DE102010063920A1 - Einbringverfahren für Wicklungsstänge von Wicklungen eines Wicklungssystems in Wirknuten eines Außenwirkelements einer elektrischen Maschine, entsprechendes Außenwirkelement einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine - Google Patents

Einbringverfahren für Wicklungsstänge von Wicklungen eines Wicklungssystems in Wirknuten eines Außenwirkelements einer elektrischen Maschine, entsprechendes Außenwirkelement einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine Download PDF

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    • H02K15/06Embedding prefabricated windings in machines
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Abstract

Auf ein Hilfselement (8), das eine Anzahl von in Bezug auf die Zentralachse (3) nach radial außen offenen Hilfsnuten (10) aufweist, werden Wicklungen eines Wicklungssystems (7) gewickelt, so dass die Wicklungsstränge (6) der Wicklungen in den Hilfsnuten (10) des Hilfselements (8) angeordnet sind. Das Hilfselement (8) einschließlich der auf das Hilfselement (8) gewickelten Wicklungen wird in Richtung einer Zentralachse (3) eines Außenwirkelements (1) einer elektrischen Maschine in das Außenwirkelement (1) eingeführt, so dass jede mit einem Wicklungsstrang (6) belegte Hilfsnut (10) des Hilfselements (8) einer Wirknut (5) des Außenwirkelements (1) gegenüber liegt. Die Wirknuten (5) des Außenwirkelements (1) erstrecken sich in Richtung der Zentralachse (3) und sind in Bezug auf die Zentralachse (3) nach radial innen offen. Sie sind nach radial innen engstellenfrei. Die Wicklungsstränge (6) werden nach dem Einführen des Hilfselements (8) in das Außenwirkelement (1) in Radialrichtung von den Hilfsnuten (10) des Hilfselements (8) in die Wirknuten (5) des Außenwirkelements (1) überführt. Nach dem Überführen der Wicklungsstränge (6) in die Wirknuten (5) des Außenwirkelements wird das Hilfselement (8) (1) aus dem Außenwirkelement (1) heraus geführt. Die Wicklungsstränge (6) werden in den Wirknuten (5) des Außenwirkelements (1) mit Fixierungselementen (14) fixiert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einbringverfahren für Wicklungsstränge von Wicklungen eines Wicklungssystems in sich in Richtung einer Zentralachse eines Außenwirkelements einer elektrischen Maschine erstreckende, in Bezug auf die Zentralachse nach radial innen offene Wirknuten des Außenwirkelements.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Außenwirkelement einer elektrischen Maschine,
    • – wobei das Außenwirkelement eine Anzahl von Wirknuten aufweist,
    • – wobei die Wirknuten sich in Richtung einer Zentralachse des Außenwirkelements erstrecken und in Bezug auf die Zentralachse nach radial innen offen sind,
    • – wobei in den Wirknuten jeweils mindestens ein Wicklungsstrang einer Wicklung eines Wicklungssystems angeordnet ist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine,
    • – wobei die elektrische Maschine ein derartiges Außenwirkelement und ein Innenwirkelement aufweist,
    • – wobei das Innenwirkelement in Bezug auf die Zentralachse des Außenwirkelements vom Außenwirkelement radial umgeben ist und mit dem Außenwirkelement elektrisch zusammenwirkt.
  • Elektrische Maschinen sind allgemein bekannt. Sie weisen einen Stator und einen Rotor auf. Der Stator und der Rotor wirken elektrisch zusammen. Sie sind also Wirkelemente im Sinne der vorliegenden Erfindung.
  • In der Regel ist der Stator in Bezug auf eine Zentralachse der elektrischen Maschine radial außen angeordnet, der Rotor radial innen. Der Stator umgibt also den Rotor radial außen. In Ausnahmefällen – nämlich bei Außenläufermotoren – umgibt der Rotor den Stator radial außen. Dasjenige Wirkelement, welches das andere Wirkelement umgibt, entspricht einem Außenwirkelement im Sinne der vorliegenden Erfindung. Das andere Wirkelement entspricht einem Innenwirkelement.
