DE102012212768A1 - Stator for construction of stator assembly for electronically commutated electrical motor, has ring segment provided with return element directed inwardly towards stator teeth, where return element includes specific range of segment angle - Google Patents

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Abstract

The stator (5) has as a ring segment or cylindrical segment provided with a return element (11), where the return element is directed inwardly towards stator teeth (7). The return element includes a segment angle between 180 and 320 degrees, where the stator teeth include tooth heads spaced apart from each other in a circumferential direction. Identical sheet metal laminations are arranged to form the stator, where non-conductive isolation masks are provided at end faces of the stator. Independent claims are also included for the following: (1) a stator assembly for an electrical machine (2) a method for establishing a stator assembly for an electrical machine.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Maschinen, insbesondere elektronisch kommutierte elektrische Maschinen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren zum Aufbau von Statoranordnungen für elektrische Maschinen geringer Baugröße.The present invention relates to electrical machines, in particular electronically commutated electrical machines. More particularly, the present invention relates to methods of constructing stator assemblies for small size electrical machines.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Maschinen geringer Baugröße wurden bislang als bürstenkommutierte elektrische Maschinen mit Innenläufer ausgebildet, da diese kostengünstig herzustellen sind. Derartige elektrische Maschinen haben jedoch den Nachteil, dass sie eine relativ geringe Drehmomentdichte und eine relativ hohe Masse aufweisen. Daher werden in vielen Anwendungen bürstenkommutierte elektrische Maschinen mit geringer Baugröße zusehends durch elektronisch kommutierte elektrische Maschinen ersetzt. Electric machines of small size were previously designed as brush-commutated electric machines with internal rotor, since they are inexpensive to manufacture. However, such electrical machines have the disadvantage that they have a relatively low torque density and a relatively high mass. Therefore, in many applications, small size, brush-commutated electrical machines are rapidly being replaced by electronically commutated electrical machines.

Bereits aufgrund des Wegfalls von Bürsten weisen elektronisch kommutierte elektrische Maschinen eine höhere Lebensdauer auf und verursachen weniger Laufgeräusche. Des Weiteren entfallen bei diesen elektrischen Maschinen auf die Bürstenkommutierung zurückzuführende hochfrequente elektrische Interferenzen, so dass keine aufwändigen Abschirmmaßnahmen erforderlich sind. Already due to the elimination of brushes have electronically commutated electrical machines on a longer life and cause less noise. Furthermore, high frequency electrical interference attributable to brush commutation is eliminated in these electrical machines, so that no elaborate shielding measures are required.

Um die Drehmomentdichte zu erhöhen, können zudem elektronisch kommutierte elektrische Maschinen mit einer höheren Polzahl ausgebildet werden, was bei bürstenkommutierten elektrischen Maschinen aufgrund von mechanischen Herstellungstoleranzen nur eingeschränkt möglich ist. Eine erhöhte Polzahl erhöht die Drehmomentdichte der elektrischen Maschine und reduziert daher deren Volumen, deren Masse sowie den erforderlichen Materialeinsatz, wodurch die höheren Kosten, die vorwiegend durch die erforderliche Leistungselektronik zur Ansteuerung von Statorspulen der elektrischen Maschine entstehen, zumindest teilweise kompensiert werden können.In order to increase the torque density, electronically commutated electrical machines can also be formed with a higher number of poles, which is only possible to a limited extent in brush-commutated electrical machines due to mechanical manufacturing tolerances. An increased number of poles increases the torque density of the electric machine and therefore reduces their volume, their mass and the required material use, whereby the higher costs, which are mainly due to the required power electronics for driving stator coils of the electric machine, at least partially compensated.

Bei elektronisch kommutierten elektrischen Maschinen mit erhöhten Polzahlen sind Statoranordnungen mit einer relativ hohen Anzahl an Zähnen notwendig, die entsprechende Statorwicklungen tragen. Im Gegensatz zum bewickelten Rotor bei bürstenkommutierten elektrischen Maschinen sind bei elektronisch kommutierten elektrischen Maschinen (Innenläufermaschinen) die Statorzähne bewickelt. Da die Statorzähne jedoch in Richtung einer Innenausnehmung, in der ein drehbarer Rotor angeordnet ist, ausgerichtet sind, verringert sich der Abstand zwischen den Statorzähnen hin zu deren Enden.In electronically commutated electrical machines with increased numbers of poles, stator assemblies having a relatively large number of teeth are required, carrying corresponding stator windings. In contrast to the wound rotor in brush-commutated electrical machines, the stator teeth are wound in electronically commutated electrical machines (internal rotor machines). However, since the stator teeth are oriented toward an inner recess in which a rotatable rotor is disposed, the distance between the stator teeth decreases toward the ends thereof.

