WO2021245116A1

WO2021245116A1 - Elektroisolator

Info

Publication number: WO2021245116A1
Application number: PCT/EP2021/064740
Authority: WO
Inventors: Csaba Aranyi
Original assignee: Thyssenkrupp Presta Ag; Thyssenkrupp Ag
Priority date: 2020-06-03
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2021-12-09
Also published as: DE102020206877A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektroisolator (10) für eine zumindest eine Windungslage aus Wickeldraht aufweisende Zahnspule eines Polzähne (12) aufweisenden Elektromotors, umfassend einen Basisabschnitt (13) zum Anlegen an einen Polzahn (12), wobei der Basisabschnitt (13) dazu ausgebildet ist, den Polzahn (12) zu umschließen, und eine Anformung (14, 15) zum Anlegen an eine um den Basisabschnitt (13) gewickelte Windungslage, wobei die Anformung (14, 15) einstückig mit dem Basisabschnitt (13) ausgebildet ist. Die Anformung (14, 15) weist zumindest ein Stützelement (17, 18) auf, das formkomplementär zu der Außenkontur des Wickeldrahts der Zahnspule ausgebildet ist. Weiter betrifft die Erfindung ein elektromechanisches Lenksystem umfassend einen Elektromotor mit einem solchen Elektroisolator (10) und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Isolierung eines Polzähne (12) aufweisenden Elektromotors, wobei ein solcher Elektroisolator (10) verwendet wird.

Description

Elektroisolator

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Elektroisolator für eine zumindest eine Windungslage aus Wickeldraht aufweisende Zahnspule eines Polzähne aufweisenden Elektromotors, umfassend einen Basisabschnitt zum Anlegen an einen der Polzähne. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektromechanisches Lenksystem und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Isolierung eines Polzähne aufweisenden Elektromotors.

Elektromotoren weisen einen ruhenden bzw. ortfesten Stator und einen beweglich gelagerten Rotor auf. Bauformen, bei denen der Rotor außerhalb des Stators angeordnet ist und den Stator umschließt werden als Außenläufer bezeichnet. Bauformen, bei denen der Rotor innerhalb des Stators angeordnet ist, werden als Innenläufer bezeichnet. Elektromotoren umfassen elektrische Leiter, die zu Zahnspulen bzw. Spulen bzw.

Wicklungen aufgewickelt sind. Polzähne können Statorzähne oder Rotorzähne sein. Zur Erzeugung einer durch die Lorentzkraft bewirkte Bewegung kann elektrischer Strom durch einen elektrischen Leiter geleitet werden. Die elektrischen Leiter sind metallische Drähte, auch als Wckeldrähte bezeichnet, aus einem Material mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit, insbesondere aus Kupfer. Durch das Aufwickeln des Wickeldrahts um einen Wickelkern, das heißt um einen Polzahn bzw. um einen Polschenkel mit vorzugsweise einem Polschuh, werden einzelne Wndungen gebildet, die in Axialrichtung des Wickelkerns und somit der Spule hintereinander angeordnet sind. Polschenkel können Statorschenkel oder Rotorschenkel sein und Polschuhe können Statorschuhe oder Rotorschuhe sein. Eine Windung entspricht einer vollständigen Umrundung bzw. Umwicklung des Spulenkernumfangs. Windungen, die in Radialrichtung des Polzahns und somit der Spule auf derselben Höhe angeordnet sind, das heißt die denselben Radius bzw. Abstand zur Spulenmitte aufweisen, bilden eine Wndungslage. Die Polzähne können nach innen oder nach außen weisend ausgebildet sein.

Damit der elektrische Strom ausschließlich entlang des Wickeldrahts und nicht quer dazu fließt, das heißt damit es nicht zu einem elektrischen Kurzschluss zwischen einzelnen Windungen kommt, sind Wickeldrähte typischerweise mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet, insbesondere mit einem elektrisch isolierenden Lack. Aus GB 379,901 A ist ein Elektroisolator für elektrische Leiter bekannt, wobei ein elektrischer Leiter mit einer Vielzahl an U-förmigen Isolatorelementen umschlossen ist. Durch Reibungsbewegungen zwischen einzelnen Windung oder durch Verarbeitungsmängel beim Beschichten des Wickeldrahts kann es dennoch zu elektrischen Kurzschlüssen zwischen einzelnen Windungen kommen. Elektrische Kurzschlüsse zwischen einzelnen Windungen einer Spule eines Elektromotors führen in der Regel zu Störungen oder Ausfällen des Elektromotors.

