Die Erfindung betrifft ein Einzelsegment für einen segmentierten Stator einer elektrischen Maschine nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, einen Verschaltungsring für einen segmentierten Stator einer elektrischen Maschine nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6 und einen segmentierten Stator einer elektrischen Maschine nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.The invention relates to a single segment for a segmented stator of an electric machine according to the features of the preamble of claim 1, a Verschaltungsring for a segmented stator of an electric machine according to the features of the preamble of claim 6 and a segmented stator of an electric machine according to the features of the preamble of claim 8.
Aus dem Stand der Technik ist, wie in der US 6,359,355 B1 beschrieben, ein Elektromotor bekannt, welcher einen segmentierten Stator mit einer Mehrzahl von Statorzähnen aufweist. Die Statorzähne werden in der Statorzahnanordnung durch ein Statorgehäuse in Position gehalten, welches erwärmt wurde und im erwärmten Zustand über die Statorzahnanordnung geschoben wurde. Die Spulen der Statorzähne sind zur Isolierung in Kunststoff eingegossen.From the prior art, as in the US 6,359,355 B1 described, an electric motor having a segmented stator having a plurality of stator teeth. The stator teeth are held in place in the stator tooth assembly by a stator housing which has been heated and slid over the stator tooth assembly in the heated state. The coils of the stator teeth are cast in plastic for insulation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Einzelsegment für einen segmentierten Stator einer elektrischen Maschine, einen verbesserten Verschaltungsring für einen segmentierten Stator einer elektrischen Maschine und einen verbesserten segmentierten Stator einer elektrischen Maschine anzugeben.The invention has for its object to provide an improved single segment for a segmented stator of an electric machine, an improved Verschaltungsring for a segmented stator of an electric machine and an improved segmented stator of an electric machine.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Einzelsegment für einen segmentierten Stator einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen Verschaltungsring für einen segmentierten Stator einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und einen segmentierten Stator einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.The object is achieved by a single segment for a segmented stator of an electric machine having the features of claim 1, a Verschaltungsring for a segmented stator of an electric machine with the features of claim 6 and a segmented stator of an electric machine having the features of claim 7 ,
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Preferred embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.
Ein Einzelsegment für einen segmentierten Stator einer elektrischen Maschine weist eine Spule auf, welche zumindest teilweise in eine Hülle aus Kunststoff eingegossen ist.A single segment for a segmented stator of an electrical machine has a coil which is at least partially encapsulated in a plastic sheath.
Erfindungsgemäß ist in der Hülle zumindest eine Aufnahmeeinheit zur Anordnung zumindest eines Kontaktierungselementes des segmentierten Stators ausgeformt.According to the invention, at least one receiving unit for arranging at least one contacting element of the segmented stator is formed in the envelope.
Die in der Hülle des Einzelsegments ausgeformte Aufnahmeeinheit ermöglicht eine einfache und qualitativ hochwertige Herstellung des segmentierten Stators der elektrischen Maschine, da ein einfaches und sicheres Anordnen des Kontaktierungselementes ermöglicht ist, welches in der Aufnahmeeinheit sicher gehaltert ist und insbesondere gegenüber weiteren Kontaktierungselementen der elektrischen Maschine zuverlässig elektrisch isoliert ist. Mittels des Kontaktierungselementes oder einer Mehrzahl derartiger Kontaktierungselemente sind die Spulen der Einzelsegmente des segmentierten Stators beispielsweise mit elektrischen Phasen einer elektrischen Energieversorgung elektrisch zu kontaktieren.The formed in the shell of the single segment receiving unit allows a simple and high-quality production of the segmented stator of the electric machine, since a simple and secure arrangement of the contacting is made possible, which is securely supported in the receiving unit and especially with respect to other contacting elements of the electric machine reliably electrically is isolated. By means of the contacting element or a plurality of such contacting elements, the coils of the individual segments of the segmented stator are to be electrically contacted, for example, with electrical phases of an electrical energy supply.
Die Ausformung der Aufnahmeeinheit oder einer Mehrzahl derartiger Aufnahmeeinheiten in der Hülle ist bei einer Fertigung der Hülle aus Kunststoff in einem Gussverfahren, bevorzugt in einem Spritzgussverfahren, auf einfache Weise und ohne einen zusätzlichen Fertigungsaufwand möglich, da lediglich eine entsprechend ausgebildete Gussform zu verwenden ist. In diese Gussform ist die Spule, insbesondere ein mit einer Spule umwickelter Einzelstatorzahn, einzulegen und mit Kunststoff zu umgießen, bei einem Spritzgussverfahren entsprechend mit Kunststoff zu umspritzen, so dass sich die Hülle ausbildet.The formation of the receiving unit or a plurality of such receiving units in the shell is in a production of the shell made of plastic in a casting process, preferably in an injection molding process, in a simple manner and without an additional manufacturing effort possible because only one appropriately trained mold is to be used. In this mold, the coil, in particular a wound with a coil single stator tooth, insert and encase with plastic to encase with an injection molding according to plastic, so that the shell forms.
