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Title:
STATOR OF AN ELECTRICAL COOLANT DRIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/043808
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a stator (40) of an electrical coolant drive (2), comprising a stator assembly (42) having a number of stator teeth that are provided with coils of a multi-phase stator winding, and a contact device (44, 44', 44'', 44''') arranged on the stator assembly (42) on an end side for interconnecting the coils with the phase connections (46), wherein a deflection region (54, 54', 54'', 54''') is provided on the outer circumference (56) of the contact device (44, 44', 44'', 44''') in the region of an inlet (30) of the coolant drive (2) for a fluid flowing in through the inlet (30).

Inventors:
PODACK MARCUS (DE)
WÜST STEFAN (DE)
GRIMM MARCO (DE)
TONG DUC VAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/074435
Publication Date:
March 11, 2021
Filing Date:
September 02, 2020
Export Citation:
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Assignee:
BROSE FAHRZEUGTEILE SE & CO KG WUERZBURG (DE)
International Classes:
H02K9/10; F04B35/04; F04C18/02; H02K3/52; H02K5/12; H02K7/14
Foreign References:
JP2018033197A2018-03-01
DE102016223576A12018-05-30
EP2159425A22010-03-03
JP2013198312A2013-09-30
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Claims:
Ansprüche

1. Stator (40) eines elektrischen Kältemittelantriebs (2), aufweisend

- ein Statorpaket (42) mit einer Anzahl von Statorzähnen, welche mit Spulen einer mehrphasigen Statorwicklung versehen sind,

- und eine stirnseitig an dem Statorpaket (42) angeordnete Kontaktvorrich tung (44, 44‘, 44“, 44‘“) zur Verschaltung der Spulen mit Phasenanschlüs sen (46),

- wobei im Bereich eines Einlasses (30) des Kältemittelantriebs (2) ein Um- lenkbereich (54, 54‘, 54“, 54‘“) für ein durch den Einlass (30) einströmen des Fluid an dem Außenumfang (56) der Kontaktvorrichtung (44, 44‘, 44“, 44‘“) vorgesehen ist.

2. Stator (40) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkbereich (54, 54‘, 54“, 54‘“) das einströmende Fluid spiral förmig nach radial innen umgelenkt.

3. Stator (40) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkbereich (54, 54‘, 54“, 54‘“) als eine sickenartige Vertiefung in den Außenumfang (56) der Kontaktvorrichtung (44, 44‘, 44“, 44‘“) einge bracht ist. 4. Stator (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorrichtung (44, 44‘, 44“, 44‘“) einen stirnseitig auf das Statorpaket (42) aufgesetzten Verschaltungsring (48, 48‘, 48“, 48‘“) zur Ver schaltung der Spulen mit den Phasenanschlüssen (46), und einen auf den Verschaltungsring (48, 48‘, 48“, 48‘“) aufgesetzten Ringdeckel (52, 52‘, 52‘“) aufweist.

5. Stator (40) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkbereich (54‘, 54‘“) an dem Ringdeckel (52‘, 52‘“) angeordnet ist.

6. Stator (40) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkbereich (54‘, 54‘“) an einer den Verschaltungsring (48‘, 48‘“) zumindest teilweise axial und tangential umgreifenden Lasche (72, 72‘) des Ringdeckels (52‘, 52‘“) angeordnet ist.

7. Stator (40) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringdeckel (52, 52‘, 52‘“) mechanisch fest mit dem Verschaltungs ring (48, 48‘, 48“, 48‘“) gefügt ist.

8. Stator (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkbereich (54, 54‘, 54“, 54‘“) in einer Nutmitte zwischen zwei benachbarten Statorzähnen des Statorpakets (42) angeordnet ist.

9. Kontaktvorrichtung (44, 44‘, 44“, 44‘“) für einen Stator (40) eines elektrischen Kältemittelantriebs (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei an dem Au ßenumfang (56) der Kontaktvorrichtung (44, 44‘, 44“, 44‘“) ein Um lenkbe reich (54, 54‘, 54“, 54‘“) für ein Fluid vorgesehen ist.

10. Elektrischer Kältemittelantrieb (2) mit einem Antriebsgehäuse (18) mit einem Einlass (30), und mit einem in dem Antriebsgehäuse (18) angeordneten Sta tor (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

Description:
Beschreibung

Stator eines elektrischen Kältemittelantriebs

Die Erfindung betrifft einen Stator eines elektrischen Kältemittelantriebs, aufwei send ein Statorpaket mit einer Anzahl von Statorzähnen, welche mit Spulen einer mehrphasigen Statorwicklung versehen sind, und eine stirnseitig an dem Stator paket angeordneten Kontaktvorrichtung. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kon taktvorrichtung für einen solchen Stator, sowie einen elektrischen Kältemittelan trieb mit einem derartigen Stator

Bei Kraftfahrzeugen sind regelmäßig Klimaanlagen eingebaut, die mit Hilfe einer einen Kältemittelkreislauf bildenden Anlage den Fahrzeuginnenraum klimatisieren. Derartige Anlagen weisen grundsätzlich einen Kreislauf auf, in dem ein Kältemittel geführt ist. Das Kältemittel, beispielsweise R-134a (1 ,1 ,1 ,2-Tetrafluorethan) oder R-744 (Kohlenstoffdioxid), wird an einem Verdampfer erwärmt und mittels eines (Kältemittel-)Verdichters beziehungsweise Kompressors verdichtet, wobei das Käl temittel anschließend über einen Wärmetauscher die aufgenommene Wärme wie der abgibt, bevor es über eine Drossel erneut zum Verdampfer geführt wird.

