Stator für einen Elektromotor

Die Erfindung betrifft einen Stator für einen Elektromotor, insbesondere für einen Elektromotor eines Kraftfahrzeugs, mit einem sternförmig angeordnete Stator zähne und ein Statorjoch aufweisenden Statorgrundkörper. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Elektromotor mit einem solchen Stator, welcher in einem Motorge häuse angeordnet ist, und ein Federelement für einen derartigen Stator.

In einem modernen Kraftfahrzeug werden Elektromotoren in vielfältiger Weise als Antriebe für unterschiedliche Stellelemente eingesetzt. Elektromotoren werden beispielsweise als Fensterheber-, Schiebedach- oder Sitzverstellantriebe, als Len kungsantriebe (EPS, Electrical Power Steering), als Kühlerlüfterantriebe oder als Getriebeaktuatoren eingesetzt. Derartige Elektromotoren müssen eine relativ hohe Drehmoment- oder Leistungsdichte aufweisen und auch bei hohen Temperaturen betriebssicher sein.

Ein Elektromotor als Energiewandler elektrischer Energie in mechanische Energie umfasst einen Stator, welcher das feststehende Motorteil bildet, und einen Rotor, welcher das sich bewegende Motorteil bildet. Bei einem Innenläufermotor ist der Stator üblicherweise mit einem Statorjoch versehen, an dem radial zur Mitte, dies bedeutet sternförmig nach innen, ragende Statorzähne angeordnet sind, deren dem Rotor zugewandten Freienden den so genannten Polschuh bilden. Auf die Statorzähne sind Wicklungen oder Spulen aufgebracht, die zur Statorwicklung verschaltet sind und im elektromotorischen Betrieb ein Magnetfeld erzeugen. Zur Führung und Verstärkung des durch die bestromten Wicklungen erzeugten mag netischen Feldes ist das Statormaterial üblicherweise metallisch, beispielsweise aus weichmagnetischem Eisen.

Für einen betriebssicheren und geräuschreduzierten Motorbetrieb ist es notwen dig, dass der Stator sicher im Motorgehäuse gelagert ist. Insbesondere ist hierbei auch eine Verdrehsicherung des Stators gewünscht, welche den Stator gegenüber einem tangentialen Verdrehen sichert, beziehungsweise ein solches mechani sches Verdrehen verhindert.

Statoren werden in Elektromotoren in der Regel über einen Pressverband zum Gehäuse, oder mittels zusätzlicher Dämpfungs- oder Entkopplungselemente gela gert. Hierbei werden die Statoren kraftschlüssig in das Motorgehäuse eingepresst beziehungsweise unter Kraft gefügt.

Erfolgt die Fixierung und Lagerung des Stators über einen Pressverband, werden Verformungen, welche im motorischen Betrieb aufgrund der elektromagnetischen Kräfte erzeugt werden, direkt an das Motorgehäuse übertragen. Insbesondere bei Synchronmotoren eines Kraftfahrzeugs kann sich der Stator in Folge betriebsbe dingter elektromagnetischer Kräfte verformen, wobei derartige Verformungen bei spielsweise bei einem 10-poligen Elektromotor sehr groß werden können, so dass ein hoher Körperschall an das den Stator aufnehmende Motorgehäuse übertragen wird. Um die Übertragung des Körperschalls zu reduzieren, sollte der Stator daher vom Gehäuse entkoppelt werden. Erfolgt die Lagerung des Stators über Dämp fungs- oder Entkopplungselemente, sind gegebenenfalls zusätzliche Elemente zur Fixierung und zur Verdrehsicherung des Stators notwendig.

Aus der DE 102013009407 A1 ist ein Stator für einen Elektromotor bekannt, der aus einem sternförmigen Statorblechpaket und einem aus gestapelten Ringble chen gebildeten zylinderförmigen Statorjoch gebildet ist, in welches das sternför mige Statorblechpaket eingesetzt ist, wobei eine Anzahl der Ringbleche außenum- fangsseitig jeweils mindestens eine Biegelasche aufweist. Mittels sich radial er streckenden Biegelaschen ist eine Fixierung bei gleichzeitiger Zentrierung und Positionierung des Stators in einem Gehäuse ermöglicht. Dabei liegt der Stator im Fügezustand lediglich mit an exponierten Stellen vorgesehenen Anlagepunkten, die durch die Biegelaschen gebildet sind, an der Gehäuseinnenwandung an. Sind die einzelnen Ringbleche mit Klinkungen versehen, in die die Biegelaschen vor oder während des Fügeprozesses des Stators mit dem Gehäuse eingebogen wer den können, ist zudem ein Raum sparender Aufbau eines Elektromotors mit einem in dessen Gehäuse eingesetzten Stator ermöglicht. Aus der JP 2014-018001 A1 ist es bekannt, den Stator eines Elektromotors inner halb des Motorgehäuses mittels Federlaschen in einer vorbestimmten Position zu fixieren, wobei die Fixierlaschen mit einem Ende am Gehäuse gehalten sind. Das andere Ende der Fixierlaschen, das schräg verlaufend in den Gehäuseinnenraum hineinragt, liegt in einer axialen Fügenut am Außenumfang des Stators ein.

