DE102010003127A1

DE102010003127A1 - Electrical machine i.e. belt-driven alternating current generator, for motor car, has conductor interconnected outside bundle of laminations, where axial edge of grooves of laminations comprises embossing in bending region of conductor

Info

Publication number: DE102010003127A1
Application number: DE201010003127
Authority: DE
Inventors: Gert Wolf; Eberhard Rau; Alexander Müller; Kurt Reutlinger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-03-22
Filing date: 2010-03-22
Publication date: 2011-09-22

Abstract

The machine (10) has an electromagnetic and/or permanent magnet excited rotor (20) i.e. sixteen claw pole rotor, and a laminated stator (16) that are provided with a multi-strand winding (18) designed as a plug-winding. The multi-strand winding comprises a conductor i.e. hairpin-shaped conductor, interconnected outside an annular bundle of laminations (17) of the stator in an end winding (45) to a multi-phase winding. An axial edge of grooves (15) of laminations comprises an embossing in a bending region of the conductor. An independent claim is also included for a method for manufacturing an electrical machine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine, insbesondere von einem Generator für ein Kraftfahrzeug, wie er beispielsweise in der DE 40 31 276 A1 beschrieben ist. Die dort offenbarte elektrische Maschine ist als Wechselstromgenerator ausgeführt mit einer dreisträngigen Statorwicklung, welche aus einzelnen Wicklungsstäben als Steckwicklung hergestellt ist, die haarnadelförmig vorgebogen und mit einem Spreizschritt von einer Polteilung in die Blechpaketnuten eingesteckt sind. Ihre Enden auf der anderen Seite des Blechpaketes sind gegeneinander verschränkt und dann paarweise miteinander verbunden. Über die Gestaltung der Ränder des Statorblechpaketes im Biegebereich der Leiter enthält die Druckschrift keine Ausführungen.The invention relates to an electric machine, in particular of a generator for a motor vehicle, as for example in the DE 40 31 276 A1 is described. The electrical machine disclosed therein is designed as an alternator with a three-phase stator winding, which is made of individual winding bars as a plug-in winding, which are pre-bent haarnadelelförmig and plugged with a spreading step of a pole pitch in the Blechpaketnuten. Their ends on the other side of the laminated core are interlocked and then connected together in pairs. About the design of the edges of the stator lamination in the bending region of the ladder, the document contains no comments.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs eignet sich insbesondere als riemengetriebener Generator für Kraftfahrzeuge. Sie besitzt gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass durch die spezielle Gestaltung der Nutränder des Statorblechpaketes, vorzugsweise aber auch durch die besondere Gestaltung der in die Nuten einzubringenden Leiter der Statorwicklung, die Leiter ohne Gefahr einer Beschädigung ihrer Isolation in die Nuten eingebracht und gebogen werden können. Außerdem ist durch kleinere Biegeradien eine Verringerung der Leiterlänge im Wickelkopf möglich. Hierdurch können die Geometrie des Statorpaketes insgesamt verbessert und Strömungsgeräusche und magnetische Geräusche verringert werden.The electric machine according to the invention with the features of the independent claim is particularly suitable as a belt-driven generator for motor vehicles. It has over the prior art has the advantage that introduced and bent by the special design of the groove edges of Statorblechpaketes, but preferably also by the special design of the introduced into the grooves conductor of the stator winding, the conductor without risk of damaging their isolation in the grooves can be. In addition, smaller conductor radii make it possible to reduce the conductor length in the winding overhang. As a result, the geometry of the stator as a whole can be improved and flow noise and magnetic noise can be reduced.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Leiter der Statorwicklung zumindest im Bereich einer Anprägung am Nutrand einen Querschnitt mit einer geringeren Breite in Umfangsrichtung des Blechpaketes aufweisen als in dessen Radialrichtung. Hierdurch kann die Biegung erleichtert und der Biegeradius besonders klein gehalten werden ohne Gefahr einer Beschädigung der Leiterisolation. Vorzugsweise ist die Breite der aus einem Runddraht hergestellten Leiter der Statorwicklung auch in der Nut einschließlich der Endlamelle des Statorblechpaketes in Umfangsrichtung des Blechpaketes reduziert.It is particularly advantageous if the conductors of the stator winding, at least in the region of an embossing on the groove edge, have a cross section with a smaller width in the circumferential direction of the laminated core than in its radial direction. As a result, the bend can be facilitated and the bending radius can be kept particularly small without risk of damage to the conductor insulation. Preferably, the width of the conductor made of a round wire of the stator winding is also reduced in the groove including the end plate of the laminated stator core in the circumferential direction of the laminated core.