In derartigen Anwendungen sind beispielsweise Scroll-Maschinen als Kompresso ren beziehungsweise Verdichter für das Kältemittel grundsätzlich möglich. Derarti ge Scrollverdichter weisen typischerweise zwei relativ zueinander bewegbare Scroll-Teile auf, die im Betrieb nach Art einer Verdrängerpumpe arbeiten. Die bei den Scroll-Teile sind hierbei typischerweise als ein ineinander verschachteltes (schneckenförmiges) Spiralen- oder Scrollpaar ausgeführt. Mit anderen Worten greift eine der Spiralen zumindest teilweise in die andere Spirale ein. Die erste (Scroll-)Spirale ist hierbei in Bezug auf ein Verdichtergehäuse feststehend (statio närer Scroll, fixed scroll), wobei die zweite (Scroll-)Spirale (beweglicher Scroll, movable/orbiting scroll) mittels eines Elektromotors innerhalb der ersten Spirale orbitierend angetrieben ist.

Ein insbesondere bürstenloser Elektromotor als elektrische (Drehstrom -)Maschine weist üblicherweise einen mit einer mehrphasigen Feld- oder Statorwicklung ver sehenen Stator auf, welcher koaxial zu einem Rotor mit einem oder mehreren Permanentmagneten angeordnet ist. Sowohl der Rotor als auch der Stator sind beispielsweise als Blechpakete aufgebaut, wobei Statorzähne in dazwischenlie genden Statornuten die Spulen der Statorwicklung tragen.

Die Spulen sind ihrerseits gängigerweise aus einem Isolierdraht gewickelt, und einzelnen Strängen oder Phasen des Elektromotors beziehungsweise Kältemittel antriebs zugeordnet sowie untereinander mittels einer statorstirnseitigen Kontakt vorrichtung in einer vorbestimmten Weise verschaltet. Die verschaltete Statorwick lung wird von einer Motorelektronik angesteuert, um ein Drehfeld zu erzeugen, welches ein Drehmoment am permanent erregten Rotor verursacht.

Bei derartigen elektrischen oder elektromotorisch angetriebenen Kältemittelantrie ben werden die Elektromotoren und die (Motor-)Elektronik mittels eines sogenann ten Sauggases (Kältemittel) gekühlt. Eine zuverlässige Kühlung der Elektronik und des Elektromotors ist hierbei zentral für einen zuverlässigen und betriebssicheren Betrieb sowie für eine dauerhafte Leistungsfähigkeit des Kältemittelverdichters. Insbesondere die Elektronik weist hierbei typischerweise eine hohe thermische Empfindlichkeit auf, so dass eine zuverlässige Kühlung notwendig ist. Das kalte Sauggas wird hierbei an eine Schottwand zur Elektronik und durch den Elektromo tor geführt.

Der Kältemittelantrieb weist in der Regel ein Antriebsgehäuse mit einem Einlass (Sauggasportanschluss, Saugport) auf, durch welchen das Sauggas beziehungs weise Kältemittel als Fluid in das Innere des Antriebsgehäuses, und somit zum Elektromotor einströmt. Der Einlass ist in der Regel am Außenumfang des An triebsgehäuses angeordnet, so dass der Masse- oder Fluidstrom des Sauggases seitlich von dem Stator eingelassen wird, und umgeleitet werden muss, um zwi- sehen den Rotor und Stator sowie um die Wicklungen zu strömen. Diese relative Position von dem Einlass zu dem Stator bewirkt jedoch nachteiligerweise ein im Wesentlichen frontales Auftreffen des einströmenden Fluids oder Sauggases auf die Kontaktvorrichtung des Stators. Die Kontaktvorrichtung weist regelmäßig enge Querschnitte auf, so dass hierbei ungewünschte Saugdruckverluste bewirkt wer den.

Derartige Saugdruckverluste reduzieren den Wirkungsgrad des elektrischen Käl temittelantriebs. Diese Reduzierung des Wirkungsgrads tritt insbesondere bei mitt- leren bis hohen Masseströmen, beispielsweise ab circa 3000 bis 4000 Umdrehun gen pro Minute (rpm) bis maximal etwa 8000 bis 12000 rpm, auf. Insbesondere bei einem Volllastbetrieb (cool down) wird in kurzer Zeit eine elektrische und thermi sche Leistungsgrenze des Kältemittelantriebs erreicht, so dass dieser zur Vermei dung von Beschädigungen oder einer vollständigen Zerstörung abgeregelt werden muss.

Zur Vermeidung dieses Problems ist es beispielsweise möglich, den Einlass axial von dem Stator zu beabstanden, also beispielsweise den Stator mit einer geringe ren axialen Länge auszuführen, beziehungsweise den Stator (axial) bauraumkom- pakter oder verkürzt auszuführen. Dadurch trifft das durch den Einlass strömende Fluid nicht auf die Kontaktvorrichtung des Stators, sondern strömt in einen axial oberhalb des Stators beziehungsweise der Kontaktvorrichtung gebildeten Frei raum. Dies ist jedoch lediglich möglich, wenn der Außendurchmesser des Stators vergrößert werden kann, oder wenn die axiale Länge des Antriebsgehäuses be- ziehungsweise des Kältemittelantriebs verlängerbar ist. Dies ist jedoch im Hinblick auf den in einer Einbausituation vorhandenen Bauraum stets nicht ohne weiteres technisch realisierbar, da auch die übrigen Komponenten des Kältemittelverdich ters, wie beispielsweise der Verdichter oder die Elektronik einen axialen Bauraum benötigen.

Ebenso denkbar ist es beispielsweise das Antriebsgehäuse mit einem oder meh reren Bypässen auszuführen, welche als Umgehungspfade den Massestrom radial außenseitig an dem Stator zu der dem Einlass gegenüberliegend angeordneten Statorstirnseite vorbeiführen. Nachteiligerweise wird dadurch die Kühlung des Sta tors und insbesondere der Elektronik reduziert. Des Weiteren wird das Sauggas oder Fluid während der außenseitigen Bypass-Führung an der Antriebsgehäuse wand erwärmt, wodurch die bereitgestellte Kühlleistung weiter reduziert wird.