Elektromotoren werden unter anderem in elektromechanischen Lenksystemen für Kraftfahrzeuge, beispielsweise zur Lenkkraftunterstützung, eingesetzt. Elektromechanische Lenksysteme sind dazu ausgebildet, ein manuell durch den Fahrzeugfahrer in eine Lenkhandhabe, beispielsweise in ein Lenkrad, eingebrachtes Drehmoment sensorisch zu erfassen und ein entsprechendes, unterstützendes Drehmoment zur Auslenkung der Fahrzeugräder aktorisch einzubringen. Falls es in solchen Elektromotoren zu einem elektrischen Kurzschluss kommt, führt dies zu einer unvermittelten Blockierung der Lenkung. Die Lenkungsblockierung ist ein der Lenkdrehrichtung entgegen gerichtetes Drehmoment bzw. Blockiermoment, sodass die Lenkhandhabe nur noch unter großer Kraftaufwendung des Fahrzeugfahrers oder überhaupt nicht mehr drehbar ist.

Falls es zu einem solchen Kurzschluss während der Fahrt des Kraftfahrzeugs kommt, kann dies zu schwerwiegenden Folgen mit einem großen Gefahrenrisiko für die Sicherheit der Fahrzeuginsassen kommen. Denn das Kraftfahrzeug wäre dann kaum noch oder nicht mehr steuerbar, da der Fahrzeugfahrer die Kraft zur Überwindung der Lenkungsblockierung allein durch seine Muskelkraft aufbringen müsste und dies wohlmöglich nicht kann. Zudem würde die plötzlich eintretende Lenkungsblockierung dazu führen, dass der Fahrzeugfahrer nicht in der Lage wäre, schnell genug zu reagieren, um eine möglicherweise entstandene Gefahrensituation abzumildern.

Je mehr Windungen durch den elektrischen Kurzschluss eingeschlossen sind, desto größer ist das Blockiermoment, das Lenkdrehrichtung entgegengerichtet ist und somit eine Lenkung erschwert oder verhindert.

Aus DE 102014221 938 A1 ist eine Nutisolation für eine elektrische Maschine bekannt, die in eine Nut am Stator oder Rotor eingesetzt wird. Dabei muss auf ein exaktes Einsetzen, das heißt exaktes Positionieren, der Nutisolation geachtet werden. Insbesondere ist darauf zu achten, dass die sich gegenüberliegenden, dicker ausgebildeten Seitenränder exakt ausgerichtet sind. Weiter ist aus DE 202017 006525 U1 eine Stator-/Rotorvorrichtung für Elektromotoren bekannt, wobei über einen Anspritzkanal eine Isolationsschicht aus Kunststoff an der Innenwandung der Wckelnut einspritzbar ist. Das Einspritzen von isolierendem Kunststoffmaterial in jede einzelne Wckelnut erfordert besondere Werkzeuge und Vorrichtungen und ist aufwendig. Die vorgenannten aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zur elektrischen Isolierung der Polzähne eines Elektromotors sind aufwendig, fehleranfällig und teuer.

Im Lichte der vorangehend erläuterten Problematik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen konstruktiv einfachen und einfach handhabbaren Elektroisolator zur Verfügung zu stellen, der dazu dient, die Vermeidung bzw. Verhinderung von elektrischen Kurzschlüssen zwischen den einzelnen Wndungen zu verbessern.

Darstellung der Erfindung

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch einen Elektroisolator für eine zumindest eine Windungslage aus Wickeldraht aufweisende Zahnspule eines Polzähne aufweisenden Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Isolierung eines Polzähne aufweisenden Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weiter wird ein elektromechanisches Lenksystem gemäß Anspruch 10 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich jeweils aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es wird ein Elektroisolator für eine zumindest eine Windungslage aus Wckeldraht aufweisende Zahnspule eines Polzähne aufweisenden Elektromotors vorgeschlagen, umfassend einen Basisabschnitt zum Anlegen an einen Polzahn, wobei der Basisabschnitt dazu ausgebildet ist, den Polzahn zu umschließen. Der erfindungsgemäße Elektroisolator ist eine Vorrichtung zur elektrischen Isolierung einer Wicklung eines Polzähne aufweisenden Elektromotors.

