DE102004037639A1

DE102004037639A1 - Mehrphasenentwicklung, Elektromotor und Fertigungsverfahren

Info

Publication number: DE102004037639A1
Application number: DE102004037639A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr. Nestler; Yvonne Heyner; Peter Ulrich; Friedrich Boermann
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2024-08-03
Also published as: DE102004037639B4

Abstract

Mehrphasenwicklung, Elektromotor und Fertigungsverfahren, DOLLAR A wobei die Mehrphasenwicklung in Sternpunktschaltung betreibbar ist, wobei die Schaltung des Sternpunktes mittels derselben Wickelmaschine ausgeführt ist wie die Bewicklung der Wicklungen der Mehrphasenwicklung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrphasenwicklung, einen Elektromotor und ein Fertigungsverfahren.
Es ist bekannt, mit Drehstrom versorgbare Elektromotoren in Stern- oder Dreieckschaltung zu betreiben. Bei Synchron-Servomotoren ist insbesondere die Sternschaltung bekannt. Zur Herstellung des Sternpunktes sind üblicherweise im Motoranschlusskasten, Klemmenkasten, Klemmbretter bekannt, an die die Wicklungsdrahtenden oder die mit diesen verbundenen Litzendrähte der Statorwicklungen herangeführt werden, festklemmbar sind und dort mit metallischen Brücken zur Herstellung einer Sternschaltung oder Dreieckschaltung verbunden werden. Die metallischen Brücken sind als Bleche realisiert, die in Vertiefungen des Klemmbrettes gelegt werden und mittels Schrauben angeklemmt werden und so die jeweils gewünschte Verbindung entsteht.
In dieser Schrift wird der Begriff Beschaltung als Oberbegriff für Sternschaltung und Dreieckschaltung verwendet. Beschreibungen, die sich auf Sternschaltung beziehen sind vom Fachmann in analoger Weise auf Dreieckschaltung umzusetzen. Anstatt des Wortes „Beschaltung" wären auch die Worte „Betriebsart" oder „Beschaltungsart" möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor weiterzubilden, wobei die Fertigung einfacher und kostengünstiger ausführbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Mehrphasenwicklung nach den in Anspruch 1, bei dem, Elektromotor nach den in Anspruch 2 und bei dem Fertigungsverfahren 13 nach den in Anspruch angegebenen Merkmalen gelöst.
Wesentliche Merkmale der Erfindung bei der Mehrphasenwicklung sind, dass sie in Sternpunktschaltung betreibbar ist, wobei die Schaltung des Sternpunktes mittels derselben Wickelmaschine ausgeführt ist wie die Bewicklung der Wicklungen der Mehrphasenwicklung.
Ebenso sind die wesentlichen Merkmale bei dem Elektromotor, dass er in Sternpunktschaltung betreibbar ist, wobei die Schaltung des Sternpunktes mittels derselben Wickelmaschine ausgeführt ist wie die Bewicklung der Statorwicklungen.
Von Vorteil ist dabei, dass eine besonders kostengünstige und einfache Fertigung ermöglicht ist, weil keine speziellen zusätzlichen Teile, wie beispielsweise Litze oder dergleichen, notwendig sind zur Herstellung der Sternpunktschaltung. Insbesondere ist sogar derselbe zur Isolierung lackierte Draht verwendbar wie für die Statorwicklungen, wobei beim Schweißen die Lackierung entfernbar ist und somit eine gute und zuverlässige elektrische Verbindung herstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Elektromotor ein zum Stator gehöriges Blechpaket, das Zähne aufweist, und/oder die Statorwicklungen sind beim Fertigen direkt um die Zähne gewickelt. Insbesondere ist der Elektromotor ein Drehstrommotor, Synchronmotor Servomotor und/oder Synchron-Servomotor. Von Vorteil ist dabei, dass somit kein Aufschieben der Wicklungen, ein sogenanntes Einziehen der Wicklung, mehr nötig ist sondern der Zahn direkt bewickelt ist. Somit sind optimierte Geometrieen des Zahnes und des Zahnkopfes einsetzbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Statorwicklungen beim Fertigen nicht auf die Zähne aufgeschoben. Von Vorteil ist dabei, dass die Fertigung direkt am Blechpaket mittels Bewickeln ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Zähne verbreiterte Zahnköpfe auf. Von Vorteil ist dabei, dass das Nutrasten und/oder Polrasten mittels der Geometrie der Zahnköpfe verringerbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Blechpaket des Stators eine Endscheibe, an die Kontakthaken verbunden sind, an welchen Draht elektrisch verbindbar ist, insbesondere durch Schweißen und/oder Kontaktschweißen. Von Vorteil ist dabei, dass eine Haltevorrichtung direkt am Blechpaket integrierbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Stator neun Zähne und zur Herstellung der Sternpunktschaltung sind die Kontakthaken eines ersten, vierten und siebenten Zahnes verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass somit die Sternpunktbeschaltung in einfacher und kostengünstiger Weise ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Draht zur Schaltung des Sternpunktes derselbe wie der für die Statorwicklungen verwendete Draht. Insbesondere ist hierfür vorteiligerweise Lackdraht verwendbar. Von Vorteil ist dabei, dass kein weiterer Draht bevorratet werden muss, also insbesondere auch keine Litze.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Kreuzungen des Drahtes in der Schaltebene zur Herstellung des Sternpunktes vermieden. Von Vorteil ist dabei, dass kritische Kreuzungen nicht auftreten und somit keine Gefahr von Kurzschlüssen oder dergleichen besteht.
Wesentliche Merkmale sind also auch bei dem Fertigungsverfahren, dass mit derselben Maschine die Bewicklung der Statorwicklung und die Schaltung des Sternpunktes ausgeführt wird. Somit sind insgesamt zur Herstellung weniger Arbeitsstationen und Maschinen sowie Handarbeit notwendig.
Insbesondere wird die Bewicklung der Statorwicklung und die Schaltung des Sternpunktes in einer ersten Arbeitsstation ausgeführt. Dabei kann dann nach der Bewickelung das Herstellen elektrischer Verbindungen mittels Schweißen und/oder Kontaktschweißen erreicht werden, insbesondere in einer der ersten Arbeitsstation nachgeordneten Arbeitsstation.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