Des Weiteren ist es beispielsweise möglich, den radialen Außendurchmesser der Kontaktvorrichtung weitestgehend zu reduzieren und/oder die Kontaktvorrichtung mit einer Anzahl an radialen Durchführ- oder Durchlassöffnungen zu versehen. Dadurch wird jedoch die Verschaltung der Spulen zur Statorwicklung nachteilig erschwert oder auf bestimmte Verschaltungsschemata/-konzepte eingeschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Stator für einen elektrischen Kältemittelantrieb anzugeben. Insbesondere soll einerseits eine möglichst zuverlässige und betriebssichere Kühlung des Stators, vorzugsweise eines Elektromotors und einer zugeordneten Elektronik, insbesondere bei niedri gen Motordrehzahlen, realisiert werden, sowie andererseits auftretende Saug druckverluste, insbesondere bei hohen Motordrehzahlen, möglichst reduziert wer den. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeigne te Kontaktvorrichtung für einen solchen Stator, und einen besonders geeigneten elektrischen Kältemittelantrieb mit einem derartigen Stator anzugeben.

Hinsichtlich des Stators wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Kontaktvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie hinsichtlich des Kältemittelantriebs mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfin dungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Ge genstand der Unteransprüche. Die im Hinblick auf den Stator angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die Kontaktvorrichtung und/oder den Kältemittelantrieb übertragbar und umgekehrt.

Der erfindungsgemäße Stator ist Teil eines elektrischen Kältemittelantriebs, insbe sondere eines elektrischen Kältemittelverdichters eines Kraftfahrzeugs. Der Stator weist ein Statorpaket mit einer Anzahl von Statorzähnen auf, wobei die Statorzäh- ne mit Spulen beziehungsweise Spulenwicklungen einer mehrphasigen Stator wicklung versehen sind.

Der Stator weist weiterhin eine stirnseitig an dem Statorpaket angeordnete Kon- taktvorrichtung auf, welche dazu vorgesehen und eingerichtet ist, die (Stator- Spulen mit Phasenanschlüssen zu verschalten. Die Phasenanschlüsse sind hier bei beispielsweise an eine Umrichterschaltung einer (Motor-)Elektronik geführt.

Erfindungsgemäß ist in dem Bereich eines Einlasses des Kältemittelantriebs ein an dem Außenumfang der Kontaktvorrichtung angeordneter Um lenkbereich für ein durch den Einlass insbesondere radial einströmendes Fluid vorgesehen. Dadurch ist ein besonders geeigneter Stator für einen elektrischen Kältemittelantrieb reali siert. Der Umlenkbereich ist insbesondere in demjenigen Bereich des Außenumfangs der Kontaktvorrichtung vorgesehen, in welchem das einströmende Fluid etwa fron tal auf die Kontaktvorrichtung trifft. Der Um lenkbereich und der Einlass sind hierbei insbesondere auf einer etwa gleichen axialen Flöhe des Kältemittelverdichters an geordnet. Mit anderen Worten ist der Umlenkbereich der Kontaktvorrichtung in einem Einström- oder Einlassbereich des Kältemittelantriebs angeordnet.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass in dem Bereich des Einlasses, in welchem das einströmende Fluid auf die Kontaktvorrichtung trifft, die höchsten (Saug-)Druckverluste im Strömungsverlauf des Fluids im Kältemittelantrieb auftre- ten. Unter einem Umlenkbereich ist hierbei insbesondere jede Kontur- oder Form gebung der Kontaktvorrichtung zu verstehen, welche den Masse- oder Fluidstrom des einströmenden Fluids zumindest teilweise gezielt entlang einer Tangential-, Radial- oder Axialrichtung umlenkt oder ablenkt, so dass Saugdruckverluste im Einlassbereich des Kältemittelantriebs reduziert werden. Mit anderen Worten ist die Kontaktvorrichtung durch den Umlenkbereich im Hinblick auf die Führung des Fluids im Kältemittelantrieb als ein strömungsverbesserndes Bauteil ausgebildet. Vorzugsweise wird das Fluid hierbei möglichst sanft, also möglichst mit einem ge- ringen Strömungswiderstand und geringen fluidmechanischen Turbulenzen oder Verwirbelungen des Fluidstroms, umgeleitet oder umgelenkt.

Das Fluid ist insbesondere ein Sauggas oder Kältemittel, welches zur Kühlung des Stators und/oder eines den Stator aufweisenden Elektromotors und einer Motorel ektronik genutzt oder nutzbar ist. Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Fol genden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können. Durch den Umlenkbereich werden Saugdruckverluste im Einlass- oder Einströmungsbereich reduziert, wodurch die Kühlleistung des Fluidstroms für den Stator oder den damit ausgestatteten Elektromotor verbessert wird. Dies über trägt sich in der Folge vorteilhaft auf eine verbesserte Leistungsfähigkeit und Le bensdauer des Stators oder eines damit versehenen Kältemittelantriebs. Unter „axial“ oder einer „Axialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung senkrecht zu den Stirnseiten des Stators, also parallel (koaxial) zur Drehachse eines damit versehenen Kältemittelantriebs verstanden. Entsprechend wird hier und im Folgenden unter „radial“ oder einer „Radialrichtung“ insbesondere eine senkrecht (quer) zur Drehachse des Kältemittelantriebs orientierte Richtung entlang eines Radius des Stators beziehungsweise des Kältemittelantriebs ver standen. Unter „tangential“ oder einer „Tangentialrichtung“ wird hier und im Fol genden insbesondere eine Richtung entlang des Umfangs des Stators oder des Kältemittelantriebs (Umfangsrichtung, Azimutalrichtung), also eine Richtung senk recht zur Axialrichtung und zur Radialrichtung, verstanden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung lenkt der Umlenkbereich das einströmende Fluid spiralförmig nach radial innen. Mit anderen Worten ist der Umlenkbereich so ausgelegt, dass wenn Fluid durch den Einlass einströmt, der Umlenkbereich die Strömungsrichtung oder den Strömungsverlauf derart umlenkt oder beeinflusst, dass das Fluid spiralförmig nach radial innen geführt wird. Der Umlenkbereich bei spielsweise als eine im Wesentlichen radial und tangential verlaufende kanal- oder rampenartige Führung für das einströmende Fluid ausgebildet. Dadurch ist eine besonders zweckmäßige Führung des Fluids realisiert, wodurch besonders niedri ge Saugdruckverluste auftreten.