Die Polzähne können Statorzähne oder Rotorzähne sein. Dadurch, dass der Basisabschnitt dazu ausgebildet ist, den Polzahn zu umschließen, ist ein vergleichsweise konstruktiv einfacher Elektroisolator geschaffen. Denn anstatt einen Elektroisolator vorzusehen der formkomplementär zu der geometriekomplexen Wicklungsnut ausgebildet ist, umschließt der erfindungsgemäße Elektroisolator die vergleichsweise einfache Kontur des Polzahns des Stators oder des Rotors. Der Elektroisolator dient zum form- bzw. passgenauen Umschließen bzw. Umkleiden bzw. Umhüllen der äußeren Form eines Polzahns eines Stators oder Rotors eines Elektromotors. Die Form des Elektroisolators ist der Form eines Spulenkörpers bzw. einer Bobine nachempfunden.

Auch die Handhabung des erfindungsgemäßen Elektroisolators ist im Vergleich zu den bekannten Elektroisolatoren vereinfacht. Denn anstatt bei der Montage auf ein passgenaues Einsetzen zu achten oder besondere Vorrichtungen zum Einspritzen von Kunststoff zu benötigen, ist der Basisabschnitt des erfindungsgemäßen Elektroisolators einfach um den Polzahn anlegbar, sodass der Polzahn von dem Basisabschnitt umschlossen ist. Dies ermöglicht es, mit einfachen Mitteln die Vermeidung bzw. Verhinderung von elektrischen Kurzschlüssen zwischen den einzelnen Windungen zu verbessern.

Der Elektroisolator umfasst elektrisch isolierendes Material, vorzugsweise Kunststoff. Der erfindungsgemäße Elektroisolator erhöht die Durchschlagfestigkeit der elektrischen Isolation der einzelnen Wndungen. Die Durchschlagfestigkeit einer Isolation von Wndungen ist neben der Windungszahl und dem Leiterquerschnitt ein wesentlicher Auslegungsparameter von Wcklungen. Der Elektroisolator ermöglicht es, dass ein elektrisch isolierendes Material während des Wickelverfahrens eingesetzt werden kann.

Der Basisabschnitt kann dazu ausgebildet sein, den Polzahn in Umfangsrichtung vollständig zu umschließen. So ist eine besonders wirksame elektrische Isolation geschaffen.

In vorteilhafter Weise umfasst der Elektroisolator zumindest eine Anformung zum Anlegen an eine um den Basisabschnitt gewickelte Wndungslage, wobei die zumindest eine Anformung einstückig mit dem Basisabschnitt ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist zumindest eine einstückig mit dem Basisabschnitt ausgebildete Anformung zum Anlegen an eine um den Basisabschnitt gewickelte Wndungslage vorgesehen. Die Anformung kann auch als Flügel bezeichnet werden. Die Anformung dient zur räumlichen Beabstandung der radial übereinander angeordneten Wndungslagen und somit zu deren elektrischer Isolierung. Die Anformung kann derart ausgebildet sein, sich zumindest segmentweise radial nach außen zu erstrecken und sich gegenüber dem Basisabschnitt radial aufzuweiten. Eine radiale Richtungsangabe ist im Rahmen dieser Erfindung in Bezug auf die Längsachse des jeweiligen Polzahns zu verstehen.

Die Anformung kann von außen an eine um den Basisabschnitt gewickelte Wndungslage bzw. radial außerhalb einer um den Basisabschnitt gewickelten Windungslage anordbar sein. Die Anformung kann auch radial zwischen zwei Windungslagen anordbar sein. Die Anformung stellt ein Element zur elektrischen Isolierung der einzelnen Wndungen dar, die im Falle eines mit Isolationsmaterial beschichteten Wickeldrahts eine zusätzliche elektrische Isolierung darstellt. Durch das Anlegen der zumindest einen Anformung an eine um den Basisabschnitt gewickelte Windungslage sind die Wndungen der Wndungslage somit zusätzlich zu der Isolationsbeschichtung des Wckeldrahts selbst elektrisch isoliert. Dies führt zu einer Verbesserung hinsichtlich einer Vermeidung bzw. Verhinderung von elektrischen Kurzschlüssen zwischen den einzelnen Wndungen.