  • Es existieren weiterhin elektrische Maschinen, bei denen der Stator und der Rotor nicht durch einen Radialspalt, sondern durch einen Axialspalt voneinander getrennt sind. Derartige elektrische Maschinen sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung unbeachtlich.
  • Der Stator der elektrischen Maschine trägt ein Wicklungssystem mit Wicklungen. Die Wicklungen können beispielsweise untereinander und mit einer Stromversorgungseinrichtung derart verbunden sein, dass sie ein – in der Regel dreiphasiges – Drehstromsystem realisieren. Bei manchen elektrischen Maschinen trägt auch der Rotor ein Wicklungssystem mit Wicklungen. Ein Beispiel einer derartigen elektrischen Maschine ist eine elektrisch erregte Synchronmaschine.
  • Für die Wicklungen des Wicklungssystems wird oftmals Runddraht aus Kupfer verwendet, der mit Lack isoliert ist. Bei hohen Strömen werden mehrere derartige Leiter parallel geschaltet. Der Kupferdraht wird zu Wicklungen gewickelt und dann in eine Nut im Ständerblechpaket eingebracht. Das Einbringen sollte aus Kostengründen möglichst hoch automatisiert erfolgen. Im Stand der Technik variieren jedoch sowohl die Drahtquerschnitte als auch die Querschnittformen, die Anzahl der Windungen, die Anzahl der parallelen Leiter und auch die Anzahl der Wicklungen.
  • Um die Wicklungen in die Ständernuten einzubringen, ist im Stand der Technik bekannt, zunächst die Wicklungen einzeln mittels einer entsprechenden Wicklungseinrichtung zu wickeln und die Wicklungen sodann manuell in die Ständernuten einzubringen. Bei dieser Vorgehensweise ist erschwerend, dass zur Reduzierung der Nutrastmomente die radial innere Nutöffnung möglichst eng ausgeführt wird. Um die Wicklungen dennoch in die Ständernut einbringen zu können, müssen oftmals die einzelnen Wicklungsdrähte geträufelt werden. Dies bedeutet, dass der Arbeiter, der den jeweiligen Wicklungsstrang in die Ständernut einbringen soll, den Wicklungsverbund wieder auflösen muss und die Wicklungsdrähte einzeln oder gruppenweise durch die Engstelle am Nuteingang führen muss.
  • Alternativ ist im Stand der Technik bekannt, zum Einbringen der Wicklungsstränge in die Ständernuten ein spezielles Einziehwerkzeug zu verwenden. Mittels eines derartigen Einziehwerkzeugs ist es möglich, die gesamte Wicklung von der Stirnseite des Außenwirkelements aus in die Nut einzuziehen. Dieses Verfahren ist zwar automatisierbar, hat aber den Nachteil, dass sehr aufwändige Maschinen und Einziehwerkzeuge erforderlich sind.
  • Wiederum alternativ ist im Stand der Technik bekannt, Lage um Lage einer Wicklung mittels einer so genannten Wickelnadel in die Nut einzubringen. Dieses Verfahren ist zwar ebenfalls automatisierbar, weist aber Begrenzungen bezüglich des verarbeitbaren Drahtdurchmessers und der Anzahl paralleler Leiter auf.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Einbringverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels dessen das Einbringen der Wicklungen in die Wirknuten auf einfache und zuverlässige Weise möglich ist. Das Einbringverfahren soll insbesondere die Möglichkeit bieten, automatisiert ausgeführt zu werden.
  • Die Aufgabe wird durch ein Einbringverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Einbringverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 und 3.