Aus der DE 10 2007 058 072 A1 ist ein Elektromotor mit einem Stator bekannt, der aus einem Lamellenpaket aufgebaut und in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Lamellen mittels einer Federklammer zusammengehalten sind, die das Lamellenpaket axial übergreift und dieses an der Innenwand des Gehäuses radial abstützt. Die Federklammer weist einen dem Außenumfang des Lamellenpakets radial überstehenden Federrücken und an den gegenüberliegenden Schmalseiten Spannfüße auf, welche das Lamellenpaket stirnseitig übergreifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Stator für einen Elektromotor anzugeben. Insbesondere soll der Stator hinsichtlich einer Entkopplung zur Reduzierung der Übertragung eines Körperschalls an ein Motor gehäuse besonders geeignet sein. Dabei soll der Stator einfach in das Gehäuse einsetzbar bzw. montierbar und von diesem entkoppelt sein. Des Weiteren soll eine Verdrehsicherung des Stators im Motorgehäuse realisiert sein. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Elektromotor mit einem solchen Stator in einem Gehäuse (Motorgehäuse) sowie ein besonders geeignetes Federelement für einen derartigen Stator anzugeben.

Hinsichtlich des Stators wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie hinsicht lich des Federelements mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Der erfindungsgemäße Stator ist für einen Elektromotor, insbesondere für einen Elektromotor eines Kraftfahrzeugs, vorgesehen sowie dafür geeignet und einge- richtet. Der Stator weist hierzu einen Statorgrundkörper mit einem Statorjoch als magnetischen Rückschluss und mit einer Anzahl an Statorzähnen auf, welche sich radial einwärts in Richtung einer zentralen Stator- oder Motorachse erstrecken und in einem sogenannten Polschuh enden. Der Statorgrundkörper ist beispielsweise als Vollkörper, im sogenannten Einzelzahndesign oder im Stern-Joch-Design aus geführt, bei welchem in ein zylindrisches Statorjoch die Statorzähne beispielswei se als Sternkranz eingesetzt sind.

An dem Außenumfang des Statorgrundkörpers ist eine Anzahl an Axialnuten vor- gesehen, in welche Federelemente radial und vorzugsweise tangential form schlüssig eingesetzt sind, welche dem Statorgrundkörper umfangsseitig radial überstehen. Erfindungsgemäß steht das oder jedes Federelement dem Außenum fang somit zumindest teilweise radial über. Mit anderen Worten ragt das mindes tens eine Federelement zumindest abschnittsweise radial aus der Axialnut heraus.

Unter einem „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden ins besondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen Teile zumindest in einer Richtung, hier der auf die zentrale Achse des Stators und die Drehachse des Elektromotors bezogenen Radialrichtung, durch ein unmittelba res Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung, hier der Radialrichtung, erfolgt also formbedingt. Vorliegend ist das Fügeelement somit radial formschlüssig in der Axialnut des Statorzahns gehalten.

Unter einer „Axialnut“ ist hier und im Folgenden insbesondere eine radial nach innen gerichtete Nut oder nutenartige Aussparung des Außenumfangs zu verste hen, welche sich entlang der Axialrichtung des Stators erstreckt. Unter „axial“ oder einer „Axialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung parallel (koaxial) zur Drehachse des Elektromotors, also senkrecht zu den Stirnseiten des Stators verstanden. Entsprechend wird hier und im Folgen den unter „radial“ oder einer „Radialrichtung“ insbesondere eine senkrecht (quer) zur Drehachse des Elektromotors orientierte Richtung entlang eines Radius des Stators beziehungsweise des Elektromotors verstanden. Unter „tangential“ oder einer „Tangentialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung entlang des Umfangs des Stators oder des Elektromotors (Umfangsrichtung, Azi mutalrichtung), also eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung und zur Radialrich tung, verstanden.

Durch die dem Außenumfang zumindest teilweise radial überstehenden bezie hungsweise den radial aus der Axialnut herausragenden Federelementen ist eine radiale Fixierung des Stators in einem Motorgehäuse ermöglicht. Insbesondere wird durch die Federelemente eine federnde, und somit dämpfende oder schwin gungsreduzierte Lagerung des Stators innerhalb des Motorgehäuses ermöglicht. Weiterhin ist durch die Federelemente auch ein Verdrehschutz hinsichtlich einer mechanischen Verdrehung des Stators in dem Motorgehäuse gebildet. Dadurch ist ein besonders geeigneter Stator für einen Elektromotor realisiert.

