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Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, mit einem Statorpaket und mit mehreren Einzelzahnspulen, wobei das Statorpaket mehrere Zähne aufweist und die Einzelzahnspulen auf den Zähnen angeordnet oder anordbar sind, wobei die Einzelzahnspulen funktional wirksam mittels jeweils einer Rastverbindung an den Zähnen gesichert oder sicherbar sind.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine, wobei mehrere Statorbleche zu einem Statorpaket mit mehreren Zähnen geschichtet werden, wobei mehrere Einzelzahnspulen jeweils mittels einer Rastverbindung an den Zähnen gesichert werden.
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Aus der
DE 10 2010 063 304 A1 ist ein Stator einer elektrischen Maschine bekannt. Der Stator weist ein Statorpaket und am Stator befestigte Einzelzahnspulen auf. Die Einzelzahnspulen weisen jeweils eine elektrische Spule auf. Die Einzelzahnspulen sind jeweils auf einem Zahn des Statorpaketes aufgepresst, wobei an den Zähnen des Statorpaketes konvexe Ausbuchtungen vorgesehen sind, die die Pressung erzeugen. An den Stirnseiten des Statorpaketes ist zumindest ein Befestigungselement vorgesehen, wobei das Befestigungselement mit den Einzelzahnspulen form- und/oder kraftschlüssig zusammenwirkt. Das Befestigungselement ist ringförmig ausgeführt. Die Rastverbindung zwischen dem Befestigungselement und dem Spulenkörper weist eine Rastfeder und einen Rasthaken auf. Das Befestigungselement ist als ein separates Bauteil ausgebildet, das zwischen dem Spulenkörper und dem Zahn angeordnet ist. Das Befestigungselement ist aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere einem Kunststoff hergestellt.
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Aus der
DE 10 2006 021 898 A1 ist ein weiterer Stator für eine elektrische Maschine bekannt. Der Stator weist ein ringförmiges Statorjoch auf, wobei bei dem Statorjoch eine Anzahl von Einzelzahnspulen angeordnet sind. Die Einzelzahnspulen werden mit Hilfe von jeweils zwei aus einem Isoliermaterial bestehenden Wickelkörper separat gewickelt. Auf den Zähnen sind die Einzelzahnspulen mittels einer Rastverbindung gegen Verrutschen gesichert. Das Blechpaket weist dabei Aussparungen auf. Die Einzelzahnspulen greifen mit entsprechenden Zangen in/die Ausnehmungen ein.
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Aus der gattungsbildenden
DE 10 2006 021 903 A1 und aus der
DE 10 2007 035 531 A1 ist eine elektrische Maschine mit einem Stator und mehreren Einzelzahnspulen bekannt. Die Einzelzahnspulen weisen einen Wickelkörper zur Aufnahme einer Wicklung eines elektrischen Leiters auf. Zur Anordnung des Wickelkörpers an einem Statorzahn der elektrischen Maschine ist an dem Wickelkörper eine Arretiervorrichtung ausgebildet, wobei die Arretiervorrichtung eine Arretierlasche umfasst und die Einzelzahnspulen insbesondere in radialer Richtung am Stator festlegt. Die Arretierlasche ist in einer im Wickelkörper vorgesehenen Aussparung schwenkbeweglich angeordnet und weist an ihrem freien Ende einer Arretiernase auf, die in die Ausnehmung eines Statorzahnes eingreifen und dort arretiert werden kann.
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Die eingangs genannten Verfahren und Statoren sind noch nicht optimal ausgebildet. Eine Sicherung der Spulen durch zusätzliche Befestigungselemente z. B. aus Kunststoff bedarf zusätzlicher Kosten. Die Festigkeit der Befestigungselemente hängt von der Materialauswahl ab. Die Sicherung der Einzelzahnspulen durch Aussparungen am Blechpaket können eine Verminderung des magnetischen Flusses verursachen, insbesondere wenn mehrere Blechpakete ausgespart werden. Auch wenn die Größe der Aussparung minimiert wird und die ausgesparten Blechmengen an anderer Stelle des Zahnes wieder hinzu addiert werden, bedarf dies zusätzlichen Bauraumes.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Stator für eine elektrische Maschine bzw. das eingangs genannte Verfahren zur Herstellung eines solchen Stators für eine elektrische Maschine derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass eine kostengünstige, einfach handhabbare, radiale Sicherung der Einzelzahnspulen an den Zähnen erfolgen kann.