In einer besonders zweckmäßigen Ausführung ist der Umlenkbereich als eine si ckenartige Vertiefung, also als eine Aussparung oder Senke oder (Ein-)Wölbung oder Bombierung, in den Außenumfang der Kontaktvorrichtung eingebracht. Dadurch ist der Um lenkbereich in konstruktiv besonders einfacher und kosten günstiger Weise hergestellt oder herstellbar.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kontaktvorrichtung mit einem stirnseitig auf das Statorpaket aufgesetzten Verschaltungsring als Grundkörper zur Verschal tung der Spulen mit den Phasenanschlüssen, und mit einem auf den Verschal tungsring aufgesetzten Ringdeckel ausgeführt. Dadurch ist eine besonders geeig nete Kontaktvorrichtung für den Stator realisiert. Insbesondere ist somit im We sentlichen eine Funktionstrennung zwischen der durch den Verschaltungsring rea lisierten Verschaltung der Spulen, und zwischen dem Ringdeckel realisiert. Insbe sondere ist der Ringdeckel hierbei vorzugsweise mit einer möglichst glatten oder ebenen Oberfläche, also ohne strömungsverwirbelnde Elemente, ausgeführt.

Der Um lenkbereich der Kontaktvorrichtung ist beispielsweise in den Außenumfang des als Grundkörpers wirkenden Verschaltungsrings und/oder in den Außenum fang des Ringdeckels eingebracht. In einer geeigneten Weiterbildung ist der Um lenkbereich insbesondere an dem Ringdeckel angeordnet. Dadurch ist eine be sonders vorteilhafte Anordnung des Umlenkbereichs realisiert.

In einer geeigneten Ausbildung ist der Umlenkbereich an einer den Verschalt ungsring zumindest teilweise axial und tangential umgreifenden Lasche des Ring deckels angeordnet. Die Lasche ist im Wesentlichen ein Kragenabschnitt des Ringdeckels, welches sich abschnittsweise über den Außenumfang des Verschal tungsrings erstreckt. Mit anderen Worten ist die dem Einlass zugewandte Auf trefffläche des einströmenden Fluids im Wesentlichen durch die Lasche und den Um lenkbereich gebildet. Dadurch ist ein besonders geeigneter Um lenkbereich mit besonders niedrigen Saugdruckverlusten ermöglicht. In einer geeigneten Ausführung ist der Ringdeckel mechanisch fest mit dem Ver schaltungsring gefügt. Der Ringdeckel ist hierbei insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig, beispielsweise mittels Verkleben, Verrasten und/oder Vergießen, mit dem Verschaltungsring gefügt. Dadurch ist ei ne besonders stabile Kontaktvorrichtung realisiert.

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 durch ein unmittelbares Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Ineinandergreifen über ein zusätzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also formbedingt.

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. Unter einem „Stoffschluss“ oder einer „stoffschlüssigen Verbindung“ zwischen we nigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbe sondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile an Ihren Kontaktflä chen durch stoffliche Vereinigung oder Vernetzung (beispielsweise aufgrund von atomaren oder molekularen Bindungskräften) gegebenenfalls unter Wirkung eines Zusatzstoffs zusammengehalten werden.

In einer möglichen Ausbildungsform weist der Verschaltungsring eine sickenartige Aufnahme auf, in welcher der Umlenkbereich des Ringdeckels zumindest teilweise abgestützt ist. Dadurch wird einerseits der Um lenkbereich stabilisiert, so dass der Um lenkbereich und somit der Ringdeckel konstruktiv einfacher ausführbar sind. Andererseits greift der Umlenkbereich somit im Bereich der Aufnahme in den Ver schaltungsring abschnittsweise ein. Somit ist eine Ausrichtungs- oder Positionie rungshilfe im Zuge der Montage des Stators beziehungsweise der Kontaktvorrich- tung realisiert. Des Weiteren ist somit eine besonders bauraum kompakte Ausfüh rung der Kontaktvorrichtung mit einem gleichzeitig vergleichsweisen tiefen Um lenkbereich ermöglicht. Ein derartiger Umlenkbereich ermöglicht beispielsweise eine fluid- oder strömungstechnisch besonders vorteilhafte, vergleichsweise fla che, langestreckte, rampenartige Führung oder Umleitung des einströmenden Flu- ids.

Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Umlenkbe reich in einer Nutmitte zwischen zwei benachbarten Statorzähnen des Statorpa kets angeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Umlenkbereich der Kontaktvorrich- tung insbesondere derart orientiert, dass er im Wesentlichen zwischen zwei be nachbarten Spulen des Stators angeordnet ist. Dadurch ist eine besonders zweck mäßige und strömungstechnisch vorteilhafte Positionierung des Umlenkbereichs realisiert. Die erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung ist für einen vorstehend beschriebenen Stator eines elektrischen Kältemittelantriebs geeignet und eingerichtet. Die Kon taktvorrichtung weist hierbei an ihrem Außenumfang einen Um lenkbereich für ein Fluid des Kältemittelantriebs auf. Dadurch ist eine strömungstechnisch besonders geeignete Kontaktvorrichtung realisiert, welche besonders geringe Saugdruckver- luste im Bereich eines Einlasses, insbesondere im Bereich eines Saugports, und somit hohe Kühlleistungen für den Stator und/oder Kältemittelantrieb ermöglicht.

