DE102022208436A1

DE102022208436A1 - Stator for an electrical machine, an electrical machine, and method for producing such a stator

Info

Publication number: DE102022208436A1
Application number: DE102022208436.5A
Authority: DE
Inventors: Andrew Pierson; Achim Kraus; Markus Vollmer; Konstantin Braun; Marcel Stengel; Wolfgang Schiek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-08-12
Filing date: 2022-08-12
Publication date: 2024-02-15

Abstract

Stator (10), elektrische Maschine (12), sowie Verfahren zum Herstellen eines Stators (10) mit einem Statorgrundkörper (34) aus Metall, der einen kreisförmigen Jochbereich (13), und daran angeordnete radiale Statorzähne (14) zur Aufnahme einer elektrischen Wicklung (20) aufweist, wobei auf dem Statorgrundkörper (34) mindestens eine Isoliermaske (40) aus Kunststoff angeordnet ist, auf die die elektrische Wicklung (20) gewickelt ist, und der bewickelte Statorgrundkörper (34) axial in ein zylindrisches Statorgehäuse (15) eingefügt ist, wobei der Statorgrundkörper (34) nicht unmittelbar am Statorgehäuse (15) anliegt, sondern sich ausschließlich über Abstützflächen (44) der mindestens einen Isoliermaske (40) am Statorgehäuse (15) abstützt.Stator (10), electrical machine (12), and method for producing a stator (10) with a stator base body (34) made of metal, which has a circular yoke area (13) and radial stator teeth (14) arranged thereon for receiving an electrical winding (20), wherein at least one insulating mask (40) made of plastic is arranged on the stator base body (34), onto which the electrical winding (20) is wound, and the wound stator base body (34) is inserted axially into a cylindrical stator housing (15). is, wherein the stator base body (34) does not rest directly on the stator housing (15), but is supported exclusively on the stator housing (15) via support surfaces (44) of the at least one insulating mask (40).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stator für eine elektrische Maschine, sowie auf eine elektrische Maschine und auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Stators nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a stator for an electrical machine, as well as to an electrical machine and a method for producing such a stator according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Mit der DE 10 2010 028 989 A1 ist ein Stator einer elektrischen Maschine bekannt geworden, dessen Statorgrundkörper aus einzelnen axial gestapelten Blechlamellen zusammengesetzt ist. Ein solches, bewickeltes Lamellenpaket ist in ein Gehäuse eingeklebt, wobei zum besseren Einfügen des Lamellenpakets in das Gehäuse letzteres erwärmt wird, um dessen Innendurchmesser für die Montage des Lamellenpakets zu vergrößern. Das Gehäuse weist im unteren Bereich eine Bodenfläche auf, in der ein Rotorlager für eine durchragende Rotorwelle angeordnet ist. An der Innenwand des Gehäuses ist zur Bodenfläche hin ein umlaufender Bund ausgeformt, der einen axialen Anschlag für die Stirnfläche des Lamellenpakets bildet, die der Bodenfläche zugewandt ist. Bei solch einer Ausführung liegt der Außenumfang des Lamellenpakets großflächig am Gehäuse an, wodurch störender Körperschall, der beim Betrieb des Elektromotors erzeugt wird, auf das Gehäuse übertragen wird.With the DE 10 2010 028 989 A1 A stator of an electrical machine has become known, the stator base body of which is composed of individual axially stacked sheet metal lamellas. Such a wound disk pack is glued into a housing, with the latter being heated in order to better insert the disk pack into the housing in order to enlarge its inner diameter for the assembly of the disk pack. The housing has a bottom area in the lower area in which a rotor bearing for a protruding rotor shaft is arranged. On the inner wall of the housing, a circumferential collar is formed towards the bottom surface, which forms an axial stop for the end face of the disk pack, which faces the bottom surface. In such a design, the outer circumference of the disk pack rests over a large area on the housing, whereby disruptive structure-borne noise generated during operation of the electric motor is transmitted to the housing.

Die DE 20 2020 102 442 U1 zeigt einen Stator eines Elektromotors, bei dem am Statorgrundkörper Klemmelemente angeordnet sind, um den Statorgrundkörper radial und axial in einem Statorgehäuse zu verspannen. Dabei sind die Klemmelemente als Stanzbiegeteile ausgebildet, die in axiale Nuten am radial äußeren Umfang des Statorgrundkörpers eingefügt werden. Bei solch einer Ausführung ist die Schwingungsanregungen des Statorgrundkörpers zum Statorgehäuse relativ gut entkoppelt, es müssen jedoch viele einzelne Bauteile montiert werden. Außerdem ist der thermische Kontakt vom Statorgrundkörper zum Statorgehäuse durch die relativ geringe Anpressfläche recht klein, so dass die Wärme aus der elektrischen Wicklung schlecht abgeführt werden kann. Diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemäße Lösung behoben werden.The DE 20 2020 102 442 U1 shows a stator of an electric motor, in which clamping elements are arranged on the stator base body in order to clamp the stator base body radially and axially in a stator housing. The clamping elements are designed as stamped and bent parts which are inserted into axial grooves on the radially outer circumference of the stator base body. With such a design, the vibration excitations of the stator base body are relatively well decoupled from the stator housing, but many individual components have to be assembled. In addition, the thermal contact from the stator base body to the stator housing is quite small due to the relatively small contact surface, so that the heat can be poorly dissipated from the electrical winding. These disadvantages are intended to be eliminated by the solution according to the invention.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch das Einpressen des Statorgrundkörpers ausschließlich über die Abstützflächen der mindestens einen Isoliermaske das Metall des Statorgrundkörpers nicht unmittelbar am Statorgehäuse anliegt. Da zwischen dem metallenen Statorgrundkörper und der Isoliermaske und von der Isoliermaske zum metallenen Statorgehäuse jeweils ein großer Impedanz-Schritt ausgebildet ist, kann die Körperschallanregung des Statorgrundkörpers im Motorbetrieb gut vom Statorgehäuse entkoppelt werden. Dabei kann über die Abstützflächen der mindestens einen Isoliermaske noch ausreichend Wärme an das Statorgehäuse abgeleitet werden, um eine Überhitzung der elektrischen Wicklung zu vermeiden.The device according to the invention and the method according to the invention with the features of the independent claims have the advantage that by pressing in the stator base body exclusively via the support surfaces of the at least one insulating mask, the metal of the stator base body does not rest directly on the stator housing. Since a large impedance step is formed between the metal stator base body and the insulating mask and from the insulating mask to the metal stator housing, the structure-borne noise excitation of the stator base body can be well decoupled from the stator housing during engine operation. Sufficient heat can still be dissipated to the stator housing via the support surfaces of the at least one insulating mask in order to avoid overheating of the electrical winding.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführung möglich. Weist die mindestens eine Isoliermaske radiale Fortsätze auf, die sich über den äußeren Umfang des Statorgrundkörpers hinaus erstrecken, wird dadurch ein radialer Luftspalt zwischen dem Statorgrundkörper und der Innenseite des Statorgehäuses ausgebildet. Daher kann bevorzugt über die gesamte axiale Länge des Statorgrundkörpers der Körperschall nicht unmittelbar an die Gehäusewand des Statorgehäuses übertragen werden. An den äußeren radialen Enden der radialen Fortsätze sind die Abstützflächen ausgebildet, über die der Statorgrundkörper radial im Statorgehäuse verspannt ist. Die Ausformung der radialen Fortsätze kann mittels dem Spritzguss-Verfahren sehr einfach und kostengünstig an die Anforderungen der elektrischen Maschine angepasst werden. So können die radialen Fortsätze einerseits als geschlossener Ringsteg ausgebildet sein, der sich über den gesamten Umfang erstreckt. Andererseits können auch mehrere diskrete, radiale Stege gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet werden.The measures listed in the dependent claims make advantageous developments and improvements to the design specified in the independent claims possible. If the at least one insulating mask has radial extensions that extend beyond the outer circumference of the stator base body, a radial air gap is thereby formed between the stator base body and the inside of the stator housing. Therefore, the structure-borne noise cannot be transmitted directly to the housing wall of the stator housing, preferably over the entire axial length of the stator base body. At the outer radial ends of the radial extensions, the support surfaces are formed, via which the stator base body is braced radially in the stator housing. The shape of the radial extensions can be adapted very easily and cost-effectively to the requirements of the electrical machine using the injection molding process. On the one hand, the radial extensions can be designed as a closed annular web that extends over the entire circumference. On the other hand, several discrete, radial webs can also be arranged evenly distributed over the circumference.