Elektronisch kommutierten Innenläufermaschinen mit geringer Baugröße werden in der Regel bewickelt, indem ein Wicklungswerkzeug benachbarte Nuten durchfährt und dabei einen Wicklungsdraht um den zwischen den Nuten liegenden Statorzahn wickelt. Um das Wicklungswerkzeug durch die Nuten zu führen, ist es jedoch erforderlich, dass die Nutöffnungen eine ausreichende Breite aufweisen, um zu ermöglichen, dass das Wicklungswerkzeug durch die Nuten geführt werden kann, ohne den Statorzahn zu berühren. Dies erfordert relativ große Nutöffnungen von zwischen 3 und 4 mm. Electronically commutated internal rotor machines of small size are usually wound by a winding tool passes through adjacent grooves, winding a winding wire around the lying between the grooves stator tooth. However, in order to guide the winding tool through the grooves, it is necessary that the groove openings have a sufficient width to allow the winding tool to be passed through the grooves without contacting the stator tooth. This requires relatively large slot openings of between 3 and 4 mm.

Bei elektronisch kommutierten elektrischen Maschinen können solche großen Nutöffnungen zu hohen Rastmomenten führen, woraus Probleme mit Vibrationen, Störgeräuschen und erhöhten Wirbelstromverlusten resultieren können. Bei herkömmlichen elektronisch kommutierten elektrischen Maschinen kann das Verhältnis der Summe der Nutöffnungen zum Gesamtumfang der Innenausnehmung der Statoranordnung bei etwa 40% liegen, wobei ein Verhältnis in einem Bereich um 20% oder weniger wünschenswert ist. Mithilfe des Nadelwicklungsverfahrens lassen sich solche Verhältnisse jedoch nicht erreichen. In electronically commutated electrical machines such large slot openings can lead to high cogging torques, which can result in problems with vibration, noise and increased eddy current losses. In conventional electronically commutated electric machines, the ratio of the sum of the groove openings to the total circumference of the inner recess of the stator assembly may be about 40%, with a ratio in a range of 20% or less being desirable. However, such ratios can not be achieved using the needle winding method.

Auch können bei Verwendung des Nadelwicklungsverfahrens nur Nutfüllfaktoren zwischen 30 und 35% erreicht werden, da die Wicklungsnadel einen Bereich zum Hindurchlaufen durch die Nuten benötigt. Wünschenswert sind jedoch Nutfüllfaktoren in einem Bereich von 45% oder mehr. Ein höherer Nutfüllfaktor erhöht die Motoreffizienz und kann insbesondere durch Erhöhen der Drahtdurchmesser der Wicklungen erreicht werden.Also, using the needle winding method, only groove fill factors between 30 and 35% can be achieved because the winding needle requires a region to pass through the grooves. However, groove fill factors in a range of 45% or more are desirable. A higher slot fill factor increases motor efficiency and can be achieved, in particular, by increasing the wire diameter of the windings.

Zum Aufbau einer Statoranordnung für eine elektrische Maschine kann man eine Kette aus zusammenhängenden Statorsegmenten mit jeweils einem Zahn geradlinig anordnen und in dieser Anordnung bewickeln, so dass die zwischen den Statorzähnen bestehenden Nuten eine ausreichende Breite aufweisen, um die Wicklungsnadel hindurchführen zu können. Anschließend wird die geradlinige Anordnung der Statorsegmente in eine Kreisform gebracht, so dass eine Statoranordnung mit einer Innenausnehmung gebildet wird, wobei die Zahnköpfe der einzelnen Statorzähne gegeneinander bewegt werden und die Nutbreite deutlich abnimmt. To construct a stator assembly for an electrical machine, a chain of connected stator segments, each with one tooth, can be arranged in a straight line and wound in this arrangement, so that the grooves existing between the stator teeth have a sufficient width in order to be able to pass the winding needle. Subsequently, the rectilinear arrangement of the stator is placed in a circular shape, so that a stator assembly is formed with an inner recess, wherein the tooth tips of the individual stator teeth are moved against each other and the groove width decreases significantly.

Weiterhin wird der Nutfüllfaktor durch das Verengen des Nutquerschnitts bei der kreisförmigen Anordnung deutlich erhöht. Das Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass bei einer kreisförmigen Anordnung von zuvor geradlinig miteinander verbundenen Statorsegmenten deren Zahnbasen gegeneinander verbogen werden, so dass eine Schwächung des Materials an den Zahnbasen auftritt, die den magnetischen Widerstand dort erhöhen kann. Insbesondere da die Zahnbasen einen magnetischen Rückschlussbereich ausbilden, führt eine Erhöhung des magnetischen Widerstands zu einer Abnahme der Drehmomentfähigkeit der elektrischen Maschine. Furthermore, the groove fill factor is significantly increased by the narrowing of the groove cross-section in the circular arrangement. However, the method has the disadvantage that in a circular arrangement of previously linearly interconnected stator segments whose tooth bases are bent against each other, so that a weakening of the material occurs at the tooth bases, which can increase the magnetic resistance there. Especially since the tooth bases form a magnetic return area, an increase in the magnetic resistance leads to a decrease in the torque capability of the electric machine.