In einer bevorzugten Anwendung ist der vorstehend beschriebene Stator in einem Antriebsgehäuse eines elektrischen Kältemittelantriebs angeordnet. Der Kältemit- telantrieb ist hierbei insbesondere als ein Kältemittelverdichter eines Kraftfahr zeugs ausgeführt. Das Antriebsgehäuse weist einen beispielsweise radial orien tierten Einlass auf, mittels welchen ein Fluid, insbesondere Sauggas, in das An triebsgehäuse führbar ist. Der Stator ist hierbei derart innerhalb des Antriebsge- häuses angeordnet, dass das durch den Einlass eintretende oder einströmende Fluid auf den Umlenkbereich auftrifft, so dass besonders niedrige Saugdruckver luste realisiert sind. Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in perspektivischen Darstellungen:

Fig. 1 einen Kältemittelantrieb mit einem elektromotorischen Antrieb und mit einem Verdichter,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform des Kältemittelantriebs mit einem Stator und mit einer Kontaktvorrichtung in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 3 den Stator mit der Kontaktvorrichtung,

Fig. 4 einen Grundkörper der Kontaktvorrichtung mit Blick auf ein Umlenkbe reich,

Fig. 5 den Grundkörper mit Blick auf eine rampenartigen Führungsbereich des Umlenkbereichs,

Fig. 6 den Grundkörper mit Blick auf eine Unterseite,

Fig. 7 die Kontaktvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 8 eine zweite Ausführungsform des Kältemittelantriebs mit einem Stator und mit einer Kontaktvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 9 die Kontaktvorrichtung in der dritten Ausführungsform, und Fig. 10 die Kontaktvorrichtung in einer vierten Ausführungsform.

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

Der in Fig. 1 dargestellte Kältemittelantrieb 2 ist vorzugsweise als ein Kältemittel verdichter in einem nicht näher dargestellten Kältemittelkreislauf einer Klimaanla ge eines Kraftfahrzeugs verbaut. Der elektromotorische Kältemittelverdichter 2 weist einen elektrischen (elektromotorischen) Antrieb 4 sowie ein mit diesem ge koppelten Verdichter (Verdichterkopf) 6 auf. Der Antrieb 4 einerseits und der Verdichter 6 andererseits sind beispielsweise modular aufgebaut, sodass beispielsweise ein Antrieb 4 an unterschiedliche Ver dichter 6 koppelbar ist. Ein zwischen den Modulen 4 und 6 gebildeter Übergangs bereich weist eine mechanische Schnittstelle 8 mit einem antriebsseitigen Lager schild 10 auf. Der Verdichter 6 ist antriebstechnisch über die mechanische Schnittstelle 8 an den Antrieb 4 angebunden.

Zur Montage oder Befestigung ist der Verdichter 6 mittels sechs umfangsseitig verteilten Flanschverbindungen 12 an den Antrieb 4 gefügt. Die Flanschverbin dungen 12 sind hierbei radial überstehend an den Außenumfang des Kältemittel verdichters 2 als laschenartige Flansche 12a, 12b, 12c angeformt. Die Flan sche 12a, 12b und 12c weisen hierbei jeweils eine axiale Höhe entlang einer Axi alrichtung A des Kältemittelverdichters 2 auf.

Jede Flanschverbindung 12 weist einen Flansch 12a des Antriebs und einen Flansch 12b des Lagerschilds 10 sowie einen Flansch 12c des Verdichters 6 auf, welche jeweils miteinander fluchtende Schraubenaufnahmen 14 aufweisen, in die jeweils eine Befestigungsschraube 16 vom Verdichter 6 aus einschraubbar ist. Hierzu weisen insbesondere die Schraubenaufnahmen 14 der Flansche 12a des Antriebs 4 ein Innengewinde auf, in welches die Befestigungsschraube 16 kraft schlüssig verschraubbar oder eindrehbar ist. Durch die somit sechs Befestigungs schrauben 16 ist der Verdichter 6 betriebssicher und rüttelfrei an dem Antrieb 4 befestigt. In den Figuren sind die Flanschverbindungen 12 lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.

Der Antrieb 4 umfasst ein topfartiges Antriebsgehäuse 18 mit zwei Gehäuseteilbe reichen 18a und 18b, welche durch eine monolithisch integrierte - nicht näher dargestellte - Gehäusezwischenwand (Schottwand) innerhalb des Antriebsgehäu ses 18 voneinander fluiddicht getrennt sind. Das Antriebsgehäuse 18 ist vorzugs weise als ein Druckgussteil aus einem Aluminium-Material hergestellt.

Der verdichterseitige Gehäuseteilbereich ist als ein Motorgehäuse 18a zur Auf nahme eines Elektromotors 20 (Fig. 2, Fig. 7) ausgebildet. Das Motorgehäuse 18a ist einerseits durch die (Gehäuse-)Zwischenwand oder Schottwand und anderer seits durch das Lagerschild 10 verschlossen. Der an der Schottwand gegenüber liegende Gehäuseteilbereich ist als ein Elektronikgehäuse 18b ausgebildet, in wel chem eine den Elektromotor 20 ansteuernde Motorelektronik 22 aufgenommen ist.

Das Elektronikgehäuse 18b ist mit einem Gehäusedeckel (Elektronikdeckel) 24 zu einer dem Verdichter 6 abgewandten Stirnseite des Antriebs 4 hin verschlossen. Die Motorelektronik 22 wird bei einem geöffneten Gehäusedeckel 24 in dem Elekt ronikgehäuse 18b montiert und ist weiterhin bei einem abgenommenen Gehäuse deckel 24 zu Wartungs- oder Reparaturzwecken problemlos zugänglich.