  • Erfindungsgemäß ist bei einem Einbringverfahren für Wicklungen eines Wicklungssystems in sich in Richtung einer Zentralachse eines Außenwirkelements einer elektrischen Maschine erstreckende, in Bezug auf die Zentralachse nach radial innen offene Wirknuten des Außenwirkelements vorgesehen,
    • – dass die Wicklungen auf ein Hilfselement, das eine Anzahl von in Bezug auf die Zentralachse nach radial außen offenen Hilfsnuten aufweist, gewickelt werden, so dass die Wicklungsstränge in den Hilfsnuten des Hilfselements angeordnet sind,
    • – dass das Hilfselement einschließlich der auf das Hilfselement gewickelten Wicklungen in Richtung der Zentralachse in das Außenwirkelement eingeführt wird, so dass jede mit einem Wicklungsstrang belegte Hilfsnut des Hilfselements einer Wirknut des Außenwirkelements gegenüber liegt,
    • – dass die Wicklungsstränge nach dem Einführen des Hilfselements in das Außenwirkelement in Radialrichtung von den Hilfsnuten des Hilfselements in die Wirknuten des Außenwirkelements überführt werden und
    • – dass das Hilfselement nach dem Überführen der Wicklungsstränge in die Wirknuten des Außenwirkelements aus dem Außenwirkelement heraus geführt wird und die Wicklungsstränge in den Wirknuten des Außenwirkelements mit Fixierungselementen fixiert werden.
  • Der guten Ordnung halber sei an dieser Stelle erwähnt, dass der Begriff „Wirknuten” gewählt wurde, weil es sich um die Nuten des Außenwirkelements handelt. Ebenso wurde der Begriff „Hilfsnuten” gewählt, weil es sich um Nuten des Hilfselements handelt. Eine weitergehende Bedeutung kommt den genannten Begriffen nicht zu.
  • Weiterhin sei erwähnt, dass die Begriffe „axial”, „radial” und „tangential” sich stets auf die Zentralachse des Außenwirkelements beziehen. „Axial” bedeutet eine Richtung parallel zur Zentralachse. „Radial” bedeutet eine Richtung orthogonal zur Zentralachse auf die Zentralachse zu bzw. von der Zentralachse weg. „Tangential” bedeutet eine Richtung, die sowohl zur Axialrichtung als auch zur Radialrichtung orthogonal ist. Tangential ist also eine Richtung in konstantem radialem Abstand um die Zentralachse herum.
  • Bei einem Außenwirkelement, in das die Wicklungsstränge der Wicklungen des Wicklungssystems mittels des erfindungsgemäßen Einbringverfahrens eingebracht werden sollen, dürfen die Wirknuten in ihrem Eingangsbereich, also an ihrem radial inneren Ende, keine Engstelle („Flaschenhals”) aufweisen. Zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften des Außenwirkelements ist es daher von Vorteil, wenn nach dem Fixieren der Wicklungsstränge in den Wirknuten des Außenwirkelements auf die Wicklungsstränge eine Magnetpaste aufgebracht wird. Geeignete Magnetpasten bestehen beispielsweise aus Eisen-Harz-Gemischen.
  • Es ist möglich, die Magnetpaste in einem eigenen Arbeitsschritt auf die Wicklungsstränge aufzubringen. Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen der Magnetpaste jedoch simultan mit dem Herausführen des Hilfselements aus dem Außenwirkelement.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Außenwirkelement einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelost. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Außenwirkelements sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 5 bis 9.
  • Erfindungsgemäß ist bei einem Außenwirkelement einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art vorgesehen,
    • – dass die Wicklungsstränge in den Wirknuten mit Fixierungselementen fixiert sind und
    • – dass die Wirknuten als nach radial innen engstellenfreie Wirknuten ausgebildet sind.
  • Die Wirknuten sind insbesondere dann radial innen engstellenfrei, wenn für jede mit mindestens einem Wicklungsstrang belegte Wirknut ein tangentialer Abstand, den die jeweilige Wirknut begrenzende Nutwände voneinander aufweisen, maximal proportional zum radialen Abstand von der Zentralachse ansteigt.