Um den Statorgrundkörper auch axial im Statorgehäuse zu fixieren, sind an der mindestens einen Isoliermaske axiale Fortsätze angeformt, an deren axialen Enden axiale Abstützflächen ausgebildet sind. Über diese axialen Fortsätze kann sich der Statorgrundkörper einerseits an einer Bodenfläche des Statorgehäuses axial abstützen, und axial gegenüberliegend an einem Lagerdeckel axial abstützen, der nach der Montage des Statorgrundkörpers in das Statorgehäuse eingefügt wird. Bevorzugt weisen die Isoliermasken jeweils sowohl radiale als auch axiale Fortsätze für die Abstützung im Statorgehäuse auf. Auch die axialen Fortsätze können entweder als einzelne, diskrete axiale Stege ausgebildet sein, oder als über den Umfang umlaufender Ringbund. Da die Isoliermasken beim Bewickeln der Statorzähne durch die elektrische Wicklung fest auf dem Statorgrundkörper fixiert werden, sind auch die radialen und axialen Fortsätze mit den entsprechenden Abstützflächen dauerhaft zuverlässig präzise positioniert. Bei der Fertigung müssen die Toleranzen nur im Bereich der Abstützflächen am Statorgehäuse und/oder am Lagerschild genau eingehalten werden, und nicht über die gesamte Innenseite des Statorgehäuses, wie dies bei einer Presspassung des Statorgrundkörpers unmittelbar im Statorgehäuse der Fall sein müsste. Dadurch kann über die Ausbildung der radialen und axialen Fortsätze der Isoliermasken kostengünstig eine sehr exakte Positionierung der elektrischen Magnetpole gegenüber dem Rotor erzielt werden.In order to fix the stator base body axially in the stator housing, axial extensions are formed on the at least one insulating mask, at the axial ends of which axial support surfaces are formed. Via these axial extensions, the stator base body can be axially supported on the one hand on a bottom surface of the stator housing, and axially oppositely supported on a bearing cover, which is inserted into the stator housing after the stator base body has been assembled. The insulating masks preferably each have both radial and axial extensions for support in the stator housing. The axial extensions can also be designed either as individual, discrete axial webs, or as an annular collar running around the circumference. Since the insulating masks are firmly fixed to the stator base body by the electrical winding when the stator teeth are wound, the radial and axial extensions with the corresponding support surfaces are also reliably and precisely positioned in the long term. The Toleran must be used during production zen must only be strictly adhered to in the area of the support surfaces on the stator housing and/or on the end shield, and not over the entire inside of the stator housing, as would have to be the case with a press fit of the stator base body directly in the stator housing. As a result, a very precise positioning of the electrical magnetic poles relative to the rotor can be achieved cost-effectively by forming the radial and axial extensions of the insulating masks.

Um einen guten thermischen Übergang zwischen den Abstützflächen und dem Statorgehäuse und/oder dem Lagerschild auszubilden, liegen die radialen und/oder axialen Fortsätze vorzugsweise über den gesamten Umfang unmittelbar radial an der korrespondierenden zylindrischen Innenfläche des Statorgehäuses und/oder an den axialen Anlageflächen des Bodens und/oder des Lagerschilds an. Das Statorgehäuse ist bevorzugt aus Metall ausgebildet, beispielsweise aus Aluminium oder Stahl. Dadurch ist eine Wärmesenke ausgebildet, um den Statorgrundkörper über die mindestens eine Isoliermaske ausreichend zu entwärmen.In order to form a good thermal transition between the support surfaces and the stator housing and/or the end shield, the radial and/or axial extensions preferably lie directly radially over the entire circumference on the corresponding cylindrical inner surface of the stator housing and/or on the axial contact surfaces of the base and /or the end shield. The stator housing is preferably made of metal, for example aluminum or steel. As a result, a heat sink is formed in order to sufficiently heat the stator base body via the at least one insulating mask.

Die Isoliermasken werden als Kunststoffteile mittels Spritzgießen gefertigt. Dabei können die entsprechenden radialen und axialen Abstützflächen sehr kostengünstig an der gewünschten Position an der Isoliermaske ausgebildet werden. Dabei ist es auch möglich federelastische Geometrie - wie beispielsweise Federlaschen oder Federbügel - aus Kunststoff auszubilden, an denen die Abstützflächen elastisch federnd angeordnet sind. Dadurch können Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden, und eine zuverlässige Fixierung auch über große Temperaturbereiche und bei starken Erschütterungen über die gesamte Lebensdauer gewährleistet werden.The insulating masks are manufactured as plastic parts using injection molding. The corresponding radial and axial support surfaces can be formed very cost-effectively at the desired position on the insulating mask. It is also possible to design resilient geometry - such as spring tabs or spring clips - made of plastic, on which the support surfaces are arranged in an elastically resilient manner. This means that manufacturing tolerances can be compensated for and reliable fixation can be guaranteed over the entire service life, even over large temperature ranges and in the event of strong vibrations.

Gemäß einer weiteren Ausführung können die radialen und/oder axialen Abstützflächen auch an einer zweiten Komponente der Isoliermaske ausgebildet werden, die beispielsweise elastischer ausgebildet ist, als eine erste Komponente, an der die elektrische Wicklung aufliegt. Solche Zwei-Komponenten-Spritzgussteile können ebenfalls sehr günstig gefertigt werden, wobei das Material der beiden Komponenten einerseits an die notwendige Stabilität für die elektrische Isolation, und andererseits an die notwendige Elastizität für den Toleranzausgleich beim Einpressen des Statorgrundkörpers in das Statorgehäuse angepasst werden kann.According to a further embodiment, the radial and/or axial support surfaces can also be formed on a second component of the insulating mask, which is, for example, more elastic than a first component on which the electrical winding rests. Such two-component injection molded parts can also be manufactured very cheaply, whereby the material of the two components can be adapted to the necessary stability for electrical insulation on the one hand, and to the elasticity necessary for tolerance compensation when pressing the stator base body into the stator housing on the other hand.

Beispielsweise kann die erste Komponente ein Thermoplast sein, der die Stirnfläche des Statorzahns vollständig überdeckt. Die radialen und/oder axialen Fortsätze können hingegen mit einem Elastomer als eine zweite Komponente ausgebildet sein, das mit einer entsprechenden radialen und/oder axialen Abstützfläche am Statorgehäuse und/oder am Lagerschild anliegt. Dabei ist die zweite Komponente quasi als Federelement ausgebildet, die die erste, starre Komponente der Isoliermaske elastisch gegenüber dem Statorgehäuse und/oder dem Lagerschild verspannt.For example, the first component can be a thermoplastic that completely covers the end face of the stator tooth. The radial and/or axial extensions, on the other hand, can be designed with an elastomer as a second component, which rests on the stator housing and/or on the end shield with a corresponding radial and/or axial support surface. The second component is designed as a spring element, which elastically braces the first, rigid component of the insulating mask relative to the stator housing and/or the end shield.