In einer bevorzugten Ausbildung ist die oder jede Axialnut als ein radialer Hinter schnitt oder als eine radiale Hinterschneidung des Außenumfangs ausgeführt. Dadurch ist in konstruktiv einfacher Art und Weise eine zuverlässige und betriebs sichere radial formschlüssige Halterung oder Fixierung des Federelements in der Axialnut realisiert.

Das vorzugsweise als Entkopplungs- oder Dämpfungselement wirkende Fügeele ment, welches in die jeweilige Axialnut des Statorgrundkörpers joch- bzw. rück schlussseitig insbesondere durch Einschieben oder Einstecken in Axialrichtung eingesetzt ist, hintergreift geeigneter Weise den in der Axialnut gebildeten Hinter schnitt. Hierzu ist die jeweilige Axialnut im Querschnitt beispielsweise schwalben schwanzförmig oder T-förmig. Wesentlich ist, dass die Axialnut einen radialen Hin terschnitt bereitstellt, der von dem Federelement zumindest teilweise hintergriffen wird. Es sind auch andere Formen (Querschnittsformen) der Axialnut denkbar, beispielsweise eine Teilkreisform oder eine T-Form mit einer lokalen Erhebung oder einer lokalen Vertiefung (Sicke) im Nutboden des horizontalen T-Schenkels der Axialnut. Vorzugsweise wird eine Axialnut verwendet, wie sie in der zum Anmeldezeitpunkt noch unveröffentlichten deutschen Anmeldung der Anmelderin vom 11.06.2019 mit dem Aktenzeichen 102019208426.5 beschrieben ist. Deren Offenbarungsge halt, insbesondere deren Ansprüche (mit zugehörigen Erläuterungen) werden hiermit ausdrücklich in die vorliegende Anmeldung mit einbezogen. Hinsichtlich der radialen Hinterschneidung der Axialnut wird speziell Bezug genommen auf die Ansprüche 2 und 3 mit den zugehörigen Ausführungen speziell auf Seiten 3/4 und 8/9 sowie auf die Figuren 6 bis 12.

In einer vorteilhaften Ausführung weist das Federelement einen vorzugsweise plättchen- oder streifenförmigen Grundkörper sowie mindestens eine in Radialrich tung erhabene und aus der Axialnut herausragende(n) erste Koppelfeder oder Fe derarm auf. Dadurch ist eine zuverlässige dämpfende oder schwingungsentkop pelte Lagerung des Stators in einem Motorgehäuse ermöglicht.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die nachfolgend auch als Radialfeder bezeichnete erste Koppelfeder beispielsweise einteilig, also einstückig oder mono lithisch, mit dem Grundkörper verbunden. Die Radialfeder ist hierbei insbesondere als eine federelastische Lasche des Grundkörpers ausgebildet. Die Radialfeder ist also an einem Festende mit dem Grundkörper verbunden, und ragt mit einem Freiende zumindest teilweise aus der Axialnut radial hinaus. Das in der Axialnut einsitzende Federelement bildet vorzugsweise eine (mechanische) Schnittstelle zu einem Motorgehäuse, in welches der Stator eingesetzt ist. Diese Schnittstelle weist eine insbesondere entkoppelnde, dämpfende, klemmende, positionierende und/oder fixierende Wirkung (Funktion) auf. In einem Montagezustand, bei wel chem der Stator innerhalb eines Motorgehäuses aufgenommen ist, liegt das Frei ende der Radialfeder federnd oder elastisch an einer Innenwandung des Motorge häuses an.

Vorzugsweise weist das Federelement mehr als eine Radialfeder, also eine An zahl von Radialfedern oder mindestens zwei Radialfedern, auf. Die Anzahl der Radialfedern ist hierbei vorzugsweise an eine jeweilige Aktivteillänge des Stators angepasst. Mit anderen Worten ist es möglich, für unterschiedliche Baugrößen des Stators Federelemente mit unterschiedlicher Anzahl von Radialfedern vorzu sehen. Dadurch ist eine besonders flexible und geeignete Abstimmung der Stator lagerung auf ein akustisches Verhalten im Motorbetrieb ermöglicht.

Zur zusätzlichen oder weiteren Verbesserung des akustischen Verhaltens ist es beispielsweise möglich, die Breite der Radialfedern und/oder die Materialdicke der Radialfedern, und somit deren Federstärke oder Rückstellkraft, an einen jeweili gen Elektromotor und/oder an eine jeweilige Anwendungssituation flexibel anzu- passen. Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.