In weiter vorteilhafter Weise umfasst der Elektroisolator elastisches bzw. biegbares bzw. biegsames bzw. nachgiebiges Material, insbesondere Elastomere. Dadurch ist der Elektroisolator flexibel und in seiner Geometrie veränderbar, wobei der Elektroisolator in seine Ursprungsform zurückkehrt, wenn auf ihn keine Kraft wirkt. Dies vereinfacht das Anlegen des Elektroisolators an den Polzahn und ermöglicht so eine einfache Handhabung. Ein solcher Elektroisolator ist insbesondere spritzgusstechnisch herstellbar.

In noch weiter vorteilhafter Weise ist der Elektroisolator dünnwandig, insbesondere als Folie, ausgebildet. Auf diese Weise ist der Elektroisolator einerseits besonders flexibel und in seiner Geometrie veränderbar, sodass eine besonders einfache Handhabung des Elektroisolators möglich ist. Andererseits ist so eine Materialeinsparung erzielbar, die zu einer kostengünstigen Herstellung beiträgt. Weiter andererseits ist damit ein platz- bzw. bauraumsparender Elektroisolator geschaffen, sodass mehr Wndungen in den verfügbaren Bauraum zwischen den Polzähnen vorgesehen werden können. Eine höhere Wicklungsdichte bzw. ein erhöhter mechanischer Füllfaktor ist dadurch möglich. Dies ermöglicht wiederum eine kompaktere Bauweise des Elektromotors oder einen leistungsstärkeren Elektromotor.

Die zumindest eine Anformung kann derart biegbar bzw. biegsam ausgebildet sein, dass die zumindest eine Anformung parallel zu dem Basisabschnitt und somit entlang der Außenkontur des entsprechenden Polzahns verläuft. Mit anderen Worten kann die zumindest eine Anformung dazu ausgebildet sein, auf den Basisabschnitt gebogen bzw. gefaltet zu werden, sodass die zumindest eine Anformung parallel zu dem Basisabschnitt verläuft. Durch das Falten der zumindest einen Anformung in Richtung bzw. auf den Basisabschnitt kann die Anformung von außen an eine um den Basisabschnitt gewickelte Windungslage gelegt werden. Durch das Anlegen der zumindest einen Anformung an eine um den Basisabschnitt gewickelte Wndungslage sind die Wndungen der Windungslage somit zusätzlich zu der Isolationsbeschichtung des Wckeldrahts selbst elektrisch isoliert.

Dies vermeidet bzw. verhindert elektrische Kurzschlüsse zwischen den einzelnen Windungen. Bevorzugterweise weist die zumindest eine Anformung zumindest ein Stützelement auf, das formkomplementär zu der Außenkontur des Wickeldrahts der Zahnspule ausgebildet ist. Das zumindest eine Stützelement kann insbesondere formkomplementär zu einer kreisförmigen bzw. runden, rechteckigen oder quadratischen Außenkontur des Wckeldrahts ausgebildet sein. Das zumindest eine Stützelement kann als Erhebung oder Vertiefung ausgebildet sein. Dies dient zur formschlüssigen oder formschlussähnlichen Verbindung zwischen den Windungen und der zumindest einen Anformung und somit dem Elektroisolator. Das Stützelement hält den angelegten Wickeldraht in der gewünschten Position und stabilisiert die Position des angelegten Wickeldrahts. Dies verhindert, dass sich die einzelnen Windungen verschieben und dass ein elektrischer Kurzschluss entsteht.

Weiter bevorzugterweise ist das zumindest eine Stützelement auf der Innenseite und/oder auf der Außenseite der zumindest einen Anformung angeordnet. Dies unterstützt die Herstellung einer gewünschten Wicklungsart, beispielsweise einer wilden Wicklung, schraubenförmigen Wicklung oder orthozyklischen Wicklung. Die beidseitige Anordnung von Stützelementen stabilisiert die Position des angelegten Wickeldrahts zusätzlich.