Häufig werden zur Vermeidung von Rissbildungen im Bereich der Zahnbasen Einkerbungen in den Bereichen vorgesehen, in denen die Zahnbasen miteinander verbunden sind, um Rissbildungen oder sonstige Degradationen des magnetisch leitenden Materials zu vermeiden. Das Vorsehen von Einkerbungen stellt jedoch eine Verringerung des Querschnitts im magnetischen Rückschlussbereich dar, wodurch der magnetische Widerstand systematisch erhöht wird.Often, to avoid cracking in the area of the tooth bases, notches are provided in the areas where the tooth bases are bonded together to prevent cracking or other degradation of the magnetically conductive material. The provision of indentations, however, represents a reduction of the cross-section in the magnetic return region, whereby the magnetic resistance is systematically increased.

Da insbesondere Statoranordnungen für elektrische Maschinen geringer Baugröße durch das Stapeln von Blechlamellen ausgebildet werden, würde weiterhin ein Biegen einer geradlinigen Anordnung von Statorzähnen zu einer zylinderförmigen Statoranordnung für eine elektrische Maschine geringer Baugröße zu einem erheblichen Verformungsstress an der den Statorzähnen gegenüberliegenden Seite der Statorbasen führen, wodurch das insbesondere für Blechlamellen verwendete Material mit hoher Wahrscheinlichkeit reißen würde.In particular, since stator assemblies for small size electrical machines are formed by stacking laminations, bending a straight line array of stator teeth to a cylindrical stator assembly for a small size electrical machine would result in significant stress on the stator base opposite sides of the stator bases the material used in particular for laminations would tear with high probability.

Weiterhin kann es im Fertigungsprozess schwierig sein, eine geradlinig angeordnete Reihe von Statorzähnen, die an Statorbasen miteinander verbunden sind, so umzubiegen, dass man eine exakt kreiszylindrische Statoranordnung erhält, die für den Aufbau einer rotatorischen elektrischen Maschine gefordert ist.Furthermore, in the manufacturing process, it may be difficult to bend a rectilinear series of stator teeth, which are connected to one another at stator bases, so as to obtain an exactly circular-cylindrical stator arrangement which is required for the construction of a rotary electric machine.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Statorelement zum Aufbau einer Statoranordnung für eine Innenläufermaschine geringer Baugröße zur Verfügung zu stellen. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Aufbau einer elektrischen Maschine zur Verfügung zu stellen, mit dem kleinere Nutöffnungen und ein erhöhter Nutfüllfaktor erreicht werden können.It is therefore an object of the present invention to provide a stator for constructing a stator assembly for an internal rotor machine of small size available. A further object of the present invention is to provide a method for constructing an electrical machine, with which smaller slot openings and an increased slot fill factor can be achieved.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird durch das Statorelement zum Aufbau einer Statoranordnung für eine elektrische Maschine mit einem Innenläufer gemäß Anspruch 1 sowie durch die Statoranordnung, die elektrische Maschine und das Verfahren zum Aufbau einer Statoranordnung für eine elektrische Maschine gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.This object is achieved by the stator element for constructing a stator assembly for an electric machine with an internal rotor according to claim 1 and by the stator assembly, the electric machine and the method for constructing a stator assembly for an electrical machine according to the independent claims.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the present invention are specified in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Statorelement zum Aufbau einer Statoranordnung für eine elektrische Maschine mit einem Innenläufer vorgesehen, wobei das Statorelement ein als Ringsegment oder Zylindersegment ausgebildetes Rückschlusselement und von dem Rückschlusselement nach innen weisende Statorzähne aufweist, wobei das Segment des Rückschlusselements einen Segmentwinkel zwischen 180° und 320° aufweist. In accordance with a first aspect, a stator element is provided for constructing a stator assembly for an electrical machine with an internal rotor, the stator element having a yoke element designed as a ring segment or cylinder segment and stator teeth pointing inward from the yoke element, wherein the segment of the yoke element has a segment angle between 180 ° and 320 °.