Der Grundkörpers überragt die erste Koppelfeder oder Radialfeder quer zur Axial- richtrung in Umfangs- oder Tangentialrichtung beidseitig. Mit den azimutal überra genden Abschnitten an den in Axialrichtung verlaufenden Längsseiten hintergreift der Grundkörper die sich in Umfangsrichtung des Stators erstreckenden (azimuta len) Nutschenkel der Axialnut, wodurch der Radialformschluss zwischen dem Fe derelement und dem jeweiligen Statorzahn hergestellt ist.

In einer geeigneten Weiterbildung weist das Federelement an einer Schmalseite oder Stirnseite des Grundkörpers eine zweite Koppelfeder auf, welche axial aus der Axialnut herausragt. Die Axialnut erstreckt sich im Wesentlichen über die komplette axiale Baulänge des Stators, so dass die zweite Koppelfeder einer Sta- torstirnseite axial emporsteht. Die zweite Koppelfeder ist daher nachfolgend auch als Axialfeder bezeichnet. Durch die Axialfeder ist das Federelement somit auch zu einer axialen Lagerung und Fixierung des Stators in einem Motorgehäuse vor gesehen, sowie dafür geeignet und eingerichtet. In einer zweckmäßigen Ausbildung weist das Federelement oder die Axialfeder geeigneter Weise eine Anlagekante oder eine Anlagefläche auf, mittels welcher das Fügeelement an einer Stirnseite des Statorgrundkörpers, insbesondere im Bereich eines jeweiligen Statorzahns, anliegt. Durch die Radialfedern und die Axialfeder ist eine vorteilhafte Funktionsintegrie rung realisiert. Insbesondere ist das Federelement somit multifunktional und reali siert sowohl eine radiale Lagerung und einen tangentialen Verdrehschutz sowie eine axiale Lagerung des Stators.

Die Feder- oder Freienden der Radialfedern liegen hierbei form- und/oder kraft schlüssig an dem Motorgehäuse an. Die Radialfedern wirken hierbei als ein primä rer Schutz gegen ein mechanisches Verdrehen des Stators entlang der Tangenti- alrichtung. Hierbei wirkt die Axialfeder als ein zusätzlicher, sekundärer Schutz ge gen das Verdrehen, indem der Stator mit einer axialen Kraft beispielsweise an ei nem Lagerschild mittels der Axialfedern angedrückt wird. Dabei stützt sich die Axi alfeder mittels der Anlagekante oder Anlagefläche auf dem Statorpaket ab, und wird in einem Federeinbauraum zum Motorlagerschild zusammengedrückt. Des Weiteren wirkt der sekundäre Schutz zu tangentialen Sicherung durch die Axialfe der auch als ein primärer Schutz gegen eine axiale Bewegung des Stators.

Durch das multifunktionale Federelement ist somit eine zuverlässige radiale und axiale Lagerung und Fixierung des Stators sowie eine Verdrehsicherung realisiert.

Unter einem „Kraftschluss“ oder einer „kraftschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden ins besondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile aufgrund einer zwischen ihnen wirkenden Reibkraft gegen ein Abgleiten aneinander gehindert sind. Fehlt eine diese Reibkraft hervorrufende „Verbindungskraft“ (dies bedeutet diejenige Kraft, welche die Teile gegeneinander drückt, beispielsweise eine Schraubenkraft oder die Gewichtskraft selbst), kann die kraftschlüssige Verbin dung nicht aufrecht erhalten und somit gelöst werden. Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Federele ment an einer Längsseite des Grundkörpers mindestens eine Klemmkralle oder Verkrallnase zur tangentialen und/oder axialen Befestigung oder Fixierung in der Axialnut aufweist. Die jeweilige Klemmkralle ist geeigneterWeise aus der Ebene des Grundkörpers des Federelements aufgebogen. Hierdurch wird eine zuverläs sige Fixierung (Halterung, Befestigung) des Federelements in der dieser zugeord neten Axialnut des Statorgrundkörpers erreicht. Dies bedeutet, dass das Fe derelement mit einem Verkralldesign ausgeführt ist, um sich tangential und/oder axial in der Axialnut zu verkrallen. Dadurch wird eine zuverlässige form- und/oder kraftschlüssige Fixierung des Federelements in tangentialer Richtung gewährleis tet. Vorzugsweise sind die Klemmkrallen oder Verkrallnasen hierbei paarweise an den gegenüberliegenden Längsseiten des Grundkörpers angeordnet. Beispiels weise sind drei Paare von Klemmkrallen an dem Grundkörper vorgesehen.