Als zweckmäßig hat es sich weiterhin erwiesen, wenn zusätzlich die Höhe der Leiter der Statorwicklung im Bereich der Wickelköpfe in Radialrichtung des Statorbleches reduziert ist, da hierdurch eine Verkleinerung des Wickelkopfes und eine kompaktere Schichtung der Leiter im Wickelkopf erzielt wird. Zur leichteren und exakteren Positionierung der Leiter im Randbereich der Nuten ist es dabei vorteilhaft, wenn wenigstens eine Endlamelle des Statorblechpaketes, vorzugsweise die Endlamelle auf der Schränkseite der Leiter, in Biegerichtung der Leiter am Übergang der Nuten zu den Wickelköpfen diskrete Anprägungen für jeden Leiter der Statorwicklung aufweist. Für eine Statorwicklung mit haarnadelförmig vorgebogenen Stableitern ist es dabei ausreichend, wenn die Endlamelle auf der Steckseite der Haarnadeln eine umlaufende, trichterförmige Anprägung aufweist, wodurch ebenfalls die Gefahr der Beschädigung der Leiterisolation verringert und das Einfädeln der Stableiter erleichtert wird.It has also proven to be advantageous if, in addition, the height of the conductor of the stator winding in the region of the winding heads in the radial direction of the stator is reduced, as this reduction of the winding head and a more compact layering of the conductor is achieved in the winding head. For easier and more precise positioning of the conductors in the edge region of the grooves, it is advantageous if at least one end plate of the stator lamination, preferably the Endlamelle on the Schränkseite the ladder, in the bending direction of the conductor at the transition of the grooves to the winding heads discrete embossments for each conductor of the stator winding having. For a stator winding with hairpin-shaped pre-bent bar conductors, it is sufficient if the end plate on the mating side of the hairpins has a circumferential, funnel-shaped embossing, which also reduces the risk of damaging the conductor insulation and the threading of the bar conductor is facilitated.

Zur Verbesserung der elektrischen Isolation und zur weiteren Verringerung der Beschädigungsgefahr für die Leiterisolation ist es vorteilhaft, wenn die beim Zusammenbau der Maschine für eine exakte Positionierung nicht relevanten Bereiche des Stators, insbesondere die vom Rotor abgewandte äußere Ringfläche, die axialen Stirnflächen und die Statornuten einschließlich der Anprägungen an den Nuträndern mit Kunststoff beschichtet sind, vorzugsweise mittels einer grundsätzlich bekannten elektrostatischen Pulverbeschichtung.To improve the electrical insulation and to further reduce the risk of damage to the conductor insulation, it is advantageous if the non-relevant for assembly of the machine areas of the stator, in particular the rotor facing away from the outer annular surface, the axial end faces and the stator, including Embossments on the groove edges are coated with plastic, preferably by means of a basically known electrostatic powder coating.

Fertigungstechnisch ist es zweckmäßig, die Leiter der Steckwicklung des Stators aus einem Runddraht herzustellen und durch Prägen im Bereich der Nuten sowie der Randbleche des Statorblechpaketes in Umfangsrichtung und im Bereich wenigstens eines Wickelkopfes in radialer Richtung zu verformen. Diese Verformung erfolgt vorzugsweise nach einer mäanderförmigen Biegung des Leiterdrahtes, welcher im Anschluss auf zwei getrennte Dorne aufgebracht wird, wobei die haarnadelförmige Gestalt der Steckleiter durch Trennung der Leiter zwischen den beiden Dornen entsteht. Das Einbringen der Leitersegmente in die Statornuten geschieht vorzugsweise ebenfalls mittels dieser Dorne, welche radial und axial bewegliche Montageschieber aufweisen zum Einschieben der Steckleiter in die Nuten.Manufacturing technology, it is expedient to produce the conductor of the plug winding of the stator of a round wire and deform by embossing in the region of the grooves and the edge plates of the stator lamination in the circumferential direction and in the region of at least one winding head in the radial direction. This deformation is preferably carried out after a meandering bend of the conductor wire, which is subsequently applied to two separate mandrels, wherein the hairpin-shaped shape of the plug conductor is formed by separation of the conductors between the two mandrels. The introduction of the conductor segments in the stator is preferably also done by means of these mandrels, which have radially and axially movable mounting slide for insertion of the plug conductor into the grooves.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.Further details and advantageous embodiments of the invention will become apparent from the claims and the description of the embodiments.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

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

Es zeigen:Show it:

1 einen Längsschnitt durch einen Generator für Kraftfahrzeuge, 1 a longitudinal section through a generator for motor vehicles,

2 ein Schaltschema eines dreisträngigen Wechselstromgenerators mit nachgeordnetem Gleichrichter, 2 a circuit diagram of a three-phase alternator with downstream rectifier,