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Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun für den Stator dadurch gelöst, dass das Statorpaket an mindestens einer Seite, insbesondere an beiden Seiten konvexe Prägurtgen aufweist, wobei die jeweilige Einzelzahnspule im montierten Zustand mit einem Federsicherungsmittel die jeweilige Prägung hintergreift. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun für das Verfahren dadurch gelöst, dass das Statorpaket an mindestens einer Seite, insbesondere an beiden Seiten mit konvexen Prägungen versehen wird. Dies hat den Vorteil, dass durch die konvexe, d. h. durch die zur Außenseite hervorstehende jeweilige Prägung die jeweilige Einzelzahnspule radial am Zahn gesichert ist. Die konvexen Prägungen sind insbesondere an einer Stirnfläche des Blechpaketes ausgebildet. Die Prägungen sind in der obersten Blechschicht des Blechpaketes ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass kein zusätzliches Bauteil für die Fixierung erforderlich ist. Es sind keine Aussparungen nötig, die eine Verminderung des magnetischen Flusses hervorrufen könnten. Die Prägungen werden im Fertigungsprozess für die Statorblechpakete verwirklicht und können beispielsweise mit minimalem Aufwand mittels eines Stanz- und/oder Paketierwerkzeuges realisiert werden. Insbesondere wird ein ziehbarer Prägestempel im Werkzeug eingesetzt. Insbesondere sind die Prägungen an beiden Stirnflächen des jeweiligen Blechpaketes insbesondere an jedem Zahn jeweils zwei Prägungen an den jeweiligen Stirnseiten des Zahnes ausgebildet. Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Stator und das erfindnungsgemäße Verfahren auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 bzw. auf die dem Patentanspruch 6 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der nachfolgenden Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 in einer schematischen, perspektivischen Stirnansicht einen Stator mit mehreren sich im Wesentlichen in Axialrichtung erstreckenden Zähnen,
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2 in einer schematischen, perspektivischen, teilweise geschnittenen Darstellung eine Einzelzahnspule,
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3 in einer schematischen Teil-Detaildarstellung einer Stirnseite eines teilweise dargestellten Zahns des Stators von der Seite,
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4 in einer schematischen Darstellung eine Rückseite des Bleches, wobei die Vorderseite des Bleches die Stirnseite des Zahnes bildet, und
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5 in einer längsgeschnittenen Detaildarstellung einen Zahn und eine Einzelzahnspule in schematischer Explosionsdarstellung kurz vor der Montage der Einzelzahnspule auf dem Zahn.
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In 1 ist ein Stator 1 für eine nicht im Einzelnen dargestellte elektrische Maschine gut zu erkennen. In der 1 bis 5 sind die jeweiligen Komponenten des hier beschriebenen Systems schematisch dargestellt, hierzu folgendes:
Der Stator 1 weist ein im Wesentlichen zylindrisches Joch 2 und, mehrere Zähne 3 auf. Die Zähne 3 erstrecken sich ausgehend von dem Joch 2 im Wesentlichen nach radial innen. Der Stator 1 ist durch ein geschichtetes Blechpakt 4 (vgl. 1, 3 und 5) gebildet. Das Blechpaket 4 ist im Wesentlichen durch aufeinander geschichtete einzelne Bleche 5 gebildet. Die Bleche 5 sind in Axialrichtung gesehen nebeneinander angeordnet. Die Stirnseiten 6 sind jeweils durch ein stirnseitiges Blech 7 gebildet.
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Der Stator 1 weist ferner mehrere Einzelzahnspulen 8 auf, wobei die Einzelzahnspulen 8 auf den Zähnen 3 anordbar sind (vgl. 2, 5). Die Einzelzahnspulen 8 weisen einen Wickelkörper 9 auf, wobei eine entsprechende Wicklung 10 eines elektrischen Leiters (nicht näher bezeichnet) von dem Wickelkörper 9 getragen ist. Der Wickelkörper 9 weist eine Aufnahme 11 auf, wobei die Aufnahme 11 an die Zähne 3 angepasst ist. Die Einzelzahnspule 8 kann so mit der Aufnahme 11 über die Zähne 3 geschoben werden, so dass der jeweilige Zahn 3 die jeweilige Einzelzahnspule 8 hält. Die Einzelzahnspulen 8 sind mittels jeweils einer Rastverbindung 12 an den Zähnen 3 gesichert.