  • Eine strengere, im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugte Bedingung dafür, dass die Wirknuten nach radial innen engstellenfrei sind, besteht darin, dass der tangentiale Abstand der Nutwände voneinander mit dem radialen Abstand von der Zentralachse abnimmt. Besonders bevorzugt ist jedoch, wenn der tangentiale Abstand der Nutwände voneinander unabhängig vom radialen Abstand von der Zentralachse ist, die Nutwände also parallel zueinander verlaufen.
  • Wie bereits erwähnt, ist vorzugsweise auf die Wicklungsstränge eine Magnetpaste aufgebracht.
  • Wie ebenfalls bereits erwähnt, ist das Außenwirkelement in der Regel als Stator der elektrischen Maschine ausgebildet.
  • Die Aufgabe wird weiterhin durch eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art gelöst, die ein erfindungsgemäßes Außenwirkelement aufweist.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
  • 1 schematisch eine elektrische Maschine,
  • 2 ein Außenwirkelement im Querschnitt entlang einer Linie II-II in 1,
  • 3 ein Außenwirkelement und ein Hilfselement im Querschnitt,
  • 4 eine perspektivische Darstellung des Hilfselements von 3,
  • 5 einen Ausschnitt von 3,
  • 6 das Hilfselement im bewickelten Zustand,
  • 7 das Einführen des Hilfselements in das Außenwirkelement,
  • 8 das Hilfselement im in das Außenwirkelement eingeführten Zustand,
  • 9 und 10 das Überführen von Wicklungssträngen von Hilfsnuten in Wirknuten,
  • 11 bis 13 mögliche Ausgestaltungen der Wirknuten,
  • 14 das Herausfahren des Hilfselements aus dem Außenwirkelement und
  • 15 und 16 schematisch das Außenwirkelement im Schnitt.
  • Gemäß 1 weist eine elektrische Maschine ein Außenwirkelement 1 und ein Innenwirkelement 2 auf. Die Wirkelemente 1, 2 sind derart ausgebildet, dass sie eine Zentralachse 3 des Außenwirkelements 1 umgeben.
  • Das Innenwirkelement 2 ist in Bezug auf die Zentralachse 3 vom Außenwirkelement 1 radial umgeben. Es wirkt mit dem Außenwirkelement 1 elektrisch zusammen.
  • Das Außenwirkelement 1 ist im vorliegenden Fall als Stator der elektrischen Maschine ausgebildet. Hiermit korrespondierend ist das Innenwirkelement 2 als Innenläufer ausgebildet, der im Betrieb ein Drehmoment M auf eine Antriebswelle 4 der elektrischen Maschine ausübt. Aufgrund des Drehmoment M ist das Innenwirkelement 2 um die Zentralachse 3 des Außenwirkelements 1 rotierbar.
  • Die obenstehend in Verbindung mit 1 beschriebene Ausgestaltung der elektrischen Maschine stellt den Regelfall dar. In Einzelfällen kann jedoch alternativ das Innenwirkelement 2 der Stator der elektrischen Maschine sein. In diesem Fall ist das Außenwirkelement 1 der elektrischen Maschine, der auf die Antriebswelle 4 wirkt, als Außenläufer ausgebildet.
  • Das Außenwirkelement 1 weist gemäß den 1 und 2 eine Vielzahl von Nuten 5 auf. Die Nuten 5 des Außenwirkelements 1 werden nachfolgend zur sprachlichen Unterscheidung von anderen Nuten als Wirknuten 5 bezeichnet. Eine weitergehende Bedeutung kommt dieser Wortwahl nicht zu.
  • Die Wirknuten 5 erstrecken sich gemäß 1 parallel zur Zentralachse 3, also axial. Sie sind kreisförmig um die Zentralachse 3 herum angeordnet und in Bezug auf die Zentralachse 3 nach radial innen offen.
