DE102011077980A1

DE102011077980A1 - Einzelspule für einen Stator einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102011077980A1
Application number: DE102011077980A
Authority: DE
Inventors: Peter Marschall
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2012-12-27

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Einzelspule für einen Stator mit einem Statorzahn für eine elektrische Maschine, wobei die Einzelspule (2) einen als Luftspule gewickelten elektrisch leitfähigen Draht (4) und eine Vergussmasse (6) aufweist. Der elektrisch leitfähige Draht (4) ist durch die ausgehärtete Vergussmasse (6) hermetisch dicht umschlossen, wobei durch die ausgehärtete Vergussmasse (6) eine vorgegebene äußere Form (8) der Einzelspule (2) ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Befestigungselement (12) in die ausgehärtete Vergussmasse (6) integriert.

Description

Stand der Technik
Viele Statoren von elektrischen Maschinen werden mit einer sogenannten Einzelzahnwicklung hergestellt. Hierzu werden einzelgewickelte Spulen an Statorzähnen angeordnet, wobei die Statorzähne in dem Lamellenpaket des Stators ausgeformt sind. In der Regel sind diese Zähne dem Rotor der elektrischen Maschine zugewandt und zu einem die elektrische Maschine umgebenden Gehäuse hin durch ein sogenanntes Statorjoch miteinander verbunden. Nach einer Montage der Einzelspule auf dem Statorzahn wird die Einzelspule in einer vorbestimmten Position fixiert. Um eine hermetisch dichte Isolierung der Stator-Einzelspule-Anordnung zu erreichen, wird diese Stator-Einzelspulen-Anordnung in eine Gussform eingelegt und mit einem Harz vergossen. Hierbei lassen sich nur Harze verarbeiten, die in ausgehärtetem Zustand genügend Eigenstabilität aufweisen, um eine äußere Geometrie der Stator-Einzelspule-Anordnung sicher abzubilden. In der Regel werden Polyurethan-, Polyester- oder Epoxydharze verwendet. Diesen Vergussmassen ist jedoch gemein, dass sie in ausgehärtetem Zustand hart sind und eine hohe Sprödigkeit besitzen.
Um eine einfache Positionierung der Einzelspulen auf dem Statorzahn vor dem Vergießen zu erreichen, ist bekannt, die Einzelspule auf einen Spulenträger aus Kunststoff zu wickeln und diese Spule mit dem Spulenträger auf dem Statorzahn anzuordnen, bevor diese Stator-Einzelspule-Anordnung vergossen wird. Gerade bei der Verwendung von Einzelspulen mit Spulenträgern ist es möglich, Vorsprünge in den Spulenträger zu integrieren, die in korrespondierende nutförmige Rücksprünge am Statorzahn verrasten. Allerdings führen derartige nutförmige Rücksprünge in der Statorzahnflanke zu einer Störung des magnetischen Flusses. Dies kann zu einer Leistungseinbuße der elektrischen Maschine von etwa einem Prozent führen.
Auch ist bekannt, die Einzelspulen als Luftspule zu wickeln, mit Isolierpapier auf dem Statorzahn aufzubringen und anschließend diese Stator-Einzelspule-Anordnung zu vergießen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es kann ein Bedürfnis bestehen, als Luftspulen ausgebildete Einzelspulen bereitzustellen, die auf dem Statorzahn in einer vorgegebenen Position sicher fixiert werden können.
Das Bedürfnis kann befriedigt werden durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich durch die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Einzelspule für einen Stator mit einem Statorzahn für eine elektrische Maschine bereitgestellt, wobei die Einzelspule einen als Luftspule gewickelten elektrisch leitfähigen Draht und eine Vergussmasse aufweist. Der elektrisch leitfähige Draht ist durch die ausgehärtete Vergussmasse hermetisch dicht umschlossen. Durch die ausgehärtete Vergussmasse ist eine vorgegebene äußere Form der Einzelspule ausgebildet. Hierbei ist wenigstens ein Befestigungselement in die ausgehärtete Vergussmasse integriert.