Um den Statorgrundkörper dauerhaft zuverlässig im Statorgehäuse exakt zu positionieren, können die radialen und/oder axialen Abstützflächen in korrespondierende Vertiefungen im Statorgehäuse und/oder im Lagerschild eingreifen, um einen entsprechenden Formschluss zu realisieren. Dabei können die Abstützflächen direkt an der zweiten, elastischen Komponente der Isoliermasken angeformt sein, sodass die Abstützflächen mittels einer elastischen Anpresskraft in die entsprechenden Vertiefungen gedrückt werden. Dabei können beispielsweise die radialen Stege einen Formschluss bezüglich der Axialrichtung bilden, und die axialen Stege einen Formschluss bezüglich der Radialrichtung. Sind die radialen und/oder axialen Stege diskret ausgebildet, oder weisen sie in ihrer Längserstreckung eine Stufe auf, kann dadurch auch ein Formschluss bezüglich der Umfangsrichtung als Drehsicherung für den Statorgrundkörper ausgebildet werden.In order to reliably and permanently position the stator base body in the stator housing, the radial and/or axial support surfaces can engage in corresponding recesses in the stator housing and/or in the end shield in order to achieve a corresponding positive connection. The support surfaces can be formed directly on the second, elastic component of the insulating masks, so that the support surfaces are pressed into the corresponding recesses by means of an elastic contact pressure. For example, the radial webs can form a positive fit with respect to the axial direction, and the axial webs can form a positive fit with respect to the radial direction. If the radial and/or axial webs are designed discretely, or if they have a step in their longitudinal extent, a positive connection can also be formed with respect to the circumferential direction as a rotation lock for the stator base body.

Bevorzugt ist der radiale Fortsatz der Isoliermaske axial außerhalb des Erstreckungsbereiches des Statorgrundkörpers aus Metall angeordnet. Beispielsweise sind dabei die radialen Fortsätze an einer axialen Wand der Isoliermaske ausgebildet, an der sich die elektrische Wicklung radial abstützen kann. Dadurch erstreckt sich der Luftspalt zwischen dem Statorgehäuse und dem Statorgrundkörper über dessen gesamte axiale Länge. Dadurch kommen die Blechlamellen des Statorgrundkörpers nicht in direkten Kontakt mit dem Statorgehäuse, wodurch eine Körperschallanregung wirkungsvoll unterbunden wird.The radial extension of the insulating mask is preferably arranged axially outside the extension area of the stator base body made of metal. For example, the radial extensions are formed on an axial wall of the insulating mask, on which the electrical winding can be supported radially. As a result, the air gap between the stator housing and the stator base body extends over its entire axial length. As a result, the sheet metal lamellae of the stator base body do not come into direct contact with the stator housing, which effectively prevents structure-borne sound excitation.

Bevorzugt setzt sich der Statorgrundkörper aus einzelnen Winkelsegmenten zusammen, die bevorzugt als Einzelzahnsegmente ausgebildet sind. Dabei werden die Blechlamellen derart ausgestanzt, dass an einem Jochsegment genau ein einziger Statorzahn angeformt ist. Diese T-förmigen Blechlamellen werden axial übereinander gestapelt und miteinander verbunden, um ein einzelnes T-förmiges Statorsegment zu bilden. Auf die Statorsegmente wird jeweils axial von oben und unten eine separate Isoliermaske aufgesetzt, die jeweils die axialen Stirnseiten der Statorzähne überdecken. Die gewickelten Statorsegmente werden dann zu einem Ring zusammengesetzt, sodass die einzelnen Jochsegmente einen umlaufenden ringförmigen Jochbereich bilden. Die einzelnen Blechlamellen können dabei bevorzugt mittels einer sogenannten Precut-Technik ausgestanzt werden, bei der die einzelnen T-förmigen Blechlamellen nach dem Bewickeln der Statorsegmente gemäß ihrer ursprünglichen Position im Blech vor dem Ausstanzen zusammengesetzt werden.The stator base body is preferably composed of individual angle segments, which are preferably designed as individual tooth segments. The sheet metal lamellas are punched out in such a way that exactly a single stator tooth is formed on a yoke segment. These T-shaped sheet metal fins are stacked axially one on top of the other and connected together to form a single T-shaped stator segment. A separate insulating mask is placed axially on the stator segments from above and below, each of which covers the axial end faces of the stator teeth. The wound stator segments are then assembled into a ring so that the individual yoke segments form a circumferential annular yoke area. The individual sheet metal lamellas can preferably be punched out using a so-called precut technique, in which the individual T-shaped sheet metal lamellas are wound according to their original shape after the stator segments have been wound chen position in the sheet metal before punching out.

Besonders günstig ist es, wenn das Statorgehäuse einen einstückig angeformten Boden aufweist, an dem ein Lagersitz für die Rotorwelle ausgebildet ist. Dabei wird der bewickelte Statorgrundkörper axial von einer offenen Seite des Statorgehäuses in dieses eingefügt, und anschließend wird ein Lagerdeckel axial auf die offene Seite des Statorgehäuses eingepresst. Im Lagerschild ist ebenfalls ein Lagersitz für ein zweites Lager der Rotorwelle ausgebildet. Dabei kann sich der Statorgrundkörper über die axialen Abstützflächen direkt einerseits am Boden des Statorgehäuses und axial gegenüberliegend am Lagerschild axial abstützen.It is particularly favorable if the stator housing has an integrally formed base on which a bearing seat for the rotor shaft is formed. The wound stator base body is inserted axially from an open side of the stator housing into it, and then a bearing cover is pressed axially onto the open side of the stator housing. A bearing seat for a second bearing of the rotor shaft is also formed in the end shield. The stator base body can be axially supported via the axial support surfaces directly on the bottom of the stator housing and axially opposite on the end shield.

Die Isoliermaske weist bevorzugt als radiale Anlagefläche für die elektrische Wicklung eine umlaufende Wand auf, die sich in Axialrichtung oberhalb des Statorgrundkörpers erstreckt. Zur Kontaktierung der elektrischen Wicklung werden Anschlussdrähte radial durch diese axiale Wand hindurch geführt und in Axialrichtung zu einer Verschaltungsanordnung und/oder eine Elektronikeinheit geführt. Dabei ist es besonders günstig, die radialen Fortsätze axial unterhalb der Durchführung der Anschlussdrähte auszubilden, wodurch auch die mechanische Stabilität der radialen Stege erhöht wird. Beispielsweise sind die radialen Stege unmittelbar axial im Anschluss an die Blechlamellen des Statorgrundkörpers ausgebildet, ohne axial mit diesen zu überlappen.The insulating mask preferably has a circumferential wall as a radial contact surface for the electrical winding, which extends in the axial direction above the stator base body. To contact the electrical winding, connecting wires are guided radially through this axial wall and guided in the axial direction to a wiring arrangement and/or an electronics unit. It is particularly advantageous to form the radial extensions axially below the passage of the connecting wires, which also increases the mechanical stability of the radial webs. For example, the radial webs are formed directly axially adjacent to the sheet metal lamellas of the stator base body, without overlapping axially with them.