  • Um mit dem Innenwirkelement 2 elektrisch zusammenwirken zu können, ist in den Wirknuten 5 gemäß den 1 und 2 jeweils mindestens ein Wicklungsstrang 6 einer Wicklung eines Wicklungssystems 7 angeordnet. Die Art und Weise, auf welche die Wicklungsstränge 6 des Wicklungssystems 7 in das Außenwirkelement 1 eingebracht werden, und entsprechende spezifische Ausgestaltungen des Außenwirkelements 1 sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
  • Gemäß den 3 und 4 ist zu diesem Zweck, also zum Einbringen der Wicklungsstränge 6 des Wicklungssystems 7 in die Wirknuten 5 des Außenwirkelements 1, ein Hilfselement 8 vorhanden. Das Hilfselement 8 kann bezüglich seiner geometrischen Gestalt, bildlich gesprochen, eine gespiegelte Version des Außenwirkelements 1 sein. Die Spiegelebene (genauer eigentlich Spiegelzylinder) 9, bezüglich derer die Spiegelung vorgenommen wird, verläuft in diesem Fall in der Nähe des Innenumfangs des Außenwirkelements 1, ist jedoch geringfügig nach radial innen vom Außenwirkelement 1 beabstandet. Das Hilfselement 8 weist somit – siehe auch 5 – eine Anzahl von Nuten 10 auf, die nach radial außen offen sind. Das Hilfselement 8 weist jedoch keinerlei elektrische Funktion auf, sondern dient nur als Montagehilfsmittel. Es kann daher – beispielsweise – aus Kunststoff bestehen. Die Nuten 10 des Hilfselements 8 werden nachfolgend als Hilfsnuten bezeichnet. Analog zu den Wirknuten 5 dient diese Bezeichnung jedoch nur der sprachlichen Unterscheidung. Eine weitergehende Bedeutung kommt dieser Wortwahl nicht zu.
  • Die Hilfsnuten 10 sind – im Gegensatz zu den Wirknuten 5 des Außenwirkelements 1 – nach radial außen offen. Da die Hilfsnuten 10 somit von radial außen zugänglich sind, ist es ohne Weiteres möglich, die Wicklungen des Wicklungssystems 7 auf das Hilfselement 8 zu wickeln, so dass die Wicklungsstränge 6 in den Hilfsnuten 10 des Hilfselements 8 angeordnet sind. Entsprechende Wickelverfahren sind für Innenläufer von elektrischen Maschinen allgemein bekannt. Derartige Wickelverfahren können ohne Weiteres auch für das Aufbringen der Wicklungen des Wicklungssystems 7 auf das Hilfselement 8 angewendet werden. 6 zeigt eine entsprechende Darstellung des Hilfselements 8, in dessen Hilfsnuten 10 die Wicklungsstränge 6 des Wicklungssystems 7 angeordnet sind.
  • Nach dem Bewickeln des Hilfselements 8 mit dem Wicklungssystem 7 wird das Hilfselement 8 – also einschließlich der auf das Hilfselement 8 gewickelten Wicklungen des Wicklungssystems 7 – in Richtung der Zentralachse 3 in das Außenwirkelement 1 eingeführt. 7 zeigt einen Zwischenzustand, der während des Einführens erreicht wird. 8 zeigt den Zustand, in den das Hilfselement 8 vollständig in das Außenwirkelement 1 eingeführt ist. Falls erforderlich, wird das Hilfselement 8 weiterhin relativ zum Außenwirkelement 1 geringfügig um die Zentralachse 3 verdreht, so dass jede mit (mindestens) einem Wicklungsstrang 6 des Wicklungssystems 7 belegte Hilfsnut 10 des Hilfselements 8 einer Wirknut 5 des Außenwirkelements 1 radial gegenüber liegt, sich also an derselben Tangentialposition befindet.
