 in der senkrecht zur Längsachse 5 beziehungsweise axialen Richtung aufgespannten Ebene einen halbkreisförmigen Querschnitt auf.
Das System 11 zum eindeutigen Positionieren des Trägerelements 6 und damit des Aufnahmeelements 7 für das Steckergehäuse 7b in Umfangsrichtung des Stators 1 am Statorkern 2 basiert auf der Ausbildung von Formschlusselementen, sodass zu jedem ersten Element 11 a des Systems 11 ein dazu in der Form korrespondierendes zweites Element 11b vorgesehen ist.
Das Trägerelement 6 weist im Bereich mindestens eines Klemmelements 10 an einer in radialer Richtung zum Statorkern 2 weisenden Innenseite 12 des axial ausgerichteten, hohlzylinderabschnittförmigen zweiten Schenkels 10b mindestens ein zweites Element 11b des Systems 11 auf, welches mit der Form der an der Außenseite der Außenwandung des Statorkerns 2 vorgesehenen nutartigen Ausnehmung 11a als erstes Elements 11a des Systems 11 korrespondiert. Das zweite Element 11b ist dabei als eine von der Innenseite 12 des zweiten Schenkels 10b des Klemmelements 10 hervorragende Ausformung 11b am Übergang des axial ausgerichteten zweiten Schenkels 10b zum radial ausgerichteten ersten Schenkel 10a des Klemmelements 10 ausgebildet. Die Ausformung 11b weist eine sich vom Übergang der Schenkel 10a, 10b als erstes Ende ausgehende, in Richtung der Längsachse 5 des Stators 1 im Querschnitt der senkrecht zur Längsachse 5 beziehungsweise axialen Richtung aufgespannten Ebene verjüngende Halbkreisform auf.
Mit der Halbkreisform weist die Ausformung 11b eine zur Ausnehmung 11a des Systems 11 korrespondierende Geometrie und Form auf. Der Formschluss der Elemente 11a, 11b des Systems 11 zum Positionieren wird während der Montage des Trägerelements 6 am Statorkern 2 bevorzugt in einer entlang der Längsachse 5 verlaufenden Bewegungsrichtung sichergestellt. Dabei greift das am Klemmelement 10 des Trägerelements 6 ausgebildete zweite Element 11b in das an der Außenseite der Außenwandung des Statorkerns 2 ausgebildete erste Element 11a ein.
Die jeweils symmetrisch zur Längsachse 5 ausgebildeten Ausnehmung 11a und Ausformung 11b als Elemente 11a, 11b des Systems 11 können im montierten Zustand des Trägerelements 6 am Statorkern 2 mit den zueinander weisend angeordneten Seitenflächen flächig aneinander anliegen. Damit ist das Trägerelement 6 durch eine zwischen dem Trägerelement 6, insbesondere dem Klemmelement 10 des Trägerelements 6, und dem Statorkern 2 ausgebildete formschlüssige Verbindung auch gegen ein Verdrehen um die Längsachse 5 und in radialer Richtung am Statorkern 2 fixiert und stets in gewünschter Weise zum Stator 1 eindeutig orientiert angeordnet, um während der Montage des Elektromotors die am Wechselrichter angeordneten und als Stifte ausgebildeten Steckverbinder in die im Steckergehäuse 7b ausgebildeten Verbindungsanschlüsse einzuführen.
Die Elemente 11a, 11b des Systems 11 zum Positionieren des Trägerelements 6 am Statorkern 2 sind in den Ausdehnungen und Formen jedoch bevorzugt derart ausgebildet, dass bei einer exakten finalen Anordnung des Trägerelements 6 am Statorkern 2 im Nominalmaß ein Aneinanderanliegen der Elemente 11a, 11b vermieden wird.
Bei einer Ausbildung von mindestens jeweils zwei ersten Elementen 11a und zweiten Elementen 11b des Systems 11 zum Positionieren und zur Verdrehsicherung des Trägerelements 6 in Umfangsrichtung des Stators 1 sind die miteinander korrespondierenden Elemente 11a, 11b asymmetrisch, das heißt in einem ungleichen Abstand am Umfang oder Winkel zueinander angeordnet, um eine eindeutige Anordnung des Trägerelements 6 mit dem Aufnahmeelement 7 und damit des Steckergehäuses 7b am Statorkern 2 zu gewährleisten.