Eine Idee des obigen Statorelements besteht darin, dieses mit einer Geometrie vorzusehen, die nach dem Bewickeln der Statorzähne zu einer ringförmigen bzw. kreiszylindrischen Statoranordnung gebogen werden kann. Da bei einem Lamellenaufbau eine geradlinige Anordnung von Statorzähnen nach deren Bewicklung nicht oder nur unter Inkaufnahme einer Beschädigung zu einer kreisförmigen Statoranordnung gebogen werden kann, ist bei dem erfindungsgemäßen Statorelement vorgesehen, das Statorelement bzw. die Blechschnitte von Blechlamellen zum Aufbau der Statoranordnung mit einer aus der Kreisform aufgebogenen Struktur bzw. einer leicht geöffneten Kontur, d. h. segmentförmig, vorzusehen, wobei die Außenumfangserstreckung des Statorelements dem Außenumfang der herzustellenden Statoranordnung entspricht. Mit anderen Worten wird das Statorelement in einer Form vorgesehen, die man erhielte, wenn eine herzustellende Statoranordnung aufgeschnitten und gleichmäßig aufgebogen würde.An idea of the above stator element is to provide it with a geometry that can be bent after winding the stator teeth into an annular stator assembly. Since a straight-line arrangement of stator teeth can not be bent into a circular stator arrangement with a lamellar structure after winding, the stator element according to the invention provides the stator element or laminations of laminations for constructing the stator arrangement with one of the stator elements Circle-shaped structure or a slightly open contour, d. H. segment-shaped to provide, wherein the outer circumferential extent of the stator corresponds to the outer periphery of the stator assembly to be produced. In other words, the stator element is provided in a form which would be obtained if a stator arrangement to be produced were cut open and bent uniformly.

Ein solches Statorelement hat den Vorteil, dass die Enden der Statorzähne eine höhere Nutbreite aufweisen, durch die eine Wicklungsnadel in einfacher Weise die Wicklungen um die Statorzähne aufbringen kann. Nach dem Bewickeln der Statorzähne verbleibt zwar ein nicht ausgefüllter Bereich zwischen den Statorzähnen, der sich jedoch ebenso verringert wie die Nutbreite, sobald das bewickelte Statorelement zu einer ringförmigen Statoranordnung gebogen wird. Dabei verringern sich die Nutbreiten zwischen den einzelnen Zahnköpfen gleichermaßen, so dass eine im Wesentlichen kreiszylindrische Statoranordnung gebildet wird. Such a stator element has the advantage that the ends of the stator teeth have a higher groove width, through which a winding needle can easily apply the windings around the stator teeth. However, after winding the stator teeth, an unfilled area remains between the stator teeth, but decreases as well as the groove width when the wound stator element is bent into an annular stator assembly. In this case, the groove widths between the individual tooth heads likewise decrease, so that a substantially circular-cylindrical stator arrangement is formed.

Ein weiterer Vorteil des Aufbaus einer Statoranordnung aus dem erfindungsgemäßen Statorelement besteht darin, dass bei einer Lamellenaufbauweise das Blechmaterial, aus dem die Blechlamellen aufgebaut sind, mit einer geringeren Biegbarkeit und damit mit einem höheren Siliziumanteil ausgebildet werden kann, da die mechanische Deformation der Blechlamellen zum vollständigen Schließen zu der Statoranordnung vergleichsweise gering bleibt. Eine Blechlamelle mit einem hohen Siliziumanteil ist sehr vorteilhaft, da Eisenverluste im Stator reduziert werden können und dadurch die Motoreffizienz verbessert werden kann, was insbesondere bei einer hohen Motorpolzahl vorteilhaft ist.Another advantage of the construction of a stator assembly of the stator according to the invention is that in a lamellar structure, the sheet material from which the laminations are constructed, with a lower flexibility and thus can be formed with a higher silicon content, since the mechanical deformation of the laminations to complete Close to the stator arrangement remains comparatively low. A laminar plate with a high silicon content is very advantageous because iron losses in the stator can be reduced and thereby the motor efficiency can be improved, which is advantageous in particular with a high number of motor poles.

Weiterhin können die Statorzähne Zahnköpfe aufweisen, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Furthermore, the stator teeth may have tooth tips which are circumferentially spaced from each other.

Das Statorelement kann mit mehreren gleichartigen Blechlamellen ausgebildet sein, die in Deckung aufeinander zum Bilden des Statorelements angeordnet sind.The stator element may be formed with a plurality of similar laminations, which are arranged in coincidence to form the stator.

Es kann vorgesehen sein, dass das Statorelement an seinen Stirnseiten mit einer oder mehreren elektrisch nicht leitenden Isolationsmasken versehen ist, die im Wesentlichen gleichartig zu einem Querschnitt des Statorelements quer zu einer axialen Richtung ausgebildet sind.It can be provided that the stator element is provided at its end faces with one or more electrically non-conductive insulation masks, which are formed substantially similar to a cross section of the stator element transversely to an axial direction.