Noch weiter bevorzugterweise ist das zumindest eine Stützelement einstückig mit der zumindest einen Anformung ausgebildet. Somit ist gewährleistet, dass die zumindest eine Anformung nicht in einem separaten Arbeitsschritt angelegt werden muss. Es ist lediglich erforderlich die Anformung auf den Basisabschnitt zu falten. Dadurch ist der Elektroisolator besonders einfach um den Polzahn anlegbar.

Es können zumindest zwei Stützelemente vorgesehen sein, wobei die zumindest zwei Stützelemente entsprechend dem Durchmesser des Wickeldrahts der Zahnspule zueinander bzw. voneinander beabstandet sind. Dies ermöglicht es, den angelegten Wckeldraht in der gewünschten Position zu halten und die Position des angelegten Wckeldrahts zu stabilisieren. Außerdem ermöglicht dies den Abstand zwischen den einzelnen Wndungen des Wckeldrahts zu wahren und somit die elektrische Isolierung zu verbessern.

Des Weiteren wird ein elektromechanisches Lenksystem, umfassend einen Elektromotor mit einem erfindungsgemäßen Elektroisolator vorgeschlagen.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Isolierung eines Polzähne aufweisenden Elektromotors vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Versehen eines der Polzähne des Stators oder des Rotors mit einem erfindungsgemäßen Elektroisolator zur elektrischen Isolierung des Polzahns; Wiederholen des Versehens eines der übrigen Polzähne mit einem weiteren erfindungsgemäßen Elektroisolator bis sämtliche Polzähne auf diese Weise elektrisch isoliert sind. Vorzugsweise umfasst das Versehen eines der Polzähne mit dem Elektroisolator folgende Schritte: Anlegen des Basisabschnitts an den Polzahn, insbesondere derart, dass der Basisabschnitt den Polzahn in Umfangsrichtung umschließt; Umwickeln des Polzahns, insbesondere an den der Basisabschnitt angelegt ist, mit dem Wckeldraht zur Schaffung einer Wndungslage.

Weiter vorzugsweise umfasst das Versehen eines der Polzähne mit dem Elektroisolator folgenden weiteren Schritt: Anlegen der zumindest einen Anformung an die geschaffene Windungslage, das heißt Falten der zumindest einen Anformung auf die geschaffene Windungslage.

Noch weiter vorzugsweise umfasst das Versehen eines der Polzähne mit dem Elektroisolator folgenden weiteren Schritt: Umwickeln des Polzahns, insbesondere des Polzahns an den der Basisabschnitt angelegt ist, um den die Wndungslage gewickelt ist, an die die zumindest eine Anformung angelegt ist, mit dem Wickeldraht zur Schaffung einer weiteren Windungslage.

Beschreibung der Zeichnung

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen

Figur 1 ein elektromechanisches Lenksystem in einer perspektivischen

Darstellung,

Figuren 2 a-c eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektroisolators in einer Schnittdarstellung,

Figuren 3 a-d den Elektroisolator aus den Figuren 2 a-c in einer perspektivischen Darstellung, Figur 4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektroisolators in einer Schnittdarstellung,

Figur 5 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektroisolators in einer Schnittdarstellung.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und sind daher in der Regel jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

Figur 1 zeigt ein elektromechanisches Lenksystem 1 mit einem Elektromotor zur Lenkkraftunterstützung in einer perspektivischen, vereinfachten Darstellung von schräg vorn in Fahrzeugfahrtrichtung, wobei der besseren Übersicht halber für die Beschreibung der Erfindung nicht wesentliche Bestandteile nicht dargestellt sind, insbesondere ist der Elektromotor nicht dargestellt.

Das Lenksystem 1 für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Lenksäule 2 mit einer Lenkspindel 3. Die Lenkspindel 3 und somit die Lenksäule 2 ist über ein Lenkgetriebe 4 mechanisch mit den gelenkten Rädern 5 des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Das Lenkgetriebe 4 umfasst ein Ritzel 6 und eine gezahnte Koppelstange 7, wobei das Lenkgetriebe 4 zur Übersetzung einer rotatorischen Bewegung des Ritzels 6 in eine translatorische Bewegung der Koppelstange 7 entlang deren Längsachse dient. An dem dem Fahrer zugewandten Ende der Lenksäule 2 ist ein Lenkrad 8 zur Eingabe eines Fahrerlenkwunsches bzw. Lenkbefehls befestigt, wobei der Fahrer das Lenkrad 8 in bekannter Weise zur Eingabe seines Lenkwunsches drehen kann. Die sich entlang ihrer Längsachse linear bewegende Koppelstange 7 ist jeweils zu beiden Seiten des Kraftfahrzeugs mechanisch mit einer Spurstange 9 gekoppelt. Die Spurstangen 9 sind wiederum jeweils mit den Fahrzeugrädern 5 mechanisch gekoppelt. Der nicht dargestellte Elektromotor kann im Bereich der Lenksäule 2, im Bereich des Lenkgetriebes 4 oder im Bereich der Koppelstange 7 angeordnet sein.