Durch das Umgießen der Spule mit Kunststoff, d. h. durch das zumindest teilweise Eingießen der Spule in den Kunststoff, ist mit einem geringen Fertigungsaufwand und einer geringen Fertigungszeit eine elektrische Isolierung der Spule und durch die Aufnahmeeinheit oder eine Mehrzahl derartiger Aufnahmeeinheiten eine einfach durchzuführende elektrische Kontaktierung der Spule und eine sichere Halterung der dazu erforderlichen Kontaktierungselemente erreicht. Insbesondere im Vergleich zu einer aus dem Stand der Technik bekannten Wachsimprägnierung der Spule zu deren elektrischer Isolierung sind keine zusätzlichen Maskierungs- und/oder Reinigungsarbeiten am fertiggestellten Einzelsegment erforderlich und Fertigungsanlagen zum Umgießen der Spulen mit Kunststoff sind wesentlich kostengünstiger als zur Harzimprägnierung erforderliche Fertigungsanlagen.By encasing the coil with plastic, d. H. by the at least partial pouring of the coil in the plastic, electrical insulation of the coil and by the receiving unit or a plurality of such receiving units an easy to be performed electrical contacting of the coil and a secure mounting of the required contacting elements is achieved with a low production cost and a low production time , In particular, compared to a known from the prior art wax impregnation of the coil for their electrical insulation no additional masking and / or cleaning work on the finished single segment are required and manufacturing equipment for casting around the coils with plastic are much cheaper than the resin impregnation required manufacturing equipment.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Aufnahmeeinheit, die mit der Hülle um die Spule gegossen ist, eine Verlängerung in Umfangsrichtung des Einzelsegmentes auf, wobei sich die Umfangsrichtung auf eine Anordnung des Einzelsegmentes in einem zusammengefügten, zylinderförmigen Stator bezieht. Die Verlängerung einer ersten Aufnahmeeinheit eines Einzelsegmentes ragt hierbei über die umgossene Spule und die gegossene Hülle hinaus und überdeckt sich mit einer zweiten Aufnahmeeinheit eines benachbarten Einzelsegmentes im zusammengefügten Stator.In an advantageous development, the receiving unit, which is cast with the sheath around the coil, an extension in the circumferential direction of the single segment, wherein the circumferential direction refers to an arrangement of the single segment in an assembled, cylindrical stator. The extension of a first receiving unit of a single segment protrudes beyond the encapsulated coil and the molded shell and overlaps with a second receiving unit of an adjacent single segment in the assembled stator.
Zur Vereinfachung der Produktion sind alle Einzelsegmente identisch ausgeführt, wobei auch die erste und die zweite Aufnahmeeinheit eine gleiche Ausformung aufweisen. Insbesondere verfügt die zweite Aufnahmeeinheit zur besseren Passung über eine Ausnehmung in Form einer Einsatzausformung, die eine korrespondierende Ausformung zur Verlängerung der ersten Aufnahmeeinheit aufweist. Hierbei sind Verlängerung und Ausnehmung in Umfangrichtung an entgegen gesetzten Enden der Aufnahmeeinheit des Einzelsegmentes angeordnet.To simplify the production, all individual segments are identical, wherein the first and the second receiving unit have a same shape. In particular, the second receiving unit has a recess in the form of an insert molding for better fit, which has a corresponding shape for extending the first receiving unit. Here, extension and recess are arranged in the circumferential direction at opposite ends of the receiving unit of the single segment.
Die Verlängerung der ersten Aufnahmeeinheit und die Einsatzausformung der zweiten Aufnahmeeinheit weisen überdeckende Seitenwände auf, so dass im zusammengefügten Zustand eine isolierende Wirkung der Seitenwände auch im Übergangsbereich zwischen benachbarten Einzelsegmenten gegeben ist.The extension of the first receiving unit and the insert molding of the second receiving unit have overlapping side walls, so that in the assembled state, an insulating effect of the side walls is also given in the transition region between adjacent individual segments.
Bei mehreren Aufnahmeeinheiten an einem Einzelsegment kann insbesondere jede Aufnahmeeinheit eine Verlängerung aufweisen, wobei jede Verlängerung über eine unterschiedliche Länge verfügen kann.In the case of several receiving units on a single segment, in particular each receiving unit may have an extension, wherein each extension may have a different length.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Dabei zeigen:Showing:
1 schematisch eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Einzelsegments eines segmentierten Stators einer elektrischen Maschine, 1 1 is a perspective view of a first embodiment of a single segment of a segmented stator of an electrical machine;
2 schematisch eine Draufsicht auf eine Stirnseite einer ersten Ausführungsform eines Einzelsegments eines segmentierten Stators einer elektrischen Maschine, 2 FIG. 2 is a schematic plan view of an end face of a first embodiment of a single segment of a segmented stator of an electrical machine. FIG.
3 schematisch drei voneinander getrennte Kontaktierungselemente, 3 schematically three separate contacting elements,
4 schematisch eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Einzelsegments eines segmentierten Stators einer elektrischen Maschine und 4 schematically a perspective view of a second embodiment of a single segment of a segmented stator of an electric machine and
5 schematisch einen Verschaltungsrings eines segmentierten Stators einer elektrischen Maschine. 5 schematically a Verschaltungsrings a segmented stator of an electric machine.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform eines Einzelsegments 1 eines hier nicht näher dargestellten segmentierten Stators einer elektrischen Maschine. Das Einzelsegment 1 besteht aus einer Spule, welche zumindest teilweise in eine Hülle 2 aus Kunststoff eingegossen ist. Drahtenden der Spule sind aus der Hülle 2 herausgeführt und bilden elektrische Anschlüsse 3, um die Spule elektrisch kontaktieren zu können. Zur Herstellung des Einzelsegments 1 ist die Spule, insbesondere ein mit einer Spule umwickelter Einzelstatorzahn, in einem Gussverfahren, bevorzugt in einem Spritzgussverfahren, mit Kunststoff zu umgießen.The 1 and 2 show a first embodiment of a single segment 1 a not shown segmented stator of an electric machine. The single segment 1 consists of a coil, which at least partially into a shell 2 is cast in plastic. Wire ends of the coil are out of the case 2 led out and form electrical connections 3 to contact the coil electrically. For the production of the single segment 1 is the coil, in particular a wound with a coil single stator tooth in a casting process, preferably in an injection molding process to encase with plastic.
