DE102011003831A1 - Stator for e.g. fractional horse-power motor, has stator laminated core assembled from stator teeth and stator frame and provided with stator outer periphery and stator inner periphery, where stator winding is attached on stator teeth - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Stator einer elektrischen Maschine sowie von einer elektrischen Maschine nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a stator of an electric machine and of an electric machine according to the preambles of the independent claims.
Es sind verschiedenartige bürstenlose Elektromotoren bekannt. Zum Anbringen der Feldwicklung im Stator werden üblicherweise das Nadelwickelverfahren oder das Flyerwickelverfahren eingesetzt. Beim Nadelwickelverfahren wird ein geschlossener Stator mit Hilfe einer oder zweier Wickelnadeln bewickelt. Beim Flyerwickelverfahren wird mit Hilfe des Flyers zunächst eine Spule auf eine entsprechend ausgelegte Wickelform gewickelt. Nach dem Wickeln wird die Spule entsprechend geformt und mit Hilfe eines Werkzeugs in die vorgesehenen Nutschlitze des Stators eingeführt. Derartige Statoren können der besseren Zugänglichkeit wegen zweiteilig ausgeführt sein.There are various types of brushless electric motors known. To attach the field winding in the stator usually the needle winding method or the Flyerwickelverfahren be used. In the case of the needle winding method, a closed stator is wound with the help of one or two winding needles. In the flyer winding process, a coil is first wound onto a suitably designed winding form with the help of the flyer. After winding, the coil is shaped accordingly and introduced by means of a tool in the intended slot slots of the stator. Such stators may be designed in two parts for better accessibility.
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Gemäß einem ersten Aspekt geht die Erfindung aus von einem Stator einer elektrischen Maschine mit einem aus mehreren Statorteilen zusammengesetzten Statorblechpaket mit einem Außenumfang wobei wenigstens eine Statorwicklung auf wenigstens einen Zahn des Statorblechpakets vor dem Zusammensetzen der Statorteile zum Statorblechpaket anbringbar ist.According to a first aspect, the invention is based on a stator of an electrical machine with a stator laminated core composed of a plurality of stator parts with an outer circumference, wherein at least one stator winding can be attached to at least one tooth of the stator lamination stack prior to assembling the stator parts to the stator lamination stack.
Es wird vorgeschlagen, dass das Statorblechpaket aus wenigstens drei Statorteilen gebildet ist.It is proposed that the stator lamination stack is formed from at least three stator parts.
Vorteilhaft kann auch eine komplexe Topologie eines Blechschnitts des Stators dargestellt werden, die mit einem einteiligen oder auch einem zweiteiligen Statorjoch nicht wirtschaftlich zu fertigen ist. Durch die Teilung des Querschnitts des Statorblechpakets in wenigstens drei Teile kann vorteilhaft eine Einzelzahnbewicklung erfolgen und die Teile dann zum Stator zusammengefügt werden. Günstigerweise kann eine Fertigung eines derartigen Stators kostengünstig und mit günstiger Taktzeit erfolgen. Der Stator ist insbesondere für so genannte „flux-impulse” Motoren, auch bekannt als Motoren mit pulsierendem Fluss oder Synchropuls-Motoren, oder auch für so genannte „flux-reversal” Motoren, auch bekannt als Motoren mit Flussumkehrung, geeignet. Zweckmäßigerweise kann der Stator, bzw. das Statorblechpaket, aus drei oder vier Statorteilen zusammengesetzt sein, so dass sich ein geschlossener Außenumfang des Stators ergibt.Advantageously, a complex topology of a sheet metal section of the stator can be represented, which is not economical to manufacture with a one-piece or a two-part stator yoke. By dividing the cross section of the laminated stator core into at least three parts, a single tooth winding can advantageously take place and the parts can then be joined together to form the stator. Conveniently, a production of such a stator can be done inexpensively and with favorable cycle time. The stator is particularly suitable for so-called "flux-impulse" motors, also known as motors with pulsating flow or synchro-pulse motors, or also for so-called "flux-reversal" motors, also known as motors with flux reversal. Conveniently, the stator, or the stator lamination stack, be composed of three or four stator parts, so that there is a closed outer circumference of the stator.