Gemäß einer Ausführungsform können die eine oder die mehreren Isolationsmasken mit Einkerbungen an ihrem Außenumfang versehen sein.According to one embodiment, the one or more isolation masks may be provided with notches on its outer periphery.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Statoranordnung für eine elektrische Maschine vorgesehen, umfassend:

  • – das obige Statorelement; und
  • – Statorspulen, die um die Statorzähne gewickelt sind;
wobei das Statorelement von dem Ringsegment oder Zylindersegment in eine Ringform bzw. Kreiszylinderform gebogen ist, so dass einander gegenüberliegende Enden des Rückschlusselements aneinander anliegen.In another aspect, a stator assembly for an electrical machine is provided, comprising:
  • The above stator element; and
  • - stator coils wound around the stator teeth;
wherein the stator element is bent from the ring segment or cylinder segment into an annular or circular cylindrical shape, so that opposite ends of the return element abut each other.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine elektrische Maschine mit der obigen Statoranordnung vorgesehen.In another aspect, an electric machine is provided with the above stator assembly.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Aufbau einer Statoranordnung für eine elektrische Maschine vorgesehen, mit folgenden Schritten:

  • – Bereitstellen des obigen Statorelements;
  • – Bewickeln mindestens eines Statorzahns des Statorelements mit einem Wicklungsdraht, um eine den mindestens einen Statorzahn umgebende Statorspule zu erhalten; und
  • – Biegen des bewickelten Statorelements zu einer Ringform bzw. einer Kreiszylinderform, so dass Segmentenden des Ringsegments bzw. des Kreiszylindersegments aneinander anliegen.
According to a further aspect, a method for constructing a stator assembly for an electrical machine is provided, comprising the following steps:
  • Providing the above stator element;
  • - winding at least one stator tooth of the stator element with a winding wire to obtain a stator coil surrounding the at least one stator tooth; and
  • Bending the wound stator element into a ring shape or a circular cylindrical shape so that segment ends of the ring segment or the circular cylinder segment abut one another.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine Darstellung eines Blechschnitts einer Blechlamelle zum Aufbau eines Statorelements für eine Statoranordnung; 1 a representation of a sheet metal section of a lamination for the construction of a stator for a stator assembly;

2 eine schematische Darstellung eines Vorgangs zum Bewickeln der einzelnen Statorzähne des Statorelements der 1; 2 a schematic representation of a process for winding the individual stator teeth of the stator of the 1 ;

3 eine Darstellung des Verbindens der einzelnen Statorspulen in einer Sternpunktschaltung; 3 a representation of the connection of the individual stator coils in a neutral circuit;

4 eine schematische Darstellung einer Statoranordnung, die aus den bewickelten Statorelementen der 3 gebildet wird; 4 a schematic representation of a stator assembly consisting of the wound stator elements of 3 is formed;

5 eine schematische Darstellung einer Isolationsmaske für ein Stirnende eines aus mehreren Blechlamellen aufgebauten Statorelements, das vor einem Bewickeln der Zähne des Statorelements auf die Stirnseiten der Stapelanordnung aufgebracht wird; 5 a schematic representation of an insulation mask for a front end of a stator made of a plurality of laminations stator, which is applied to a winding of the teeth of the stator on the front sides of the stack assembly;

6 die Form der Isolationsmaske nach dem Bilden der Statoranordnung, wie in 4 gezeigt ist; und 6 the shape of the isolation mask after forming the stator assembly, as in 4 is shown; and

7 eine Darstellung der Anordnung der Blechschnitte für die Blechlamellen zum Aufbau des Statorelements bei bestmöglicher Flächenausnutzung in einem Stanzprozess. 7 a representation of the arrangement of the laminations for the laminations for the construction of the stator with the best possible area utilization in a punching process.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

In 1 ist ein Blechschnitt für eine Blechlamelle 1 zum Aufbau eine Statoranordnung in einer Draufsicht dargestellt. Die Blechlamelle 1 weist die Form eines nicht geschlossenen Rings auf, wobei die Aussparung im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Winkel von α = 105° aufweist. Insbesondere können die Blechlamellen 1 eine Aussparung zu einem Vollkreis in Winkelbereichen zwischen 40° und 180° aufweisen. D.h. der korrespondierende Segmentwinkel der Blechlamelle 1 liegt zwischen 180° und 320°.In 1 is a sheet metal cut for a sheet metal lamella 1 to construct a stator assembly shown in a plan view. The sheet metal lamella 1 has the shape of a non-closed ring, wherein the recess in the illustrated embodiment has an angle of α = 105 °. In particular, the laminations 1 have a recess to a full circle in angular ranges between 40 ° and 180 °. That is, the corresponding segment angle of the lamination 1 is between 180 ° and 320 °.