Der segmentierte Stator weist eine Mehrzahl derartiger Einzelsegmente 1 auf, welche in einem rohrförmig oder hohlzylindrisch ausgebildeten Innenraum eines Statorgehäuses ringförmig nebeneinander angeordnet sind, wobei sie mit ihrer Längsausdehnung in Längsrichtung des Statorgehäuses ausgerichtet sind und jeweils mit einer Rückseite an einer Wand des Innenraums des Statorgehäuses anliegen. Um die Einzelsegmente 1 ringförmig nebeneinander im Innenraum des Statorgehäuses anordnen und haltern zu können, ist an der Rückseite jedes Einzelsegmentes 1 an der Hülle 2 ein Stützelement 4 angeordnet oder ausgebildet. Dieses Stützelement 4 kann beispielsweise mit der Hülle 2 des Einzelsegments 1 form-, kraft- und/oder stoffschlüssig verbunden sein, beispielsweise verklebt oder verrastet, es kann aber beispielsweise auch als ein Bestandteil der Hülle 2 ausgeformt sein, d. h. es ist durch eine entsprechende Ausbildung der Gussform während der Herstellung der Hülle 2 im Gussverfahren auszuformen.The segmented stator has a plurality of such individual segments 1 which are arranged in a tubular or hollow cylindrical interior of a stator housing in a ring next to each other, wherein they are aligned with their longitudinal extent in the longitudinal direction of the stator housing and each rest with a back on a wall of the interior of the stator housing. To the individual segments 1 annular arrangement side by side in the interior of the stator housing and to be able to hold, is at the back of each individual segment 1 on the shell 2 a support element 4 arranged or formed. This support element 4 For example, with the shell 2 of the single segment 1 be positively, positively and / or materially connected, for example, glued or locked, but it can also, for example, as a component of the shell 2 be formed, ie it is by an appropriate design of the mold during the production of the shell 2 in the casting process.
Des Weiteren kann das Stützelement 4 beispielsweise auch Bestanteil eines Spulenkerns zum Beispiel eines Blechpaketes sein, auf welchem die Spule gewickelt wurde und welcher zusammen mit der Spule zumindest teilweise mit der Hülle 2 aus Kunststoff zu umgießen ist. In diesem Fall ist die Hülle 2 zweckmäßigerweise derart zu gießen, dass das Stützelement 4 des Einzelsegments 1 aus der Hülle 2 herausragt.Furthermore, the support element 4 For example, be bestanteil of a coil core, for example, a laminated core on which the coil has been wound and which at least partially together with the coil with the shell 2 to be molded from plastic. In this case, the case is 2 expediently to pour such that the support element 4 of the single segment 1 from the shell 2 protrudes.
Auf diese Weise sind Spulen zu nutzen, welche nach dem Stand der Technik beispielsweise mittels eines Harzes zu imprägnieren und dadurch zu isolieren wären. D. h., es ist keine gesonderte Herstellung speziell angepasster Spulen erforderlich, so dass erhöhte Fertigungskosten vermieden sind. Auf das Imprägnieren kann dann verzichtet werden, sondern die jeweilige Spule ist stattdessen zur elektrischen Isolierung mit der Hülle 2 aus Kunststoff zumindest teilweise zu umgießen.In this way, coils are to be used, which would be impregnated according to the prior art, for example by means of a resin and thereby to be isolated. D. h., It is no separate production of specially adapted coils required, so that increased production costs are avoided. The impregnation can then be dispensed with, but the respective coil is instead for electrical insulation with the shell 2 at least partially to encase plastic.
Die Stützelemente 4 der Einzelsegmente 1 sind korrespondierend zueinander ausgebildet. Im hier dargestellten Beispiel sind die Stützelemente 4 jeweils derart ausgebildet, dass sie an einer Längsseite des Einzelsegments 1 einen keilförmigen Überstand 5 über die Hülle 2 hinaus bilden und an der anderen Längsseite des Einzelsegments 1 mit der Hülle 2 eine keilförmige Ausnehmung 6 bilden. Auf diese Weise sind die Einzelsegmente 1 derart in den Innenraum des Statorgehäuses einzusetzen, dass jeweils ein keilförmiger Überstand 5 eines Stützelementes 4 eines Einzelsegments 1 in eine keilförmige Ausnehmung 6 eines benachbart angeordneten Einzelsegments 1 eingreift, so dass eine Nut-Feder-Verbindung zwischen benachbarten Einzelsegmenten 1 ausgebildet ist. Sind auf diese Weise alle Einzelsegmente 1 ringförmig im Innenraum des Statorgehäuses angeordnet, so liegen sie jeweils mit ihrer Rückseite, genauer gesagt mit ihrem jeweiligen Stützelement 4, an der Wand des Innenraums des Statorgehäuses an und sind in dieser Position sicher gehaltert, da ein Bewegen nach innen, d. h. in Richtung einer Rotationsachse eines im segmentierten Stator anzuordnenden Rotors der elektrischen Maschine aufgrund der seitlichen Ausbildung der Stützelemente 4 unterbunden ist.The support elements 4 the individual segments 1 are formed corresponding to each other. In the example shown here are the support elements 4 each formed such that they on a longitudinal side of the single segment 1 a wedge-shaped supernatant 5 over the shell 2 form and on the other longitudinal side of the single segment 1 with the shell 2 a wedge-shaped recess 6 form. In this way, the individual segments 1 to insert such into the interior of the stator housing, that in each case a wedge-shaped projection 5 a support element 4 a single segment 1 in a wedge-shaped recess 6 an adjacently arranged single segment 1 engages, leaving a tongue and groove connection between adjacent individual segments 1 is trained. Are all individual segments in this way 1 arranged annularly in the interior of the stator housing, they are each with their back, more precisely with their respective support element 4 , On the wall of the interior of the stator housing and are held securely in this position, since moving inwards, ie in the direction of an axis of rotation of a rotor to be arranged in the segmented stator of the electric machine due to the lateral formation of the support elements 4 is prevented.
An einer Stirnseite des Einzelsegments 1 sind in der Hülle 2 Aufnahmeeinheiten 7 zur Anordnung von Kontaktierungselementen 8 zur elektrischen Kontaktierung der Spule des jeweiligen Einzelsegmentes 1 und der Spulen der anderen im Innenraum des Statorgehäuses ringförmig nebeneinander angeordneten Einzelsegmente 1 ausgeformt. In 3 sind drei derartige, voneinander getrennt ausgebildete Kontaktierungselemente 8 dargestellt, welche jeweils beispielsweise als eine Kupferbahn ausgebildet sind.At one end of the single segment 1 are in the shell 2 receiving units 7 for the arrangement of contacting elements 8th for electrically contacting the coil of the respective individual segment 1 and the coils of the other in the interior of the stator housing annularly juxtaposed individual segments 1 formed. In 3 are three such, separately formed contacting elements 8th shown, which are each formed, for example, as a copper track.
Die Ausformung der Aufnahmeeinheiten 7 in der Hülle 2 ist bei der Fertigung der Hülle 2 aus Kunststoff im Gussverfahren auf einfache Weise und ohne einen zusätzlichen Fertigungsaufwand möglich, da lediglich eine entsprechend ausgebildete Gussform zu verwenden ist. Die Hülle 2 weist im in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel drei dieser Aufnahmeeinheiten 7 zur Anordnung von drei Kontaktierungselementen 8 auf, je ein Kontaktierungselement 8 für jede mit der elektrischen Maschine zu kontaktierende elektrische Phase. Dabei sind die Aufnahmeeinheiten 7 derart ausgebildet, dass die Kontaktierungselemente 8 gegeneinander elektrisch isoliert sind. Nachdem die Einzelsegmente 1 ringförmig nebeneinander im Statorgehäuse angeordnet sind, ist jedes der in 3 dargestellten, jeweils als Kupferbahn ausgebildeten Kontaktierungselemente 8 in die ihm zugeordnete Aufnahmeeinheit 7 der Einzelsegmente 1 einzulegen und beispielsweise an den Hüllen 2 der Einzelsegmente 1, genauer gesagt an der in den Hüllen 2 ausgebildeten jeweiligen Aufnahmeeinheit 7 der Einzelsegmente 1 form-, kraft- und/oder stoffschlüssig zu befestigen, zum Beispiel durch Verkleben, so dass die Kontaktierungselemente 8 in den jeweiligen Aufnahmeeinheiten 7 sicher gehaltert sind.The shape of the recording units 7 in the shell 2 is in the production of the shell 2 made of plastic in the casting process in a simple manner and without an additional manufacturing effort possible because only one appropriately trained mold is to be used. The case 2 points in the 1 and 2 illustrated embodiment of three of these recording units 7 for the arrangement of three contacting elements 8th on, each a contacting element 8th for each electrical phase to be contacted by the electric machine. These are the recording units 7 formed such that the contacting elements 8th are electrically isolated from each other. After the individual segments 1 are arranged annularly side by side in the stator housing, each of the in 3 represented, each formed as a copper track contacting elements 8th in the recording unit assigned to it 7 the individual segments 1 insert and for example on the covers 2 the individual segments 1 , more precisely, in the cases 2 trained respective recording unit 7 the individual segments 1 to be attached in a positive, force and / or material fit, for example by gluing, so that the contacting elements 8th in the respective recording units 7 are securely held.