3 eine schematisierte Schnittdarstellung eines in Lagerschilde eingepassten Rundstators, 3 a schematic sectional view of a fitted in end shields round stator,

4 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gestaltung des Randes einer Statornut, 4 a perspective view of an inventive design of the edge of a stator,

5 eine Schnittdarstellung des Randes einer Statornut mit einem in Umfangsrichtung und Radialrichtung verformten Steckleiter, 5 a sectional view of the edge of a stator with a circumferentially and radially deformed plug conductor,

6 eine schematisierte Darstellung einer Steckleiterwicklung mit unterschiedlichen Verformungen des Leiterquerschnittes einerseits im Bereich der Nuten und andererseits im Bereich der Wickelköpfe, 6 a schematic representation of a plug conductor winding with different deformations of the conductor cross-section, on the one hand in the region of the grooves and on the other hand in the region of the winding heads,

7 eine Teilschnitt durch einen Stator mit vier in jeder Statornut liegenden, im Querschnitt verformten Steckleitern entsprechend der Linie VII-VII in 6, 7 a partial section through a stator with four lying in each Statornut, deformed in cross section ladders according to the line VII-VII in 6 .

8 eine schematisierte Darstellung eines ersten Schrittes der Wicklungsherstellung aus einem Runddraht mit Hilfe von gegeneinander arbeitenden Schiebern, 8th 1 is a schematic representation of a first step of winding production from a round wire with the aid of counter-rotating slides,

9 eine Vorstufe der Steckwicklung in einem zweiten Fertigungsschritt nach einer mäanderartigen Verformung in Umfangsrichtung des Stators und einer unterschiedlichen Verformung des Drahtquerschnittes im Nut-, beziehungsweise im Wickelkopfbereich und 9 a precursor of the plug winding in a second production step after a meandering deformation in the circumferential direction of the stator and a different deformation of the wire cross-section in the groove, or in the winding head region and

10 eine schematisierte Darstellung einer auf zwei Wickeldorne aufgebrachten, mäanderförmigen Leiteranordnung gemäß 10 vor dem Trennen und Einstecken der haarnadelförmigen Leitersegmente in die Statornuten. 10 a schematic representation of a force applied to two mandrels meandering conductor arrangement according to 10 before separating and inserting the hairpin-shaped conductor segments into the stator slots.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist ein Schnitt durch eine elektrische Maschine 10 in Form eines Wechselstromgenerators für Kraftfahrzeuge dargestellt. Dieser weist unter anderem ein zweiteiliges Gehäuse 13 auf, das aus einem ersten Lagerschild 13.1 und einem zweiten Lagerschild 13.2 besteht. Der Lagerschild 13.1 und der Lagerschild 13.2 nehmen in sich einen Stator 16 auf, mit einem kreisringförmigen Blechpaket 17, in dessen nach innen offene und sich axial erstreckende Nuten 15 eine Ständerwicklung 18 eingebracht ist. Der ringförmige Stator 16 umgibt mit seiner radial nach innen gerichteten Oberfläche einen elektromagnetisch erregten Rotor 20, der als sechzehnpoliger Klauenpolrotor ausgebildet ist. Der Rotor 20 besteht unter anderem aus zwei Klauenpolplatinen 22 und 23, an deren Außenumfang sich jeweils acht in axialer Richtung erstreckende Klauenpolfinger 24 und 25 angeordnet sind. Beide Klauenpolplatinen 22 und 23 sind im Rotor 20 derart angeordnet, dass ihre sich in axialer Richtung erstreckenden Klauenpolfinger 24, 25 am Umfang des Rotors 20 einander als N- und S-Pole abwechseln. Es ergeben sich dadurch magnetisch erforderliche Klauenpolzwischenräume zwischen den gegensinnig magnetisierten Klauenpolfingern 24 und 25, welche wegen der sich zu ihrem freien Enden hin verjüngenden Klauenpolfinger leicht schräg zur Maschinenachse verlaufen. Für die folgende Beschreibung der Erfindung ist dieser Verlauf vereinfacht als axial bezeichnet.In 1 is a section through an electric machine 10 represented in the form of an alternator for motor vehicles. This has, inter alia, a two-part housing 13 on, that from a first bearing shield 13.1 and a second end shield 13.2 consists. The bearing plate 13.1 and the end shield 13.2 take in a stator 16 on, with a circular laminated core 17 , in which inwardly open and axially extending grooves 15 a stator winding 18 is introduced. The annular stator 16 surrounds with its radially inwardly directed surface an electromagnetically excited rotor 20 formed as a sixteen pole claw pole rotor. The rotor 20 consists among other things of two claw pole boards 22 and 23 , on whose outer circumference in each case eight in the axial direction extending claw pole fingers 24 and 25 are arranged. Both claw pole boards 22 and 23 are in the rotor 20 arranged such that their claw-pole fingers extending in the axial direction 24 . 25 on the circumference of the rotor 20 alternate each other as N and S poles. This results in magnetically required Klauenpolzwischenräume between the oppositely magnetized Klauenpolfingern 24 and 25 , which run slightly obliquely to the machine axis because of the tapering towards their free ends Klauenpolfinger. For the following description of the invention, this course is simplified referred to as axial.

Der Rotor 20 ist mittels einer Welle 27 und je einem auf je einer Seite befindlichen Wälzlager 28 in den jeweiligen Lagerschilden 13.1 beziehungsweise 13.2 drehbar gelagert. Er weist zwei axiale Stirnflächen auf, an denen jeweils ein Lüfter 30 befestigt ist. Diese Lüfter 30 bestehen im Wesentlichen aus einem plattenförmigen beziehungsweise scheibenförmigen Abschnitt, von dem Lüfterschaufeln in bekannter Weise ausgehen. Die Lüfter 30 dienen dazu, über Öffnungen 40 in den Lagerschilden 13.1 und 13.2 einen Luftaustausch zwischen der Außenseite und dem Innenraum der elektrischen Maschine 10 zu ermöglichen. Dazu sind die Öffnungen 40 an den axialen Enden der Lagerschilde 13.1 und 13.2 vorgesehen, über die mittels der Lüfter 30 Kühlluft in den Innenraum der elektrischen Maschine 10 eingesaugt wird. Die Kühlluft wird durch die Rotation der Lüfter 30 radial nach außen beschleunigt, so dass sie auch durch die kühlluftdurchlässigen Wickelköpfe 45 auf der Antriebsseite und 46 auf der Elektronikseite hindurchtreten kann. Durch diesen Effekt werden die Wickelköpfe gekühlt. Die Kühlluft nimmt nach dem Hindurchtreten durch die Wickelköpfe, beziehungsweise nach dem Umströmen dieser Wickelköpfe einen Weg radial nach außen durch nicht dargestellte Öffnungen.The rotor 20 is by means of a wave 27 and one on each side located bearings 28 in the respective bearing shields 13.1 respectively 13.2 rotatably mounted. It has two axial end faces, on each of which a fan 30 is attached. These fans 30 consist essentially of a plate-shaped or disk-shaped portion, emanating from the fan blades in a known manner. The fans 30 serve to over openings 40 in the bearing shields 13.1 and 13.2 an exchange of air between the outside and the interior of the electric machine 10 to enable. These are the openings 40 at the axial ends of the end shields 13.1 and 13.2 provided by means of the fan 30 Cooling air in the interior of the electric machine 10 is sucked in. The cooling air is generated by the rotation of the fan 30 accelerated radially outwards, so that they also through the cool air-permeable winding heads 45 on the drive side and 46 can pass on the electronics side. This effect cools the windings. The cooling air takes after passing through the winding heads, or after the flow around this winding heads a path radially outward through openings not shown.

In 1 auf der rechten Seite befindet sich eine Schutzkappe 47, die verschiedene Bauteile vor Umgebungseinflüssen schützt. So deckt diese Schutzkappe 47 beispielsweise eine Schleifringbaugruppe 49 ab, die eine Erregerwicklung 29 mit Erregerstrom versorgt. Um diese Schleifringbaugruppe 49 herum ist ein Kühlkörper 53 angeordnet, der hier als Pluskühlkörper wirkt. Als sogenannter Minuskühlkörper wirkt der Lagerschild 13.2. Zwischen dem Lagerschild 13.2 und dem Kühlkörper 53 ist eine Anschlussplatte 56 angeordnet, welche im Lagerschild 13.2 befestigte Minusdioden 58 und in dieser Darstellung nicht gezeigt Plusdioden eines Gleichrichter 69 im Kühlkörper 53 in Form einer Brückenschaltung miteinander verbindet.In 1 on the right side is a protective cap 47 , which protects various components against environmental influences. So cover this cap 47 For example, a slip ring assembly 49 starting, which is a field winding 29 supplied with excitation current. To this slip ring assembly 49 around is a heat sink 53 arranged, which acts here as plus heat sink. As a so-called minus heat sink, the end shield acts 13.2 , Between the end shield 13.2 and the heat sink 53 is a connection plate 56 arranged, which in the bearing plate 13.2 fixed minus diodes 58 and not shown in this illustration plus diodes of a rectifier 69 in the heat sink 53 connects together in the form of a bridge circuit.

In 2 ist ein Wechselstromgenerator 10 dargestellt in der Ausführungsform als Drehstromgenerator für ein Kraftfahrzeug. Die Statorwicklung 18 ist hierbei über einen Gleichrichter 69 mit einer Gleichspannungsquelle 61 und einem Verbraucher 62 verbunden. Die Bestromung der Erregerwicklung 29 erfolgt lastabhängig in bekannter Weise durch eine Ansteuerschaltung 60, welche parallel zur Gleichspannungsquelle 61 und zum Verbraucher 62 zwischen den Kathoden von drei Plusdioden 59 und drei mit Masse verbundenen Anoden von drei Minusdioden 58 liegt. Selbstverständlich lassen sich auch andere Phasenzahlen und Verschaltungsarten in bekannter Weise ausführen, wobei besonders fünfphasige und sechsphasige Systeme in Stern- oder Dreieckschaltung zu erwähnen sind.In 2 is an alternator 10 shown in the embodiment as an alternator for a motor vehicle. The stator winding 18 Here is a rectifier 69 with a DC voltage source 61 and a consumer 62 connected. The energization of the exciter winding 29 takes place load-dependent in a known manner by a drive circuit 60 , which are parallel to the DC voltage source 61 and to the consumer 62 between the cathodes of three plus diodes 59 and three ground-connected anodes of three negative diodes 58 lies. Of course, other phase numbers and Verschaltungsarten can run in a known manner, with particular five-phase and six-phase systems in star or delta circuit are mentioned.

3 zeigt eine schematisierte Darstellung eines in die Lagerschilde 13.1 und 13.2 eingepassten Rundstators 16, wobei die Lagerschilde nur angedeutet und die Wicklung des Stators nicht gezeichnet ist. Die äußeren Endlamellen 32 und 33 des Statorblechpaketes 17 haben eine größere Dicke als die restlichen Bleche des Mittelpaketes 31. Die Dicke der Endlamellen ist größer als 0,7 mm und liegt vorzugsweise zwischen 0,7 und 1,5 mm, während die Lamellendicke des Mittelpaketes zwischen 0,3 und 0,7 mm liegt. Das Blechpaket 17 ist hierbei wahlweise aus Vollschnittlamellen geschichtet oder aus einem fortlaufenden, vorgestanzten Band in bekannter Weise hochkant gerollt, wobei dann die Endlamellen 32 und 33 nachträglich auf das Blechpaket 17 aufgebracht und alle Lamellen miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt werden. Die zur Vermeidung von nach außen weisenden Graten korrekte Stanzrichtung der Endlamellen 32 und 33 ist durch Pfeile 43 und 44 dargestellt. 3 shows a schematic representation of one in the end shields 13.1 and 13.2 fitted round stator 16 , wherein the end plates only indicated and the winding of the stator is not drawn. The outer end blades 32 and 33 of stator laminated core 17 have a greater thickness than the remaining sheets of the middle package 31 , The thickness of the end lamellae is greater than 0.7 mm and is preferably between 0.7 and 1.5 mm, while the lamella thickness of the center stack is between 0.3 and 0.7 mm. The laminated core 17 Here is either layered from full slats or from a continuous, pre-punched tape rolled upright in a known manner, in which case the end plates 32 and 33 subsequently on the laminated core 17 applied and all the slats connected to each other, preferably welded. The punching direction of the end lamellae, which is correct to avoid outward facing burrs 32 and 33 is by arrows 43 and 44 shown.

Die Stirnflächen 34 und 35 des Blechpaketes 17, die in 3 nicht dargestellten Nuten 15 sowie die äußere Ringfläche 36 des Blechpaketes 17 sind mit einer Pulverbeschichtung, vorzugsweise einer elektrostatisch aufgebrachten Kunststoffbeschichtung versehen, wobei jedoch die Bereiche, in denen das Blechpaket 17 in den Lagerschilden 13.1 und 13.2 gehalten ist, aus Gründen einer Toleranzminimierung von der Kunststoffbeschichtung ausgespart sind oder diese vor der Montage entfernt ist. Die gesamte Anordnung ist zur Maschinenachse 21 symmetrisch und zur Vereinfachung der Darstellung nur einseitig gezeichnet.The faces 34 and 35 the laminated core 17 , in the 3 not shown grooves 15 as well as the outer ring surface 36 the laminated core 17 are provided with a powder coating, preferably an electrostatically applied plastic coating, but the areas in which the laminated core 17 in the bearing shields 13.1 and 13.2 is kept for reasons of minimizing the tolerance of the plastic coating or this is removed prior to assembly. The entire arrangement is to the machine axis 21 Symmetrical and drawn to simplify the presentation only on one side.

4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gestaltung des Nutrandes auf der Schränkseite der Statorwicklung 18, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeichnet ist. Zur Verringerung der Gefahr einer Beschädigung der Isolation der vorzugsweise haarnadelförmig vorgebogenen Leiter der Statorwicklung sind im Bereich der axialen Nutränder Anprägungen 38 oder 39 vorgesehen, welche eine stärkere Biegung der Leiter ohne Gefahr der Beschädigung ihrer Isolation ermöglichen. Bei der Verwendung haarnadelförmig vorgebogener Leiter genügt in der Regel auf der Steckseite der Leiter eine einzige umlaufende Anprägung 39, welche in 4 gestrichelt angedeutet ist. Auf der Schränkseite der Leiter am gegenüber liegenden Nutrand werden dagegen bevorzugt diskrete Anprägungen 38 angebracht, welche zusätzlich die Positionierung der Leiter beim Schränken sichern. In der Darstellung gemäß 4 ist die Ausbildung eines Nutrandes für eine einschichtige Steckwicklung mit vier in der Nut 15 in Nuttiefenrichtung übereinander liegenden Leitern dargestellt Die Anprägungen 38 sind so angeordnet, dass jeweils zwei Leiter radial versetzt zueinander jeweils in entgegengesetzte Umfangsrichtung geschränkt werden können. Die Schränkrichtungen sind durch Pfeile 41 und 42 angedeutet. Die Tiefe der Anprägungen 38 und 39 entspricht dabei der Dicke der Endlamellen 32 und 33. 4 shows a perspective view of an inventive design of Nutrandes on the Schränkseite the stator winding 18 which is not drawn for reasons of clarity. To reduce the risk of damage to the insulation of the preferably hairpin-shaped pre-bent conductor of the stator winding are in the region of the axial groove edges embossments 38 or 39 provided, which allow a stronger bending of the conductors without risk of damaging their isolation. When using haarnadelelförmig pre-bent conductor is generally sufficient on the mating side of the ladder a single circumferential embossing 39 , what a 4 indicated by dashed lines. On the Schränkseite the ladder on the opposite groove edge, however, are preferred discrete embossments 38 attached, which additionally secure the positioning of the ladder in cabinets. In the illustration according to 4 is the formation of a groove edge for a single-layer plug-in winding with four in the groove 15 in groove depth direction superimposed ladders are shown. The embossings 38 are arranged so that in each case two conductors can be radially offset from one another in each case in the opposite circumferential direction. The Schränkrichtungen are indicated by arrows 41 and 42 indicated. The depth of the stampings 38 and 39 corresponds to the thickness of the Endlamellen 32 and 33 ,

5 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Nutrandes auf der Steckseite der Leiter mit einseitigen, diskreten Anprägungen 38 in Umfangsrichtung eines Leiters 64 der Statorwicklung. Letzterer ist aus einer ursprünglich runden Form eines Leiterdrahtes durch Prägen in seinem Querschnitt derart verändert, dass er in den Nuten 15 und an den Nuträndern in Umfangsrichtung des Blechpaketes 17 eine geringere Dicke aufweist als in dessen Radialrichtung. Innerhalb der Nut 15 ist also die Querschnittsdicke des Leiters 64 in Umfangsrichtung reduziert und in Nutrichtung vergrößert, während im Bereich des Wickelkopfes der Leiterquerschnitt in Umfangsrichtung vergrößert und in Radialrichtung verringert ist. Die diskreten Anprägungen 38 können ebenso wie die in dieser Figur nicht gezeigten umlaufenden Anprägungen 39 eine beliebige Form aufweisen. Bevorzugt ist eine Abrundung der Anprägungen, welche die Isolation beim Biegen besonders schont. Eine geradlinige, abgeschrägte Anprägung, wie sie in 5 gestrichelt angedeutet ist, erfüllt jedoch grundsätzlich den gleichen Zweck. 5 shows an enlarged view of the groove edge on the mating side of the ladder with one-sided, discrete embossments 38 in the circumferential direction of a conductor 64 the stator winding. The latter is changed from an originally round shape of a conductor wire by embossing in its cross section so that it is in the grooves 15 and at the groove edges in the circumferential direction of the laminated core 17 has a smaller thickness than in the radial direction. Inside the groove 15 So is the cross-sectional thickness of the conductor 64 reduced in the circumferential direction and enlarged in the groove direction, while in the region of the winding head, the conductor cross-section is enlarged in the circumferential direction and reduced in the radial direction. The discreet markings 38 can as well as the circumferential embossing, not shown in this figure 39 have any shape. Preference is given to a rounding of the embossings, which particularly protects the insulation during bending. A rectilinear, beveled imprint, as in 5 indicated by dashed lines, but basically fulfills the same purpose.

In 6 sind in schematisierter Form haarnadelförmig gebogene Steckleiter 64 mit den zugeordneten Leiterquerschnitten im Bereich der Nuten 15 sowie im Bereich der Wickelköpfe einerseits auf der Steckseite und andererseits auf der Schränkseite mit den geschränkten Enden und den Verbindungsstellen 68 der Leiter dargestellt. Bei einer Wicklung gemäß 6 liegen in jeder Nut 15 zwei Leiter 64 übereinander, wobei die durchgehend gezeichneten Spulenseiten radial außen am Nutgrund (Lage 1) und die gestrichelt gezeichneten Spulenseiten radial innen (Lage 2) angeordnet sind.In 6 are schematized hairpin-shaped bent plug conductors 64 with the associated conductor cross-sections in the region of the grooves 15 and in the field of winding heads on the one hand on the mating side and on the other hand on the Schränkseite with the limited ends and the connection points 68 the ladder is shown. In a winding according to 6 lie in each groove 15 two conductors 64 one above the other, wherein the continuous drawn coil sides are arranged radially outward on the groove bottom (layer 1) and the coil sides drawn dashed radially inward (layer 2).

Entsprechend der Schnittlinie VII-VII ist in 7 ein Querschnitt im Bereich der Statornuten 15 gezeichnet, in dieser Ausführung jedoch mit vier Spulenseiten in jeder Nut. Die Verbindungen zwischen den in den Nuten 15 liegenden Schenkeln der Haarnadeln sind in 6 mit gegenüber der Achs- oder Umfangsrichtung schrägen Teilstrecken dargestellt. Diese Verbindungen können selbstverständlich beliebige Formen aufweisen, beispielsweise einen geradlinigen oder einen gebogenen Verlauf, ergänzt gegebenenfalls durch eine Verwindung oder eine radiale Abwinklung zu einer anderen Nutlage in der Folgenut.Corresponding to the section line VII-VII is in 7 a cross section in the region of the stator slots 15 drawn, in this embodiment, however, with four coil sides in each groove. The connections between the in the grooves 15 lying thighs of the hairpins are in 6 with respect to the axle or Circumferential direction oblique sections shown. These compounds may of course have any shape, for example a straight or a curved course, optionally supplemented by a twist or a radial bend to another groove position in the sequence groove.

Die 8 bis 10 zeigen die wesentlichen Fertigungsschritte bei der Herstellung der einzelnen haarnadelförmigen Leiter 64 der als Steckwicklung ausgeführten Statorwicklung 18. In 8 ist schematisch dargestellt, wie ein zunächst runder Leiter 64 durch Schieber 65 mäanderartig verformt wird zu einer Gestalt entsprechend 9. Nach dem Biegen des Leiterdrahtes 64 entsprechend 9 werden die verschiedenen Abschnitte einerseits in den Nuten 15 und andererseits in den Wickelköpfen 45 und 46 durch Prägen verformt, wie dies bereits zuvor erläutert ist. In 9 ist strichpunktiert die Trennlinie 66 gezeigt, entlang welcher der mäanderförmig gebogene Leiterdraht 64 durchgetrennt wird zur Ausbildung von einzelnen haarnadelförmigen Steckleitern. Die gestrichelten Linien 67 bezeichnen die Schränkpunkte der einzelnen haarnadelförmigen Steckleiter 64, welche später im Wickelkopf 46 liegen, während die schrägen oberen und unteren Abschnitte der haarnadelförmigen Leiter 64 jeweils einen Wickelkopf 45 bilden. Die verschiedenen Querschnittsformen der einzelnen Leitersegmente sind dabei analog zu den voraus gegangenen Figuren nochmals dargestellt.The 8th to 10 show the main production steps in the production of the individual hairpin-shaped conductors 64 the stator winding designed as a plug-in winding 18 , In 8th is shown schematically as an initially round conductor 64 through slide 65 meandering deforms into a shape accordingly 9 , After bending the conductor wire 64 corresponding 9 On the one hand, the different sections are in the grooves 15 and on the other hand in the winding heads 45 and 46 deformed by embossing, as already explained above. In 9 is dash-dotted the dividing line 66 along which the meandering curved conductor wire 64 is severed to form individual hairpin-shaped plug-in conductors. The dashed lines 67 denote the Schränkpunkte the individual hairpin-shaped plug conductors 64 , which later in the winding head 46 lie while the sloping upper and lower sections of the hairpin-shaped ladder 64 one winding head each 45 form. The different cross-sectional shapes of the individual conductor segments are shown again analogous to the preceding figures.

Die Trennung des mäanderförmig gebogenen und geprägten Drahtes entsprechend 9 entlang der strichpunktierten Linie 66 erfolgt auf einer in 10 schematisch dargestellten Anordnung mit zwei Dornen 71 und 72, auf welche der mäanderförmige Draht nach dem Biegen aufgebracht wird. Zwischen den Dornen 71 und 72 werden die Leiter entlang der strichpunktierten Linie 66 getrennt und danach mit Hilfe dieser Dorne 71 und 72 in die Nuten 15 zweier Statoren 16 eingebracht, wie es durch die Pfeile 73 und 74 in 10 angedeutet ist.The separation of the meandering curved and embossed wire accordingly 9 along the dash-dotted line 66 takes place on a in 10 schematically shown arrangement with two spines 71 and 72 on which the meandering wire is applied after bending. Between the thorns 71 and 72 become the ladder along the dotted line 66 separated and then with the help of these spines 71 and 72 into the grooves 15 two stators 16 introduced, as indicated by the arrows 73 and 74 in 10 is indicated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4031276 A1 [0001]

Claims

Electric machine, in particular a generator for a motor vehicle, having a rotor that is electromagnetically and / or permanently magnetically excited ( 20 ) and with a laminated stator ( 16 ), which designed as a plug-winding, multi-strand winding ( 18 ), whose ladder ( 64 ) outside the laminated core ( 17 ) in a winding head ( 45 . 46 ) are interconnected to the multi-phase winding, characterized in that at least one axial edge of the grooves ( 15 ) of the laminated stator core ( 17 ) at least one impression ( 38 . 39 ) in the bending region of at least one conductor ( 64 ) having.

Electrical machine according to claim 1, characterized in that at least one thicker than the slats ( 31 ) of the middle packet formed end plate ( 32 . 33 ) of the laminated stator core ( 17 ) at the axial end of a groove ( 15 ) in the bending direction of the ladder ( 64 ) has at least one embossing (16).

Electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that at least one end plate ( 32 . 33 ) of the laminated stator core ( 17 ) in the bending direction of the ladder ( 64 ) at the transition of the grooves ( 15 ) to the winding heads ( 45 . 46 ) discrete markings ( 38 ) for each conductor ( 64 ) of the stator winding ( 18 ) having.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the stator winding ( 18 ) is prepared with hairpin-shaped pre-bent ladders and the end plate ( 32 ) on the mating side of the grooves ( 15 ) a circumferential, funnel-shaped embossing and the end plate ( 33 ) on the Schränkseite of the grooves ( 15 ) discrete markings ( 38 ) for each conductor ( 64 ) having.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the conductors ( 64 ) of the stator winding ( 18 ) at least in the area of an embossing ( 38 . 39 ) have a cross section with a small width in the circumferential direction of the laminated core ( 17 ) than in its radial direction.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the cross-sectional width of the conductor made of a round wire ( 64 ) of the stator winding ( 18 ) in the region of the grooves ( 15 ) of the laminated stator core ( 17 ) reduced in the circumferential direction of the laminated core and the cross-sectional height is increased in the radial direction.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the conductors ( 64 ) of the stator winding ( 18 ) in the region of at least one winding head ( 45 . 46 ) in the radial direction of the laminated stator core ( 17 ) is reduced and enlarged in the circumferential direction.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that that of the rotor ( 20 ) facing away outer annular surface ( 36 ) and the axial end faces ( 34 . 35 ) of the laminated stator core ( 17 ) with the exception of the contact surfaces of the end shields ( 13.1 . 13 . 2 ) of the machine housing ( 13 ) with plastic ( 37 ) are coated.

Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the grooves ( 15 ) and the markings ( 38 . 39 ) at the groove edges with plastic ( 37 ) are coated.

Method for producing an electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the conductors ( 64 ) of the plug-in winding ( 18 ) of the stator ( 16 ) made of a round wire and by embossing in the region of the grooves ( 15 ) including the end plate ( 32 . 33 ) of the laminated stator core in the circumferential direction and in the region ( 19 ) at least one winding head ( 45 . 46 ) are deformed in the radial direction in the sense of reducing their thickness.

A method according to claim 10, characterized in that meandering curved and embossed in its cross section conductor ( 64 ) on two separate spines ( 71 . 72 ) and then between the two spines ( 71 . 72 ) are separated to form hairpin-shaped conductor segments.

Method according to claim 10 or 11, characterized in that the free ends of the hairpin-shaped conductors ( 64 ) over an inclined plane in a bending process corresponding to a predefinable increment of the stator winding ( 18 ).