Die Blechlamelle 1 weist einen Rückschlussbereich 2 und Zahnbereiche 3 auf, die von dem Rückschlussbereich 2 ins von dem Rückschlussbereich umgebene Innere der Blechlamelle 1 ragen. Die Blechlamelle 1 weist zwölf Zahnbereiche 3 auf, die zum späteren Aufbau einer Statoranordnung mit zwölf Statorzähnen vorgesehen sind. An den nach innen weisenden Enden der Zahnbereiche 3 sind Zahnkopfbereiche 4 angeordnet, deren Breite gegenüber der Breite des Zahnbereichs 3 in Umfangsrichtung vergrößert ist. The sheet metal lamella 1 has a conclusion area 2 and tooth areas 3 on top of that from the inference area 2 into the inside of the sheet metal lamella surrounded by the return area 1 protrude. The sheet metal lamella 1 has twelve tooth areas 3 on, which are provided for later construction of a stator assembly with twelve stator teeth. At the inward-facing ends of the tooth areas 3 are tooth-head areas 4 arranged, whose width is opposite to the width of the tooth area 3 is enlarged in the circumferential direction.

In der nicht vollständig geschlossenen, teilkreisförmigen Struktur der Blechlamelle 1 weisen die Zahnkopfbereiche 4 einen ausreichenden Abstand zueinander auf, um nach dem Stapeln der Blechlamellen eine Bewicklung mithilfe eines Nadelwicklungsverfahrens durchzuführen. Dazu werden zunächst gleichartige Blechlamellen 1 in Deckung zueinander aufeinander gestapelt, um ein Statorelement 5 auszubilden. Ein solches Statorelement 5 ist in 2 dargestellt und weist ein ring- oder zylinderförmiges Rückschlusselement 11 und davon nach innen ausgehende Statorzähne 7 auf. Das Statorelement 5 wird mithilfe einer Nadelwicklungsvorrichtung 6 bewickelt, indem eine Wicklungsnadel wechselweise durch benachbarte Nuten 8 geführt wird, wobei ein Wicklungsdraht den zwischen den benachbarten Nuten 8 befindlichen Statorzahn 7 umwickelt.In the not completely closed, part-circular structure of the lamination 1 have the tooth head areas 4 a sufficient distance from each other to perform a winding by means of a Nadelwicklungsverfahrens after stacking the laminations. These are first similar laminations 1 stacked on top of each other to cover a stator element 5 train. Such a stator element 5 is in 2 shown and has a ring or cylindrical return element 11 and inwardly outgoing stator teeth 7 on. The stator element 5 is done using a needle winding device 6 wound by a winding needle alternately by adjacent grooves 8th is guided, wherein a winding wire between the adjacent grooves 8th located stator tooth 7 wrapped.

Auf diese Weise werden zunächst alle Statorzähne 7 des Statorelements 5 bewickelt, wobei keine vollständige Füllung des Querschnitts der Nut 8 mit Wicklungsdraht erfolgen kann, da die Wicklungsnadel einen entsprechenden Platzbedarf hat. Nach dem letzten Durchgang durch die Nuten 8 verbleibt also ein nicht mit Wicklungsdraht befüllter Nutraum.In this way, first all stator teeth 7 of the stator element 5 wound, with no complete filling of the cross section of the groove 8th can be done with winding wire, since the winding needle has a corresponding space requirement. After the last passage through the grooves 8th So remains a not filled with winding wire groove space.

Während und nach dem Bewickeln der Statorzähne 7 werden, wie in 3 dargestellt, die einzelnen gewickelten Statorspulen 9 elektrisch miteinander verbunden, im vorliegenden Fall in Form einer Sternschaltung mit dem Sternpunkt S und den Phasenanschlüssen A, B, C.During and after winding the stator teeth 7 be like in 3 shown, the individual wound stator coils 9 electrically connected to each other, in the present case in the form of a star connection with the neutral point S and the phase terminals A, B, C.

Es folgt, wie in 4 dargestellt, ein Verformungsschritt, in dem die beiden Enden des teilkreisförmig ausgebildeten Statorelements 5 gegeneinander gebogen werden, bis diese an der Position 10 aufeinander treffen, an der sie miteinander verbunden oder durch andere Haltemaßnahmen gegeneinander gepresst werden, um ein Auseinanderbiegen der Enden des Statorelements 5 zu verhindern. It follows, as in 4 illustrated, a deformation step in which the two ends of the partially circular shaped stator 5 be bent against each other until this at the position 10 meet each other, where they are connected to each other or pressed by other holding measures against each other, to a bending apart of the ends of the stator 5 to prevent.