Jedes der Kontaktierungselemente 8 weist einen Phasenanschluss 9 zum elektrischen Verbinden mit einer Phase beispielsweise eines elektrischen Energieversorgungsnetzes und Verbindungselemente 10 zum elektrischen Verbinden des jeweiligen Kontaktierungselementes 8 mit diesem zugeordneten Anschlüssen 3 der Spulen des segmentierten Stators auf. Diese Verbindungselemente 10 sind mit den jeweiligen Anschlüssen 3 der Spulen beispielsweise stoff-, kraft- und/oder formschlüssig zu verbinden, um die elektrische Verbindung zwischen den Spulen und den jeweiligen Kontaktierungselementen 8 herzustellen. D. h., sie sind beispielsweise mit den jeweiligen Anschlüssen 3 der Spulen zu verlöten, zu verrasten, zu verklemmen und/oder zu verkleben, beispielsweise mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers. Im hier dargestellten Beispiel weisen die Verbindungselemente 10 jeweils zwei gabelförmig gespreizte Kontaktstellen auf, so dass mit jedem der Verbindungselemente 10 jeweils ein Anschluss 3 von Spulen zweier benachbart im segmentierten Stator angeordneter Einzelsegmente 1 elektrisch zu kontaktieren ist, insbesondere durch ein Schnei-Klemm-Verfahren.Each of the contacting elements 8th has a phase connection 9 for electrically connecting to a phase of, for example, an electrical power supply network and connecting elements 10 for electrically connecting the respective contacting element 8th with this associated connectors 3 the coils of the segmented stator. These fasteners 10 are with the respective connections 3 the coil, for example, material, force and / or positively connect to the electrical connection between the coil and the respective contacting elements 8th manufacture. That is, they are, for example, with the respective terminals 3 the coils to be soldered, locked, jammed and / or glued, for example by means of an electrically conductive adhesive. In the example shown here, the connecting elements 10 in each case two fork-shaped spread contact points, so that with each of the connecting elements 10 one connection each 3 of coils of two adjacent segments arranged in the segmented stator 1 to be electrically contacted, in particular by a Schnei-clamping method.
In weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können die Einzelsegmente 1 des segmentierten Stators der elektrischen Maschine eine weitere derartige oder ähnlich ausgebildete, in der Hülle 2 ausgeformte Aufnahmeeinheit 7 zur Aufnahme eines weiteren Kontaktierungselementes aufweisen, um eine Stemverschaltung der Spulen der Einzelsegmente 1 des segmentierten Stators der elektrischen Maschine zu realisieren.In further, not shown embodiments, the individual segments 1 the segmented stator of the electric machine another such or similar formed in the shell 2 molded receiving unit 7 for receiving a further contacting element, to a Stemverschaltung the coils of the individual segments 1 realize the segmented stator of the electric machine.
Die Aufnahmeeinheiten 7 sind im hier dargestellten Beispiel als Kanäle ausgeformt, welche im Wesentlichen senkrecht auf der Stirnfläche stehende Seitenwände 11 aufweisen. Zumindest einige der Seitenwände 11 sind durch ausgeformte Verstrebungen 12 seitlich abgestützt, um eine verbesserte Vibrationsfestigkeit zu erreichen, so dass insbesondere während eines Betriebs der elektrischen Maschine Schwingungen der Seitenwände 11 verhindert oder zumindest reduziert sind, wodurch Beschädigungen der Hüllen 2 der Einzelsegmente 1, beispielsweise ein Abbrechen der Seitenwände 11 aufgrund starker Vibrationen, vermieden sind.The recording units 7 are formed in the example shown here as channels, which are substantially perpendicular to the end face side walls 11 exhibit. At least some of the side walls 11 are by shaped bracing 12 laterally supported to achieve improved vibration resistance, so that in particular during operation of the electric machine vibrations of the side walls 11 prevented or at least reduced, causing damage to the cases 2 the individual segments 1 For example, canceling the side walls 11 due to strong vibrations are avoided.
Die Aufnahmeeinheiten 7 weisen jeweils an einer Längsseite des Einzelsegments 1 Verlängerungen 13 auf, d. h. sie sind über einen darunter angeordneten Hüllenteil der Hülle 2 überstehend ausgebildet. Auf der jeweils anderen Längsseite weisen die Aufnahmeeinheiten 7 mit den Verlängerungen 13 korrespondierende Einsatzausformungen 14 auf, so dass bei der Anordnung der Einzelsegmente 1 ringförmig nebeneinander im Statorgehäuse jede Verlängerung 13 eines Einzelsegments 1 in die jeweilige korrespondierende Einsatzausformung 14 des benachbarten Einzelsegments 1 einsetzbar ist. Auf diese Weise ist eine Überlappung der Aufnahmeeinheiten 7 von jeweils benachbarten Einzelsegmenten 1 als eine Kriechstreckenverlängerung ausgebildet, so dass eine verbesserte Hochvolt-Sicherheit erreicht ist. Dadurch ist beispielsweise ein Funkenüberschlag zwischen den nebeneinander angeordneten Kontaktierungselementen 8 der einzelnen Phasen im Bereich von Rändern der Einzelsegmente 1 aufgrund einer mangelnden elektrischen Isolierung vermieden.The recording units 7 each have on a longitudinal side of the single segment 1 Renewals 13 on, ie they are over an underlying shell part of the shell 2 formed overhanging. On the other side, the recording units have 7 with the extensions 13 corresponding Einsatzausformungen 14 on, so that in the arrangement of the individual segments 1 annularly next to each other in the stator housing each extension 13 a single segment 1 in the respective corresponding Einsatzausformung 14 of the adjacent single segment 1 can be used. In this way, there is an overlap of the recording units 7 each of adjacent individual segments 1 designed as a creepage distance, so that an improved high-voltage safety is achieved. As a result, for example, a sparkover between the juxtaposed contacting elements 8th the individual phases in the region of edges of the individual segments 1 avoided due to a lack of electrical insulation.