Somit ist es möglich, eine als Luftspule ausgebildete Einzelspule inklusive deren Befestigungselemente herzustellen, bevor die Einzelspule auf dem Statorzahn montiert wird. Die Wärmeübertragung der Einzelspule auf den Statorzahn kann beispielsweise durch das Einbringen von Wärmeleitpasten erfolgen. Dadurch, dass der elektrisch leitfähige Draht der Einzelspule vor der Montage der Einzelspule auf den Statorzahn hermetisch dicht umschlossen ist, kann das Einlegen des mit den Einzelspulen bestückten Stators in eine Gussform zum anschließenden Vergießen mittels einer Vergussmasse entfallen. Damit kann auch das aufwendige Entfernen der ausgehärteten Vergussmasse auf der den Statorzähnen gegenüberliegenden und einem Gehäuse zugewandte Rückseite des Stators entfallen. Das wenigstens eine Befestigungselement kann derart gestaltet sein, dass der Statorzahn keine zu dem wenigstens einen Befestigungselement korrespondierende Rücksprünge aufweist, die möglicherweise den Gesamtwirkungsgrad der elektrischen Maschine möglicherweise dadurch negativ beeinflussen, dass durch die Rücksprünge im Lamellenpaket des Stators der magnetische Fluss gestört wird. Das wenigstens eine Befestigungselement kann in die Vergussmasse integriert sein. Hierbei kann das wenigstens eine Befestigungselement positiv in Form eines Vorsprunges oder negativ in Form eines Rücksprunges ausgebildet sein. Auch kann das Befestigungselement ein separates Bauteil darstellen, das beim Vergießen des elektrisch leitfähigen Drahtes mit eingegossen wird. Da als Vergussmasse Polyester-, Polyurethan- oder Epoxydharze verwendet werden, ist die Vergussmasse in ausgehärtetem Zustand hart und spröde. Es soll an dieser Stelle erwähnt werden, dass bei einer Montage der Einzelspule auf dem Statorzahn eben diese Befestigungselemente durch eine korrespondierende Haltevorrichtung aufgenommen werden, um die Einzelspule bezüglich des Statorzahns in einer vorbestimmten Position zu fixieren. Entsprechend können die Vorsprünge, die aus dem Stand der Technik bezüglich des Spulenträgers bekannt sind, nicht in der harten und spröden Vergussmasse abgebildet werden, da diese beim Verrasten in die entsprechenden Rücksprünge elastisch verformbar sind. Beim Aufschieben auf den Statorzahn werden die Vorsprünge elastisch verformt, um sich dann nach dem Erreichen der vorgegebenen Position in die entsprechenden Rücksprünge zu entspannen. Eine derartige Ausgestaltung von Vorsprüngen in der im ausgehärteten Zustand spröden und harten Vergussmasse, die keine elastische Verformung zulässt und damit unelastisch ist, würde beim Aufschieben der Einzelspule auf den Statorzahn zu einem Abscheren oder Wegbrechen dieser Vorsprünge führen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das wenigstens eine Befestigungselement der Einzelspule eingerichtet, dass durch das wenigstens eine Befestigungselement die Einzelspule in einem komplett montierten Zustand der elektrischen Maschine an dem Statorzahn in einer vorbestimmten Position gehalten ist.
Unter einem komplett montierten Zustand ist hier zu verstehen, dass der Rotor und der Stator in ein Gehäuse der elektrischen Maschine eingebracht sind und das Gehäuse mittels eines Lagerdeckels verschlossen wurde. Spätestens zu diesem Zeitpunkt sind die Einzelspulen bezüglich ihrer Lage zu dem jeweiligen Statorzahn in einer vorbestimmten Position fixiert. Das Befestigungselement kann hierbei durch eine an dem Stator und/oder dem Gehäuse und/oder dem Lagerdeckel ausgebildete und mit dem Befestigungselement zusammenwirkende Haltevorrichtung befestigt sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das wenigstens eine Befestigungselement in einer über die Einzelspule hinausragenden Vergussmasse ausgebildet.
Hierbei wird die Vergussmasse partiell angehäuft, wobei das Befestigungselement hierbei in der Vergussmasse entweder positiv oder negativ ausgebildet sein kann. Auch sind mehrfache Ausformungen möglich. Die Befestigungselemente sind in ihren Ausmaßen bezüglich der Einzelspulen möglichst groß und in einfach herzustellenden geometrischen Formen gestaltet. Die Ausmaße der Befestigungselemente sind derart gewählt, dass die Widerstandskraft des Befestigungselements größer ist als die magnetischen Kräfte, die von dem Rotor auf die bestromte Einzelspule wirken, wobei sich die Widerstandskraft aus einer mathematischen Formel in Form eines Produkts aus Querschnittsfläche und Scherfestigkeit der verwendeten Vergussmasse errechnen lässt. Magnetische Kräfte und thermische Belastungen können somit durch die über die Einzelspule hinausragende und in ausgehärtetem Zustand harte und spröde Vergussmasse aufgenommen werden, ohne dass sich die über die Einzelspule hinausragende Vergussmasse von der Einzelspule löst oder von der Einzelspule abspringt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die über die Einzelspule hinausragende Vergussmasse als ein zylinderförmiger Ansatz ausgebildet.