Bezugszeichenliste

1: Stator
2: Statorkern
3: Spule
4: Isolationselement
5: Längsachse
6: Trägerelement
6a: radiale Ringfläche
6b: axiale Ringfläche
7: Aufnahmeelement
7a: Verbindungsdurchgang
7b: Steckergehäuse
8: Druckelement
9: Leitungsdraht
10: Klemmelement
10a: erster Schenkel
10b: zweiter Schenkel
11: System zum Positionieren
11a: erstes Element, Ausnehmung System 11
11b: zweites Element, Ausformung System 11
12: Innenseite zweiter Schenkel 10b Klemmelement 10
A: Antriebswelle
E: Elektromotor
G: Gehäuse
L: Leiterplatte
R: Rotor
SE: Schaltelement
SV: Schaltvorrichtung
VA: Verbindungsanordnung
VM: Verdichtungsmechanismus
I, I1, I2: Länge, Ausdehnung Klemmelement 10

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015146677 A1 [0007]

Claims

Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere ein Elektromotor, aufweisend einen Rotor und einen Stator (1) mit einem Statorkern (2), welche sich entlang einer gemeinsamen Längsachse (5) erstreckend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an einer ersten in einer axialen Richtung ausgerichteten Stirnseite des Stators (1) ein Trägerelement (6) anliegend angeordnet ist, welches mit mindestens einem Aufnahmeelement (7) für ein Steckergehäuse (7b) zur Aufnahme von mindestens einem Steckverbinder sowie mindestens einem Klemmelement (10) zum Fixieren des Trägerelements (6) am Statorkern (2) als eine zusammenhängende Einheit und einteilige Komponente ausgebildet ist, wobei das mindestens eine Klemmelement (10) auf einer in axialer Richtung ausgerichteten und zum Statorkern (2) hin weisenden Seite des Trägerelements (6) sowie mit einer Innenseite (12) an einer Außenseite einer Außenwandung des Statorkerns (2) anliegend, das Trägerelement (6) am Statorkern (2) zentrierend angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Klemmelement (10) im Querschnitt die Form von zwei in einem Winkel zueinander angeordneten Schenkeln (10a, 10b) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (10a, 10b) des Klemmelements (10) in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (10a, 10b) des Klemmelements (10) an Stirnkanten den Winkel einschließend an äußeren Seitenkanten aneinanderanliegend angeordnet und miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Schenkel (10a) des Klemmelements (10) in radialer Richtung weisend angeordnet ist und die Form eines Kreisrings oder eines Kreisringabschnitts aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Schenkel (10b) des Klemmelements (10) in axialer Richtung weisend angeordnet ist und die Form eines Zylinders oder eines Zylinderabschnitts aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste, freie Stirnkante des zweiten Schenkels (10b) des Klemmelements (10) in Richtung einer der ersten Stirnseite des Stators (1) gegenüberliegenden zweiten Stirnseite ausgerichtet angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (6) eine radial ausgerichtete Ringfläche (6a) sowie eine axial ausgerichtete Ringfläche (6b) aufweist, wobei die radial ausgerichtete Ringfläche (6a) und die axial ausgerichtete Ringfläche (6b) an äußeren Seitenkanten aneinanderanstoßend angeordnet und miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radial ausgerichtete Ringfläche (6a) des Trägerelements (6) die Form eines Kreisrings oder eines Kreisringabschnitts aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axial ausgerichtete Ringfläche (6b) des Trägerelements (6) die Form eines Zylinders oder eines Zylinderabschnitts aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Klemmelement (10) in einem Bereich einer freien Stirnkante der axial ausgerichteten Ringfläche (6b) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Klemmelement (10) entlang einer ersten Stirnkante eines ersten Schenkels (10a) mit der axial ausgerichteten Ringfläche (6b) des Trägerelements (6) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Klemmelement (10) im Bereich eines zweiten Schenkels (10b) mit einer Innenseite (12) flächig an der Außenseite der Außenwandung des Statorkerns (2) anliegend angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Radius der Innenseite (12) des Klemmelements (10) derart geringer als ein Radius der Außenseite der Außenwandung des Statorkerns (2) ausgebildet ist, dass das Klemmelement (10) elastisch verformt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (6) ein einzelnes Klemmelement (10) aufweist, welches sich vollumfänglich oder zumindest in einem Winkelbereich von mindestens 270° um das Trägerelement (6) erstreckend ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (6) eine Vielzahl von Klemmelementen (10) aufweist, welche über den Umfang des Trägerelements (6) verteilt angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (10) in Umfangsrichtung des Trägerelements (6) mit unterschiedlichen oder gleichen Längen (I, 11, 12) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmelemente (10) in Umfangsrichtung des Trägerelements (6) in unterschiedlichen oder gleichen Abständen zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (6) drei Klemmelemente (10) aufweist, welche mit einer gleichen Länge (I) ausgebildet sowie gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein System (11) zum Positionieren des Trägerelements (6) am Statorkern (2) mit mindestens einem ersten Element (11a) und mindestens einem zweiten Element (11b) ausgebildet ist, welche zusammen eine formschlüssige Verbindung ausbilden.
Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (11 a) und das zweite Element (11b) jeweils eine symmetrisch zur Längsachse (5) ausgebildete Form aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (11 a) des Systems (11) an der Außenseite der Außenwandung des Statorkern (2) und das zweite Element (11b) des Systems (11) am Trägerelement (6) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (11b) des Systems (11) an einer Innenseite (12) eines am Statorkern (2) anliegenden Schenkels (10b) des Klemmelements (10) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (11a) des Systems (11) als eine Ausnehmung innerhalb der Außenwandung des Statorkerns (2) ausgebildet ist, welche sich von der mit dem Trägerelement (6) des Stators (1) ausgebildeten ersten Stirnseite ausgehend, parallel zur Längsachse (5) des Stators (1) an der Außenseite der Außenwandung des Statorkern (2) entlang erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (11a) des Systems (11) die Form einer Nut aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut mit einem halbkreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (11b) des Systems (11) als eine Ausformung ausgebildet ist, welche mit der Form des ersten Elements (11a) des Systems (11) korrespondiert.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (11b) des Systems (11) als eine von einer an der Außenseite der Außenwandung des Statorkerns (2) anliegenden Innenseite (12) des Klemmelements (10) hervorragende Ausformung ausgebildet ist, welche sich in Richtung der Längsachse (5) des Stators (1) erstreckt und einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element (11b) des Systems (11) eine sich in Richtung einer der ersten Stirnseite des Stators (1) gegenüberliegenden zweiten Stirnseite, in Richtung der Längsachse (5) des Stators (1) verjüngende Form aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausbildung von mindestens jeweils zwei ersten Elementen (11a) und zweiten Elementen (11b) des Systems (11) die jeweils miteinander korrespondierenden Elemente (11a, 11b) ungleichmäßig über den Umfang des Stators (1) verteilt ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Aufnahmeelement (7) mit mindestens einem Verbindungsdurchgang (7a) ausgebildet ist, welcher mit einem Verbindungsanschluss des Steckergehäuses (7b) zur Aufnahme von Steckverbindern korrespondiert.
Verfahren zum Montieren der Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids nach einem der Ansprüche 1 bis 31, aufweisend folgende Schritte: - Anordnen eines Rotors und eines Stators (1) auf einer gemeinsamen Längsachse (5), wobei der Stator (1) den Rotor in radialer Richtung umschließt, sowie - Anordnen eines Trägerelements (6) an einer ersten in einer axialen Richtung ausgerichteten Stirnseite des Stators (1), wobei mindestens ein Klemmelement (10) auf einer in axialer Richtung ausgerichteten und zu einem Statorkern (2) des Stators (1) hin weisenden Seite des Trägerelements (6) ausgerichtet am Statorkern (2) angeordnet wird und das mindestens eine Klemmelement (10) derart elastisch verformt wird, dass zwischen dem Klemmelement (10) und einer Außenseite einer Außenwandung des Statorkerns (2) eine im Wesentlichen in einer radialen Richtung auf den Statorkern (2) wirkende Kraft erzeugt und das Trägerelement (6) am Statorkern (2) verspannt wird.
Verwendung einer Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters, insbesondere ein Elektromotor, zum Verdichten eines dampfförmigen Fluids, nach einem der Ansprüche 1 bis 31 für einen Verdichter eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs.