-
ERKLÄRUNG BEZÜGLICH VOM STAAT GEFÖRDERTER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
-
Diese Erfindung wurde mit der Unterstützung der Regierung unter ”Integrated Traction Drive System for HEV, PHEV, FCV (DE-FC26-07NT42123) durchgeführt, zuerkannt durch das US-Department of Energy. Die Regierung besitzt gewisse Rechte an dieser Erfindung.
-
TECHNISCHER BEREICH
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf den Bereich von elektrischen Motoren für Fahrzeuge und, spezieller ausgedrückt, auf Statoren, mit einer verbesserten Leiter- bzw. Drahtanordnung für die Anwendung in elektrischen Motoren bei Fahrzeugen und auf ein Verfahren für das Herstellen derartiger Statoren.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Fortschritte in der Technologie haben zu signifikanten Veränderungen der Gestaltung von Automobilien geführt. Eine dieser Veränderungen beinhaltet die Komplexität, ebenso wie die Nutzung von Leistung, von verschiedenen elektrischen Systemen innerhalb von Automobilen, wobei Fahrzeuge mit Alternativkraftstoff beinhaltet sind. Beispielsweise Fahrzeuge mit Alternativkraftstoff, wie z. B. Hybridfahrzeuge, benutzen oft elektrochemische Leistungsquellen, wie z. B. Batterien, Ultrakondensatoren und Brennstoffzellen, um die elektrischen Traktions- bzw. Zugmaschinen (oder elektrischen Motoren) mit Leistung zu versorgen, welche die Räder antreiben, manchmal zusätzlich zu einer anderen Leistungsquelle, wie z. B. einer internen Verbrennungsmaschine.
-
Elektrische Motoren beinhalten typischerweise einen Rotor, welcher sich auf einer Welle innerhalb einer stationären Statoranordnung dreht. Die Rotor- und die Statoranordnungen erzeugen jeweils magnetische Felder, welche miteinander Wechselwirken oder welche veranlassen, dass sich der Rotor dreht und mechanische Energie produziert. Die Statoranordnung beinhaltet typischerweise einen Kern, welcher eine Vielzahl von ferromagnetischen ringförmigen Schichten (oder dünnen Lagen) besitzt, welche als ein Stapel angeordnet sind. Jede dünne Lage besitzt mehrere Schlitze, dass sie, wenn sie ausgerichtet bzw. justiert sind, axiale Pfade bilden, welche sich über die Länge des Kerns erstrecken. Leiter-elemente, wie zum Beispiel Stäbe, Drähte oder dergleichen, welche typischerweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt sind, sind um den Kern dünner Schichten durch diese Öffnungen gewickelt. Strom, welcher durch diese Leiter hindurch geht, getrieben durch eine Leistungsquelle, wie zum Beispiel eine Batterie oder eine Brennstoffzelle, erzeugt elektromagnetischen Fluss, welcher, wenn nötig moduliert werden kann, um die Geschwindigkeit des Motors zu steuern.
-
Bei einer typischen Stabgewickelten Statoranordnung sind unterschiedliche Drähte oder andere Leiter getrennt in jeden Schlitz eingeführt. Die Leiter sind typischerweise gebogen, aneinander gekoppelt und zusammengeschweißt, nachdem sie in die Öffnungen eingefügt wurden. Jedoch kann dies zu einem Verbrauch an Zeit, Kosten und Aufwand in der Herstellung der Statoranordnung führen und/oder in einem Stator zu einer größeren Anzahl von Schweißorten führen, als es optimal wäre.
-
Entsprechend ist es wünschenswert, einen verbesserten Stator zu liefern bzw. bereitzustellen, zum Beispiel mit einer herabgesetzten Anzahl von Schweißorten. Es ist auch wünschenswert, ein verbessertes Verfahren zu liefern, um einen Stator herzustellen, zum Beispiel was zu einer geringeren Zeit, Kosten und/oder Aufwand führen kann. Es ist ferner wünschens wert, einen elektrischen Motor zu liefern, mit einem derartig verbesserten Stator. Außerdem werden andere wünschenswerte Merkmale und Charakteristika der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den angehängten Ansprüchen offensichtlich, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorhergegangenen technischen Feld und Hintergrund gegeben werden.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Stator geliefert bzw. bereitgestellt. Der Stator weist einen Statorkern, eine Vielzahl von Schlitzen und einen Leiter auf. Die Vielzahl der Schlitze ist innerhalb des Statorkerns gebildet. Der Leiter ist kontinuierlich bzw. fortlaufend innerhalb wenigstens von zwei der Vielzahl von Öffnungen angeordnet.
-
Entsprechend mit einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für ein Herstellverfahren eines Stators geliefert. Das Verfahren weist die Schritte auf: Liefern eines Statorkerns, Bilden einer Vielzahl von Schlitzen innerhalb des Statorkerns und Gleiten Lassen eines Leiters in den Statorkern, so dass der Leiter sich kontinuierlich durch wenigstens zwei aus der Vielzahl der Schlitze erstreckt.
-
Entsprechend mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Motor geliefert, welcher so konfiguriert ist, dass er in Verbindung mit einem Fahrzeug benutzt wird. Der elektrische Motor weist einen Rotor und einen Stator auf. Der Stator ist magnetisch an den Rotor gekoppelt und weist einen Statorkern, eine Vielzahl von Schlitzen und eine Vielzahl von Drähten auf. Die Vielzahl der Schlitze ist innerhalb des Statorkerns gebildet. Die Vielzahl der Drähte ist innerhalb des Statorkerns angeordnet. Wenigstens einer der Drähte ist kontinuierlich innerhalb von zwei aus der Vielzahl der Schlitze angeordnet.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die vorliegende Erfindung wird hier nachfolgend als Erfindung mit den folgenden gezeichneten Figuren beschrieben, wobei ähnliche Ziffern ähnliche Elemente bezeichnen und wobei:
-
1 eine schematische Zeichnung eines beispielhaften Fahrzeugs ist, welches die Art darstellt, in welche eine Ausführungsform integriert ist, mit verschiedenen Unter-Bauteilen des Fahrzeugs, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform.
-
2 Ist eine Querschnittsseitenansicht eines beispielhaften Elektromotors eines Fahrzeugs, für die Anwendung mit dem Fahrzeug, welches in 1 dargestellt ist, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform.
-
3 ist eine Querschnittsvorderansicht des beispielhaften elektrischen Motors eines Fahrzeugs, welches in 2 dargestellt ist, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform.
-
4 ist eine isometrische Ansicht eines Teils eines Stators der 3, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform; und
-
5 ist eine isometrische Ansicht eines Teils des Stators der 3, welche zu einem Zeitpunkt gezeigt wird, vor dem Einfügen der beispielhaften Leiter derselben, und welche in Verbindung mit Teilen von zwei beispielhaften Leitern gezeigt wird, entsprechend einer anderen beispielhaften Ausführungsform.
-
6 ist eine isometrische Ansicht eines Teils des Stators der 3, welche zu einem Zeitpunkt gezeigt wird, während des Einfügens der beispielhaften Leiter der 5 und welche in Verbindung mit zwei Teilen der beispielhaften Leiter der 5 gezeigt wird, entsprechend einer anderen beispielhaften Ausführungsform;
-
7 ist eine isometrische Ansicht eines Teiles des Stators der 3, gezeigt zu einem Zeitpunkt, welcher auf das Einfügen der beispielhaften Leiter der 5 folgt und gezeigt in Verbindung mit Teilen der beispielhaften Leiter der 5, entsprechend einer anderen beispielhaften Ausführungsform;
-
8 ist eine isometrische Ansicht eines beispielhaften Leiters des Stators der 3 und von Teilen davon der 4–7, entsprechend mit einer anderen beispielhaften Ausführungsform; und
-
9 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses für das Herstellen eines Stators, wie zum Beispiel des Stators der 3 und der Teile davon der 4–8, entsprechend mit einer beispielhaften Ausführungsform.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Die folgende detaillierte Beschreibung der Erfindung ist von Natur aus nur beispielhaft und es ist nicht beabsich-tigt die Erfindung oder die Anwendung und das Verwenden der Erfindung zu begrenzen. Ferner gibt es keine Absicht, durch irgendeine Theorie, welche in dem vorausgegangenen Hintergrund der Erfindung oder der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung präsentiert wird, gebunden zu sein.
-
1 ist eine schematische Zeichnung eines beispiel-haften Fahrzeugs 10, z. B. eines Automobils, entsprechenden einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Automo-bil 10 beinhaltet ein Chassis 12, eine Karosserie 14, vier Räder 16 und ein elektronisches Steuersystem (oder eine elek-tronische Steuereinheit (ECU) 18. Die Karosserie 14 ist auf dem Chassis 12 angeordnet und umschließt im Wesentlichen die anderen Bauteile des Automobils 10. Die Karosserie 14 und das Chassis 12 können zusammen einen Rahmen bilden. Die Räder 16 sind jeweils drehbar an das Chassis 12 an einer jeweiligen Ecke de Karosserie 14 gekoppelt.
-
Das Automobil 10 kann irgendeines aus einer Zahl von unterschiedlichen Typen von Automobilen sein, wie z. B. eine Limousine, ein Wagen, ein Lastwagen oder ein Fahrzeug für sportliche Verwendung (SUV), und kann ein Zweiradantrieb (2WD) (d. h. Hinterradantrieb oder Vorderradantrieb), ein Vierradantrieb (4WD) oder ein Allradantrieb (AWD) sein. Das Fahrzeug 10 kann auch eine oder eine Kombination einer Anzahl von unterschiedlichen Typen von Maschinen (oder Aktuatoren) eingebaut haben, z. B. eine Verbrennungsmaschine für Benzin oder Diesel, eine Maschine für ein ”flex fuel vehicle”- bzw. ein ”Fahrzeug für flexiblen Brennstoff” (FFV) (d. h. welches eine Mischung aus Benzin und Alkohol benutzt), eine mit einem Gasbestandteil (z. B. Wasserstoff und/oder Naturgas) angetriebene Maschine, oder eine Brennstoffzelle, eine Verbrennungs-/elektrische Motor-Hybridmaschine und einen elektrischen Motor.
-
In der beispielhaften Ausführungsform, welche in 1 dargestellt wird, ist das Fahrzeug 10 ein Hybridfahrzeug und beinhaltet ferner eine Aktuatoranordnung (oder Getriebe) 20, eine Batterieanordnung 22, ein Batterielade-zustandssystem (SOC) 24, ein Gestell bzw. eine Zelle für die Leistungselektronik (PEB) 26 und einen Kühler 28. Die Aktuatoranordnung 20 beinhaltet eine interne Verbrennungsmaschine 30 und einen elektrischen Motor. Die Batterieanordnung 22 ist elektrisch an das PEB 26 gekoppelt und weist in einer Ausführungsform eine Lithiumionen-(Li-Ion-)Batterie auf, welche eine Vielzahl von Zellen beinhaltet, wie sie allgemein benutzt wird. Der elektrische Motor 32 beinhaltet typischerweise eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen, wobei Statur- und Rotor-Anordnungen beinhaltet sind. Sie Staturanordnung beinhaltet einen ringförmigen Kern, welcher eine Vielzahl von ringförmigen Kernlaminationen bzw. dünnen Schichten und eine Vielzahl von Leitern (oder leitenden Elementen) enthält, welches sich durch diese dünnen Schichten erstrecken. Wenigstens ein Paar dieser leitenden Elemente ist elektrisch von den benachbarten leitenden Elementen isoliert und die dünnen Schichten des Kerns durch eine Isolierschicht, welche entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist. Die Isolierschicht beschreibt im Wesentlichen die Peripherie des Paares der leitenden Elemente und liefert eine kontinuierliche Isolierbarriere, zwischen den leitenden Elementen und anderen Statorkernelementen.
-
2 ist eine Querschnittsseitenansicht eines elek-rischen Motors 32 entsprechend einer beispielhaften Ausfüh-rungsform. Es sollte beachtet werden, dass viele detaillierte Elemente, welche gewöhnlich in einem derartigen elektrischen Motor gefunden werden, der besseren Klarheit wegen weggelassen wurden. Der elektrische Motor 32 beinhaltet ein Gehäuse 36, eine Statoranordnung 42, einen Rotor 46 und eine Welle 50. Die Statoranordnung 42 ist innerhalb des Gehäuses 36 enthalten und fest an dieses gekoppelt. Der Rotor 46 ist fest an die Welle 50 gekoppelt, wobei beide Elemente so für eine Drehung innerhalb der Statoranordnung 42 um eine Achse der Drehung A-A' konfiguriert bzw. ausgebildet sind. Ein Satz von Lagern 54 ist an das Gehäuse 36 an jedem Ende davon gekoppelt und liefert eine Stütze für und eine Drehkopplung zu der Welle 50. Die Statoranordnung 42 beinhaltet auch einen Statur 56, welcher ein erstes Ende 57 und eine zweites Ende 58 besitzt und welcher eine Vielzahl von individuellen ringförmigen Schichten 60–68 besitzt, welche parallel zueinander in einem gestapelten, spaltenförmigen Feld zwischen diesen Enden angeordnet sind. Jede individuelle dünne Schicht besitzt wenigstens einen Schlitz (oder Kanal), welcher mit ähnlichen Schlitzen in jeder Schicht für den Statur 56 hinweg ausgerichtet bzw. justiert ist. Die justierten Schlitze bilden einen axialen (im Wesentlichen parallel zur Achse der Drehung A-A') Pfad durch den Statur 56, welcher eine unterschiedliche Anzahl von leitenden Elementen enthalten kann (präsentiert durch ein leitendes Element 69), welche elektrisch von anderen Elementen des Stators 56 durch eine Isolierschicht isoliert sind, welche in größerem Detail nachfolgend beschrieben wird. Während des Betriebes fließt Strom durch das leitende Element 69 des Stators 56, wobei ein magnetischer Fluss erzeugt wird, welcher mit dem Fluss, welcher aus dem Rotor 46 kommt wechselwirkt. Die Wechselwirkung des Flusses zwischen dem Statur 56 und dem Rotor 46 veranlasst, das der Rotor 46 sich mit der Welle 50 um die Achse A-A' dreht, wobei dadurch eine mechanische Energie erzeugt wird.
-
3 ist eine Querschnittsvorderansicht des elektri-schen Motors 32 entsprechend einer beispielhaften Ausführungs-form. Der elektrische Motor 32 beinhaltet das Gehäuse 36, den Stator 56, den Rotor 46 und die Welle 50. Der Stator 56 umgibt den Rotor 46 und ist fest an das Gehäuse 36 gekoppelt. Die Welle 50 ist drehbar an die Lager 54 gekoppelt und wird von diesen gestützt (2). Der Rotor 46 dreht sich mit der Welle 50 im Wesentlichen konzentrisch innerhalb des Stators 56. Der Stator 56 beinhaltet einen Statorkern 70. Der Stator-kern 70 weist vorzugsweise eine Stapelschicht auf, nahe an einem ersten Ende 57 desselben (2), welche einen Ferro-magnetischen Ring mit einer innen umlaufenden Oberfläche 72 besitzt, welche im Wesentlichen konzentrisch mit einer äußeren umlaufenden Oberfläche 74 ist. Der Statorkern 70 beinhaltet auch eine Vielzahl von Schlitzen 78, welche in die innere umlaufende Oberfläche 72 übergehen und welche mit ähnlich angeordneten Schlitzen im Statorkern 70 justiert sind, wobei jeder der Schlitze 78 sich im allgemeinen um die innere umlaufende Oberfläche 72 erstreckt. Während nur 20 Schlitze 78 in 3 für erläuternde Zwecke dargestellt sind, ist davon auszugehen, dass abhängig von der Gesamtgestaltung des elek-trischen Motors 32 der Statorkern 70 eine unterschiedliche Anzahl von Schlitzen 78 aufweisen kann.
-
Sechs leitende Elemente 100 (welche hier nachfolgend als Leiter 100 bezeichnet sind) sind innerhalb jedem der Schlitze 78 angeordnet und erstrecken sich über die Länge des Stators 56, im Wesentlichen axial zueinander ausgerichtet. Während sechs derartige Leiter 100 in 3 beschrieben und dargestellt sind, wie sie sich durch jeden Schlitz 78 erstrecken, ist davon auszugehen, dass jeder Schlitz 78 eine unterschiedliche Anzahl von derartigen Leitern 100 enthalten kann. Jeder Leiter 100 kann irgendeine Form annehmen, wie z. B. die eines Stabes, eines Drahtes, eines Rohres oder ähnliches, welches eine geeignete Querschnittsform aufweist wie z. B. im Wesentlichen rechteckig oder kreisförmig. Die Leiter 100 sind aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, wie z. B Kupfer oder einer Kupferlegierung.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Leiter 100 mit einer geeigneten, nicht leitenden Beschichtung be-schichtet, um eine elektrische Isolation von anderen benach-barten Elementen liefern, wobei die Decklagen bzw. Ummante-lungen 95 beinhaltet sind, welche jeden der Leiter 100 um-geben. Während des Betriebes fließt Strom durch den Leiter 100 in jeden Schlitz 78, wobei ein magnetischer Fluss dadurch erzeugt wird. Paare von leitenden Elementen werden durch eine elektrische Isolierschicht umgeben, welche jedes leitende Element vor einem Kurzschluss mit dem benachbarten leitenden Element und den Statorkernoberflächen stützt.
-
Jeder der Leiter 100 ist vorzugsweise isoliert und von einander durch die Decklagen 95 getrennt. Zusätzlich ist jeder Leiter 100 kontinuierlich innerhalb von zwei oder mehreren Schlitzen 78 des Statorkerns 70 angeordnet und erstreckt sich kontinuierlich darin. Wie detaillierter weiter nachfolgend im Zusammenhang mit 5–9 beschrieben wird, ist in einer am meisten bevorzugten Ausführungsform jeder Leiter 100 kontinuierlich innerhalb von vier Schlitzen 78 des Statorkerns angeordnet und erstreckt sich kontinuierlich durch diese.
-
4 ist eine isometrische Ansicht eines Teils des Stators 56 der 3, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform. In einer bevorzugten Ausführungsform, wie sie in 4 dargestellt ist, ebenso in 5–7, sind der Statorkern 70 und die Schlitze 78 so hergestellt und ausgebildet, dass die Geometrie jedes der Schlitze 78 offen ist, um ein leichtes Einfügen der Paare oder Gruppen von Leitern 100 darin zu gestatten. Jedoch kann dies in anderen Ausführungsformen variieren.
-
In der dargestellten Ausführungsform ist jeder Leiter 100 kontinuierlich innerhalb von vier der Schlitze 78 angeord-net und erstreckt sich kontinuierlich durch diese. Bei anderen Ausführungsformen sind alle der Leiter 100 kontinuierlich innerhalb einer unterschiedlichen Anzahl von Schlitzen 78 angeordnet und erstrecken sich kontinuierlich durch diese. In jedem Fall weist vorzugsweise jeder der Leiter 100 einen kontinuierlichen Leiter auf, welcher innerhalb von zwei oder mehreren Schlitzen 78 kontinuierlich angeordnet ist und sich kontinuierlich darin erstreckt.
-
Die Leiter 100 können vorzugsweise in verschiedene Mehrheiten von Leitern 100 kategorisiert bzw. eingeteilt werden, wobei jede unterschiedliche Mehrheit von Leitern 100 eine spezielle Phase besitzt, welche zu ihnen gehört. Die Mehrheit von Leitern 100 einer gewöhnlichen Phase ist über eine serielle Verbindung miteinander gekoppelt und sie sind in verschiedenen Schweißpunkten 402 miteinander verschweißt
-
5–7 sind isometrische Ansichten eines Teiles des Stators 56 der 3, welche zu verschiedenen Zeitpunkten während der Herstellung des Stators 56 gezeigt werden. Speziell (i) 5 ist eine isometrische Ansicht eines Teils des Stators 56 der 3, gezeigt zu einem Zeitpunkt vor dem Einfügen der zwei beispielhaften Leiter 100(A) und 100(B) derselben; (ii) 6 ist eine isometrische Ansicht eines Teils des Stators 56 der 3, gezeigt zu einem Zeitpunkt während des Einfügens der zwei beispielhaften Leiter 100(A) und 100(B) der 5; und (iii) 7 ist eine isometrische Ansicht eines Teiles des Stators 56 der 3, gezeigt zu einem Zeitpunkt, welcher auf das Einfügen der zwei beispiel-haften Leiter 100(A) und 100(B) der 5 und 6 folgt. 5–7 werden auch in Verbindung mit 8 diskutiert, welche einen beispielhaften Leiter 100 darstellen, wie zum Beispiel einen der Leiter 100(A) und 100(B) der 5–7, in Isolation.
-
Wie in 5–8 in einer bevorzugten Ausführungsform gezeigt wird, beinhaltet jeder Leiter 100 ein erstes Ende 802, welches so ausgebildet ist, dass es an einen anderen Leiter 100 gekoppelt ist, vorzugsweise durch Verdrehen und Schweißen. Wie in 8 gezeigt wird, ist jeder Leiter 100 vorzugsweise in die Nähe des ersten Endes 802 gebogen.
-
Jeder Leiter 100 besitzt vorzugsweise ein erstes lineares Teil 805 (siehe 8), welches sich zwischen den ersten Bögen 804 und 806 des Leiters 100 erstreckt. Das erste lineare Teil 805 wird durch eine Decklage bzw. Ummantelung 95 (siehe 5–7) umgeben und wird in einem ersten Schlitz 78 des Statorkerns 70 eingefügt und nachfolgend darin angeordnet. Z. B. mit Bezug auf den ersten Leiter 100(A) der 5–7 ist das erste lineare Teil 805(A) durch eine Ummantelung 95 umgeben und in den Schlitz 78(1) der 6 und 7 eingefügt. Zusätzlich, mit Bezug auf den zweiten Leiter 100(B) der 5–7, ist das erste lineare Teil 805(B) durch eine getrennte Ummantelung 95 umgeben und in den Schlitz 78(2) der 6 und 7 eingefügt.
-
Jeder Leiter 100 besitzt auch vorzugsweise ein zweites lineares Teil 809 (siehe 8), welches sich zwischen den zweiten Bögen 808 und 810 des Leiters 100 erstreckt. Das zweite lineare Teil 809 ist vorzugsweise durch eine getrennte Ummantelung 95 umgeben und ist in einem zweiten Schlitz 78 des Statorkerns 70 eingefügt und nachfolgend darin angeordnet. Zum Beispiel mit Bezug auf den ersten Leiter 100(A) der 5–7, ist das zweite lineare Teil 809(A) durch eine Ummantelung 95 umgeben und in den Schlitz 78(2) der 6 und 7 eingefügt.
-
Zusätzlich mit Bezug auf den zweiten Leiter 100(B) der 5–7, ist das zweite lineare Teil 809(B) durch eine getrennte Ummantelung 95 umgeben und in den Schlitz 78(3) der 6 und 7 eingefügt.
-
Jeder Leiter 100 besitzt auch vorzugsweise ein drittes lineares Teil 815 (siehe 8) welches sich zwischen den dritten Bögen 814 und 816 des Leiters 100 erstreckt. Das dritte lineare Teil 815 ist vorzugsweise durch eine getrennte Ummantlung 95 umgeben, und ist in einen dritten Schlitz 78 des Statorkerns 70 eingefügt und nachfolgend in diesem angeordnet. Z. B. mit Bezug auf den ersten Leiter 100(A) der 5–7, ist das dritte lineare Teil 815(A) durch eine Ummantelung 95 umgeben und in den Schlitz 78(4) der 6 und 7 eingefügt. Zusätzlich mit Bezug auf den zweiten Leiter 100(B) der 5-7, ist das dritte lineare Teil 815(B) durch eine getrennte Ummantlung 95 umgeben und in den Schlitz 78(5) der 6 und 7 eingefügt.
-
Jeder Leiter 100 besitzt auch vorzugsweise ein viertes lineares Teil 821 (siehe 8), welches sich zwischen den vierten Bögen 820 und 822 des Leiters 100 erstreckt. Das vierte lineare Teil 821 ist vorzugsweise durch eine getrennte Ummantlung 95 umgeben und ist in einem vierten Schlitz 78 des Statorkerns 70 eingefügt und nachfolgend darin angeordnet. Z. B. mit Bezug auf den ersten Leiter 100(A) der 5–7, ist das vierte lineare Teil 821(A) durch eine Ummantlung 95 umgeben und in den Schlitz 78(5) der 6 und 7 eingefügt. Zusätzlich mit Bezug auf den zweiten Leiter 100(B) der 5–7 ist das vierte lineare Teil 821(B) durch eine getrennte Ummantelung 95 umgeben und in den Schlitz 78(6) der 6 und 7 eingefügt.
-
Wie in 5–8 dargestellt, beinhaltet jeder Leiter 100 vorzugsweise auch verschiedene zusätzliche Bögen. Speziell beinhaltet jeder Leiter 100 vorzugsweise einen ersten zusätzlichen Bogen 807, zwischen den Bögen 806 und 808, und dieser ist zwischen den ersten und zweiten Schlitzen 78 eingefügt, in welchem der Leiter 100 eingefügt ist. Z. B. mit Bezug auf den ersten Leiter 100(A) der 5–7, ist der erste zusätzliche Bogen 807(A) zwischen den Schlitzen 78(1) und 78(2) der 6 und 7 eingefügt. Zusätzlich, mit Bezug auf den zweiten Leiter 100(B) der 5–7, ist der erste zusätzliche Bogen 807(B) zwischen den Schlitzen 78(2) und 78(3) der 6 und 7 eingefügt.
-
Jeder Leiter 100 beinhaltet vorzugsweise auch einen zweiten zusätzlichen Bogen 812 zwischen den Bögen 810 und 814 und dieser ist zwischen den zweiten und dritten Schlitzen 78 eingefügt, in welchen der Leiter 100 eingefügt ist. Beispiel mit Bezug auf den ersten Leiter 100(A) der 5–7 ist der zweite zusätzliche Bogen 812(A) zwischen den Schlitzen 78(2) und 78(4) der 6 und 7 eingefügt. Zusätzlich mit Bezug auf den zweiten Leiter 100(B) der 5–7, würde der zweite zusätzliche Bogen 812(B) (nicht in Bild 5–7 dargestellt) zwischen den Schlitzen 78(3) und 78(5) der 6 und 7 eingefügt werden.
-
Jeder Leiter 100 beinhaltet vorzugsweise auch einen dritten zusätzlichen Bogen 818 zwischen den Bögen 816 und 820 und dieser ist zwischen den dritten und vierten Schlitzen 78 eingefügt, in welchen der Leiter 100 eingefügt ist. Z. B. mit Bezug auf den ersten Leiter 100(A) der 5–7, ist der dritte zusätzliche Bogen 818(A) zwischen den Schlitzen 78(4) und 78(5) der 6 und 7 eingefügt. Zusätzlich mit Bezug auf den zweiten Leiter 100(B) der 5–7, ist der dritte zusätzliche Bogen 818(B) zwischen den Schlitzen 78(5) und 78(6) der 6 und 7 eingefügt.
-
Auch, wie in 5–8 dargestellt, in einer bevorzugten. Ausführungsform, beinhaltet auch jeder Leiter 100 ein zweites Ende 824, das so ausgebildet ist, dass es an einen anderen Leiter 100 gekoppelt wird, vorzugsweise durch Verdrehen und Schweißen. Wie in 8 gezeigt wird, ist jeder Leiter 100 vorzugsweise in die Nähe des zweiten Endes 824 gebogen.
-
In der dargestellten Ausführungsform ist jeder Leiter 100 dreizehn Mal gedreht oder gebogen, bevor er in vier unterschiedlichen Schlitzen 78 des Statorkerns eingefügt wird. Der Leiter 100 der 8 ist mehrere Male gebogen oder verdreht, gegenüber einem Leiter in einen typischen Stator, da der Leiter 100 der 8 kontinuierlich in vier unterschiedlichen Schlitzen 78 angeordnet ist, anstatt in einem einzelnen Schlitz. Entsprechend ist die Anzahl der Drahtkupplungen und Schweißpunkte der beispielhaften Ausführungsform reduziert, verglichen mit der Anzahl von Scheißpunkten, welche bei einem typischen Stator erforderlich sind, welcher sechs Leiter pro Schlitz besitzt. In einer derartigen beispielhaften Ausführungsform ist die durchschnittliche Anzahl der Leiterkupplungen und Schweißpunkte nahezu um 50% reduziert, verglichen mit einem herkömmlichen Stator.
-
In der in 5–7 dargestellten Ausführungsform sind der erste und zweite Leiter 100(A) und 100(B) in bestimmten gemeinsamen oder gemeinsam geteilten Schlitzen 78, wie z. B. den Schlitzen 78(2) und 78(5) (in welchen die Leiter 100(A) und 100(B) beide angeordnet sind) angeordnet, zusätzlich zu bestimmten nicht gewöhnlichen oder nicht gemeinsam geteilten Schlitzen 78, wie z. B. den Schlitzen 78(1) und 78(4) (in welchen der Leiter 100(A) angeordnet ist) und in Schlitzen 78(3) und 78(6) (in welchen der Leiter 100(B) angeordnet ist). Jedoch kann dies in anderen Ausführungsformen variieren. Z. B. können in bestimmten Ausführungsformen verschiedene Paare von Leitern 100 innerhalb der Schlitze 78 angeordnet sein, welche jeweils gemeinsam zueinander sind. Es wird in ähnlicher Weise gewünscht werden, dass unterschiedliche Schlitze 78, welche durch einen speziellen Leiter belegt sind, unterschiedlich beabstandet sein können, verglichen mit den 5–7 und/oder verglichen mit anderen Leitern 100 des Stators 56, innerhalb anderer möglichen Variationen in unterschiedlichen Ausführungsformen.
-
9 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses 900 für die Herstellung eines Stators, wie z. B. des Stators 56, welcher in 3 gezeigt wird und den Teilen davon, welche in 4–8 gezeigt werden, entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform. Wie in 9 dargestellt wird, beginnt der Prozess 900 mit dem Schritt des Lieferns eines Statorkerns (Schritt 902). In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Stator als eine Stapelschicht geliefert, mit einer Vielzahl von Schlitzen, welche innerhalb des Statorkerns gebildet sind, so dass die Schlitze sich radial um eine innere Oberfläche des Statorkerns herum erstrecken. Auch in einer bevorzugten Ausführungsform entspricht der Stator dem Stator 56 der 3–8 und die Vielzahl der Schlitze entspricht den Schlitzen 78 der 3–7.
-
Eine Vielzahl von Leitern werden mit einer Isolation ausgestattet (Schritt 904). In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder Leiter durch eine Isolierummantelung umgeben. In einer bevorzugten Ausführungsform entsprechen die Leiter den Leitern der 3–8 und die Isolation entspricht den Ummantelungen 95 der 3–7. In einer bevorzugten Ausführungsform weist jeder Leiter einen Kupferdraht auf.
-
Vor jedem Einfügen in die Schlitze werden die Leiter gebogen (Schritt 906). In einer bevorzugten Ausführungsform wird jeder Leiter mehrmals gebogen, wobei die Anzahl von der Anzahl der Schlitze abhängig ist, in welche derartiger Leiter einzufügen ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder Leiter, der aufeinanderfolgend in vierunterschiedliche Schlitze eingefügt werden kann, entsprechend einer beispiel-haften Ausführungsform der 3–8.
-
Die Leiter werden dann zusammen gekoppelt (Schritt 908). In einer bevorzugten Ausführungsform werden alle Leiter einer gemeinsamen Phase in einer seriellen Verbindung zusammen gekoppelt. Auch in einer bevorzugten Ausführungsform werden die Leiter vor irgendeinem Einfügen in die Schlitze zusammen gekoppelt.
-
Die Leiter werden dann in die entsprechenden Schlitze eingeführt (Schritt 910). In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Leiter in die entsprechenden Schlitze durch die Öffnungen in den Schlitzen gleiten gelassen. Jeder Leiter wird vorzugsweise in zwei oder mehr entsprechende Schlitze eingefügt, so dass der Leiter sich kontinuierlich durch jeden der entsprechenden Schlitze erstreckt. Z. B. in einer bevorzugten Ausführungsform, entsprechend dem Stator 56, der 3–8, wird jede Leiter in vier entsprechende Schlitze eingefügt. Jedoch können einer oder mehrere der Leiter innerhalb einer unterschiedlichen Anzahl von Schlitzen in unterschiedlichen Ausführungsformen platziert werden. Auch in einer bevorzugten Ausführungsform, werden die Leiter zusammen in die entsprechenden Schlitze in Paaren (oder zwei Leiter zur gleichen Zeit) gleiten gelassen, z. B. wie in 5–7 dargestellt. Jedoch kann die Anzahl der Leiter, welche zusammen zu einer speziellen Zeit eingefügt werden, in unterschiedlichen Ausführungsformen variieren, z. B. abhängig von der Größe der Schlitze und der benutzten Leiter.