Figuren 2 a-c zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektroisolators 10 für eine zumindest eine Windungslage aus Wickeldraht 11 aufweisende Zahnspule eines Polzähne 12 aufweisenden Elektromotors in einer Schnittdarstellung.

Figur 2 a zeigt den Elektroisolator 10, der an einen Polzahn 12 eines Elektromotors angelegt ist. Der Polzahn 12 ist nach radial innen weisend ausgebildet. Der Elektroisolator 10 umfasst einen Basisabschnitt 13, wobei der Basisabschnitt 13 dazu ausgebildet ist, den Polzahn 12 vollumfänglich zu umschließen.

Der Elektroisolator 10 umfasst insgesamt drei Anformungen 14, 15, 16, wobei die Anformung 16 (vgl. Figuren 3 a-d) in der Schnittebene der Figuren 2 a-c nicht dargestellt ist. Die Anformungen 14, 15, 16 sind einstückig mit dem Basisabschnitt 13 ausgebildet. Und zwar sind die Anformungen 14, 15, 16 in Längsrichtung des Polzahns 12 an dem nach radial innen weisenden Ende des Basisabschnitts 13 an den Basisabschnitt 13 angeformt.

Figur 2 b zeigt den Elektroisolator 10, wobei um den Polzahn 12 mit angelegtem Basisabschnitt 13 sechs Windungen aus Wickeldraht 11 gewickelt sind, die eine erste Windungslage einer Zahnspule bildet, die wiederum selbst durch das Aufwickeln des Wickeldrahts 11 gebildet ist. Die beiden Pfeile deuten die vorgesehenen Faltrichtungen der Anformungen 14, 15 an. Die Anformungen 14, 15 sind auf den Basisabschnitt 13 biegbar bzw. faltbar, und zwar derart, dass die Anformungen 14, 15 nach dem Falten in etwa parallel zu dem Basisabschnitt 13 und somit zu der Außenkontur des Polzahns 12 verlaufen. Der Basisabschnitt 13 und die Anformungen 14, 15, 16 bestehen aus demselben Material, nämlich aus einem elastischen, dünnwandigen Kunststoffmaterial. Ein solches Material vereinfacht die Handhabung, insbesondere das Anlegen des Elektroisolators 10 an den Polzahn 12, und ermöglicht außerdem eine hohe Wicklungsdichte des Elektromotors.

Figur 2 c zeigt den Elektroisolator 10, wobei die Anformungen 14, 15 von außen an die erste, um den Basisabschnitt 13 gewickelte Windungslage gelegt sind bzw. auf diese gefaltet sind. Außerdem sind um die Anformungen 14, 15 drei weitere Windungen aus demselben Wickeldraht 11 gewickelt worden sind, die eine zweite Windungslage bilden. Auf diese Weise ist eine Zahnspule des Polzahns 12 geschaffen, die ein hohes Maß an elektrischer Isolation aufweist.

Die Anformungen 14, 15, 16 weisen jeweils mehrere innenseitige Stützelemente 17 und außenseitige Stützelemente 18 auf, die jeweils formkomplementär zu der Außenkontur des Wickeldrahts 11 der Zahnspule ausgebildet sind und entsprechend dem Durchmesser des Wickeldrahts 11 zueinander beabstandet sind. Die innenseitigen Stützelemente 17 dienen dazu, nach dem Falten der Anformungen 14, 15, 16 die erste Windungslage bzw. nach dem Anlegen der Anformungen 14, 15, 16 an die erste Windungslage die einzelnen Windungen der ersten Windungslage in ihren jeweils vorgesehenen Positionen zu fixieren und diese zu stabilisieren. Die außenseitigen Stützelemente 18 dienen hingegen dazu, nach dem Wickeln der zweiten Windungslage die einzelnen Windungen der zweiten Windungslage in ihren jeweils vorgesehenen Positionen zu fixieren und diese zu stabilisieren. Die Stützelemente 17, 18 sind jeweils einstückig mit den Anformungen 14, 15, 16 ausgebildet.