In der Hülle 2 des in 1 und 2 dargestellten Einzelsegments 1 ist des Weiteren eine zusätzliche Aufnahmeeinheit 15 zur Anordnung zumindest eines Bestandteils einer Sensoranordnung ausgeformt, im hier dargestellten Beispiel zur Anordnung eines entlang der Einzelsegmente 1 des segmentierten Stators umlaufenden Sensorkabels 16. Die zusätzliche Aufnahmeeinheit 15 ist durch eine zusätzliche Seitenwand 17 gebildet, welche ebenfalls eine Verstrebung 12 zur seitlichen Abstützung aufweist.In the shell 2 of in 1 and 2 shown individual segments 1 is also an additional recording unit 15 for the arrangement of at least one component of a sensor arrangement formed in the example shown here for the arrangement of a along the individual segments 1 of the segmented stator rotating sensor cable 16 , The additional recording unit 15 is through an additional sidewall 17 formed, which also has a brace 12 has lateral support.
Das Sensorkabel 16 ist zwischen einer Seitenwand 11 einer der Aufnahmeeinheiten 7 für die Kontaktierungselemente 8 bzw. zwischen deren Verstrebungen 12 und der angrenzenden zusätzlichen Seitenwand 17 einzuklemmen und auf diese Weise zu haltern. Um das Sensorkabel 16 sicher einklemmen zu können, weist die zusätzliche Seitenwand 17 Klemmelemente 18 auf, welche in Richtung der Seitenwand 11 der angrenzenden Aufnahmeeinheit 7 für eines der Kontaktierungselemente 8 abgewinkelt sind. Diese Klemmelemente 18 sind in Querrichtung des Einzelsegments 1, d. h. in Richtung von einer Längsseite zur anderen Längsseite des Einzelsegments 1, jeweils zwischen den Verstrebungen 12 der Seitenwand 11 der Aufnahmeeinheit 7 für eines der Kontaktierungselemente 8 positioniert. Auf diese Weise schlängelt sich das verlegte Sensorkabel 16 zwischen den Verstrebungen 12 der Seitenwand 11 der Aufnahmeeinheit 7 für eines der Kontaktierungselemente 8 und den Klemmelementen 18 der zusätzlichen Seitenwand 17 hindurch und ist zwischen diesen eingeklemmt und sicher gehaltert.The sensor cable 16 is between a side wall 11 one of the recording units 7 for the contacting elements 8th or between their struts 12 and the adjoining additional sidewall 17 pinch and hold in this way. To the sensor cable 16 secure to pinch, has the additional side wall 17 clamping elements 18 on which towards the sidewall 11 the adjacent recording unit 7 for one of the contacting elements 8th are angled. These clamping elements 18 are in the transverse direction of the single segment 1 , ie in the direction from one longitudinal side to the other longitudinal side of the single segment 1 , in each case between the struts 12 the side wall 11 the recording unit 7 for one of the contacting elements 8th positioned. In this way, the misplaced sensor cable meanders 16 between the braces 12 the side wall 11 the recording unit 7 for one of the contacting elements 8th and the clamping elements 18 the additional sidewall 17 through and is sandwiched between these and held securely.
Das Sensorkabel 16 ist beispielsweise zur Kontaktierung von hier nicht dargestellten Sensoren vorgesehen, welche an oder in zumindest einem Einzelsegment 1, an oder in zumindest einigen der Einzelsegmente 1 oder an oder in allen Einzelsegmenten 1 angeordnet sind. Diese Sensoren können beispielsweise als Temperatursensoren zur Temperaturüberwachung der elektrischen Maschine ausgebildet sein.The sensor cable 16 is for example provided for contacting sensors, not shown here, which on or in at least one single segment 1 , on or in at least some of the individual segments 1 or on or in all individual segments 1 are arranged. These sensors can be designed, for example, as temperature sensors for monitoring the temperature of the electrical machine.
Im in den 1 und 2 dargestellten Beispiel sind zur Aufnahme derartiger Sensoren an den Längsseiten der Einzelsegmente 1 in der Hülle 2 Sensorausnehmungen 19 ausgeformt. Diese Sensorausnehmungen 19 sind jeweils als Rinnen mit einem beispielsweise U-förmigen oder halbkreisförmigen Querschnitt ausgeformt, welche von der Stirnseite des Einzelzahns 1 in Richtung von dessen Längsausdehnung bis in eine vorgegebene Tiefe in die Hülle 2 hineinreichen. Sind die Einzelsegmente 1 ringförmig nebeneinander im Innenraum des Statorgehäuses angeordnet, so bilden die Sensorausnehmungen 19 in den Hüllen 2 jeweils benachbarter Einzelsegmente 1 jeweils ein Sackloch aus, in welches jeweils ein Sensor einsetzbar und beispielsweise an das Sensorkabel 16 anschließbar ist, so dass eine Sensoranordnung beispielsweise zur Temperaturüberwachung der elektrischen Maschine ausgebildet ist.Im in the 1 and 2 Example shown are for receiving such sensors on the long sides of the individual segments 1 in the shell 2 sensor recesses 19 formed. These sensor recesses 19 are each formed as grooves with an example U-shaped or semi-circular cross-section, which from the end face of the single tooth 1 in the direction of its longitudinal extent to a predetermined depth in the shell 2 extend. Are the individual segments 1 arranged annularly side by side in the interior of the stator housing, so form the sensor recesses 19 in the covers 2 each adjacent individual segments 1 in each case a blind hole, in each of which a sensor can be used and, for example, to the sensor cable 16 can be connected, so that a sensor arrangement is formed, for example, for monitoring the temperature of the electric machine.