Das Antriebsgehäuse 18 weist im Bereich des Elektronikgehäuses 18b einen elektrischen Anschlussabschnitt 26 zur elektrischen Kontaktierung der Elektro nik 22 an ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs auf. Der Anschlussabschnitt 36 umfasst zwei Anschlüsse 28a und 28b, welche zu der Elektronik 22 geführt und mit dieser innerhalb des Elektronikgehäuses 18b elektrisch kontaktiert sind.

Das Antriebsgehäuse 18 weist etwa auf Höhe des Anschlussabschnitts 26 einen (Sauggas-)Einlass oder Saugport 30 zum Anschluss an den Kältemittelkreislauf der Klimaanlage auf. Über den Einlass 30 strömt ein Fluid, insbesondere ein Sauggas, in das Antriebsgehäuse 18, insbesondere in das Motorgehäuse 18a, ein. Von dem Motorgehäuse 18a aus fließt das Fluid durch das Lagerschild 10 zu dem insbesondere als Scrollverdichter ausgestalteten Verdichter 6. Das Kältemit tel wird anschließend mittels des Verdichters 6 verdichtet beziehungsweise kom primiert und tritt an einem bodenseitigen (Kältemittel-)Auslass 32 des Verdich ters 6 in den Kältemittelkreislauf der Klimaanlage aus.

Der Auslass 32 ist an dem Boden eines topfförmigen Verdichtergehäuses 34 des Verdichters 6 angeformt. Im angeschlossenen Zustand bildet der Einlass 30 hier bei die Niederdruck- beziehungsweise Saugseite und der Auslass 32 die Hoch druck- beziehungsweise Pumpseite des Kältemittelverdichters 2. In der Fig. 2 ist eine Ausführungsform des Kältemittelantriebs 2 mit einem 470 V- Elektromotor 20, also mit einem Elektromotor 20 mit einer Betriebsspannung von 470 V (Volt), gezeigt.

Der insbesondere bürstenlose Elektromotor 20 umfasst einen drehfest mit einer Motorwelle 36 gekoppelten Rotor 38, welcher rotierbar innerhalb eines Stators 40 angeordnet ist. Der Stator 40 umfasst ein Statorpaket 42 mit zwölf nach innen ge richteten Statorzähnen, auf welche eine Stator- beziehungsweise Drehfeldwick lung des Elektromotors 20 aufgebracht ist.

Die Spulenwicklungen werden als Spulen beispielsweise auf isolierende Wick lungsträger oder Spulenträger gewickelt, und mit diesen auf die Statorzähne des Statorpakets 42 aufgesetzt. Jeder der rahmenartigen Wicklungsträger trägt hierbei eine Spule oder Spulenwicklung als Teil der Statorwicklung.

Die Spulenenden der (Einzel-)Spulen werden mittels einer stirnseitig auf den Sta tor 40 aufgesetzten Kontaktvorrichtung 44 zu der in diesem Ausführungsbeispiel 3-phasigen Stator- oder Drehfeldwicklung verschaltet. Im elektromotorischen Be trieb erzeugen die bestromten Wicklungen der Statorwicklung ein statorseitige Magnetfeld, welches in Wechselwirkung mit Permanentmagneten des um die zentrale Stator- oder Motorachse 36 rotierenden Rotors 38 des bürstenlosen Elektromotors 20 tritt.

Die Spulenenden der Spulen sind hierbei zu den Phasen oder Phasenwicklungen verschaltet, wobei jede Phase einen Phasenanschluss 46 aufweist. Die Verschal tung der Spulenenden erfolgt hierbei insbesondere in einem Grundköprer 48 der Kontaktvorrichtung 44.

Die Phasen der Statorwicklung des bürstenlosen Elektromotors 20 werden bei spielsweise in einer Stern- oder Dreiecksschaltung verschaltet. Der Elektromo tor 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere 3-phasig ausgeführt, und weist somit drei Phasenenden oder Phasenanschlüsse 46 auf. Die Phasenen den 46 sind jeweils mit einer hülsen- oder manschettenartigen Durchkontaktie- rung 50 versehen, welche den jeweiligen Phasenanschluss 46 dichtend, insbe sondere druckdicht und gasdicht, und elektrisch isoliert durch die Gehäusezwi schenwand oder Schottwand zwischen dem Motorgehäuse 18a und dem Elektro nikgehäuse 18b in dieses führt.

Nachfolgend ist eine erste Ausführungsform der Kontaktvorrichtung 44 anhand der Fig. 2 bis Fig. 5 näher erläutert.

Die Kontaktvorrichtung 44 ist in diesem Ausführungsbeispiel zweiteilig mit dem radial außenseitigen, ringförmigen Grundkörper 48 und einem radial innenseitigen, ringförmigen Innenkörper 52 ausgeführt.

In dem nachfolgend auch als Verschaltungsring bezeichneten Grundkörper 48 sind die Spulenenden verschaltet und zu den Phasenanschlüssen 46 geführt, wo bei die Verschaltung oder Kontaktierung der Spulenenden der Spulen im radial innenseitigen Bereich des nachfolgend auch als Ringdeckel bezeichneten Innen körpers 52 erfolgt, welcher als Abdeckung und zum Schutz der kontaktierten Spu lenenden auf diese aufgesetzt ist.