Der zylinderförmige Ansatz kann einfach oder mehrfach an einer Oberseite und/oder Unterseite oder auch an Seitenflächen der Einzelspule ausgebildet sein. In dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der zylinderförmige Ansatz als gerader Kreiszylinder ausgebildet, wobei sich jeweils einer an der Oberseite und der Unterseite der Einzelspule befindet und sich im Wesentlichen entlang einer Rotordrehachse erstreckt. Der zylinderförmige Ansatz kann durch eine Haltevorrichtung mit wenigstens einer zu dem zylinderförmigen Ansatz korrespondierenden Öffnung formschlüssig verbunden sein, wobei die Haltevorrichtung fest mit dem Stator verbunden sein kann. Die Haltevorrichtung kann aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein. Auch kann die Haltevorrichtung in einem Ausführungsbeispiel scheibenförmig ausgestaltet sein, wobei sich die Haltevorrichtung quer zu der Rotationsachse in einem vorgegebenen Abstand parallel zu dem als Lamellenpaket ausgestalteten Stator erstreckt. Hierbei können die Öffnungen in der Haltevorrichtung als Bohrungen ausgebildet sein, die sich dann parallel zur Rotationsachse erstrecken. Gerade die Ausbildung der über die Einzelspule hinausragenden Vergussmasse als zylinderförmiger Ansatz in Verbindung mit einer kreisringförmig gestalteten Haltevorrichtung mit zu den zylinderförmigen Ansätzen korrespondierenden Bohrungen lassen sich leicht herstellen. Auch lässt sich eine derartige Haltevorrichtung leicht auf die zylinderförmigen Ansätze derart aufsetzen, dass die Haltevorrichtung sowohl mit dem Stator als auch mit den zylinderförmigen Ansätzen eine formschlüssige Verbindung eingeht und somit die Einzelspule in einer vorbestimmten Position bezüglich des Statorzahns fixiert.
Auch kann die über die Einzelspule hinausragende Vergussmasse als wenigstens eine Auskragung an der Oberseite der Einzelspule ausgebildet sein, wobei die Auskragung im Wesentlichen in Richtung der Rotationsachse des Rotors verläuft. Natürlich kann in Rotationsachse gesehen an der der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite ebenfalls eine sich in Rotationsachse erstreckende Auskragung ausgeformt sein. Einzelspulen, die mit einer oder mehreren derartigen Auskragungen versehen sind, können beispielsweise auf einem Statorzahn derart positioniert werden, dass ein mit der wenigstens einen Auskragung zusammenwirkender Haltehaken, der fest mit dem Stator verbunden ist, diese Auskragung umgreift. Auch kann statt des mit dem Stators verbundenen Haltehakens beispielsweise in der Innenwandung des Lagerdeckels und/oder der der Innenwandung des Lagerdeckels gegenüberliegenden Gehäuseinnenwandung des Gehäuses jeweils eine Nut ausgebildet sein. Bei dem Montieren des mit den Einzelspulen bestückten Stators kann die wenigstens eine Auskragung der Einzelspule von der Nut umgriffen werden, so dass eine endgültige Positionierung der Einzelspule bezüglich des Statorzahns sich erst dann ergeben kann, wenn der Lagerdeckel seine endgültige Position bezüglich des Gehäuses eingenommen hat und damit die wenigstens eine Auskragung in der korrespondierenden Nut ihre vorbestimmte Position eingenommen hat.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das wenigstens eine Befestigungselement der Einzelspule als ein Schnapphaken ausgebildet, wobei der wenigstens eine Schnapphaken mit der Einzelspule fest verbunden ist.
Der Schnapphaken ist als ein separates Element ausgebildet, wobei das Material, aus dem der Schnapphaken gefertigt ist, von dem Material der Vergussmasse verschieden ist. Der Schnapphaken kann aus einem elastisch verformbaren Kunststoff oder Metall hergestellt sein. Damit kann der Schnapphaken beispielsweise um einen Stator herumschnappen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erstreckt sich der wenigstens eine Schnapphaken in eine Montagerichtung der Einzelspule derart, dass der Schnapphaken an einer Rückseite des Stators verrasten kann.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Statoranordnung mit einer Einzelspule bereitgestellt. Ein Halteelement ist an einem Stator fest verbunden, wobei das Halteelement zu dem wenigstens einen Befestigungselement korrespondierend ausgeführt ist. Durch das Zusammenwirken des Halteelements mit dem wenigstens einen Befestigungselement ist die Einzelspule in einer vorbestimmten Position an einem Statorzahn gehalten.