Der Stator ist bevorzugt Bestandteil einer elektrischen Maschine, die beispielsweise als elektronisch kommutierter Elektromotor ausgebildet ist. Der Rotor ist dabei als Innenläufermotor radial innerhalb der Statorzähne angeordnet und im Statorgehäuse gelagert. Für die Kommutierung ist die Elektronikeinheit besonders günstig axial unmittelbar benachbart zum Lagerschild angeordnet, sodass die Anschlussdrähte der elektrischen Wicklung von der Isoliermaske axial durch das Lagerschild hindurch mit der Elektronikeinheit kontaktiert werden. Dabei können unterschiedliche Verschaltungen realisiert werden. Ein solcher EC-Motor kann besonders günstig für die Verstellung beweglicher Teile im Kraftfahrzeug oder als Rotationsantrieb für Pumpen oder anderer Komponenten eingesetzt werden.The stator is preferably part of an electrical machine, which is designed, for example, as an electronically commutated electric motor. The rotor is arranged as an internal rotor motor radially within the stator teeth and is mounted in the stator housing. For commutation, the electronics unit is particularly conveniently arranged axially immediately adjacent to the end shield, so that the connecting wires of the electrical winding are contacted by the insulating mask axially through the end shield with the electronics unit. Different interconnections can be implemented. Such an EC motor can be used particularly favorably for adjusting moving parts in a motor vehicle or as a rotary drive for pumps or other components.

Bei der Herstellung des Stators wird der Statorgrundkörper zuerst aus einzelnen Blechlamellen zusammengesetzt, bevorzugt stanzpaketiert. Danach werden die Isoliermasken auf das Lamellenpaket aufgesetzt, und die Statorzähne bewickelt. Der bewickelte Statorgrundkörper wird dann axial in das Statorgehäuse eingefügt, sodass sich die radialen Fortsätze der Isoliermasken radial mit der Innenseite des Statorgehäuses verspannen. Der Statorgrundkörper wird axial so weit in das Statorgehäuse eingepresst, bis die axialen Fortsätze mit einer definierten Anpresskraft axial am Boden des Statorgehäuses anliegen.When producing the stator, the stator base body is first assembled from individual sheet metal lamellas, preferably stamped together. The insulating masks are then placed on the disk pack and the stator teeth are wound. The wound stator base body is then inserted axially into the stator housing, so that the radial extensions of the insulating masks clamp radially with the inside of the stator housing. The stator base body is pressed axially into the stator housing until the axial extensions rest axially on the bottom of the stator housing with a defined contact pressure.

Nach dem Positionieren des Statorgrundkörpers innerhalb des Statorgehäuses wird anschließend das Lagerschild axial von der offenen Seite des Statorgehäuses gegen den Statorgrundkörper gepresst. Dabei stützen sich die axialen Fortsätze mit ihren Abstützflächen axial mit einer vorgebbaren Anpresskraft am Lagerschild ab. Das Lagerschild wird bevorzugt an seinem äußeren Umfang in das offene Ende des Statorgehäuses eingepresst. Beim axialen Einführen des Lagerschildes werden die Anschlussdrähte der elektrischen Wicklung axial durch entsprechende Durchbrüche im Lagerschild hindurch geführt und mit der Verschaltungsanordnung oder der Elektronikeinheit kontaktiert.After positioning the stator base body within the stator housing, the end shield is then pressed axially from the open side of the stator housing against the stator base body. The axial extensions with their support surfaces are supported axially on the end shield with a predetermined contact force. The end shield is preferably pressed into the open end of the stator housing on its outer circumference. When the end shield is inserted axially, the connecting wires of the electrical winding are guided axially through corresponding openings in the end shield and contacted with the wiring arrangement or the electronic unit.

Gemäß einer Ausführung der Erfindung kann auf die radialen Abstützflächen an den Isoliermasken verzichtet werden, sodass der Statorgrundkörper ausschließlich über die axialen Abstützflächen im Statorgehäuse und an dem Lagerschild fixiert ist. Dabei muss die axiale Anpresskraft an den axialen Abstützflächen so groß sein, dass eine radiale Bewegung des Statorgrundkörpers innerhalb des Statorgehäuses unterbunden wird. Dabei können die axialen Fortsätze mit den daran ausgebildeten axialen Abstützflächen auch formschlüssig axial in entsprechenden Vertiefungen im Boden des Statorgehäuses und/oder im Lagerschild eingreifen.According to one embodiment of the invention, the radial support surfaces on the insulating masks can be dispensed with, so that the stator base body is fixed exclusively via the axial support surfaces in the stator housing and on the end shield. The axial contact pressure on the axial support surfaces must be so great that a radial movement of the stator base body within the stator housing is prevented. The axial extensions with the axial support surfaces formed thereon can also engage positively axially in corresponding recesses in the bottom of the stator housing and/or in the end shield.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Maschine, und
2 bis 3 schematisch weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Statoren.

Show it:

1 a first embodiment of a machine according to the invention, and
2 until 3 schematically further exemplary embodiments of stators according to the invention.

In 1 ist eine elektrischen Maschine 12 mit einem Stator 10 und einem Rotor 11 dargestellt. Der Stator 10 weist einen Statorgrundkörper 34 auf, der in Umfangsrichtung 9 einen Jochring 13 aufweist, von dem sich radiale Statorzähne 14 zur Aufnahme von einer mit Wickeldraht gewickelten elektrischen Wicklung 20 erstrecken. Die Wicklung 20 ist bevorzugt in Form von Einzelzahn-Spulen 23 ausgebildet, die auf den einzelnen Statorzähnen 14 angeordnet sind. In 1 weisen die Statorzähne 14 in Radialrichtung 7 nach innen, so dass innerhalb der Statorzähne 14 der Rotor 11 gelagert ist, der als Innenläufer vom Stator 10 angetrieben wird. Der Statorgrundkörper 34 ist aus einzelnen Blechlamellen 36 zusammengesetzt, die in Axialrichtung 8 übereinandergestapelt und zu einem Lamellenpaket verbunden sind.In 1 an electrical machine 12 with a stator 10 and a rotor 11 is shown. The stator 10 has a stator base body 34, which has a yoke ring 13 in the circumferential direction 9, from which radial stator teeth 14 extend to accommodate an electrical winding 20 wound with winding wire. The winding 20 is preferably designed in the form of single-tooth coils 23, which are arranged on the individual stator teeth 14. In 1 the stator teeth 14 point inwards in the radial direction 7, so that the rotor 11 is mounted within the stator teeth 14 and is driven by the stator 10 as an internal rotor. The Stator base body 34 is composed of individual sheet metal lamellae 36, which are stacked one above the other in the axial direction 8 and connected to form a lamina pack.