In diesen durch die Sensorausnehmungen 19 ausgebildeten Sacklöchern sind die Sensoren sicher gehaltert. Die Sacklöcher sind von der Stirnseite der Einzelsegmente 1 aus leicht zugänglich, so dass die Sensoren auf einfache Weise einsetzbar und auch wieder entnehmbar sind, um sie beispielsweise auszutauschen.In these through the sensor recesses 19 trained blind holes, the sensors are securely held. The blind holes are from the front of the individual segments 1 from easily accessible, so that the sensors are easy to use and removable, for example, to exchange them.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Einzelsegmentes 1 dargestellt. In diesem Beispiel ist in der Hülle 2 lediglich eine Aufnahmeeinheit 7 ausgeformt, in welcher jedoch ebenfalls die drei Kontaktierungselemente 8 für die drei Phasen anordbar sind. Allerdings ist hier eine vom Einzelsegment 1 unabhängige Isolierung der drei Kontaktierungselemente 8 gegeneinander erforderlich.In 4 is another embodiment of a single segment 1 shown. In this example is in the shell 2 only one recording unit 7 formed, in which, however, also the three contacting elements 8th can be arranged for the three phases. However, here is one of the single segment 1 independent isolation of the three contacting elements 8th against each other required.
Dies ist durch einen in 5 dargestellten Verschaltungsring 20 ermöglicht. in diesem Verschaltungsring 20 sind die Kontaktierungselemente 8, welche jeweils beispielsweise als ein Kupferring ausgebildet sind, von einem gemeinsamen Ringkörper 21 zumindest teilweise umschlossen, wobei ein Material des Ringkörpers 21, beispielsweise Kunststoff, auch zwischen den Kontaktierungselementen 8 angeordnet ist, so dass die Kontaktierungselemente 8 gegeneinander elektrisch isoliert sind. Die Phasenanschlüsse 9 der Kontaktierungselemente 8 zum elektrischen Verbinden der Kontaktierungselemente 8 mit jeweils einer Phase beispielsweise eines elektrischen Energieversorgungsnetzes sowie die Verbindungselemente 10 zum elektrischen Verbinden des jeweiligen Kontaktierungselementes 8 mit diesem zugeordneten Anschlüssen 3 der Spulen des segmentierten Stators sind aus dem Ringkörper 21 herausgeführt.This is through a in 5 illustrated Verschaltungsring 20 allows. in this switching ring 20 are the contacting elements 8th , which are each formed, for example, as a copper ring, from a common annular body 21 at least partially enclosed, wherein a material of the annular body 21 , For example, plastic, and between the contacting elements 8th is arranged so that the contacting elements 8th are electrically isolated from each other. The phase connections 9 the contacting elements 8th for electrically connecting the contacting elements 8th each with a phase, for example, an electrical power grid and the connecting elements 10 for electrically connecting the respective contacting element 8th with this associated connectors 3 the coils of the segmented stator are of the ring body 21 led out.
Auch dieser Ringkörper 21 ist beispielsweise in einem Gussverfahren, zum Beispiel in einem Spritzgussverfahren herstellbar, wobei beispielsweise die Kontaktierungselemente 8 in die Gussform einzulegen und mit Kunststoff zu umgießen sind oder nach dem Ausformen des Ringkörpers 21 in diesen einzusetzen sind. Durch das Eingießen der Kontaktierungselemente 8 in den Ringkörper 21, so dass diese mit Ausnahme der Phasenanschlüsse 9 und Verbindungselemente 10 jeweils vollständig vom Material des Ringkörpers 21 umschlossen sind, sind die Kontaktierungselemente 8 besonders gut gegeneinander elektrisch isoliert.Also this ring body 21 is for example produced in a casting process, for example in an injection molding process, wherein, for example, the contacting elements 8th to insert into the mold and to encase with plastic or after the molding of the ring body 21 to be used in these. By pouring the contacting elements 8th in the ring body 21 so that these except for the phase connections 9 and fasteners 10 each completely of the material of the ring body 21 are enclosed, are the contacting elements 8th especially good against each other electrically isolated.
Die Aufnahmeeinheit 7 des in 4 dargestellten Ausführungsbeispiels, welche den Verschaltungsring 20 mit den drei Kontaktierungselementen 8 aufnimmt, ist hier L-förmig ausgebildet, d. h. mit lediglich einer Seitenwand 11, welche, analog zu dem in 1 und 2 dargestellten Beispiel, ebenfalls durch Verstrebungen 12 seitlich abgestützt ist, um eine verbesserte Vibrationsfestigkeit zu erreichen, so dass insbesondere während eines Betriebs der elektrischen Maschine Schwingungen der Seitenwand 11 verhindert oder zumindest reduziert sind, wodurch Beschädigungen der Hülle 2, beispielsweise ein Abbrechen der Seitenwand 11 aufgrund starker Vibrationen, vermieden sind. The recording unit 7 of in 4 illustrated embodiment, which the Verschaltungsring 20 with the three contacting elements 8th receives here is L-shaped, ie with only one side wall 11 which, analogous to the in 1 and 2 Example shown, also by bracing 12 is supported laterally to achieve an improved vibration resistance, so that in particular during operation of the electric machine vibrations of the side wall 11 prevented or at least reduced, causing damage to the shell 2 For example, canceling the sidewall 11 due to strong vibrations are avoided.