1: Endscheibe
2: Kontakthaken
3: Wicklung
4: Draht zur Bildung des Sternpunktes
5: Drahtende der Wicklung
6: Ableitung
7: Blechpaket
8: Stiftkontakt

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1a ist ein Teil des erfindungsgemäßen Elektromotors gezeigt. Als Elektromotor ist hier ein Synchron-Servomotor verwendet.
Der Stator umfasst Statorwicklungen, die jeweils um die Zähne des Blechpakets des Stators gewickelt sind. Dazu ist ein Nadelwickelautomat als Wickelmaschine vorgesehen. Die Wicklung 3 wird also nicht auf den Zahn aufgeschoben sondern um den Zahn direkt herum gewickelt. Daher ist der Zahn auch mit einem Zahnkopf vorsehbar, der am Ende des Zahnes verbreitert vorgesehen ist, also ein Aufschieben einer Wicklung sogar unmöglich ist.
Am einen axialen Ende des Blechpakets 7 ist eine Endscheibe 1 vorgesehen, die mit Kontakthaken 2 verbunden ist. An diesen Kontakthaken 2 ist das Drahtende (4,5) des Wicklungsdrahtes der Wicklung 3 des Stators herangeführt und verbunden. Die Endscheibe 1 besteht vorteiligerweise aus Kunststoff. Daher sind die Kontakthaken 2 zwar an der Endscheibe 1 mechanisch gehalten, jedoch gegeneinander elektrisch isoliert.
Am Umfang weist die Endscheibe 1 mehrere Kontakthaken 2 auf, an denen jeweils Drahtenden 5 der jeweiligen Wicklungen 3 verbunden sind.
Zur Herstellung des Sternpunktes werden erfindungsgemäß mit der Wicklungsmaschine entsprechende Kontakthaken 2 mittels eines Drahtes 4 verbunden.
Der Nadelwickelautomat wickelt dazu einen Draht von einem ersten zu einem zweiten und dann auch zu weiteren Kontakthaken. Der Automat ist auch dafür vorgesehen, den Draht zu verbinden und abzuschneiden. An einer nachfolgenden Station wird dann eine Schweißverbindung zwischen Kontakthaken und Draht ausgeführt, damit eine sichere elektrische Verbindung vorhanden ist.
Der Vorteil der Erfindung liegt also ganz wesentlich darin, dass der Automat, welcher die Bewicklung der Zähne ausführt, auch die Schaltung des Sternpunktes als Bewickelung ausführt. Somit ist es im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mehr notwendig, die Drahtenden der Statorwicklungen mit Litzendrahtstückchen zu verbinden beziehungsweise diese dann an ein Klemmenbrett zu verbinden und dort dann mittels Metallbrücken die Sternpunkt-Beschaltung auszuführen.
Die Kontakthaken, welche später an dem Anfang jeder Phase sitzen, sind mit einer Ableitung 6, insbesondere Litze, und einem Stiftkontakt 8 vorkonfektioniert, wie in 1 gezeigt. Die Stiftkontakte 8 werden zur Kontaktierung der Motorprüfungen verwendet und geben somit eine gute Verbindung an die Wicklung. Die Stiftkontakte werden bei der späteren Motormontage direkt in einen Leistungsstecker integriert.
2 zeigt eine erfindungsgemäße beispielhafte vorteilige Möglichkeit zur Schaltung des Sternpunktes. Dabei sind die Zähne mit den Zahlen 1 bis 9 identifizierbar. Das Wickelschema der 2 enthält nicht die Wicklungen um die Zähne sondern nur die Schaltung des Sternpunktes.
Dabei sind die Kontakthaken mit den Kennzeichnungen U1, U2, V1, V2, W1, W2 versehen. Der Draht zur Herstellung der Sternpunktschaltung ist mit seinem ersten Ende einmal um den Kontakthaken V2 gewickelt, dann um den Zahn 2 herum geführt, dann einmal um den Kontakthaken W2 gewickelt, dann um den Zahn 5 herum geführt, und mit seinem anderen Ende einmal an den Kontakthaken V2 gewickelt.
Nach dem Bewickeln wird der Stator beim Fertigen einer nächsten Arbeitsstation zugeführt, an der ein Drahtbereich am jeweilig umwickelten Kontakthaken verschweißt wird zur Herstellung einer guten und zuverlässigen Verbindung.
Vorteiligerweise wird als Wicklungsdraht für die Statorwicklungen und zur Schaltung des Sternpunktes ein lackierter Draht verwendet.
Die Erfindung bezieht sich auch auf Dreieckschaltung, die an Stelle der genannten Sternpunktschaltung, Sternschaltung, realisert wird. Das Wicklungsschema nach 2 ist dann entsprechend angepasst.