In einer konstruktiv besonders einfachen Ausgestaltung ist das Federelement als ein einstückiges, also einteiliges oder monolithisches, Stanzbiegeteil ausgeführt. Einstückig bedeutet hierbei insbesondere, dass die mindestens eine Radialfeder und die Axialfeder sowie die Klemmkralle(n) einstückig mit dem Grundkörper aus- geführt sind. Dadurch ist eine besonders kostengünstige und bauteilreduzierte Ausführung des Federelements realisiert, welche sich vorteilhaft auf die Herstel lungskosten des Stators überträgt.

Der erfindungsgemäße Elektromotor weist eine Motorwelle (Rotorwelle) und einen wellenfesten Rotor sowie einen vorstehend beschriebenen Stator und ein Gehäu se auf, in welchem der Stator mit in außenumfangsseitige Axialnuten axial einge setzten und darin radial formschlüssig gehaltenen Federelementen, insbesondere körperschallentkoppelt, klemmend und/oder dämpfend, angeordnet ist. Mittels der Axialfedern der in die Axialnuten eingesetzten Federelemente stützt sich der Sta- tor an einem Lagerschild des Elektromotors ab, so dass auch eine Entkopplung oder Dämpfung des Stators vom bzw. gegenüber dem Lagerschild gegeben ist.

Die im Hinblick auf den Stator angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf den erfindungsgemäßen Elektromotor übertragbar und um gekehrt.

Durch den erfindungsgemäßen Stator werden die akustischen Eigenschaften des Elektromotors im Motorbetrieb verbessert, da sich erzeugte Schwingungen und/oder Vibrationen des Stators aufgrund der Federelemente im Wesentlichen nicht als Körperschall auf das Motorgehäuse übertragen. Mit anderen Worten werden die Schwingungen und/oder Vibrationen mit einer reduzierten Körper schallamplitude auf das Motorgehäuse übertragen. Insbesondere bei Einbausitua tionen nahe der Fahrerkabine des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise bei einer Anwendung des Elektromotors als Lenkungsmotor, überträgt sich die reduzierte Geräuschentwicklung vorteilhaft auf einen Benutzer- oder Fahrerkomfort.

Das erfindungsgemäße Federelement ist für die Verwendung in einem vorstehend beschriebenen Elektromotor beziehungsweise Stator vorgesehen, sowie dafür geeignet und eingerichtet. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Federelement sinngemäß auch für den Stator und/oder Elektromotor und umgekehrt.

Das Federelement ist hierbei insbesondere zum vorzugsweise radial formschlüs sigen Einsetzen oder Einstecken in eine Axialnut eines Stators ausgebildet. Hierzu weist das Federelement einen Grundkörper mit mindestens einer ersten Koppelfe der, welche vorzugsweise als Stanzlasche in den Grundkörper eingebracht, und aus der Ebene des Grundkörpers heraus gebogen ist, auf. Weiterhin weist das Federelement eine zweite Koppelfeder auf, welche an einer Schmalseite oder Stirnseite des Grundkörpers angeordnet ist. Dadurch ist ein besonders geeignetes Federelement realisiert. Insbesondere ist somit ein multifunktionales Federelement realisiert, welches eine radiale und axiale Lagerung und Fixierung sowie einen Verdrehschutz für einen Stator in einem Motorgehäuse ermöglicht.

Im Montagezustand ist das Federelement vorzugsweise radial formschlüssig in einer Axialnut des Stators aufgenommen, wobei der Grundkörper geeigneterweise mit Klemmkrallen zur insbesondere tangentialen Fixierung in der Statornut verse hen ist. Dadurch fixiert sich das Federelement selbsttätig zur Axialnut. Bevorzug terweise weist das Federelement drei erste Koppelfedern und eine zweite Koppel feder auf. Die ersten Koppelfedern ragen als Radialfedern zumindest freiendseitig abschnittsweise radial aus der Axialnut heraus, so dass die ersten Koppelfedern den Stator während einer Montage oder eines Einbaus in einem Motorgehäuse zentrieren. Die radialen ersten Koppelfedern fixieren den Stator hierbei tangential (primär) und axial (sekundär) im Gehäuse. Die zweite Koppelfeder fixiert den Sta tor axial (primär) im Gehäuse. Das erfindungsgemäße Federelement ist an einen jeweiligen Stator beziehungs weise Elektromotor besonders flexibel anpassbar. Dadurch ist eine besonders op timale Anpassung auf akustische Anforderungen des Elektromotors aufgrund der variabel konfigurierbar multifunktionalen Federelemente hinsichtlich der Entwick lungsparameter. Dies bedeutet, dass die Federelemente beispielsweise hinsicht- lieh Breite, Anzahl und Materialdicke der Koppelfedern an die jeweilie Anwendung anpassbar sind.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Elektromotor mit einem Motorgehäu se und mit einem Lagerschild,

Fig. 2 in perspektivischer Darstellung einen Stator und einen Rotor des Elektro motors,

Fig. 3 in einer Schnittdarstellung ausschnittsweise den Elektromotor,

Fig. 4 in Schnittansicht ausschnittsweise ein Federelement des Stators,

Fig. 5 in perspektivischer Darstellung das Federelement,

Fig. 6 in Seitenansicht das Federelement, und Fig. 7 in Draufsicht das Federelement.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den glei chen Bezugszeichen versehen.