In einer weiteren, hier nicht dargestellten Variante kann die Aufnahmeeinheit 7 auch U-förmig ausgebildet sein, d. h. beispielsweise mit zwei die Aufnahmeeinheit 7 seitlich begrenzenden Seitenwänden 11 oder beispielsweise durch eine kanalförmige Vertiefung in der Hülle 2. Eine Verlängerung 13 und eine korrespondierende Einsatzausformung 14 seitlich an der Aufnahmeeinheit 7 sind nicht mehr erforderlich, da durch das Anordnen der Kontaktierungselemente 8 im Ringkörper 21 des Verschaltungsrings 20, in welchem sie gegeneinander elektrisch isoliert sind, bereits die Kriechstreckenverlängerung und dadurch die verbesserte Hochvoltsicherheit erreicht ist.In a further, not shown variant, the receiving unit 7 Also be U-shaped, ie, for example, with two the receiving unit 7 laterally delimiting side walls 11 or for example by a channel-shaped depression in the shell 2 , An extension 13 and a corresponding Einsatzausformung 14 laterally on the receiving unit 7 are no longer necessary, since by arranging the contacting elements 8th in the ring body 21 of the switching ring 20 in which they are electrically isolated from each other, already the creepage distance extension and thus the improved high-voltage safety is reached.
Der Verschaltungsring 20 mit den drei integrierten Kontaktierungselementen 8 ist in die Aufnahmeeinheit 7 einzulegen und an der Hülle 2 im Bereich der Aufnahmeeinheit 7 form-, kraft- und/oder stoffschlüssig zu befestigen, zum Beispiel durch Verkleben, so dass der Verschaltungsring 20 mit den Kontaktierungselementen 8 in der Aufnahmeeinheit 7 sicher gehaltert ist. Die Verbindungselemente 10 sind mit den jeweiligen Anschlüssen 3 der Spulen, analog zum in 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel, auf die bereits geschilderte Weise zum Beispiel stoff-, kraft- und/oder formschlüssig zu verbinden, um die elektrische Verbindung zwischen den Spulen und den jeweiligen Kontaktierungselementen 8 herzustellen.The switching ring 20 with the three integrated contacting elements 8th is in the receiving unit 7 insert and on the shell 2 in the area of the recording unit 7 secure, for example, by gluing, so that the Verschaltungsring 20 with the contacting elements 8th in the recording unit 7 is securely held. The connecting elements 10 are with the respective connections 3 the coils, analogous to in 1 and 2 described embodiment, in the manner already described, for example, material, force and / or positively connect to the electrical connection between the coil and the respective contacting elements 8th manufacture.
Durch den Verschaltungsring 20 sind kleinteilige Strukturen für einzelne Kontaktierungselemente 8, welche einzeln in die Aufnahmeeinheiten 7 einzusetzen und zu befestigen sind, vermieden. Dies ermöglicht eine wesentlich einfachere und schnellere Fertigung des segmentierten Stators der elektrischen Maschine, da das Einsetzen des Verschaltungsrings 20 in die Aufnahmeeinheit 7 der ringförmig im Innenraum des Statorgehäuses angeordneten Einzelsegmente 1 lediglich einen einzelnen Fertigungsschritt erfordert. Des Weiteren ist dadurch eine Ausbildung kleinteiliger und komplizierter Strukturen an den Hüllen 2 der Einzelsegmente 1 vermieden. Dies ermöglicht eine einfachere Fertigung der Hüllen 2, d. h. einen vereinfachten Gussvorgang und eine wesentlich einfachere und kostengünstigere Gussform.Through the Verschaltungsring 20 are small-scale structures for individual contacting elements 8th , which individually into the receiving units 7 to use and fasten, avoided. This allows a much simpler and faster production of the segmented stator of the electric machine, since the insertion of the Verschaltungsrings 20 in the receiving unit 7 the ring-shaped in the interior of the stator housing arranged individual segments 1 only requires a single manufacturing step. Furthermore, this is a formation of small-scale and complicated structures on the cases 2 the individual segments 1 avoided. This allows a simpler manufacture of the cases 2 ie a simplified casting process and a much simpler and less expensive mold.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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EinzelsegmentSingle segment
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22
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Hülleshell
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33
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Anschlussconnection
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44
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Stützelementsupport element
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55
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ÜberstandGot over
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66
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Ausnehmungrecess
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77
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Aufnahmeeinheitrecording unit
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88th
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Kontaktierungselementcontacting
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99
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Phasenanschlussphase connection
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1010
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Verbindungselementconnecting element
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1111
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SeitenwandSide wall
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1212
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Verstrebungbrace
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1313
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Verlängerungrenewal
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1414
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EinsatzausformungEinsatzausformung
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1515
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zusätzliche Aufnahmeeinheitadditional recording unit
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1616
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Sensorkabelsensor cable
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1717
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zusätzliche Seitenwandadditional sidewall
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1818
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Klemmelementclamping element
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1919
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Sensorausnehmungsensor recess
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2020
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VerschaltungsringVerschaltungsring
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2121
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Ringkörperring body
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 6359355 B1 [0002] US 6359355 B1 [0002]