Durch die Verformung des Statorelements 5 zu der Teilkreisstruktur führt eine solche anschließende Biegung des Statorelements 5 in eine Ringform bzw. Kreiszylinderform zu einer gleichmäßigen Verringerung der Nutbreite der Nutöffnungen 11 und des Nutquerschnitts 8, so dass die Nutbreite verringert und der Nutfüllfaktor erhöht werden. Dies führt zu einer verbesserten Effizienz einer elektrischen Maschine mit einer derartigen Statoranordnung, ohne dass die Probleme des Stands der Technik auftreten, wie beispielsweise das Erhalten der kreiszylindrischen Struktur einer aus einem Statorelement gebildeten Statoranordnung und einer Verschlechterung der magnetischen Eigenschaften des Rückschlussmaterials aufgrund einer zu großen Biegung des Statorelements.By the deformation of the stator 5 to the pitch circle structure leads such a subsequent bending of the stator 5 in a ring shape or circular cylindrical shape to a uniform reduction of the groove width of the groove openings 11 and the groove cross-section 8th so that the groove width is reduced and the groove fill factor is increased. This leads to improved efficiency of an electric machine having such a stator assembly without the problems of the prior art occur, such as obtaining the circular cylindrical structure of a stator assembly formed from a stator and a deterioration of the magnetic properties of the flux material due to excessive bending of the stator element.

Um eine ausreichende Isolierung des Wicklungsdrahts an den Statorzähnen 7 zu gewährleisten, kann nach dem Stapeln der Blechlamellen 1 zu dem Statorelement 5 an dessen Stirnenden eine Isolationsmaske 15 aufgebracht sein, wie sie in einer Draufsicht beispielsweise in 5 dargestellt ist. Die Isolationsmaske 15 weist im Wesentlichen die gleiche Schnittform auf wie die Blechlamelle 1, ist jedoch aus einem elektrisch nicht leitenden Material, wie beispielsweise Kunststoff, ausgebildet. To ensure sufficient insulation of the winding wire on the stator teeth 7 to ensure, after stacking the laminations 1 to the stator element 5 at the front ends of an insulation mask 15 be applied as in a plan view example in 5 is shown. The isolation mask 15 has essentially the same sectional shape as the lamination 1 , but is made of an electrically non-conductive material, such as plastic.

Um ein Brechen der Isolationsmaske 15 beim Biegeprozess zu der kreiszylindrischen Form des Statorelements 5 zu vermeiden, können in den an den Blechlamellen 1 anliegenden Zahnbasisbereichen von dem Außenumfang abgehende Einkerbungen 16 vorgesehen sein, die Sollbiegestellen bei dem sich anschließenden Biegeprozess zu der Statoranordnung darstellen. Beispielsweise ist in 6 die Isolationsmaske 15 dargestellt, wie sie nach dem Biegeprozess an dem Lamellenstapel vorliegt. Man erkennt die Aufspreizung der Einkerbungen 16 am Umfang der Isolationsmaske 15.To break the isolation mask 15 during the bending process to the circular cylindrical shape of the stator 5 To avoid, in the on the laminations 1 adjacent tooth base portions of the outer circumference outgoing notches 16 be provided, which represent predetermined bending points in the subsequent bending process to the stator assembly. For example, in 6 the isolation mask 15 represented as it is present after the bending process on the lamella stack. One recognizes the spreading of the notches 16 on the circumference of the insulation mask 15 ,

Um die Blechlamellen 1 platz- und materialsparend aus einem Blechrohling zu stanzen, können diese entsprechend einer zahnartigen, ineinander greifenden Struktur an der Stanzform ausgebildet sein, wobei jeweils ein Ende einer herzustellenden Blechlamelle 1 in einem durch den Teilkreis definierten Innenbereich einer weiteren gleichartigen Blechlamelle 1 angeordnet ist. Es entsteht ein Stanzschnitt, wie er in 7 dargestellt ist, wobei in den Stanzschnittbereich zum Stanzen einer Blechlamelle 1 jeweils zwei Stanzschnittbereiche von zwei weiteren Blechlamellen 1 hineinragen, so dass die Ausbeute von gestanzten Blechlamellen 1 aus einer vorgegebenen Fläche an Blechmaterial möglichst groß ist.To the laminations 1 To save space and material from a sheet metal blank, they may be formed according to a tooth-like, interlocking structure on the punching die, wherein in each case one end of a sheet metal blade to be produced 1 in a defined by the pitch inner region of another similar sheet metal plate 1 is arranged. It creates a punching cut, as in 7 is shown, wherein in the punching cut area for punching a lamination 1 in each case two punched cut areas of two further laminations 1 protrude so that the yield of stamped laminations 1 from a given area of sheet metal is as large as possible.