Vorteilhaft weist der Stator wenigstens zwei Statorzähne auf, insbesondere zwei sich gegenüberliegende Statorzähne mit jeweils einem Fußbereich und einem Polbereich. Die Statorteile können ein geschlossener Statorrahmen und zwei Statorzähne sein. In einer bevorzugten Ausführungsform können die Statorteile auch aus wenigstens zwei Statorrahmenteilen und zwei Statorzähnen bestehen. In dieser Ausführungsform können die beiden Statorrahmenteile und die beiden Fußbereiche der Statorzähne den Statorrahmen bilden. Hierbei ist vorteilhaft, dass die Statorteile jeweils separat gefertigt und bei der Montage des Stators miteinander verbunden werden können.Advantageously, the stator has at least two stator teeth, in particular two opposing stator teeth, each having a foot region and a pole region. The stator parts may be a closed stator frame and two stator teeth. In a preferred embodiment, the stator parts may also consist of at least two Statorrahmenteilen and two stator teeth. In this embodiment, the two Statorrahmenteile and the two foot portions of the stator teeth can form the stator frame. It is advantageous that the stator can be made separately and connected to each other during assembly of the stator.
Die Erfindung kann mit besonderem Vorteil bei einer Innenläufer-Maschine eingesetzt werden, aber auch grundsätzlich bei einer Außenläufer-Maschine. Bei einer Innenläufer-Maschine ist der Rotor vom Stator umgeben, wobei die Wicklungen auf der dem Rotor zugewandten Seite des Stators angeordnet sind, während bei einer Aussenläufer-Maschine der Stator vom Rotor umgeben ist. Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann wenigstens ein Statorteil einen der Statorzähne umfassen, wobei der Statorzahn jeweils mit dem Fußbereich mit einem oder mehreren Statorteilen verbunden ist. Günstigerweise kann der Zahn bewickelt werden, und dann erst mit den weiteren Statorteilen zusammen gefügt werden. Vor dem Wickeln kann der Zahn mit einem Isoliermaterial versehen werden, etwa mit einem Kunststoff umspritzt werden, mit einer vorgeformten Kunststoffschicht bedeckt, mit einer Pulverbeschichtung beschichtet, mit einem Isolierpapier versehen werden und dergleichen. Ebenso kann alternativ oder zusätzlich der Statorzahn nach dem Bewickeln mit einem Isoliermaterial versehen werden. Zweckmäßigerweise wird die Isolierung vor dem Bewickeln aufgebracht. Es können auch nach dem Bewickeln isolierende Teile eingebracht werden, beispielsweise eingeclipst, welche eine entsprechende Isolierfunktion übernehmen können. Das Isoliermaterial, insbesondere die Kunststoffisolierung, weist den besonderen Vorteil auf, dass diese zur Aufnahme und/oder Fixierung des ersten und letzten Drahts der Wicklung dienen kann, so dass eine geometrisch definierte Kontaktstelle der Wicklung bereitgestellt werden kann. Ebenso kann ein Schrumpfschlauch zur Isolierung der Kontaktierung der Wicklung, beispielsweise der erste und letzte Draht des Kontaktdrahtes durch das Isoliermaterial aufgenommen und fixiert werden, was die Verbindung, der Wicklung mit ihren elektrischen Kontakten vereinfacht. Ferner kann eine geforderte Mindestisolierstrecke durch das Isoliermaterial bereitgestellt werden. Durch das Teilen des Stators in mehrere Statorteile kann die zu bewickelnde Form so vereinfacht werden, dass das Bewickeln des Stators bzw. der Statorzähne des Stators, weniger aufwändig wird und auf wirtschaftliche Mehrspindel- oder Linearwickelanlagen mit kurzen Taktzeiten zurückgegriffen werden kann.The invention can be used with particular advantage in an internal rotor machine, but also in principle in an external rotor machine. In an internal rotor machine, the rotor is surrounded by the stator, wherein the windings are arranged on the side of the stator facing the rotor, while in an external rotor machine the stator is surrounded by the rotor. According to a favorable embodiment, at least one stator part may comprise one of the stator teeth, wherein the stator tooth is connected in each case to the foot region with one or more stator parts. Conveniently, the tooth can be wound, and then joined together with the other stator parts. Before winding, the tooth may be provided with an insulating material, for example, overmoulded with a plastic, covered with a preformed plastic layer, coated with a powder coating, provided with an insulating paper, and the like. Likewise, alternatively or additionally, the stator tooth can be provided with an insulating material after being wound. Conveniently, the insulation is applied before winding. It can also be introduced after winding insulating parts, for example clipped, which can take over a corresponding insulation function. The insulating material, in particular the plastic insulation, has the particular advantage that it can serve to receive and / or fix the first and last wire of the winding, so that a geometrically defined contact point of the winding can be provided. Likewise, a shrink tube for insulating the contacting of the winding, for example, the first and last wire of the contact wire are received and fixed by the insulating material, what simplifies the connection, the winding with their electrical contacts. Furthermore, a required Mindestisolierstrecke be provided by the insulating material. By dividing the stator into a plurality of stator parts, the form to be wound can be simplified so that the winding of the stator or the stator teeth of the stator becomes less complicated and economical multi-spindle or linear winding systems with short cycle times can be used.