Figuren 3 a-d zeigen den Elektroisolator 10 aus den Figuren 2 a-c in einer perspektivischen Darstellung. Es sind die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Isolierung eines Polzähne 12 aufweisenden Elektromotors dargestellt.

Figur 3 a zeigt das Anlegen des Basisabschnitts 13 an den Polzahn 12. Das der Basisabschnitt 13 und die Anformungen 14, 15, 16 einstückig ausgebildet sind, ist es bei der Montage des Elektroisolators 10, das heißt beim Anlegen des Basisabschnitts 13, nicht erforderlich, auf eine Relativpositionierung zwischen dem Basisabschnitt 13 und den Anformungen 14, 15, 16 Acht zu geben. Dies vereinfacht die Montage und somit die Handhabung des Elektroisolators 10.

Figur 3 b zeigt das Umwickeln des Polzahns 12, wobei an den Polzahn 12 der Basisabschnitt 13 angelegt ist, mit dem Wickeldraht 11 zur Schaffung der ersten Windungslage.

Figur 3 c zeigt das Anlegen der Anformungen 14, 15, 16 an die geschaffene erste Windungslage von radial außen. Durch die einstückig mit den Anformungen 14, 15, 16 ausgebildeten innenseitigen Stützelemente 17 sind die einzelnen Windungen der ersten Windungslage in ihren jeweiligen Positionen fixiert und stabilisiert.

Figur 3 d zeigt das Umwickeln des Polzahns 12, wobei an den Polzahn 12 der Basisabschnitt 13 angelegt ist, der wiederum mit dem Wickeldraht 11 zur Bildung der ersten Windungslage umwickelt ist, an die wiederum die Anformungen 14, 15, 16 angelegt sind, mit dem Wickeldraht 11 zur Schaffung der zweiten Windungslage.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektroisolators 19 in einer Schnittdarstellung. Der Elektroisolator 19 ist im Wesentlichen entsprechend dem Elektroisolator 10 ausgebildet. Über die Ausgestaltung des Elektroisolators 10 hinaus umfasst der Elektroisolator 19 hingegen eine weitere Anformung 20, die von radial außen an die auf die Anformung 14 gewickelte zweite Windungslage anlegbar ist. Die weitere Anformung 20 dient zur elektrischen Isolierung zwischen der zweiten Windungslage der Zahnspule des Polzahns 12 und der zweiten Windungslage der Zahnspule eines benachbarten, in den Figuren nicht dargestellten Polzahns des Elektromotors.

Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Elektroisolators 21 in einer Schnittdarstellung. Der Elektroisolator 21 ist im Wesentlichen entsprechend dem Elektroisolator 10 ausgebildet. Anstatt der Anformung 14 des Elektroisolators 10 umfasst der Elektroisolator 21 allerdings eine Anformung 22, die länger ist als die Anformung 14 des Elektroisolators 10. Durch die im Vergleich zu der Anformung 14 erweiterten Länge der Anformung 22 ist die Anformung 22 zweimal faltbar. Somit ist die Anformung 22 zunächst an die erste Windungslage von radial außen anlegbar. Nachdem der Wickeldraht 11 auf die erste bzw. vordere axiale Hälfte der angelegten Anformung 22 zur Bildung der zweiten Windungslage gewickelt ist, ist die zweite bzw. hintere axiale Hälfte der Anformung 22 an die zweite Windungslage anlegbar. Die zweite bzw. hintere axiale Hälfte der Anformung 22 dient zur elektrischen Isolierung zwischen der zweiten Windungslage der Zahnspule des Polzahns 12 und der zweiten Windungslage der Zahnspule eines benachbarten, in den Figuren nicht dargestellten Polzahns des Elektromotors.