In der hier vorgeschlagenen Statoranordnung wird die Einzelspule an den Stator in einer vorbestimmten Position bezüglich des Statorzahns fest verbunden. Diese Statoranordnung kann dann in das Gehäuse der elektrischen Maschine eingeführt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das wenigstens eine Befestigungselement an dem Halteelement formschlüssig verbunden und an einer Bewegung in Richtung einer Rotationsachse eines Rotors gehindert.
Hierdurch wird verhindert, dass die von dem Rotor auf die bestromte Einzelspule ausgeübten magnetischen Kräfte eine Verlagerung der Einzelspule aus ihrer vorbestimmten Position am Statorzahn in Richtung des Rotors bewirken.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das wenigstens eine Befestigungselement als ein zylinderförmiger Ansatz ausgebildet, wobei der Ansatz durch eine Öffnung in einem als Scheibe ausgeformten Halteelement umschlossen ist.
Hierdurch wird in einfacher Weise die Einzelspule in ihrer vorbestimmten Position bezüglich des Statorzahns an dem Halteelement vorzugsweise formschlüssig verbunden ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine elektrische Maschine mit einer Statoranordnung vorgeschlagen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine elektrische Maschine mit einem Stator mit einem Statorzahn, einem Gehäuse mit einem Lagerdeckel und einer Einzelspule bereitgestellt. Der Stator ist mit dem Gehäuse fest verbunden. Das Gehäuse ist durch den Lagerdeckel verschlossen. Das Gehäuse und/oder der Lagerdeckel sind dazu ausgebildet, das wenigstens eine Befestigungselement der Einzelspule in einer vorbestimmten Position an dem Statorzahn zu halten.
Beispielsweise können an einer Innenwandung und/oder Außenwandung des Gehäuses und/oder des Lagerdeckels Halteelemente ausgeformt sein, die mit zu den Halteelementen korrespondierenden Befestigungselementen der Einzelspulen zusammenwirken. Auch kann an der Innenwandung des Gehäuses und/oder des Lagerdeckels lediglich eine Nut ausgebildet sein, die mit wenigstens einer an der wenigstens einen Einzelspule ausgebildeten und mit der Nut korrespondierenden Auskragung zusammenwirkt. So ist es möglich, einen mit Einzelspulen bestückten Stator in das Gehäuse einzuführen und das Gehäuse mit dem Lagerdeckel zu verschließen, wobei die Einzelspulen bezüglich des Statorzahns erst ihre vorbestimmte Position einnehmen und mit der Nut formschlüssig verbunden sind, wenn der Lagerdeckel bezüglich des Gehäuses der elektrischen Maschine endgültig positioniert ist.
Es wird angemerkt, dass Gedanken zu der Erfindung hierin im Zusammenhang mit einer Einzelspule, einer Statoranordnung und einer elektrischen Maschine beschrieben sind. Einem Fachmann ist hierbei klar, dass die einzelnen beschriebenen Merkmale auf verschiedene Weise miteinander kombiniert werden können, um so auch zu anderen Ausgestaltungen der Erfindung zu gelangen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu.
1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Einzelspule mit einem zylinderförmigen Ansatz an ihrer Oberseite in einer perspektivischen Ansicht;
2 zeigt die in 1 dargestellte Einzelspule mit einem weiteren zylindrischen Ansatz an ihrer Unterseite in einer Seitenansicht;
3 zeigt einen Schnitt der auf einem Statorzahn montierten in 2 dargestellten Einzelspule mit einer Haltevorrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
4 zeigt einen Ausschnitt aus der Einzelspule mit einer Auskragung an ihrer Oberseite in einer perspektivischen Ansicht;
5 zeigt die in 4 dargestellte Einzelspule mit einer weiteren Auskragung an ihrer Unterseite in einer Seitenansicht;
6 zeigt einen Ausschnitt aus der Einzelspule mit einem Schnapphaken in einer perspektivischen Ansicht;
7 zeigt die in 6 dargestellte Einzelspule mit einem weiteren Schnapphaken in einer perspektivischen Ansicht; und
8 zeigt die in 7 dargestellte Einzelspule mit Schnapphaken an einem Stator montiert in einer perspektivischen Ansicht.
Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Einzelspule 2 in einer perspektivischen Ansicht. Die Einzelspule 2 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Draht 4, einer Vergussmasse 6 sowie einem Befestigungselement 12, das in einer über die Einzelspule 2 hinausragenden Vergussmasse 6 ausgebildet ist. Der elektrisch leitfähige Draht 4 ist zu einer Luftspule gewickelt. Der elektrisch leitfähige Draht 4 ist durch die ausgehärtete Vergussmasse 6 hermetisch dicht umschlossen, wobei durch die ausgehärtete Vergussmasse 6 eine vorgegebene äußere Form 8 der Einzelspule ausgebildet ist. Der elektrisch leitfähige Draht 4 ist ferner mit zwei Anschlussleitungen 10 verbunden, wobei die Anschlussleitungen 10 mit dem elektrisch leitfähigen Draht 4 einstückig ausgebildet sind. Die äußere Form 8 der Einzelspule 2 bildet eine Spulenoberseite 16 aus, an der sich das Befestigungselement 12 als ein kreiszylinderförmiger Ansatz 14 in Richtung einer Rotationsachse R eines hier nicht dargestellten Rotors erstreckt. Der kreiszylinderförmige Ansatz 14 ist aus der Vergussmasse 6 geformt, wobei die Herstellung des kreiszylinderförmigen Ansatzes 14 zusammen mit dem Vergießen des elektrisch leitfähigen Drahtes 4 erfolgt. Die hier verwendete Vergussmasse 6 ist im ausgehärteten Zustand hart und spröde. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Vergussmasse 6 aus einem Polyesterharz, sie kann jedoch auch aus einem Polyurethan- oder einem Epoxydharz bestehen. Die Einzelspule 2 ist ferner durch eine Innenfläche 20 begrenzt. Die Innenfläche 20 ist durch zwei sich quer erstreckende und einander gegenüberliegende erste Innenseiten 22 und zwei sich längs erstreckende und einander gegenüberliegende zweite Innenseiten 24 gebildet. Die ersten 22 und/oder die zweiten Innenseiten 24 können im Wesentlichen rechteckig ausgeführt sein.
2 zeigt die Einzelspule 2 aus 1 mit einem weiteren kreiszylindrischen Ansatz 14, welcher an einer der Spulenoberseite 16 gegenüberliegenden Spulenunterseite 18 ausgebildet ist. Hierbei sind die beiden zylindrischen Ansätze 14 einander gegenüberliegend angeordnet und erstrecken sich parallel zu der Rotationsachse R.
3 zeigt einen Schnitt der auf einem Statorzahn 28 eines Stators 26 montierten Einzelspule 2 aus 2 mit einer Haltevorrichtung 38 in einer perspektivischen Ansicht. Jeder Statorzahn 28 besitzt einen Statorzahnkopf 29, welcher einem hier nicht dargestellten Rotor zugewandt ist und hier durch die strichpunktiert gezeichnete Rotationsachse R dargestellt ist. Dem Statorzahnkopf 29 gegenüberliegend befindet sich ein Statorzahnfuß 31. Der Statorzahnfuß 31 ist als gestrichelte Linie dargestellt. Die Statorzahnfüße 31 sind mittels eines Statorjochs 30 miteinander verbunden. Der Statorzahn 28 wird also begrenzt durch den Statorzahnkopf 29 und den Statorzahnfuß 31 sowie weiterhin durch eine Statorzahnaußenfläche 32. Die Statorzahnaußenfläche 32 wird gebildet durch eine Zahnoberseite 34, eine der Zahnoberseite 34 gegenüberliegende Zahnunterseite 35 sowie zwei einander gegenüberliegende Zahnflanken 36. Mit dem Stator 26 fest verbunden ist ein Halteelement in Form einer Haltevorrichtung 38, die als eine Scheibe 40 ausgebildet ist. Die Scheibe 40 ist in dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Kunststoff einstückig hergestellt. Die Scheibe 40 erstreckt sich in einem vorgegebenen Abstand parallel zur Zahnoberseite 34 bzw. Zahnunterseite 35. Die Scheibe 40 weist Öffnungen 42 auf, welche als zu den kreiszylinderförmigen Ansätzen 14 korrespondierende Bohrungen ausgebildet sind.
Zur Montage dieser Statoranordnung werden die Einzelspulen 2 auf die Statorzähne 28 geschoben, bis die Innenfläche 20 der Einzelspule 2 zumindest weitestgehend die Statorzahnaußenfläche 32 berührt. Anschließend werden die beiden Scheiben 40 parallel zur Rotationsachse R in Richtung des Stators 26 bewegt und derart ausgerichtet, dass die Öffnungen 42 der Scheibe 40 die kreiszylinderförmigen Ansätze 14 formschlüssig umschließen. In dieser Position ist die Haltevorrichtung 38 mit dem Stator 26 mit hier nicht dargestellten Haltemitteln fest verbunden. Diese Statoranordnung kann nunmehr in ein hier nicht dargestelltes Gehäuse einer elektrischen Maschine eingeführt werden.