Die Kontaktvorrichtung 44 weist einen Um lenkbereich 54 auf, welcher als sicken artige Vertiefung, also als eine Aussparung oder Einbuchtung, in den Außenum fang 56 der Kontaktvorrichtung 44 beziehungsweise des Verschaltungsrings 48 eingebracht ist. Der Um lenkbereich 54 ist hierbei im Montagezustand im Bereich des Einlasses 30 angeordnet, so dass das durch diesen radial einströmende Fluid oder Sauggas auf den Um lenkbereich 54 der Kontaktvorrichtung 44 trifft.

Der Umlenkbereich 54 ist in dieser Ausführungsform zweiteilig ausgeführt, und weist einen Auftreffbereich 58, welcher am Verschaltungsring 48 angeordnet ist, und einen sich daran anschließenden oder mündenden, etwa rampenartigen, Füh rungsbereich 60, welcher an dem Ringdeckel 52 angeordnet ist, auf.

Wie insbesondere in der Fig. 4 und in der Fig. 5 ersichtlich ist, kann der Verschal tungsring 48 hierbei zusätzlich oder alternativ einen Führungsbereich 62 als Ver- längerung des Auftreffbereichs 58 aufweisen, so dass der Ringdeckel 52 auch ohne den Führungsbereich 60 ausführbar ist. In einer solchen Ausführungsform wäre der Umlenkbereich 54 insbesondere einteilig ausgeführt, also lediglich in den Verschaltungsring 48 integriert.

Der Umlenkbereich 54 weist einen radialen und tangentialen, sich etwa radial nach innen spiralförmig verjüngendem, Verlauf auf. Der Auftreffbereich 58 des Umlenkbereichs 54 ist vorzugsweise etwa in einer Nutmitte zwischen zwei be nachbarten Statorzähnen oder Spulen angeordnet.

Der dem Einlass 30 zugewandte Auftreffbereich 58 ist hierbei bezogen auf eine die Phasenanschlüsse 46 aufweisende Stirnseite der Kontaktvorrichtung 48 axial eingezogen. Dies bedeutet, dass der Umlenkbereich 54 von dem radial außensei tigen Auftreffbereich 58 zu dem radial innenseitigen Führungsbereich 60, 62 eine Steigung entlang der Axialrichtung A aufweist. Der Umlenkbereich 60, 62 ist ge genüber der Axialrichtung A schräg oder geneigt in die Kontaktvorrichtung 48 ein gebracht.

Durch den Um lenkbereich 58 wird das einströmende Sauggas sanft, also im We- sentlichen ohne Verwirbelungen oder Turbulenzen dessen Massestroms, spiral förmig nach radial innen umgelenkt oder geführt. Der Um lenkbereich 58 ist hierbei zweckmäßigerweise möglichst glatt und eben ausgeführt, damit das daran entlang strömende oder geführte Sauggas nicht verwirbelt wird. Durch den Um lenkbe reich 58 werden Saugdruckverluste im Einström- oder Einlassbereich des Käl- temittelantriebs 2 reduziert. Mit anderen Worten ist die Kontaktvorrichtung 44 durch den Umlenkbereich 58 insbesondere als ein strömungsverbesserndes Bau teil im Inneren des Antriebsgehäuses 18 beziehungsweise des Motorgehäuses 18a ausgebildet. Das dadurch zur elektronikseitigen Stirnseite des Elektromotors 20 geführte Sauggas strömt somit an der Gehäusezwischenwand oder Schottwand vorbei, und kühl somit einerseits die Elektronik 22 im Elektronikgehäuse 18b. Anderer seits strömt das Sauggas entlang der Axialrichtung A durch den Elektromotor 20, also insbesondere durch den Freiraum oder Spaltbereich zwischen dem Rotor 38 und den polschuhseitigen Enden der Statorzähne des Stators 40 beziehungsweise des Statorpakets 42, wodurch beispielsweise die bestromten Spulenwicklungen gekühlt werden. Dadurch wird die Leistungsfähigkeit und die Lebensdauer des Kältemittelantriebs 2 verbessert.

Die Fig. 4 und die Fig. 5 zeigen den Verschaltungsring 48 mit einem abgenomme nen oder nicht aufgesetzten Ringdeckel 52. Wie in der Darstellung der Fig. 4 ver gleichsweise deutlich ersichtlich ist, sind die Spulenenden der Spulen durch radial innenseitige, axiale Durchführöffnungen 64 führbar und auf der Oberseite des Verschaltungsrings 48 mit Kontaktfahnen 66 zur internen Verschaltung kontaktier bar (Fig. 7). Beispielsweise werden die Spulenenden mit den Kontaktfahnen 66 stoffschlüssig verschweißt. Nach der Kontaktierung werden die Spulenenden und Kontaktfahnen 70 mit dem Ringdeckel 52 abgedeckt. Dadurch ist eine besonders einfache und aufwandsre duzierte Kontaktierung und Verschaltung der Statorwicklung ermöglicht. Die Durchführöffnungen 64 und Kontaktfahnen 66 sind in den Figuren lediglich bei spielhaft mit Bezugszeichen versehen.

Zum betriebssicheren und zuverlässigen Abdecken der kontaktierten Spulenenden und Kontaktfahnen 66 ist der Ringdeckel 52 vorzugsweise mechanisch fest mit dem Verschaltungsring 48 gefügt. Der Ringdeckel 52 ist hierbei beispielsweise mittels Verkleben, Verrasten und/oder Vergießen, mit dem Verschaltungsring 48 gefügt oder fügbar.

Die Kontaktvorrichtung 44 ist mittels axialen Rastzungen 68 des Verschaltungs rings 48 form- und/oder kraftschlüssig an dem Statorpaket 42 befestigt oder befes tigbar. Die Rastzungen 68 sind am Außenumfang 56 verteilt und an der dem Statorpaket 42 zugewandten Seite des Verschaltungsrings 52 angeordnet. Das Statorpaket 42 weist hierbei an seinem Außenumfang axial verlaufende, in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehene, Nuten 70 auf, in wel che die Rastzungen 68 zur Befestigung klemmend eingreifen. Die Kontaktvorrich- tung 44 ist an dem Statorpaket 42 zerstörungsfrei lösbar verrastet oder klemmbe festigt.