Bezugszeichenliste

1 Lenksystem

2 Lenksäule 3 Lenkspindel

4 Lenkgetriebe

5 Fahrzeugrad

6 Ritzel

7 Koppelstange 8 Lenkrad

9 Spurstange

10 Elektroisolator

11 Wickeldraht

12 Polzahn 13 Basisabschnitt

14 Anformung

15 Anformung

16 Anformung

17 Innenseitiges Stützelement 18 Außenseitiges Stützelement

19 Elektroisolator

20 Anformung

21 Elektroisolator

22 Anformung

Claims

Ansprüche

1. Elektroisolator (10, 19, 21) für eine zumindest eine Windungslage aus Wickeldraht (11) aufweisende Zahnspule eines Polzähne (12) aufweisenden Elektromotors, umfassend einen Basisabschnitt (13) zum Anlegen an einen Polzahn (12), wobei der Basisabschnitt (13) dazu ausgebildet ist, den Polzahn (12) zu umschließen, und zumindest eine Anformung (14, 15, 16, 20, 22) zum Anlegen an eine um den Basisabschnitt (13) gewickelte Windungslage, wobei die zumindest eine Anformung (14, 15, 16, 20, 22) einstückig mit dem Basisabschnitt (13) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Anformung (14, 15, 16, 20, 22) zumindest ein Stützelement (17, 18) aufweist, das formkomplementär zu der Außenkontur des Wickeldrahts (11) der Zahnspule ausgebildet ist.

2. Elektroisolator (10, 19, 21) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Stützelement (17, 18) auf der Innenseite der zumindest einen Anformung (14, 15, 16, 20, 22) angeordnet ist.

3. Elektroisolator (10, 19, 21) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Stützelement (17, 18) auf der Außenseite der zumindest einen Anformung (14, 15, 16, 20, 22) angeordnet ist.

4. Elektroisolator (10, 19, 21) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Stützelement (17, 18) auf der Innenseite und auf der Außenseite der zumindest einen Anformung (14, 15, 16, 20, 22) angeordnet ist.

5. Elektroisolator (10, 19, 21) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroisolator (10, 19, 21) elastisches Material umfasst.

6. Elektroisolator (10, 19, 21) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroisolator (10, 19, 21) dünnwandig ausgebildet ist.

7. Elektroisolator (10, 19, 21) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Anformung (14, 15, 16, 20, 22) derart biegbar ausgebildet ist, dass die zumindest eine Anformung (14, 15, 16, 20, 22) parallel zu dem Basisabschnitt (13) verläuft.

8. Elektroisolator (10, 19, 21) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Stützelement (17, 18) einstückig mit der zumindest einen Anformung (14, 15, 16, 20, 22) ausgebildet ist.

9. Elektroisolator (10, 19, 21) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Stützelemente (17, 18) vorgesehen sind, wobei die zumindest zwei Stützelemente (17, 18) entsprechend dem Durchmesser des Wickeldrahts (11) der Zahnspule zueinander beabstandet sind.

10. Elektromechanisches Lenksystem, umfassend einen Elektromotor mit einem Elektroisolator (10, 19, 21) nach einem der vorstehenden Ansprüche.

11. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Isolierung eines Polzähne (12) aufweisenden Elektromotors, umfassend folgende Schritte:

Versehen eines der Polzähne (12) mit einem Elektroisolator (10, 19, 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur elektrischen Isolierung des Polzahns (12); Wiederholen des Versehens eines der übrigen Polzähne (12) mit einem weiteren Elektroisolator (10, 19, 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bis sämtliche Polzähne (12) auf diese Weise elektrisch isoliert sind.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Versehen eines der Polzähne (12) mit dem Elektroisolator (10, 19, 21) folgende Schritte umfasst:

- Anlegen des Basisabschnitts (13) an den Polzahn (12);

Umwickeln des Polzahns (12) mit dem Wckeldraht (11) zur Schaffung einer Windungslage.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Versehen eines der Polzähne (12) mit dem Elektroisolator (10, 19, 21) folgenden weiteren Schritt umfasst:

- Anlegen der zumindest einen Anformung (14, 15, 16, 20, 22) an die geschaffene Windungslage.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, soweit auf Anspruch 12 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass das Versehen eines der Polzähne (12) mit dem Elektroisolator (10, 19, 21) folgenden weiteren Schritt umfasst: Umwickeln des Polzahns (12) mit dem Wickeldraht (11) zur Schaffung einer weiteren Windungslage.