Claims

Mehrphasenwicklung, wobei die Mehrphasenwicklung in einer Beschaltung betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung für die Beschaltung mittels derselben Wickelmaschine ausgeführt ist wie die Bewicklung der Wicklungen der Mehrphasenwicklung.
Elektromotor, wobei der Elektromotor in einer Beschaltung betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung der Beschaltung mittels derselben Wickelmaschine ausgeführt ist wie die Bewicklung der Statorwicklungen.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein zum Stator gehöriges Blechpaket umfasst, das Zähne aufweist, und/oder die Statorwicklungen beim Fertigen direkt um die Zähne gewickelt sind.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein Drehstrommotor ist.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein Synchronmotor ist.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein Servomotor ist, insbesondere ein Synchron-Servomotor.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklungen beim Fertigen nicht auf die Zähne aufgeschoben sind oder eingezogen sind.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne verbreiterte Zahnköpfe aufweisen.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket des Stators eine Endscheibe umfasst, an der Kontakthaken verbunden sind, an welchen Draht elektrisch verbindbar ist, insbesondere durch stoffschlüssige Verbindungen, wie Schweißen und/oder Kontaktschweißen oder dergleichen.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator neun Zähne umfasst und zur Herstellung der Sternpunktschaltung die Kontakthaken eines ersten, vierten und siebenten Zahnes verbunden sind.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht zur Schaltung der Beschaltung derselbe ist wie der für die Statorwicklungen verwendete Draht.
Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kreuzungen des Drahtes in der Schaltebene zur Herstellung der Beschaltung vermieden sind.
Fertigungsverfahren für die Herstellung eines Elektromotors dadurch gekennzeichnet, dass mit derselben Maschine die Bewicklung der Statorwicklung und die Schaltung der Beschaltung ausgeführt wird.
Fertigungsverfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewicklung der Statorwicklung und die Schaltung der Beschaltung in einer ersten Arbeitsstation ausgeführt wird.
Fertigungsverfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Bewickelung das Herstellen elektrischer Verbindungen mittels Schweißen und/oder Kontaktschweißen erreicht wird, insbesondere in einer der ersten Arbeitsstation nachgeordneten Arbeitsstation.