Wie insbesondere in der Darstellung der Fig. 6 ersichtlich ist, ist im Umlenkbe- reich 54, beziehungsweise im Auftreffbereich 58, eine Ausbuchtung 71 an der Un terseite des Verschaltungsrings 48 vorgesehen. Die etwa wölbungs- oder bombie rungsartige Ausbuchtung 71 ist eine lokale Wandverdickung des Verschaltungs rings 48, welche im Wesentlichen gegenüberliegend zu dem oberseitigen Auftreff bereich 58 an der Unterseite des Verschaltungsrings 48 angeordnet ist. Dadurch ist die Wandstärke oder Wanddicke des Verschaltungsrings 48 auch im Umlenk bereich 54 oder Auftreffbereich 58 im Wesentlichen konstant gehalten, so dass der Verschaltungsring 48 mechanisch besonders stabil und robust ausgeführt ist.

In der Fig. 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Kontaktvorrichtung 44' für den Kältemittelantrieb 2 gezeigt. In dieser Ausführungsform weist die Kontaktvorrich tung 44' einen Ringdeckel 52' auf, welcher den Verschaltungsring 48' im Wesentli chen vollständig axial abdeckt.

Der Ringdeckel 52' weist eine axiale Lasche 72 auf, welche als radial außenseitige Seitenwand den Außenumfang des Verschaltungsring 52' abschnittsweise umgibt. Die Lasche 72 weist somit einen tangentialen Verlauf entlang des Verschaltungs rings 52' auf. In dieser Ausführungsform ist der Umlenkbereich 54' an dem Ring deckel 52‘, insbesondere im Bereich der Lasche 72 vorgesehen. Der Um lenkbe reich 54' weist einen schräg zur Radial- und Tangentialrichtung orientierten Ver- lauf auf. Der radial außenseitige, dem Einlass 30 zugewandte Öffnungs- oder Stirnseitenbereich des Umlenkbereichs 54‘erstreckt sich bis etwa auf die halbe axiale Höhe des Verschaltungsrings 48‘. Der Umlenkbereich 54' weist hierbei eine axiale Steigung entlang seines Verlaufs auf. Dadurch wird das auftreffende Saug gas durch den Umlenkbereich 54' spiralförmig nach radial innen geführt.

Nachfolgend ist anhand der Fig. 8 eine Ausführungsform des Kältemittelantriebs 2 mit einem 48 V-Elektromotor 20, also mit einem Elektromotor 20 mit einer Be triebsspannung von 48 V (Volt), gezeigt und näher erläutert. Der Elektromotor 20 ist in dieser Ausführungsform insbesondere 6-phasig ausgeführt, und weist somit entsprechend sechs Phasenenden oder Phasenanschlüsse 52 auf.

In der Fig. 8 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Kontaktvorrichtung 44“ gezeigt Die Kontaktvorrichtung 44“ ist in den Figuren 8 ohne den dazugehörigen Ringde ckel dargestellt, mit anderen Worten ist lediglich der Verschaltungsring 48“ ge zeigt.

Die Ausführungsform des Verschaltungsrings 48“ entspricht hierbei im Wesentli- chen der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform 48 der Fig. 4, wobei - wie insbesondere in der Fig. 9 ersichtlich ist - der Umlenkbereich 54“an dem Außenumfang 56 des Verschaltungsrings 48' angeordnet ist. Der Um lenkbe reich 54“ ist hierbei im Wesentlichen durch einen dem Auftreffbereich 58 entspre chende sickenartige Vertiefung im Körper des Verschaltungsrings 48“ gebildet. Der Ringdeckel kann in dieser Ausführungsform beispielsweise einen Führungs abschnitt als Verlängerung oder Fortsatz des Umlenkbereichs 54“ aufweisen.

Die in Fig. 10 gezeigte vierte Ausführungsform der Kontaktvorrichtung 44‘“ ent spricht im Wesentlichen einer sechsphasigen Ausführung der vorstehend be- schriebenen Kontaktvorrichtung 44' der Fig. 7, bei welchem der Um lenkbe reich 54‘“ an einer am Außenrand des Verschaltungsrings 48‘“ axial und tangenti al verlaufenden Lasche 72' des Ringdeckels 52‘“ angeordnet ist.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem

Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu ver lassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbei spielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kom binierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Bezugszeichenliste

2 Kältemittelantrieb

4 Antrieb

6 Verdichter

8 Schnittstelle

10 Lagerschild

12 Flanschverbindung

12a, 12b, 12c Flansch 14 Schraubenaufnahme 16 Befestigungsschraube 18 Antriebsgehäuse 18a Gehäuseteilbereich/Motorgehäuse 18b Gehäuseteilbereich/Elektronikgehäuse 20 Elektromotor 22 Elektronik 24 Gehäusedeckel 26 Anschlussabschnitt

28a, 28b Anschluss

30 Einlass

32 Auslass

34 Verdichtergehäuse

36 Motorwelle

38 Rotor

40 Stator

42 Statorpaket

44, 44‘, 44“, 44‘“ Kontaktvorrichtung 46 Phasenanschluss

48, 48‘, 48“, 48‘“ GrundkörperA/erschaltungsring 50 Durchkontaktierung

52, 52‘,52“‘ Innenkörper/Ringdeckel

54, 54‘, 54“, 54‘“ Um lenkbereich 56 Außenumfang 58 Auftreffbereich

60 Führungsbereich

62 Führungsbereich

64 Durchführöffnung

66 Kontaktfahne

68 Rastzunge

70 Nut

71 Ausbuchtung

72, 72' Lasche

A Axialrichtung