Der in Fig. 1 dargestellte Elektromotor 2 weist ein Motorgehäuse 4 mit einem darin angeordneten Stator 6 und Rotor 8 (Fig. 2) auf. Der Elektromotor 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein Innenläufer ausgebildet. Der Rotor 8 ist wellenfest mit einer Motorwelle 10 gefügt. Die Motorwelle 10 ist mittels zweier Lager 12 drehbar gelagert. Die Lager 12 sind beispielsweise als Kugellager ausgeführt. Eines der Lager 12 ist in einem Lagersitz 13 eines als (Gehäuse-)Zwischenwand ausgeführ ten Gehäusebodens 14 des Motorgehäuses 4 angeordnet. Das andere Lager 12 ist in einem Lagerschild 15 angeordnet, welches als Deckel stirnseitig gegenüber liegend zum Gehäuseboden 14 axial auf das topfförmige Motorgehäuse 4 aufge- setzt ist.

Der in Fig. 2 und Fig. 3 näher dargestellte Stator 6 weist einen Statorgrundkör per 16 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Statorgrundkörper 16 mit zwölf Statorzähnen 17 ausgeführt, welche sich in Radialrichtung R (radial) nach innen in Richtung zur zeichnerisch dargestellten zentralen Drehachse D er strecken. Zwischen den Statorzähnen 17 sind nicht näher bezeichnete Freiräume gebildet, in welchen die Wicklungen von (Stator-)Spulen 18 aufgenommen sind, welche mittels eines stirnseitigen Verschaltungsrings 19 beispielsweise in Stern oder Dreieckschaltung unter Bildung einer Stator- oder Drehfeldwicklung mitei- nander verbunden sind. Die Spulen 18 sind hierbei auf isolierenden Spulenkörpern 20 angeordnet, welche auf die Statorzähne 17 aufgesetzt sind (Fig. 3). Die Spulen 18 und Spulenkörper 20 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszei chen versehen. Der Verschaltungsring 19 ist stirnseitig auf den Statorgrundkörper 16 aufgesetzt, und mittels Rastzungen 21 in den Axialnuten 26 befestigt. Die Rastzungen 21 wirken hierbei als Positionierer oder Zentriernasen.

Der Statorgrundkörper 16 weist ein Statorjoch 22 oder Rückschluss auf, welcher die Statorzähne 17 umfangseitig einfasst. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Statorgrundkörper 16 im sogenannten Einzelzahndesign ausgeführt, bei welchem der Stator 6 beziehungsweise dessen Statorgrundkörper 16 aus einzel nen Statorzähnen 17 zusammengesetzt ist. In einem nicht gezeigten, alternativen Ausführungsbeispiel ist der Statorgrundkörper 16 in einem Stern-Joch-Design ausgeführt, bei welchem das Statorjoch 22 ein separates Bauteil ist, und wobei die Statorzähne 17 einen sogenannten Statorstern bilden, welcher in das Statorjoch 22 eingesetzt ist. Der Stator 6 beziehungsweise der Statorgrundkörper 16 oder die Statorzähne 17 sind beispielsweise als Vollkörper ausgeführt oder als Blechpakete aus Einzelblechen aufgebaut ist. Am Außenumfang 24 des Statorjochs 22, also außenumfangsseitig, sind in Axial richtung A verlaufende und sich radial einwärts zur Drehachse D hin erstreckende Axialnuten 26 in den Statorgrundkörper 16 eingebracht. Die jeweilige Axialnut 26 ist hierbei insbesondere als ein schwalbenschwanzförmiger oder T-förmiger radia- ler Hinterschnitt des Außenumfangs 24 ausgeführt. In den jeweiligen Axialnu ten 26 ist ein Federelement 28 radial formschlüssig eingesetzt. Die Axialnuten 26 und Federelemente 28 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszei chen versehen. Mit Blick auf die Darstellungen der Figuren 4 bis 7 weist das Federelement 28 ei nen streifen- oder plattenförmigen Grundkörper 30 auf, an den drei erste Koppel federn oder Federarme 32 und eine zweite Koppelfeder 34 sowie drei Paare von Klemmkrallen 36 einstückig angeformt sind. Die Koppelfedern oder Federarme 32 sind nachfolgend auch als Radialfedern, und die Koppelfeder 34 als Axialfeder bezeichnet. Das Federelement 28 ist hierbei insbesondere als ein Stanzbiegeteil ausgeführt. Die Axialfeder 34 ist hierbei eine etwa C- oder U-förmig gebogene, federelastische (Feder-)Lasche, welche an einer Schmalseite oder Stirnseite des im Wesentlichen rechteckförmigen Grundkörpers 30 angeordnet ist.