  • Nach dem Einführen des Hilfselements 8 in das Außenwirkelement 1 werden die Wicklungsstränge 6 der Wicklungen des Wicklungssystems 7 von den Hilfsnuten 10 in die Wirknuten 5 überführt. Das Überführen erfolgt selbstverständlich in Radialrichtung, also von radial innen nach radial außen. 9 zeigt einen Zustand, in dem ein Teil der Wicklungsstränge 6 gerade von den Hilfsnuten 10 in die gegenüber liegenden Wirknuten 5 überführt wird. 10 zeigt den Zustand, in dem die Wicklungsstränge 6 vollständig in die Wirknuten 5 überführt sind.
  • Das Überführen der Wicklungsstränge 6 ist in der Regel ein Pressvorgang. Dadurch wird insbesondere eine Verdichtung der Wicklungsstränge 6 in den Wirknuten 5 und hiermit verbunden ein optimaler Füllungsgrad der Wirknuten 5 erreicht.
  • Das Überführen der Wicklungsstränge 6 in die Wirknuten 5 kann nach Bedarf realisiert werden. Beispielsweise kann das Hilfselement 8 im Tangentialbereich der Hilfsnuten 10 Stempel aufweisen, welche auf die Böden der Hilfsnuten 10 wirken, so dass die Wicklungsstränge 6 mittels der Stempel aus den Hilfsnuten 10 heraus und in die Wirknuten 5 hinein gedrückt werden können. Die Betätigung derartiger Stempel kann hydraulisch, elektrisch oder mechanisch erfolgen.
  • Weiterhin kann – bezogen auf eine einzelne Hilfsnut 10 – das Überführen der in der jeweiligen Hilfsnut 10 befindlichen Wicklungsstränge 6 simultan über die gesamte axiale Länge der jeweiligen Hilfsnut 10 erfolgen. Alternativ kann das Überführen am einen axialen Ende der jeweiligen Hilfsnut 10 begonnen werden und nach und nach auf das andere axiale Ende der jeweiligen Hilfsnut 10 zu fortgesetzt werden. Weiterhin ist es möglich, die Wicklungsstränge 6 pro Hilfsnut 10, pro Gruppe von Hilfsnuten 10 (beispielsweise stets drei oder fünf unmittelbar benachbarte Hilfsnuten 10) oder für alle Hilfsnuten 10 auf einmal in die Wirknuten 5 zu überführen.
  • Um die Wicklungsstränge 6 problemlos von den Hilfsnuten 10 in die Wirknuten 5 überführen zu können, müssen die Wirknuten 5 radial innen engstellenfrei ausgebildet sein. Die 11 bis 13 zeigen schematisch mögliche Ausgestaltungen der Wirknuten 5. Ähnliche Ausgestaltungen gelten auch für die Hilfsnuten 10.
  • Gemäß den 11 bis 13 überdeckt jede mit mindestens einem Wicklungsstrang 6 belegte Wirknut 5, bezogen auf die Zentralachse 3, einen jeweiligen Tangentialwinkel α. Weiterhin ist jede Wirknut 5 von Nutwänden 11 begrenzt. Die Nutwände 11 weisen einen tangentialen Abstand a voneinander auf.
  • Bei der Ausgestaltung der Wirknuten 5 gemäß 11 steigt der tangentiale Abstand a proportional zum radialen Abstand r von der Zentralachse 3 an. Diese Ausgestaltung der Wirknuten 5 sollte nicht überschritten werden. Der tangentiale Abstand a sollte also keinesfalls stärker als proportional zum radialen Abstand r ansteigen. Mit anderen Worten: Der Quotient a/r von tangentialem Abstand a und radialem Abstand r sollte eine monoton – vorzugsweise sogar streng monoton – fallende Funktion des radialen Abstands r sein.
  • 12 zeigt eine besonders strenge Erfüllung der oben genannten Bedingung. Gemäß 12 ist nicht nur der Quotient a/r der genannten Abstände a, r eine streng monoton fallende Funktion des radialen Abstands r, sondern bereits der tangentiale Abstand a selbst. Bei der Ausgestaltung gemäß 12 nimmt also der tangentiale Abstand a als solcher mit zunehmendem radialem Abstand r ab. Um dies in 12 besonders deutlich darzustellen, sind in 12 zwei parallele Linien 12 eingezeichnet, welche parallel zur Winkelhalbierenden 13 des Tangentialwinkels α verlaufen.