4 zeigt einen Ausschnitt aus der Einzelspule 2 mit einer Auskragung 44 an der Spulenoberseite 16 in einer perspektivischen Ansicht. Die Darstellung der Einzelspule 2 unterscheidet sich von der Darstellung der Einzelspule 2 aus 1 lediglich dadurch, dass das Befestigungselement 12 nicht als ein kreiszylinderförmiger Ansatz 14 ausgebildet ist, sondern stattdessen als die Auskragung 44. Die Auskragung 44 ist derart gestaltet, dass eine Auskragungsrückseite 46 bündig mit einer Einzelspulenrückseite 48 ausgebildet ist. Ferner sind äußere Längsseiten 52 der Auskragung 44 bündig mit äußeren Längsseiten 50 der Einzelspule 2 gestaltet. Der Auskragungsrückseite 46 gegenüberliegend ist eine Vorderseite 54 angeordnet, welche sich von einem Auskragungskopf 56 zu einem Auskragungsfuß 58 erstreckt. Der Auskragungsfuß 58 ist bündig mit der Spulenoberseite 16. Auch hier ist die Auskragung aus der im ausgehärteten Zustand harten und spröden Vergussmasse 6 ausgebildet. In dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine erste Breite zwischen der Auskragungsrückseite 46 und der Vorderseite 54 im Bereich des Auskragungskopfes 56 kleiner als eine zweite Breite zwischen der Auskragungsrückseite 46 und der Vorderseite 54 im Bereich des Auskragungsfußes 58. Natürlich kann die Auskragung auch derart geformt sein, dass die erste Breite gleich der zweiten Breite ist oder auch, dass die erste Breite größer als die zweite Breite ist. Auch ist die Breite der Auskragung derart bemessen, dass die thermischen Belastungen sowie die Kräfte aufgrund des Magnetismus durch die harte und spröde Vergussmasse 6 aufgenommen werden.
5 zeigt analog zu 2 die Einzelspule 2 aus 4 mit einer weiteren Auskragung 44, die diametral zu der an der Spulenoberseite 16 angeordneten Auskragung an der Spulenunterseite 18 angeordnet ist. Eine Befestigung dieser Einzelspule 2 kann zum einen dadurch erfolgen, dass entsprechende Haltevorrichtung beispielsweise in Form von Haken, die fest mit dem Stator 26 verbunden sind, die Vorderseite 54 der Auskragung 44 umgreifen und so die Einzelspule 2 auf dem Statorzahn 28 in einer vorbestimmten Position fixieren. Die Fixierung der Einzelspulen 2 auf dem Statorzahn 28 kann auch derart erfolgen, dass die Einzelspulen 2 auf die Statorzähne 28 aufgeschoben werden und eine derartige Stator 28-Einzelspule 2-Anordnung in ein Gehäuse einer elektrischen Maschine eingeführt wird. Es soll erwähnt werden, dass die wenigstens eine Einzelspule 2 auf dem Statorzahn 28 lediglich vorfixiert ist, jedoch ihre endgültige vorbestimmte Position noch nicht eingenommen hat. Eine Gehäuseinnenwand des Gehäuses, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse R ausgerichtet ist, kann eine zu den Auskragungen 44 korrespondierende Nut aufweisen. Eine derartige Nut kann auch an einer Innenseite eines Lagerdeckels angeordnet sein. Durch ein Einbringen der Stator 26-Einzelspule 2-Anordnung in das Gehäuse gelangen die Auskragungen 44 in die in dem Gehäuse angebrachte Nut. Durch eine Montage des Lagerdeckels gelangen die weiteren Auskragungen 44 in die Nut des Lagerdeckels. Wenn nun der Lagerdeckel gegenüber dem Gehäuse seine endgültige Position eingenommen hat, werden gleichzeitig durch ein Zusammenwirken der jeweiligen Nut mit der wenigstens einen Auskragung 44 die wenigstens eine Einzelspule 2 in ihrer endgültigen vorbestimmten Position fixiert.