Die federelastischen Radialfedern 32 sind als Stanzlaschen aus dem Grundkörper 30 heraus geformt, und etwa C- oder U-förmig aus der Ebene des Grundkör pers 30 ausgebogen. Zwei der Radialfedern 32 sind hierzu in dem Körper des Grundkörpers 30 angeordnet, so dass zwei fensterartige Stanzöffnungen oder Aussparungen 38 im Grundkörper 30 gebildet sind. Die dritte Radialfeder 32 ist an einer der Axialfeder 34 gegenüberliegenden Schmalseite oder Stirnseite des Grundkörpers 30 angeformt. Der Grundkörper 30 überragt die Radialfedern 32 in Radialrichtung R und zumindest für die zwei ausgestanzten Radialfedern 32 im inneren des Grundkörpers 30 auch in Axialrichtung A. Der Grundkörper 30 über ragt die Radialfedern 32 somit in Umfangs- oder Tangentialrichtung T beidseitig, wie dies in Fig. 7 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist. Mit diesem beidseitigen Überstand 40 hintergreift das Federelement 28 innerhalb der Axialnut 26 aufgrund der Schwalbenschwanz- oder T-Form gebildete Nutflanken. Der Überstand 40 ist nachfolgend auch als Verbindungssteg oder Anbindungssteg bezeichnet. Mit an deren Worten bilden die Nutflanken einen Hinterschnitt für das in die Axialnut 26 axial eingeschobene Federelement 28.

Wie insbesondere in Fig. 6 ersichtlich ist, sind die etwa U-förmigen Radialfedern 32 derart gebogen, dass deren horizontaler U-Schenkel gegenüber dem Grund körper 30 einen spitzen Neigungswinkel a aufweist. In dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel weisen die Radialfedern 32 einen Neigungswinkel a von etwa 40°, also insbesondere 40° ± 5° auf. Durch den Neigungswinkel a wird die Kennlinie der Radialfedern 32, also das Verhältnis zwischen Federkraft und Federweg, ein gestellt. Der Neigungswinkel a ist hierbei zweckmäßigerweise an die jeweilige Anwendung angepasst. Die Radialfedern 32 beziehungsweise die Neigungswinkel a sind hierbei in Rich tung des Lagerschilds 15 geöffnet. Das Federelement 28 weist somit in Seitenan sicht (Fig. 6) somit eine etwa tannenbaum- oder sägezahnförmige Geometrie auf. Zur Montage wird der Stator 6 axial in das Motorgehäuse 4 eingesetzt, wobei die die Radialfedern 32 mit ihren Freienden am Motorgehäuse 4 entlang gleiten und dabei in Richtung der Drehachse D beziehungsweise in Richtung des Grundkör pers 30 gestaucht werden. Die aufgestellten Radialfedern 32 wirken somit auch als Einführhilfe zur Positionierung des Stators 6 in dem Motorgehäuse 4.

An den Grundkörper 30 des Federelements 28 sind außenseitig der Überstän- de 40 an beiden Langseiten jeweils drei Klemmkrallen oder Klemmzähne 36 als etwa dreieckförmige Verkrallnasen angeformt. Die Klemmkrallen 36 sind aus der Ebene des Grundkörpers 30 in Richtung der aufgestellten Radialfedern 32 aufge bogen. Zwischen der Schmalseite des Grundkörpers 30 und der Axialfeder 34 ist eine etwa U-förmige Biegestelle 42 vorgesehen, welche aus der Ebene des Grundkör pers 30 zuerst in Richtung der Radialfedern 32 und anschließend in die entgegen gesetzte Richtung gebogen ist, wobei ein vertikaler U-Schenkel 44 der Biegestelle 42 hierbei in die etwa U-förmige Biegung der Axialfeder 34 übergeht oder mündet. Der U-Schenkel 44 bildet hierbei eine Anlagekante oder Anlagefläche, welche sich im Wesentlichen aus der Ebene des Grundkörpers 30 auf der den Radialfedern 32 gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers 30 in Radialrichtung R erstreckt. Mit dieser Anlagekante oder Anlagefläche 44 liegt das Federelement 28 - wie bei spielsweise in Fig. 3 und insbesondere in Fig. 4 ersichtlich - im in die jeweilige Axialnut 26 eingesetzten Montagezustand an einer Stirnseite 46 des Statorgrund körpers 16 beziehungsweise dessen Statorjochs 22 an. Die Axialfeder 34 erstreckt sich im Montagezustand axial über die Axialnut 6 und die Stirnseite 46 des Statorgrundkörpers 16 hinaus. Die Axialfeder 34 ist hierbei insbesondere an der dem Verschaltungsring 19 gegenüberliegenden Stirnseite 46 des Statorgrundkörpers 16 angeordnet. Der Verschaltungsring 19 ist hierbei ins besondere dem Gehäuseboden 14, und die Axialfedern 34 sind dem Lager- schild 15 zugewandt angeordnet.