Vor dem Bewickeln des Statorgrundkörpers 34 wird auf diesen mindestens eine Isoliermaske 40 aufgesetzt. Bevorzugt wird eine erste Isoliermaske 40 axial von oben und eine zweite Isoliermaske 40 axial von unten auf den Statorzahn 14 gefügt. Durch das Wickeln werden die Isoliermasken 40 fest gegen den Statorgrundkörper 34 gepresst und dadurch sicher fixiert. Die Isoliermasken 40 überdecken jeweils die Stirnseiten der Statorzähne 14 und auch den Jochbereich 13 des Statorgrundkörpers 34. Um den bewickelten Statorgrundkörper 34 in einem Statorgehäuse 15 zu befestigen, weist die mindestens eine Isoliermaske 40 radiale Fortsätze 46 auf, die über den äußeren Umfang des Statorgrundkörpers 34 radial hinausreichen. An diesem radialen Fortsätzen 46 sind Abstützflächen 44 ausgebildet, über die sich der Statorgrundkörper 34 radial im Statorgehäuse 15 verspannt. Im Ausführungsbeispiel sind die Isoliermasken 40 beispielsweise als Kunststoff-Spritzgussteile hergestellt, an denen die radialen Fortsätze 46 einstückig angespritzt sind. Die Isoliermasken 40 sind hier als Ein-Komponenten-Teile 41 hergestellt, wobei optional die Abstützflächen 44 an einer Federgeometrie 43 angeformt sind, die einen gewissen Toleranzausgleich bewirken kann. Diese Federgeometrie 43 kann beispielsweise derart ausgeführt sein, dass die Abstützfläche 44 radial außen an einer radialen federnden Zunge oder einem radial federnden Bügel angeordnet ist. Dadurch wird der Statorgrundkörper 34 zuverlässig radial im Statorgehäuse 15 fixiert, ohne dass das Metall des Statorgrundkörpers 34 die Innenseite 16 des zylindrischen Statorgehäuses 15 berührt. Dadurch entsteht über den gesamten Umfang ein radialer Ringspalt 26 zwischen dem Statorgrundkörper 34 und dem Statorgehäuse 15, der sich bevorzugt über den gesamten axialen Erstreckungsbereich 35 des Statorgrundkörpers 34 erstreckt. Die radialen Fortsätze 46 können in einer ersten Ausführung als über den Umfang verteilte diskrete Stege ausgebildet sein, oder in einer weiteren Ausführung als ein über den gesamten Umfang umlaufender Ringsteg 47. Die Isoliermasken 40 weisen im radialen Jochbereich 13 eine axiale Wand 22 auf, an der sich die elektrische Wicklung 20 radial abstützen kann.Before winding the stator base body 34, at least one insulating mask 40 is placed on it. A first insulating mask 40 is preferably joined axially from above and a second insulating mask 40 axially from below onto the stator tooth 14. By winding, the insulating masks 40 are pressed firmly against the stator base body 34 and thereby securely fixed. The insulating masks 40 each cover the end faces of the stator teeth 14 and also the yoke area 13 of the stator base body 34. In order to fasten the wound stator base body 34 in a stator housing 15, the at least one insulating mask 40 has radial extensions 46 which extend over the outer circumference of the stator base body 34 extend radially. Support surfaces 44 are formed on these radial extensions 46, via which the stator base body 34 is braced radially in the stator housing 15. In the exemplary embodiment, the insulating masks 40 are manufactured, for example, as plastic injection-molded parts onto which the radial extensions 46 are molded in one piece. The insulating masks 40 are manufactured here as one-component parts 41, with the support surfaces 44 optionally being formed on a spring geometry 43, which can bring about a certain tolerance compensation. This spring geometry 43 can, for example, be designed such that the support surface 44 is arranged radially on the outside on a radially resilient tongue or a radially resilient bracket. As a result, the stator base body 34 is reliably fixed radially in the stator housing 15 without the metal of the stator base body 34 touching the inside 16 of the cylindrical stator housing 15. This creates a radial annular gap 26 between the stator base body 34 and the stator housing 15 over the entire circumference, which preferably extends over the entire axial extension region 35 of the stator base body 34. In a first embodiment, the radial extensions 46 can be designed as discrete webs distributed over the circumference, or in a further embodiment as an annular web 47 running around the entire circumference. The insulating masks 40 have an axial wall 22 in the radial yoke region 13, on which the electrical winding 20 can be supported radially.

Die Isoliermasken 40 weisen des Weiteren axiale Fortsätze 48 auf, über die sich der Statorgrundkörper 34 axial am Statorgehäuse 15 und optional an einem Lagerschild 30 abstützt. Hierzu sind an den axialen Enden der axialen Fortsätze 48 ebenfalls Abstützflächen 44 ausgebildet, die hier einteilig mit dem Ein-Komponenten-Bauteil 41 der Isoliermasken 40 ausgebildet sind. Dabei kann die axiale Wand 22 als axialer Fortsatz 48 ausgebildet sein, an der die Abstützflächen 44 angeformt sind. Die axialen Fortsätze 48 können wiederum diskret über den gesamten Umfang verteilt ausgebildet sein, oder als umlaufender Ringbund 49. Auch an den axialen Fortsätzen 48 können Federgeometrien 43 ausgeformt sein, mittels denen die axialen Abstützflächen 44 axial elastisch gegen das Statorgehäuse 15 und/oder das Lagerschild 30 gepresst werden können. In 1 weist das Statorgehäuse 15 unten einen geschlossenen Boden 17 auf, in dessen Zentrum ein zweiter Lagersitz 72 zur Aufnahme eines zweiten Lagers 74 ausgebildet ist. An dem Boden 17 ist eine axiale Anlagefläche 18 ausgebildet, an der sich axial die Abstützfläche 44 der axialen Fortsätze 48 abstützt. In 1 ist in der oberen Hälfte dargestellt, wie sich die obere Isoliermaske 40 über die axialen Fortsätze 48 an dem Lagerschild 30 abstützt. Hierbei wird zuerst der bewickelte Statorgrundkörper 34 axial in ein offenes Ende 70 des Statorgehäuses 15 eingefügt, und danach wird der Rotor 11 mit dem Lagerschild 30 axial in das Statorgehäuse 15 gefügt. Dabei wird vorzugsweise das Lagerschild 30 in Radialrichtung 7 mit der Innenseite 16 des Statorgehäuses 15 verpresst. Dabei wird das Lagerschild 30 in Axialrichtung 8 so weit in das Statorgehäuse 15 eingefügt, bis es an der Abstützfläche 44 der axialen Fortsätze 48 anliegt. Im Lagerschild 30 ist ein erster Lagersitz 71 ausgeformt, in dem ein erstes Lager 73 für eine Rotorwelle 75 des Rotors 11 angeordnet ist.The insulating masks 40 also have axial extensions 48, via which the stator base body 34 is supported axially on the stator housing 15 and optionally on a bearing shield 30. For this purpose, support surfaces 44 are also formed at the axial ends of the axial extensions 48, which are here formed in one piece with the one-component component 41 of the insulating masks 40. The axial wall 22 can be designed as an axial extension 48, on which the support surfaces 44 are formed. The axial extensions 48 can in turn be designed to be discretely distributed over the entire circumference, or as a circumferential annular collar 49. Spring geometries 43 can also be formed on the axial extensions 48, by means of which the axial support surfaces 44 are axially elastic against the stator housing 15 and / or the end shield 30 can be pressed. In 1 The stator housing 15 has a closed bottom 17 at the bottom, in the center of which a second bearing seat 72 is formed to accommodate a second bearing 74. An axial contact surface 18 is formed on the base 17, on which the support surface 44 of the axial extensions 48 is supported axially. In 1 The upper half shows how the upper insulating mask 40 is supported on the end shield 30 via the axial extensions 48. Here, the wound stator base body 34 is first inserted axially into an open end 70 of the stator housing 15, and then the rotor 11 with the end shield 30 is inserted axially into the stator housing 15. The end shield 30 is preferably pressed in the radial direction 7 with the inside 16 of the stator housing 15. The end shield 30 is inserted into the stator housing 15 in the axial direction 8 until it rests on the support surface 44 of the axial extensions 48. A first bearing seat 71 is formed in the end shield 30, in which a first bearing 73 for a rotor shaft 75 of the rotor 11 is arranged.