-
Leiter werden dann zusammengeschweißt, nachdem sie in die Schlitze eingefügt sind (Schritt 912). In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Leiter einer gemeinsamen Phase zusammengeschweißt, an verschiedenen Schweißorten entlang des Stators. Auch in einer bevorzugten Ausführungs-form, ähnlich zu der Diskussion oben, ist die Anzahl der Schweißorte des Prozesses 900 reduziert, verglichen mit denen, welche in einem herkömmlichen Stator erforderlich sind. Z. B. ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Anzahl der Schweißorte für den Prozess 900 nahezu die Hälfte der Anzahl der Schweißorte eines herkömmlichen Stators, welcher sechs Leiter pro Schlitz besitzt.
-
Aufgrund der reduzierten Anzahl der Schweißorte, kann der Prozess 900 der 9 und des damit verbundenen Stators 56 und der Komponenten desselben der 3–8 signifikant die Schweißkosten, Zeit, den Aufwand und jegliche damit zusammenhängenden Schweißfehler reduzieren, verglichen mit herkömmlichen Statoren. Zusätzlich, da die Leiter kontinuierlich in vielen Schlitzen angeordnet sind, reduziert dies auch die Anzahl, wie häufig unterschiedliche Leiter zusammengekoppelt sind, wodurch auch die Kosten, Zeit und jegliche damit zusammenhängenden Fehler des aneinander Koppelns der Leiter reduziert wird, verglichen mit herkömmlichen Statoren. Darüber hinaus kann das Biegen und das Koppeln der Leiter vor Ihrer Platzierung in die entsprechenden Öffnungen auch die Kosten, die Zeit, den Aufwand und jegliche Fehler reduzieren, die mit dem Koppeln der Leiter verbunden sind.
-
Entsprechend werden verbesserte Statoren geliefert, mit einer verbesserten Platzierung, Biegung, Kopplung und oder Schweißen der Koppelglieder. Verbesserte Verfahren werden auch für die Herstellung derartiger verbesserter Statoren gelie-fert.
-
Zusätzlich werden verbesserte elektrische Motoren gelie-fert, welche derartige verbesserte Statoren besitzen. Die Statoren, Verfahren und elektrische Motore können eine Ersparnis in den Kosten, der Zeit und dem Aufwand erreichen und können mit weniger Kopplungen, weniger Schweißorten und potentiell erhöhter Genauigkeit und Präzision hergestellt werden.
-
Es wird gewürdigt werden, dass die veröffentlichen Verfahren und Systeme gegenüber jenen variiert werden können, welche in den Figuren dargestellt sind und hier beschrieben sind. Z. B. können die Leiter in einer unterschiedlichen Anzahl von Schlitzen in verschiedenen Ausführungsformen angeordnet sein. Zusätzlich wird gewürdigt werden, dass bestimmte Schritte des Prozesses 900 gegenüber jenen variiert werden können, welche in 9 dargestellt sind und/oder hier in Verbindung mit diesen beschrieben sind. Es wird in ähnlicher Weise gewürdigt werden, dass bestimmte Schritte des Prozesses 900 gleichzeitig oder in einer unterschiedlichen Reihenfolge auftreten können, gegenüber den bzw. der, welche in 9 dargestellt sind und/oder hier in Zusammenhang damit beschrie-ben sind. Es wird in ähnlicher Weise gewürdigt werden, dass die veröffentlichten Statoren, Verfahren und elektrischen Motoren in Zusammenhang mit irgendeiner Anzahl von unter-schiedlichen Typen von Automobileng Limousinen, Fahrzeugen für Sportbenutzung, Lastwagen und/oder jeglicher Anzahl von anderen unterschiedlichen Typen von Fahrzeugen, neben anderen möglichen Anwendungen, implementiert und/oder benutzt werden können.
-
Während wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorausgegangenen detaillierten Beschreibung präsentiert wurde, sollte gewürdigt werden, dass eine große Anzahl von Variationen existiert. Es sollte auch gewürdigt werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder beispielhafte Ausführungsformen nur Beispiele sind und dass nicht beabsichtigt ist, diese dem Umfang, der Anwendbarkeit oder Konfiguration der Erfindung in irgendeiner Weise zu begrenzen. Immer wird die vorausgegangene detaillierte Beschreibung in Fachleuten eine bequeme Anleitung geben, um die beispielhafte Ausführungsform oder beispielhafte Ausführungsformen zu implementieren. Sollte davon ausgegangen werden, dass verschiedene Veränderungen in der Funktion und in der Anordnung der Elemente durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie Sie in den angehängten Ansprüchen und in rechtlichen Äquivalenten davon veröffentlicht sind.
-
Bezugszeichenliste
-
- 902
- Liefere Statorkern mit Schlitzen
- 904
- Liefere Leiter mit Isolation/Ummantelungen
- 906
- Biege Leiter vor dem Einfügen
- 908
- Kopple Leiter mit seriellen Verbindungen
- 910
- Füge Leiter in Schlitze ein
- 912
- Schweiße Leiter zusammen