Claims (10)

Statorelement (5) zum Aufbau einer Statoranordnung für eine elektrische Maschine mit einem Innenläufer, wobei das Statorelement (5) ein als Ringsegment oder Zylindersegment ausgebildetes Rückschlusselement (11) und von dem Rückschlusselement (11) nach innen weisende Statorzähne (7) aufweist, wobei das Rückschlusselement (11) einen Segmentwinkel zwischen 180° und 320° aufweist. Stator element ( 5 ) for constructing a stator assembly for an electric machine with an internal rotor, wherein the stator element ( 5 ) designed as a ring segment or cylinder segment return element ( 11 ) and of the inference element ( 11 ) inwardly facing stator teeth ( 7 ), wherein the return element ( 11 ) has a segment angle between 180 ° and 320 °. Statorelement (5) nach Anspruch 1, wobei die Statorzähne (7) Zahnköpfe aufweisen, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.Stator element ( 5 ) according to claim 1, wherein the stator teeth ( 7 ) Have tooth tips which are circumferentially spaced from each other. Statorelement (5) nach Anspruch 1 oder 2 mit mehreren gleichartigen Blechlamellen (1), die zum Bilden des Statorelements (5) in Deckung aufeinander angeordnet sind. Stator element ( 5 ) according to claim 1 or 2 with a plurality of similar laminations ( 1 ) used to form the stator element ( 5 ) are arranged in coincidence with each other. Statorelement (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Statorelement (5) an seinen Stirnseiten mit einer oder mehreren elektrisch nicht leitenden Isolationsmasken (15) versehen ist, die im Wesentlichen gleichartig zu einem Querschnitt des Statorelements (5) quer zu einer axialen Richtung ausgebildet sind.Stator element ( 5 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the stator element ( 5 ) at its ends with one or more electrically non-conductive isolation masks ( 15 ) which is substantially similar to a cross-section of the stator element (FIG. 5 ) are formed transversely to an axial direction. Statorelement (5) nach Anspruch 4, wobei die eine oder die mehreren Isolationsmasken (15) mit Einkerbungen (16) an ihrem Außenumfang versehen sind. Stator element ( 5 ) according to claim 4, wherein the one or more isolation masks ( 15 ) with notches ( 16 ) are provided on its outer periphery. Statoranordnung für eine elektrische Maschine, umfassend: – ein Statorelement (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5; und – Statorspulen (9), die um die Statorzähne (7) gewickelt sind; wobei das Statorelement (5) von dem Ringsegment oder Zylindersegment in eine Ringform bzw. Kreiszylinderform gebogen ist, so dass einander gegenüberliegende Enden des Rückschlusselements (11) aneinander anliegen. Stator arrangement for an electrical machine, comprising: - a stator element ( 5 ) according to any one of claims 1 to 5; and - stator coils ( 9 ) around the stator teeth ( 7 ) are wound; the stator element ( 5 ) is bent from the ring segment or cylinder segment into a ring shape or circular cylinder shape, so that opposite ends of the return element ( 11 ) abut each other. Elektrische Maschine mit einer Statoranordnung nach Anspruch 6.Electric machine with a stator arrangement according to claim 6. Verfahren zum Aufbau einer Statoranordnung für eine elektrische Maschine, mit folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Statorelements (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5; – Bewickeln mindestens eines Statorzahns (7) des Statorelements (5) mit einem Wicklungsdraht, um eine den mindestens einen Statorzahn (7) umgebende Statorspule (9) zu erhalten; und – Biegen des bewickelten Statorelements (5) zu einer Ringform bzw. einer Kreiszylinderform, so dass Segmentenden des Ringsegments bzw. des Kreiszylindersegments aneinander anliegen.Method for constructing a stator assembly for an electrical machine, comprising the following steps: - providing a stator element ( 5 ) according to any one of claims 1 to 5; - winding at least one stator tooth ( 7 ) of the stator element ( 5 ) with a winding wire around one of the at least one stator tooth ( 7 ) surrounding stator coil ( 9 ) to obtain; and bending the wound stator element ( 5 ) to a ring shape or a circular cylindrical shape, so that the segment ends of the ring segment and the circular cylinder segment abut each other. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewickeln des Statorzahns (7) mittels einer Nadelwickelmaschine durchgeführt wird, wobei eine Wicklungsnadel wechselweise durch benachbarte Nuten (8) geführt wird.A method according to claim 8, characterized in that the winding of the stator tooth ( 7 ) is performed by means of a needle winding machine, wherein a winding needle alternately by adjacent grooves ( 8th ) to be led. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechlamellen (1) für das Statorelement (5) materialsparend aus einem Blechrohling ausgestanzt werden, wobei die Struktur der Stanzform derart ausgebildet ist, dass ein Ende einer herzustellenden Blechlamelle (1) in einen durch den Teilkreis definierten Innenbereich einer weiteren gleichartigen Blechlamelle (1) eingreift.Method according to claim 8, characterized in that the laminations ( 1 ) for the stator element ( 5 ) are punched out of a sheet metal blank to save material, wherein the structure of the punching die is designed such that one end of a sheet metal blade to be produced ( 1 ) in a defined by the pitch inner region of another similar sheet metal plate ( 1 ) intervenes.
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