Zur Bestromung der elektrischen Wicklung 20 werden Anschlussdrähte 21 in Radialrichtung 7 durch die axiale Wand 22 hindurch geführt und in Axialrichtung 8 durch axiale Öffnungen 28 im Lagerschild 30 zu einer Elektronikeinheit 24 geführt. In der Elektronikeinheit 24 wird die elektrische Wicklung 20 elektronisch kommutiert, um den Rotor 11 mit seinen Permanentmagneten als Innenläufermotor anzutreiben. Bei dieser Ausführung ist im Boden 17 eine Öffnung für die Rotorwelle 75 ausgebildet, um das Abtriebsmoment der elektrischen Maschine 12 nach außen zu führen. Zwischen der oberen Isoliermaske 40 und der Elektronikeinheit 24 kann eine Verschaltungsanordnung eingefügt werden, mittels derer unterschiedliche Verschaltung der Einzelzahnspulen 23 realisierbar sind. Bevorzugt weist die Wicklung 20 drei Phasen U, V, W auf, die mit der Elektronikeinheit 24 verbunden werden. Die Verbindung der Wicklung 20 mit der Verschaltungsanordnung und/oder mit der Elektronikeinheit 24 erfolgt über elektrische Leiterelemente, die bevorzugt mittels Schweißen, oder Löten oder Einpresskontakten oder Schneid-Klemm-Verbindungen kontaktiert sind.To energize the electrical winding 20, connecting wires 21 are guided through the axial wall 22 in the radial direction 7 and guided in the axial direction 8 through axial openings 28 in the end shield 30 to an electronics unit 24. In the electronics unit 24, the electrical winding 20 is electronically commutated in order to drive the rotor 11 with its permanent magnets as an internal rotor motor. In this embodiment, an opening for the rotor shaft 75 is formed in the base 17 in order to guide the output torque of the electric machine 12 to the outside. A wiring arrangement can be inserted between the upper insulating mask 40 and the electronics unit 24, by means of which different wiring of the individual tooth coils 23 can be implemented. The winding 20 preferably has three phases U, V, W, which are connected to the electronic unit 24. The connection of the winding 20 to the circuit arrangement and/or to the electronic unit 24 takes place via electrical conductor elements, which are preferably contacted by means of welding, or soldering, or press-fit contacts or insulation displacement connections.

2 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Stators 10, bei dem die mindestens eine Isoliermaske 40 als zwei Komponenten-Spritzgussteil 42 ausgebildet ist. Dabei sind die Bereiche, an denen die elektrische Wicklung 20 anliegt aus einer ersten Komponente 51 gefertigt - vorzugsweise einem Thermoplast. Die Bereiche der mindestens einen Isoliermaske 40, die sich am Statorgehäuse 15 oder am Lagerschild 30 abstützen, sind aus einer zweiten Komponente 52 gefertigt - vorzugsweise einem Elastomer. Das bedeutet, dass mit dem Anspritzen der zweiten Komponente 52 an die erste Komponente 51 auch die Abstützflächen 44 an der Isoliermaske 40 ausgebildet werden. In 2 ist als zweite Komponente 52 wieder beispielsweise der radiale Fortsatz 46 ausgebildet, der entweder vollständig über den gesamten Umfang als Ringsteg 47 umläuft, oder als einzelne separate über den Umfang verteilte Stege ausgebildet ist. Für die Abstützflächen 44 in Axialrichtung 8 ist die zweite Komponente 52 an den axialen Enden der axialen Fortsätze 48 angeordnet. Auch diese axialen Fortsätze 48 können optional als umlaufender Ringbund 49 ausgebildet sein, der in die axiale Wand 22 integriert ist. Entsprechend der 1 stützt sich hier die mindestens eine Isoliermaske 40 mittels der zweiten Komponente 52 des Zwei-Komponenten-Spritzgussteils 42 sowohl radial an der Innenseite 16 des Statorgehäuses 15 ab, als auch axial am Boden 17 und am Lagerschild 30. Das Lagerschild 30 weist an seinem äußeren Umfang eine hülsenförmige Fortführung 31 auf, mittels der das Lagerschild 30 in das Statorgehäuse 15 eingepresst ist. 2 shows a further variant of a stator 10 according to the invention, in which the at least one insulating mask 40 is designed as a two-component injection molded part 42. The areas are on which the electrical winding 20 rests is made of a first component 51 - preferably a thermoplastic. The areas of the at least one insulating mask 40, which are supported on the stator housing 15 or on the end shield 30, are made of a second component 52 - preferably an elastomer. This means that when the second component 52 is molded onto the first component 51, the support surfaces 44 are also formed on the insulating mask 40. In 2 The second component 52 is again, for example, the radial extension 46, which either runs completely over the entire circumference as an annular web 47, or is designed as individual separate webs distributed over the circumference. For the support surfaces 44 in the axial direction 8, the second component 52 is arranged at the axial ends of the axial extensions 48. These axial extensions 48 can also optionally be designed as a circumferential annular collar 49, which is integrated into the axial wall 22. According to the 1 Here, the at least one insulating mask 40 is supported by means of the second component 52 of the two-component injection molded part 42 both radially on the inside 16 of the stator housing 15 and axially on the base 17 and on the bearing plate 30. The bearing plate 30 points on its outer circumference a sleeve-shaped extension 31, by means of which the end shield 30 is pressed into the stator housing 15.

In einer weiteren Variante des Stators 10 gemäß 3 ist der Statorgrundkörper 34 nur in Axialrichtung 8 im Statorgehäuse 15 verspannt. In Radialrichtung 7 stützt sich in diesem Falle die Isoliermaske 40 nicht an der Innenseite 16 des Statorgehäuses 15 ab. An den axialen Enden der axialen Fortsätze 48 sind mittels der zweiten Komponente 52 die axialen Abstützflächen 44 ausgebildet. Die axialen Abstützflächen 44 der mindestens einen Isoliermaske 40 greifen in eine axiale erste Vertiefung 32 der axialen Anlagefläche 18 des Statorgehäuses 15 ein. Ebenso ist im Lagerdeckel 30 zweite axiale Vertiefung 63 oder im axialen Fortsatz 48 eine dritte axiale Vertiefung 33 ausgebildet, in die die das Federelement 45 des axialen Fortsatzes 48 eingreift. Auf diese Weise ist ein Formschluss geschaffen, der den Statorgrundkörper 34 bezüglich der Radialrichtung 7 fixiert. Ist der axiale Fortsatz 48 in Umfangsrichtung 9 nicht mit einer konstanten axialen Höhe ausgebildet - sondern beispielsweise als diskrete axiale Fortsätze 48 oder als umlaufender Bund 49 mit einer axialen Stufe - wird dadurch auch eine formschlüssige Fixierung bezüglich der Umfangsrichtung 9 hergestellt. Ein solcher Formschluss kann einerseits mittels der zweiten Komponente 52 realisiert werden, andererseits aber auch bei der Ausbildung der mindestens einen Isoliermaske 40 als ein Ein-Komponenten-Spritzgussteil 41 mit nur einer ersten Komponente 51. Ebenso können auch gemäß 2 die radialen Abstützflächen 44 der radialen Fortsätze 46 in entsprechende radiale Vertiefungen an der Innenseite 16 des Statorgehäuses 15 eingreifen, um einen Formschluss bezüglich der Axialrichtung 8 auszubilden.In a further variant of the stator 10 according to 3 the stator base body 34 is only clamped in the axial direction 8 in the stator housing 15. In this case, in the radial direction 7, the insulating mask 40 is not supported on the inside 16 of the stator housing 15. At the axial ends of the axial extensions 48, the axial support surfaces 44 are formed by means of the second component 52. The axial support surfaces 44 of the at least one insulating mask 40 engage in an axial first recess 32 of the axial contact surface 18 of the stator housing 15. Likewise, a second axial recess 63 is formed in the bearing cover 30 or a third axial recess 33 is formed in the axial extension 48, into which the spring element 45 of the axial extension 48 engages. In this way, a positive connection is created which fixes the stator base body 34 with respect to the radial direction 7. If the axial extension 48 in the circumferential direction 9 is not designed with a constant axial height - but, for example, as discrete axial extensions 48 or as a circumferential collar 49 with an axial step - this also creates a positive fixation with respect to the circumferential direction 9. Such a positive connection can be realized on the one hand by means of the second component 52, but on the other hand also when designing the at least one insulating mask 40 as a one-component injection molded part 41 with only a first component 51. Likewise, according to 2 the radial support surfaces 44 of the radial extensions 46 engage in corresponding radial recesses on the inside 16 of the stator housing 15 in order to form a positive connection with respect to the axial direction 8.