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Die eingangs genannten Nachteile sind nun dadurch vermieden, dass das Statorpaket 4 an mindestens einer Seite 13, insbesondere an beiden Seiten 13 konvexe Prägungen 14 aufweist, wobei die jeweilige Einzelzahnspule 8 im montierten Zustand mit einem Federsicherungsmittel 15 die jeweilige Prägung 14 hintergreift. Die Prägungen 14 sind insbesondere an den Stirnseiten 6 des Statorpaketes 4 ausgebildet. Die jeweilige Prägung 14 ist in 4 rückseitig dargestellt, d. h. von der Rückseite aus gesehen konkav ausgebildet. Die jeweilige Prägung 14 ragt über die jeweilige Stirnseite 6 in Richtung des Wickelkörpers 9 im montierten Zustand hervor. Die Prägungen 14 sind im äußersten Statorblech 7 des Statorpaketes 4 ausgebildet. Hierdurch ist kein zusätzliches Bauteil für die Fixierung der jeweiligen Einzelzahnspule 8 erforderlich. Die Prägungen 14 können im Fertigungsprozess für die Statorpakete 4 verwirklicht werden. Bspw. kann die jeweilige Prägung 14 mittels eines Stanz- und Paketierwerkzeuges realisiert werden. Vorzugsweise wird ein ziehbarer Prägestempel im entsprechenden Werkzeug eingesetzt (nicht näher dargestellt).
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Die jeweilige Prägung 14 erstreckt sich quer zur Einbaurichtung der Einzelzahnspule 8. Die jeweilige Prägung 14 ist in Längserstreckung vorzugsweise im Wesentlichen in Umfangsrichtung ausgebildet. Hierdurch wird ein klarer Hinterschnitt (nicht näher bezeichnet) gebildet und damit eine genau definierte Raststellung erzielt. Die Einzelzahnspule 8 wird über die nicht näher bezeichnete steife Seite der Prägung 14 gesichert.
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Die magnetischen Eigenschaften der elektrischen Maschine werden durch die Prägungen 14 nicht beeinflusst. Es ist kein zusätzliches Bauteil zur Sicherung der Einzelzahnspulen 8 erforderlich. Durch die Rastverbindung 12 ist eine prozesssichere Verbindung der Einzelzahnspulen 8 an den Zähnen 3 gegeben. Die Stabilität der Verbindung ist dadurch verbessert, dass keine zusätzlichen Befestigungselemente eingesetzt werden.
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Wie insbesondere aus der 5 ersichtlich ist weisen die Einzelzahnspulen 8 mindestens ein, insbesondere zwei Federsicherungsmittel 15 auf. Das jeweilige Federsicherungsmittel 15 wirkt mit der jeweiligen Prägung 14 zusammen. Die Federsicherungsmittel 15 sind hier insbesondere in Form von federnden Laschen (nicht näher bezeichnet) ausgebildet. Das jeweilige Federsicherungsmittel 15 greift dabei zumindest teilweise in die Aufnahme 11 im unmontierten Zustand hinein. Das jeweilige Federsicherungsmittel 15 erstreckt sich im Wesentlichen mit seiner Spitze entgegen der Einbaurichtung (Einbaurichtung durch Pfeile in 5 dargestellt), so dass die Spitze des jeweiligen Federsicherungsmittels 15 beim Passieren der jeweiligen Prägung 14 hinter der jeweiligen Prägung 14 angeordnet ist bzw. angeordnet wird. Wenn nun die Einzelzahnspule 8 auf den Zahn 3 aufgeschoben wird, so federn die Federsicherungsmittel 15 zunächst beim Vorbeigleiten an den Prägungen 14 zurück und rasten, sobald die Spitze des jeweiligen Federsicherungsmittels 15 die jeweilige Prägung 14 passiert hat, hinter der jeweiligen Prägung 14 ein.
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Das Verfahren zur Herstellung eines Stators 1 für die elektrische Maschine läuft nun im Wesentlichen wie folgt ab:
Bevor die einzelnen Statorbleche 5 zu dem Statorpaket 4 zusammen geschichtet werden, werden in dem entsprechenden Werkzeug, insbesondere in einen Prägewerkzeug an dem äußeren, stirnseitigen Statorblech 7 die nach außen ragenden Prägungen 14 angebracht bzw. hergestellt. Danach werden die Statorbleche 5 einschließlich der äußeren Statorbleche 7 zu dem Statorpaket 4 geschichtet und verbunden. Nach dem entsprechenden Zusammenbau der Einzelzahnspulen 8 werden die Einzelzahnspulen 8 in radialer Richtung auf die Zähne 3 aufgeschoben, so dass die Federsicherungsmittel 15 radial außerhalb der Prägungen 14 zu liegen kommen und so die Einzelzahnspulen 8 an den Zähnen 3 durch die Rastverbindung 12 sichern.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stator
- 2
- Joch
- 3
- Zähne
- 4
- Statorpaket
- 5
- Statorblech
- 6
- Stirnseite
- 7
- Statorblech
- 8
- Einzelzahnspule
- 9
- Wickelkörper
- 10
- Wicklung
- 11
- Aufnahme
- 12
- Rastverbindung
- 13
- Seite
- 14
- Prägung
- 15
- Federsicherungsmittel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010063304 A1 [0003]
- DE 102006021898 A1 [0004]
- DE 102006021903 A1 [0005]
- DE 102007035531 A1 [0005]