  • 13 zeigt eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Wirknuten 5. Gemäß 13 ist der tangentiale Abstand a der Nutwände 11 voneinander unabhängig vom radialen Abstand r von der Zentralachse 3. Die Nutwände 11 verlaufen also parallel zueinander, insbesondere parallel zur Winkelhalbierenden 13 des Tangentialwinkels α.
  • Nach dem Überführen der Wicklungsstränge 6 in die Wirknuten 5 des Außenwirkelements 1 wird das Hilfselement 8 – selbstverständlich parallel zur Zentralachse 3 – aus dem Außenwirkelement 1 herausgeführt. Dies ist schematisch in 14 dargestellt. Weiterhin werden die Wicklungsstränge 6 in den Wirknuten 5 mittels Fixierungselementen 14 fixiert. Das Fixieren der Wicklungsstränge 6 kann alternativ vor, zusammen mit oder nach dem Herausführen des Hilfselements 8 aus dem Außenwirkelement 1 erfolgen. Die 15 und 16 zeigen schematisch das Außenwirkelement 1 einschließlich zweier Wirknuten 5, in denen Fixierungselemente 14 angeordnet sind.
  • Gemäß den 14 bis 16 sind die Fixierungselemente 14 in Axialrichtung gesehen nur lokal angeordnet. Dies ist jedoch nicht zwingend. Alternativ könnten die Fixierungselemente 14 in Axialrichtung gesehen dicht an dicht angeordnet sein oder in Axialrichtung durchgehende Fixierungselemente 14 verwendet werden.
  • Zur Verbesserung des Magnetschlusses des Außenwirkelements 1 wird gemäß 16 weiterhin nach dem Fixieren der Wicklungsstränge 6 in den Wirknuten 5 auf die Wicklungsstränge 6 eine Magnetpaste 15 aufgebracht, beispielsweise die Magnetpaste Protofer oder ein anderes Eisen-Harz-Gemisch. Die Magnetpaste 15 wird mittels entsprechender Walzen 16 oder dergleichen in die Wirknuten 5 eingedrückt. Falls das Fixieren der Wicklungsstränge 6 vor dem Herausführen des Hilfselements 8 aus dem Außenwirkelement 1 erfolgt, ist es entsprechend der Darstellung von 16 möglich, dass das Aufbringen der Magnetpaste 15 simultan zum Herausführen des Hilfselements 8 aus dem Außenwirkelement 1 erfolgt. Aufgrund des Vorhandenseins der Magnetpaste 15 wird insbesondere das Nutrastmoment minimiert.
  • Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ist das Einbringverfahren vollautomatisierbar, zuverlässig, betriebssicher und kostengünstig. Aufgrund der Verwendung des Hilfselements 8 ist es möglich, das Hilfselement 8 und mit ihm die Hilfsnuten 10 ohne Rücksicht auf elektrische und magnetische Bedingungen in rein geometrischer Hinsicht für das Einbringverfahren als solches zu optimieren.
  • Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.