6 zeigt einen Ausschnitt aus der Einzelspule 2 mit einem Schnapphaken 60 in einer perspektivischen Ansicht. Der Schnapphaken 60 besteht im Wesentlichen aus einem Streifen 62, dessen Oberseite 66 an der sich quer erstreckenden ersten Innenseite 22 der Innenfläche 20 mit dem elektrisch leitfähigen Draht 4 mittels der in ausgehärtetem Zustand harten und spröden Vergussmasse 6 unlösbar verbunden ist. Der Schnapphaken 60 ist aus einem elastisch verformbaren Kunststoff einstückig hergestellt. Es soll jedoch angemerkt werden, dass der Schnapphaken 60 in einem Bereich der sich quer erstreckenden ersten Innenseite 22 der Innenfläche 20 aufgrund des festen Verbundes mit dem elektrisch leitfähigen Draht 4 nicht elastisch verformbar ist, sondern lediglich in dem Bereich, der sich von der Einzelspulenrückseite 48 weg in eine Aufsteckrichtung A erstreckt. Der Schnapphaken 60 ist aus elektrisch nicht-leitfähigem Material hergestellt. Der Schnapphaken 60 könnte aber auch aus elektrisch leitfähigem Metall hergestellt sein. An einem vorderen Rand 68 des Streifens 62 des Schnapphakens 60 ist ein Rasthaken 70 angeordnet. Der Rasthaken 70 besitzt eine der Einzelspulenrückseite 48 zugewandte Haltefläche 72, die hier rechtwinklig zu einer Längserstreckungsrichtung des Streifens 62 ausgebildet ist. Ferner ist an dem Rasthaken 70 eine Einführschräge 74 an eine von der Einzelspulenrückseite 48 abgewandten Fläche des Rasthakens 70 ausgebildet.
Eine Unterseite 64, die der Oberseite 66 gegenüberliegend ausgebildet ist, bildet beim Aufschieben der Einzelspule 2 auf den Statorzahn 28 eine Gleitfläche aus, die das Aufschieben erleichtern kann.
7 zeigt die in 6 dargestellte Einzelspule 2 mit einem weiteren Schnapphaken 60 in einer perspektivischen Ansicht. Auch der weitere Schnapphaken 60 ist mittels der Vergussmasse 6 an der sich quer erstreckenden ersten Innenseite 22 der Innenfläche 20 mit dem elektrisch leitfähigen Draht 4 unlösbar verbunden. Beide Schnapphaken 60 werden während des Vergießens des elektrisch leitfähigen Drahts 4 mit der Vergussmasse 6 zu der Einzelspule 2 gestaltet. Die beiden Rasthaken 70 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einander zugewandt.
8 zeigt die in 7 dargestellte Einzelspule 2 mit Schnapphaken 60 an dem Stator 26 montiert in einer perspektivischen Ansicht. Hierbei ist die Einzelspule 2 in Aufsteckrichtung A auf den Statorzahn 28 aufgeschoben. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Einzelspule 2 bezüglich des Statorzahns 28 seine endgültige Position bereits eingenommen. Hierbei liegen die sich längs erstreckenden zweiten Innenseiten 24 der Innenfläche 20 an den beiden Zahnflanken 36 des Statorzahns 28 an. Es soll erwähnt werden, dass sich der Statorzahn 28 vom Statorzahnfuß 31 in Richtung des Statorzahnkopfes 29 verjüngt. Die Haltefläche 72 des Rasthakens 70 liegt an einer Rückseite 76 des Stators 26 an und fixiert die Einzelspule 2 auf dem Statorzahn 28 in einer vorbestimmten Position bezüglich des Statorzahns 28. Die Einzelspule 2 hat bedingt durch den sich verjüngenden Statorzahn 28 kein seitliches Spiel in Richtung der benachbarten Statorzähne 28. Wie bereits erwähnt, erleichtern die Unterseiten 64 des Streifens 60 das Aufschieben der Einzelspule 2 auf den Statorzahn 28, jedoch berührt in dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel die Unterseite 64 des unteren Rasthakens 60 nicht den Stator 26. Beim Aufschieben der Einzelspule 2 auf den Statorzahn 28 in Aufsteckrichtung A werden die beiden Schnapphaken 60 durch den Statorzahn 28 vorgespannt, also elastisch verformt. Die Einführschrägen 74 bewirken, dass die Schnapphaken nicht durch einen weiteren Montageschritt derart vorgespannt werden müssen, dass die Rasthaken 70 auf die Zahnoberseite 34 bzw. die Zahnunterseite 35 des Statorzahns 28 gelangen. Wenn die Einzelspule 2 ihre endgültige Position erreicht hat, entspannen sich die beiden Schnapphaken 60 und fixieren die Einzelspule 2 in einer vorbestimmten Position, indem jede Haltefläche 72 an der Rückseite 76 des Stators 26 anliegt.