Der Statorgrundkörper 34 kann mit Vollschnitt-Blechen mit einem ununterbrochenen umlaufenden Jochbereich 13 ausgebildet werden. Alternativ können die einzelnen Blechlamellen 36 bevorzugt als T-förmige Statorsegmente 38 ausgestanzt sein, so dass ein einziger Statorzahn 14 einstückig mit einem Jochsegment 37 ausgestanzt ist. In zusammengefügtem Zustand bilden die einzelnen Jochsegmente 37 den gesamten Rückschlussring 13. Die Statorsegmente 38 werden insbesondere mittels Precut-Technik ausgestanzt, sodass unmittelbar benachbarte Jochsegmente 37 nach dem vollständigen oder teilweisen Durchstanzen direkt wieder axial in ihre ursprüngliche Position zurück gedrückt werden. Dadurch kann der Statorgrundkörper 34 als geschlossener Ring transportiert werden, bevor die einzelnen T-förmigen Statorsegmente 38 zum Bewickeln aufgetrennt werden. Nach dem fertigen Bewickeln werden hierbei die T-förmigen Statorsegmente 38 entsprechend ihrer vorherigen Position vor dem Bewickeln wieder zusammengesetzt und mittels der mindestens einen Isoliermaske 40 in das Statorgehäuse 15 eingefügt. Ist der Statorgrundkörper 34 aus einzelnen Statorsegmenten 38 zusammengesetzt, wird bevorzugt auf jedes einzelne Statorsegment 38 axial von oben und unten jeweils eine einzelne Isoliermaske 40 vor dem Bewickeln aufgesetzt.The stator base body 34 can be formed with full-cut sheets with an uninterrupted circumferential yoke area 13. Alternatively, the individual sheet metal lamellas 36 can preferably be punched out as T-shaped stator segments 38, so that a single stator tooth 14 is punched out in one piece with a yoke segment 37. When assembled, the individual yoke segments 37 form the entire return ring 13. The stator segments 38 are punched out in particular using precut technology, so that immediately adjacent yoke segments 37 are pressed axially back into their original position after complete or partial punching. As a result, the stator base body 34 can be transported as a closed ring before the individual T-shaped stator segments 38 are separated for winding. After the winding has been completed, the T-shaped stator segments 38 are reassembled in accordance with their previous position before winding and inserted into the stator housing 15 by means of the at least one insulating mask 40. If the stator base body 34 is composed of individual stator segments 38, an individual insulating mask 40 is preferably placed onto each individual stator segment 38 axially from above and below before winding.

Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die konkrete Ausbildung der Abstützflächen 44, sowie der radialen Fortsätze 46 und der axialen Fortsätze 48 variiert werden. Ebenso kann die Herstellung der mindestens einen isolierte Maske 40 mit einer Komponente 51 oder mit zwei Komponenten 51,52, sowie der Ausbildung von federelastischen Geometrien 43 an die Platzverhältnisse und an die Möglichkeiten der Fertigungslinie angepasst werden. Die elektrische Maschine 12 ist bevorzugt als bürstenlos kommutierter EC-Motor ausgebildet, wobei unterschiedliche Verschaltungen der Wicklung 20 realisiert werden können. Der Stator 10 setzt sich bevorzugt aus einzelnen T-förmigen Segmenten 38 zusammen, er kann jedoch auch als Vollschnitt-Stator mit einem ununterbrochenen, geschlossenen Rückschlussring 13 ausgebildet sein. Die Erfindung eignet sich in besonderer Weise für den Drehantrieb von Komponenten oder die Verstellung von Teilen im Kraftfahrzeug, ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt.It should be noted that with regard to the exemplary embodiments shown in the figures and in the description, a variety of possible combinations of the individual features with one another are possible. For example, the specific design of the support surfaces 44, as well as the radial extensions 46 and the axial extensions 48, can be varied. Likewise, the production of the at least one insulated mask 40 with one component 51 or with two components 51, 52, as well as the formation of resilient geometries 43, can be adapted to the space conditions and the possibilities of the production line. The electrical machine 12 is preferably designed as a brushless commutated EC motor, whereby different connections of the winding 20 can be implemented. The stator 10 is preferably composed of individual T-shaped segments 38, but it can also be designed as a full-section stator with an uninterrupted, closed yoke ring 13. The invention is particularly suitable for the rotary drive of components or the adjustment of parts in motor vehicles, but is not limited to this application.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010028989 A1 [0002]DE 102010028989 A1 [0002]
DE 202020102442 U1 [0003]DE 202020102442 U1 [0003]

Claims

Stator (10) für eine elektrische Maschine (12), mit einem Statorgrundkörper (34) aus Metall, der einen ringförmigen Jochbereich (13), und daran angeordnete radiale Statorzähne (14) zur Aufnahme einer elektrischen Wicklung (20) aufweist, wobei auf dem Statorgrundkörper (34) mindestens eine Isoliermaske (40) aus Kunststoff angeordnet ist, auf die die elektrische Wicklung (20) gewickelt ist, und der bewickelte Statorgrundkörper (34) axial in ein zylindrisches Statorgehäuse (15) eingefügt ist, wobei der Statorgrundkörper (34) nicht unmittelbar am Statorgehäuse (15) anliegt, sondern sich ausschließlich über Abstützflächen (44) der mindestens einen Isoliermaske (40) am Statorgehäuse (15) abstützt.Stator (10) for an electrical machine (12), with a stator base body (34) made of metal, which has an annular yoke area (13) and radial stator teeth (14) arranged thereon for receiving an electrical winding (20), on which Stator base body (34) at least one insulating mask (40) made of plastic is arranged, on which the electrical winding (20) is wound, and the wound stator base body (34) is inserted axially into a cylindrical stator housing (15), the stator base body (34) does not rest directly on the stator housing (15), but is supported exclusively on the stator housing (15) via support surfaces (44) of the at least one insulating mask (40).

Stator (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützflächen (44) an radialen Forstsätzen (46) ausgebildet sind, die sich in Radialrichtung (7) über den Jochbereich (13) hinaus zu einer radialen Innenseite (16) des Statorgehäuses (15) hin erstrecken, und insbesondere über den Umfang verteilt mehrere radiale Fortsätze (46) angeordnet sind, oder die radialen Fortsätze (46) als umlaufender Ringsteg (47) ausgebildet sind.Stator (10) after Claim 1 , characterized in that the support surfaces (44) are formed on radial forestry sets (46) which extend in the radial direction (7) beyond the yoke area (13) towards a radial inside (16) of the stator housing (15), and in particular A plurality of radial extensions (46) are arranged distributed over the circumference, or the radial extensions (46) are designed as a circumferential annular web (47).

Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützflächen (44) an axialen Forstsätzen (48) ausgebildet sind, die sich in Axialrichtung (8) über die elektrische Wicklung (20) hinaus zu einer axialen Anlagefläche (18) des Statorgehäuses (15) und/oder zu einem Lageschild (30) hin erstrecken, und insbesondere über den Umfang verteilt mehrere axiale Fortsätze (48) angeordnet sind, oder die axialen Fortsätze (48) als umlaufender Ringbund (49) ausgebildet ist.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the support surfaces (44) are formed on axial forestry sets (48) which extend in the axial direction (8) beyond the electrical winding (20) to form an axial contact surface (18). of the stator housing (15) and/or to a position plate (30), and in particular a plurality of axial extensions (48) are arranged distributed over the circumference, or the axial extensions (48) are designed as a circumferential annular collar (49).

Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Isoliermaske (40) als Ein-Komponenten-Spritzgussteil (41) ausgebildet ist, und die Abstützflächen (44) unmittelbar an dem Ein-Komponenten-Spritzgussteil (41) - insbesondere an einer Federgeometrie (43) desselben - ausgebildet sind.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one insulating mask (40) is designed as a one-component injection molded part (41), and the support surfaces (44) directly on the one-component injection molded part (41) - are formed in particular on a spring geometry (43) of the same.

Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Isoliermaske als Zwei-Komponenten-Spritzgussteil (42) ausgebildet ist, und die elektrische Wicklung (20) an einer ersten Komponente (51) anliegt, und die Abstützflächen (44) unmittelbar an einer zweiten Komponente (52) ausgebildet sind, die vorzugsweise eine höhere Elastizität aufweist als die erste Komponente (51).Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one insulating mask is designed as a two-component injection molded part (42), and the electrical winding (20) rests on a first component (51), and the support surfaces ( 44) are formed directly on a second component (52), which preferably has a higher elasticity than the first component (51).

Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (51) als Thermoplast ausgebildet ist, und die zweite Komponente (52) mit den Abstützflächen (44) als Federelement (45) - insbesondere als Elastomer - ausgebildet ist.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the first component (51) is designed as a thermoplastic, and the second component (52) with the support surfaces (44) is designed as a spring element (45) - in particular as an elastomer .

Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (45) einen Formschluss zwischen der ersten Komponente (51) der Isoliermaske (40) und dem Statorgehäuse (15) oder dem Lagerschild (30) ausbildet, insbesondere bezüglich der Radialrichtung (7) und/oder der Axialrichtung (8) und/oder der Umfangsrichtung (9).Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the spring element (45) forms a positive connection between the first component (51) of the insulating mask (40) and the stator housing (15) or the end shield (30), in particular with respect to the Radial direction (7) and/or the axial direction (8) and/or the circumferential direction (9).

Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorgrundkörper (34) über dessen gesamten axialen Erstreckungsbereich (35) radial beabstandet zu der Innenseite (16) des Statorgehäuses (15) angeordnet ist, und die Isoliermaske (40) an einem ersten und zweiten axialen Endbereich (61, 62) außerhalb des Erstreckungsbereichs (35) des Statorgrundkörpers (34) am Statorgehäuse (15) befestigt ist.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator base body (34) is arranged over its entire axial extension region (35) at a radial distance from the inside (16) of the stator housing (15), and the insulating mask (40). a first and second axial end region (61, 62) is attached to the stator housing (15) outside the extension region (35) of the stator base body (34).

Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorgrundkörper (34) aus mehreren T-förmigen Statorsegmenten (38) zusammengesetzt ist, wobei jeweils an einem Joch-Segment (37) ein einziger Statorzahn (14) radial nach innen angeformt ist, und insbesondere die T-förmigen Statorsegmente (38) mittels Precut-Technologie ausgestanzt und in Axialrichtung (8) aus einzelnen Blechlamellen (36) zusammengesetzt sind, die mittels Stanzpaketieren axial miteinander verbunden sind.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator base body (34) is composed of a plurality of T-shaped stator segments (38), with a single stator tooth (14) extending radially inwards on each yoke segment (37). is formed, and in particular the T-shaped stator segments (38) are punched out using precut technology and are composed in the axial direction (8) of individual sheet metal lamellas (36), which are axially connected to one another by means of stamping.

Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (15) ein offenes Ende (70) aufweist, in das das Lagerschild (30) mit einem ersten Lagersitz (71) für einen Rotor (11) eingepresst ist, und das Statorgehäuse (15) gegenüberliegend zum offenen Ende (70) insbesondere topfförmig mit einem Boden (17) abgeschlossen ist, an dem ein zweiter Lagersitz (72) für den Rotor (11) angeformt ist.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator housing (15) has an open end (70) into which the end shield (30) is pressed with a first bearing seat (71) for a rotor (11), and the stator housing (15) is closed opposite the open end (70), in particular in a cup shape, with a base (17) on which a second bearing seat (72) for the rotor (11) is formed.

Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der mindestens einen Isoliermaske (40) eine axiale Wand (22) ausgebildet ist, durch die in Radialrichtung (7) Anschlussdrähte (21) der elektrischen Wicklung hindurch geführt und zu einer Elektronikeinheit (24) zur Ansteuerung der elektrischen Wicklung (20) geführt werden, wobei insbesondere die radialen Fortsätze (46) mit den Abstützflächen (44) axial zwischen den Anschlussdrähten (22) und dem Statorgrundkörper (34) angeordnet sind.Stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that an axial wall (22) is formed on the at least one insulating mask (40), through which connecting wires (21) of the electrical winding are guided in the radial direction (7) and form one Electronic unit (24) for controlling the electrical winding (20) are guided, in particular the radial extensions (46) with the support surfaces (44) being arranged axially between the connecting wires (22) and the stator base body (34).

Elektrische Maschine (12) mit einem Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass radial innerhalb des Statorgrundkörpers (34) der Rotor (11) mittels dem Lagerschild (30) angeordnet ist, und vorzugsweise die Elektronikeinheit (24) axial oberhalb des Lageschilds (30) angeordnet ist, und die Anschlussdrähte (22) mit einer Verschaltungsanordnung kontaktiert und durch das Lagerschild (30) hindurch mit der Elektronikeinheit (24) verbunden sind.Electric machine (12) with a stator (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (11) is arranged radially within the stator base body (34) by means of the bearing plate (30), and preferably the electronics unit (24) is arranged axially above the bearing plate (30), and the connecting wires (22) with a Wiring arrangement is contacted and connected to the electronic unit (24) through the end shield (30).

Verfahren zum Herstellen eines Stators (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: - auf die einzelnen Statorzähne (14) des Statorgrundkörpers (34) wird die mindestens eine Isoliermaske (40) axial aufgesetzt - die Isoliermaske (40) wird mit der elektrischen Wicklung (20) bewickelt, - der bewickelte Statorgrundkörper (34) wird axial in das Statorgehäuse (15) eingesetzt, derart, dass sich die Abstützflächen (44) der Isoliermaske (40) radial und/oder axial an dem Statorgehäuse (15) und/oder dem Lagerschild (30) verspannen.Method for producing a stator (10) according to one of Claims 1 until 12 , characterized by the following method steps: - the at least one insulating mask (40) is placed axially on the individual stator teeth (14) of the stator base body (34), - the insulating mask (40) is wound with the electrical winding (20), - the wound stator base body ( 34) is inserted axially into the stator housing (15) in such a way that the support surfaces (44) of the insulating mask (40) are braced radially and/or axially on the stator housing (15) and/or the end shield (30).

Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einfügen des Statorgrundkörpers (34) in das Statorgehäuse (15) das Lagerschild (30) in das Statorgehäuse (15) eingepresst - und insbesondere axial gegen die Isoliermaske (40) gedrückt wird - wobei die Anschlussdrähte (22) der elektrischen Wicklung (20) in Axialrichtung (8) durch entsprechende Öffnungen (28) im Lagerschild (30) hindurch geführt werden.Procedure according to Claim 14 , characterized in that after inserting the stator base body (34) into the stator housing (15), the end shield (30) is pressed into the stator housing (15) - and in particular is pressed axially against the insulating mask (40) - the connecting wires (22) of the electrical winding (20) in the axial direction (8) through corresponding openings (28) in the end shield (30).