Die Fig. 3 und die Fig. 4 zeigen in Schnittdarstellung ausschnittsweise den Elekt romotor 2 in einer radialen und axialen Schnittebene. Wie insbesondere in der Fig. 3 ersichtlich ist, liegt der Stator 6 über die radial aus gestellten und somit dem Stator 6 am Außenumfang 24 in Radialrichtung R über ragenden Radialfedern 32 der Federelemente 28 an einer Innenwand 48 des Mo torgehäuses 4 an. Insbesondere liegen die Radialfedern 32 hierbei im Bereich ih rer Freienden oder Ausläufen federnd oder gelenkig an der Innenwand 48 an. Auf diese Weise wird der Stator 6 vom Motorgehäuse 4 des beispielsweise 10-poligen Elektromotors 2 entkoppelt.

Der Stator 6 liegt weiterhin stirnseitig über die Axialfedern 34 der Federelemente 28 an dem Lagerschild 15 an, und ist somit auch gegenüber diesem entkoppelt (Fig. 4). Die Axialfedern 34 stützen sich hierbei mittels der Anlagekanten oder An lageflächen 44 an der Stirnseite 46 ab und werden freiendseitig an einer Kante eines Federeinbauraums 50 zum Lagerschild 15 zusammengedrückt oder gebo gen. Hierdurch wird die Übertragung des beispielsweise durch die betriebsbedingt verursachten elektromagnetischen Kräfte verursachten Körperschalls auf das Mo torgehäuse 4 und das Lagerschild 15 reduziert, in dem der Stator 6 mittels der Federelemente 28 vom Motorgehäuse 4 und gegebenenfalls vom Lagerschild 15 entkoppelt ist. Die Federelemente 28 weisen hierbei vorzugsweise auch dämpfen- de, fixierende und/oder positionierende Eigenschaften auf. Insbesondere wird durch die an der Innenwand 48 und dem Lagerschild 15 anliegenden Federele mente 28 eine Verdrehsicherung des Stators 6 im Motorgehäuse 4 realisiert.

Die Federelemente 28 lassen sich automatisiert und in besonders einfacher Art und Weise in die Axialnuten 26 in Axialrichtung A einsetzen. Zudem sind die Fe derelemente 28 innerhalb der Axialnuten 26 radial formschlüssig und somit zuver lässig gehalten. Weiterhin ist auch eine weitergehende Fixierung der Federele mente 28 durch die azimutal aufgestellten und geringfügig radial aufgebogenen Klemmkrallen 36 realisiert. Insbesondere ist hierbei eine form- und/oder kraft- schlüssige Fixierung in tangentialer und axialer Richtung der Axialnuten 26 reali siert.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel be schränkt. Vielmehr können auch andere Punkte der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Ins besondere sind ferner im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschrie benen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand zu verlassen. Der im Ausführungsbeispiel gezeigte Elektromotor 2 ist insbesondere ein Len kungsmotor eines Kraftfahrzeugs. Die vorstehend beschriebene Lösung kann nicht nur in dem speziell dargestellten Anwendungsfall zum Einsatz kommen, sondern auch in ähnlicher Ausführung bei anderen Kraftfahrzeug-Anwendungen, wie zum Beispiel bei elektrischen Bremsmotoren, Tür- und Heckklappensystemen, Fensterhebern, sowie bei elektrischen Antrieben und deren Anordnung im Fahr zeug oder bei sonstigen elektrischen Maschinen und Systemen. Bezugszeichenliste

2 Elektromotor

4 Motorgehäuse 6 Stator

8 Rotor

10 Motorwelle

12 Lager

13 Lagersitz 14 Gehäuseboden

15 Lagerschild

16 Statorgrundkörper

17 Statorzahn

18 Spule 20 Spulenkörper

21 Rastzunge

22 Statorjoch

24 Außenumfang

26 Axialnut 28 Federelement

30 Grundkörper

32 Koppelfeder/Radialfeder 34 Koppelfeder/Axialfeder 36 Klemm kralle 38 Aussparung

40 Überstand

42 Biegestelle

44 U-Schenkel/Anlagekante/Anlagefläche 46 Stirnseite

48 Innenwand

50 Federeinbauraum

A Axialrichtung R Radialrichtung

T Tangentialrichtung

D Drehachse