Claims (10)

  1. Einbringverfahren für Wicklungsstränge (6) von Wicklungen eines Wicklungssystems (7) in sich in Richtung einer Zentralachse (3) eines Außenwirkelements (1) einer elektrischen Maschine erstreckende, in Bezug auf die Zentralachse (3) nach radial innen offene Wirknuten (5) des Außenwirkelements (1), – wobei die Wicklungen auf ein Hilfselement (8), das eine Anzahl von in Bezug auf die Zentralachse (3) nach radial außen offenen Hilfsnuten (10) aufweist, gewickelt werden, so dass die Wicklungsstränge (6) in den Hilfsnuten (10) des Hilfselements (8) angeordnet sind, – wobei das Hilfselement (8) einschließlich der auf das Hilfselement (8) gewickelten Wicklungen in Richtung der Zentralachse (3) in das Außenwirkelement (1) eingeführt wird, so dass jede mit einem Wicklungsstrang (6) belegte Hilfsnut (10) des Hilfselements (8) einer Wirknut (5) des Außenwirkelements (1) gegenüber liegt, – wobei die Wicklungsstränge (6) nach dem Einführen des Hilfselements (8) in das Außenwirkelement (1) in Radialrichtung von den Hilfsnuten (10) des Hilfselements (8) in die Wirknuten (5) des Außenwirkelements (1) überführt werden und – wobei das Hilfselement (8) nach dem Überführen der Wicklungsstränge (6) in die Wirknuten (5) des Außenwirkelements (1) aus dem Außenwirkelement (1) heraus geführt wird und die Wicklungsstränge (6) in den Wirknuten (5) des Außenwirkelements (1) mit Fixierungselementen (14) fixiert werden.
  2. Einbringverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Fixieren der Wicklungsstränge (6) in den Wirknuten (5) des Außenwirkelements (1) auf die Wicklungsstränge (6) eine Magnetpaste (15) aufgebracht wird.
  3. Einbringverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Magnetpaste (15) simultan zum Herausführen des Hilfselements (8) aus dem Außenwirkelement (1) erfolgt.
  4. Außenwirkelement einer elektrischen Maschine, – wobei das Außenwirkelement eine Anzahl von Wirknuten (5) aufweist, – wobei die Wirknuten (5) sich in Richtung einer Zentralachse (3) des Außenwirkelements erstrecken und in Bezug auf die Zentralachse (3) nach radial innen offen sind, – wobei in den Wirknuten (5) jeweils mindestens ein Wicklungsstrang (6) einer Wicklung eines Wicklungssystems (7) angeordnet ist, – wobei die Wicklungsstränge (6) in den Wirknuten (5) mit Fixierungselementen (14) fixiert sind und – wobei die Wirknuten (5) als nach radial innen engstellenfreie Wirknuten (5) ausgebildet sind.
  5. Außenwirkelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für jede mit mindestens einem Wicklungsstrang (6) belegte Wirknut (5) ein tangentialer Abstand (a), den die jeweilige Wirknut (5) begrenzende Nutwände (11) voneinander aufweisen, maximal proportional zum radialen Abstand (r) von der Zentralachse (3) ansteigt.
  6. Außenwirkelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der tangentiale Abstand (a) der Nutwände (11) voneinander mit dem radialen Abstand (r) von der Zentralachse (3) abnimmt.
  7. Außenwirkelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der tangentiale Abstand (a) der Nutwände (11) voneinander unabhängig vom radialen Abstand (r) von der Zentralachse (3) ist.
  8. Außenwirkelement nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Wicklungsstränge (6) eine Magnetpaste (15) aufgebracht ist.
  9. Außenwirkelement nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenwirkelement als Stator der elektrischen Maschine ausgebildet ist.
  10. Elektrische Maschine, – wobei die elektrische Maschine ein Außenwirkelement (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 9 und ein Innenwirkelement (2) aufweist, – wobei das Innenwirkelement (2) in Bezug auf die Zentralachse (3) des Außenwirkelements (1) vom Außenwirkelement (1) radial umgeben ist und mit dem Außenwirkelement (1) elektrisch zusammenwirkt.
DE201010063920 2010-12-22 2010-12-22 Einbringverfahren für Wicklungsstänge von Wicklungen eines Wicklungssystems in Wirknuten eines Außenwirkelements einer elektrischen Maschine, entsprechendes Außenwirkelement einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine Withdrawn DE102010063920A1 (de)

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DE201010063920 Withdrawn DE102010063920A1 (de) 2010-12-22 2010-12-22 Einbringverfahren für Wicklungsstänge von Wicklungen eines Wicklungssystems in Wirknuten eines Außenwirkelements einer elektrischen Maschine, entsprechendes Außenwirkelement einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine

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