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann der Fußbereich in ein geschlossenes Statorteil, bevorzugt den Statorrahmen eingefügt sein. Der Fußbereich kann eine entsprechende Form aufweisen, etwa eine schwalbenschwanzähnliche Form, und/oder eine oder mehrere Vertiefungen aufweisen, in welche komplementäre Steckzungen eingreifen (oder umgekehrt oder mehrere Steckzungen aufweisen, die in komplementäre Vertiefungen eingreifen), eine gerade Anschlusskante, eine geschwungene Anschlusskante, eine dreiecksförmige Einkerbung oder dergleichen aufweisen. Dies ist besonders bei dreiteiligen Statoren vorteilhaft, wenn zwei Statorzähne in einen geschlossenen Ring eingesetzt werden können.According to a favorable embodiment, the foot region can be inserted into a closed stator part, preferably the stator frame. The foot region may have a corresponding shape, such as a dovetail-like shape, and / or one or more recesses in which complementary tabs engage (or vice versa or have multiple tabs that engage complementary recesses), a straight terminal edge, a curved terminal edge, have a triangular notch or the like. This is particularly advantageous in three-piece stators, when two stator teeth can be inserted into a closed ring.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann der Fußbereich des Statorzahns einen Bereich des Außenumfangs des Statorrahmens bilden. Dies ist besonders bei vierteiligen Statoren zweckmäßig, wenn wenigstens zwei Statorzähne vorgesehen sind.According to a favorable embodiment, the foot region of the stator tooth can form a region of the outer circumference of the stator frame. This is particularly useful in four-part stators, if at least two stator teeth are provided.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann der Statorzahn an seinem dem Fußbereich gegenüberliegenden freien Ende eine Aufnahme für einen oder mehrere Permanentmagnete aufweisen. Günstigerweise kann die Aufnahme eine in Stapelrichtung, des Statorblechpakets ausgebildete Anlagefläche und/oder eine in Stapelrichtung des Statorblechpakets ausgebildete Ausnehmung, beispielsweise eine oder mehrere axial verlaufende Taschen und/oder eine oder mehrere in Stapelrichtung des Statorblechpakets verlaufende Nuten sein.According to a favorable embodiment, the stator tooth can have a receptacle for one or more permanent magnets at its free end opposite the foot region. Conveniently, the receptacle may be a bearing surface formed in the stacking direction of the stator lamination stack and / or a recess formed in the stacking direction of the stator lamination stack, for example one or more axially extending pockets and / or one or more grooves extending in the stacking direction of the stator lamination stack.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Maschine mit einem derartigen Stator vorgeschlagen. Insbesondere kann die elektrische Maschine als flux-impulse Motor oder als flux-reversal Motor ausgebildet sein. Die elektrische Maschine zeichnet sich durch einen fertigungsgerechten Blechschnitt des Stators aus, der sehr wirtschaftlich gefertigt werden kann.According to a further aspect of the invention, an electric machine with such a stator is proposed. In particular, the electric machine may be designed as a flux-impulse motor or as a flux-reversal motor. The electrical machine is characterized by a production-oriented sheet metal section of the stator, which can be manufactured very economically.
Zeichnungdrawing
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen beispielhaft in schematischer Darstellung als Draufsicht:There are shown by way of example in a schematic representation as plan view:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Dabei dienen Buchstaben an den Bezugszeichen zur Unterscheidung der einzelnen Ausführungsbeispiele. Generell bezeichnet beispielsweise
Zur Erläuterung der Erfindung zeigt
Der beispielhaft dargestellte Motor
Das Statorblech
Der Stator
Die Schnittstelle und/oder die Schnittstellen (nicht gezeigt in
Der Stator
Der Motor
Die Anordnung der Magnete M1 und M2 ist in
Die
Das in
Das in
Das in
Die
Es sind jeweils zwei sich spiegelsymmetrisch gegenüberliegende Statorteile
Die in der
Die in der
Die
Bei der Fertigung eines Motors
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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