Bezugszeichenliste

2: Einzelspule
4: elektrisch leitfähiger Draht
6: Vergussmasse
8: äußere Form der Einzelspule 2
10: Anschlussleitung
12: Befestigungselement
14: kreiszylinderförmiger Ansatz
16: Spulenoberseite der Einzelspule 2
18: Spulenunterseite der Einzelspule 2
20: Innenfläche der Einzelspule
22: sich quer erstreckende erste Innenseite der Innenfläche 20
24: sich längs erstreckende zweite Innenseite der Innenfläche 20
26: Stator
28: Statorzahn
29: Statorzahnkopf
30: Statorjoch
31: Statorzahnfuß
32: Statorzahnaußenfläche
34: Zahnoberseite der Statorzahnaußenfläche 32
35: Zahnunterseite der Statorzahnaußenfläche 32
36: Zahnflanke
38: Haltevorrichtung
40: Scheibe
42: Öffnung in der Scheibe 40
44: Auskragung
46: Auskragungsrückseite
48: Einzelspulenrückseite
50: äußere Längsseite der Einzelspule 2
52: äußere Längsseite der Auskragung 44
54: Vorderseite der Auskragung
56: Auskragungskopf
58: Auskragungsfuß
60: Schnapphaken
62: Streifen
64: Unterseite des Streifens 60
66: Oberseite des Streifens 60
68: vorderer Rand
70: Rasthaken
72: Haltefläche
74: Einführschräge
76: Rückseite des Stators 26
A: Aufsteckrichtung
R: Rotationsachse des Rotors

Claims

Einzelspule für einen Stator mit einem Statorzahn für eine elektrische Maschine, wobei die Einzelspule (2) einen als Luftspule gewickelten elektrisch leitfähigen Draht (4) und eine Vergussmasse (6) aufweist, wobei der elektrisch leitfähige Draht (4) durch die ausgehärtete Vergussmasse (6) hermetisch dicht umschlossen ist, wobei durch die ausgehärtete Vergussmasse (6) eine vorgegebene äußere Form (8) der Einzelspule (2) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Befestigungselement (12) in die ausgehärtete Vergussmasse (6) integriert ist.
Einzelspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befestigungselement (12) eingerichtet ist, dass durch das wenigstens eine Befestigungselement die Einzelspule in einem komplett montierten Zustand der elektrischen Maschine an dem Statorzahn (28) in einer vorbestimmten Position gehalten ist.
Einzelspule nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befestigungselement (12) in einer über die Einzelspule hinausragenden Vergussmasse (6) ausgebildet ist.
Einzelspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Einzelspule hinausragende Vergussmasse (6) als ein zylinderförmiger Ansatz (14) ausgebildet ist.
Einzelspule nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befestigungselement (12) als ein Schnapphaken (60) ausgebildet ist, wobei der wenigstens eine Schnapphaken (60) mit der Einzelspule (2) fest verbunden ist.
Statoranordnung mit einer Einzelspule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halteelement (38) an einem Stator (26) fest verbunden ist, wobei das Halteelement (38) zu dem wenigstens einen Befestigungselement (12) korrespondierend ausgeführt ist und wobei durch das Zusammenwirken des Halteelements (38) mit dem wenigstens einen Befestigungselement (12) die Einzelspule (2) in einer vorbestimmten Position an einem Statorzahn (28) gehalten ist.
Statoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befestigungselement (12) an dem Halteelement (38) formschlüssig verbunden ist und an einer Bewegung in Richtung einer Rotationsachse (R) eines Rotors gehindert ist.
Statoranordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Befestigungselement (12) als ein zylinderförmiger Ansatz (14) ausgebildet ist, wobei der Ansatz (14) durch eine Öffnung (42) in einem als Scheibe (40) ausgeformten Halteelement (38) umschlossen ist.
Elektrische Maschine mit einer Statoranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8.
Elektrische Maschine mit einem Stator mit einem Statorzahn, einem Gehäuse mit einem Lagerdeckel und einer Einzelspule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (26) mit dem Gehäuse fest verbunden ist, wobei das Gehäuse durch den Lagerdeckel verschlossen ist, wobei das Gehäuse und/oder der Lagerdeckel dazu ausgebildet sind, das wenigstens eine Befestigungselement (12) der Einzelspule (2) in einer vorbestimmten Position an dem Statorzahn (28) zu halten.