DE102013222643A1

DE102013222643A1 - Flachpaket zur Herstellung eines Stators

Info

Publication number: DE102013222643A1
Application number: DE201310222643
Authority: DE
Inventors: Steffen Didra; Laszlo Toth; Daniel Gremmel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2015-05-07
Also published as: CN104638782B; HUP1400524A2; HU230563B1; MX341251B; ES2547631A2; MX2014013540A; ES2547631B1; ES2547631R1; CN104638782A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Flachpaket zur Herstellung eines zylindrisch gebogenen Stators (6) einer elektrischen Maschine, das aus einer Vielzahl von Lamellen (2) mit aufeinanderfolgenden Nuten (3) und Zähnen (4) mit Zahnköpfen (5) besteht und in dessen Nuten (3) die Wicklungsdrähte (14) einer Statorwicklung (10) einliegen und an dessen einem Ende (12) Überhangdrähte (9) der Statorwicklung (10) abstehen, die bei fertig gebogenem Stator (6) in Überhangnuten (11) des anderen Endes (13) des Flachpakets eingesetzt sind. Die Zahnköpfe (5.1) der an die Überhangnuten (11) angrenzenden Zähne (4) haben zur Ausbildung verbreiterter Nutöffnungen eine geringere Breite als die übrigen Zahnköpfe (5) des Flachpakets.

Description

Die Erfindung betrifft ein Flachpaket zur Herstellung eines Stators nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Zur Herstellung des Stators einer elektrischen Maschine können aus Blech ausgestanzte Lamellen verwendet werden, die zunächst zu einem so genannten Flachpaket zusammengesetzt werden. Jede Lamelle besitzt in Reihe aufeinanderfolgende Nuten und Zähne, sodass auch an dem Flachpaket entsprechenden Nuten und Zahnreihen ausgebildet sind. In die Nuten können die Drähte der Statorwicklung eingesetzt werden, sodass das Flachpaket mit der einliegenden Statorwicklung dann in einem Biegeverfahren zu einem zylindrischen Stator gebogen wird.
Die in die Nuten eingesetzte Statorwicklung kann so ausgebildet sein, dass am einen Ende des Flachpakets fünf Windungen als Überhangdrähte abstehen, die in entsprechende Nuten am anderen Ende des Flachpakets eingesetzt werden, wenn das Flachpaket zu einem zylindrischen Stator gebogen wird.
Aus der US 7,366,000 B1 ist eine elektrische Maschine bekannt, die einen aus einem Flachpaket hergestellten zylindrischen Stator besitzt. Zur Reduzierung magnetischer Geräusche sind die Zähne des Stators mit unterschiedlich breiten Zahnköpfen ausgestattet.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäß ausgebildete Flachpaket zur Herstellung eines zylindrisch gebogenen Stators mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Überhangdrähte der Statorwicklung, die am einen Ende des Flachpakets überstehen, problemlos in die korrespondierenden Überhangnuten eingesetzt werden können, wenn das Flachpaket zu einem zylindrischen Stator gebogen wird und die beiden Enden des Flachpakets miteinander verbunden werden.
Die von den Zahnköpfen beidseitig begrenzten Nutöffnungen der Überhangnuten besitzen jeweils eine Öffnungsweite, die größer ist als die Breite der in die Überhangnuten einzusetzenden Überhangdrähte einschließlich einer die Überhangdrähte umgebenden Isolierung. Durch eine derart große Öffnungsweite wird das Einsetzen der Überhangdrähte besonders erleichtert. Die Öffnungsweite der Überhangnuten kann sehr vorteilhaft um 4% bis 8% größer sein als die Öffnungsweite der sonstigen Nuten. Damit wird einerseits ein einfaches Einsetzen in die Überhangnuten für die Überhangdrähte ermöglicht, die andererseits im zylindrisch gebogenen Zustand des Stators sicher in den Überhangnuten gehalten werden. Durch das zylindrische Biegen des Flachpakets werden nämlich die Öffnungsweiten auch an den Überhangnuten reduziert, sodass die einliegenden Überhangdrähte sicher in den Überhangnuten gehalten werden.
Bei einem Flachpaket, dessen Nuten regulär eine Öffnungsweite von 2,09 mm haben, wurde für die Überhangnuten jeweils eine Öffnungsweite von 2,19 mm vorgesehen. Dadurch wurde eine wesentliche Montageerleichterung für die Überhangdrähte erhalten, die sich beim Herstellen des zylindrischen Stators problemlos in die Überhangnuten einsetzen ließen. Gleichzeitig wurde damit erreicht, dass die Überhangdrähte im fertigen Stator sicher in den Überhangnuten gehalten wurden.
Besonders vorteilhaft ist es, die Überhangnuten vom Nutengrund bis zu den Zahnköpfen mit einer größeren Höhe auszubilden, als dies bei den übrigen Nuten der Fall ist. Dadurch wird es möglich, die in die Überhangnuten einzuführenden Überhangdrähte mit einer nach oben offenen, im Querschnitt C-förmigen Isolierung zu umgeben, wobei als Isolierung ein Isolierpapier verwendet werden kann. Da die Überhangdrähte mit ihrer an ihrer Unterseite umlaufenden Isolierung auf bereits in den Überhangnuten einliegende Wicklungsdrähte aufgesetzt werden, ergibt sich für die Anordnung der Wicklungsdrähte in den Überhangnuten eine größere Höhe als in den übrigen Nuten. Die um die Überhangdrähte umlaufende Isolierung, die nach oben offen ist, hat gegenüber nach unten offenen Isolierung den Vorteil, dass die Überhangdrähte mit der nach oben offenen Isolierung wesentlich leichter in die Überhangnuten einsetzbar sind. Um diesen Montagevorteil zu erhalten, sind deshalb die Überhangnuten mit einer größeren Höhe zwischen Nutengrund und den Zahnköpfen ausgebildet.
Zur Erzielung einer größeren Höhe zwischen dem Nutengrund und den Zahnköpfen an den Überhangnuten sind vorzugsweise die Zahnköpfe an den Überhangnuten gegenüber den übrigen Zahnköpfen in der Höhe reduziert, wobei jedoch die gesamte Zahnlänge einschließlich Zahnkopf für sämtliche Zähne gleich bleibt. Die Verkürzung der Zahnköpfe ist problemlos realisierbar und ergibt keine nennenswerten Veränderungen in Bezug auf die magnetischen Eigenschaften im Bereich der Überhangnuten.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 die Draufsicht auf ein Flachpaket aus einer Vielzahl von Lamellen,
2 die stirnseitige Ansicht des Flachpakets von 1,
3 die stirnseitige Ansicht eines aus einem Flachpaket gemäß 1 annähernd vollständig gebogenen Stators,
4 eine vergrößerte Darstellung im Bereich der sich beim Biegen des Stators berührenden Enden des gebogenen Flachpakets und
5 eine vergrößerte Darstellung der stirnseitigen Ansicht von 2 mit angedeuteten Überhangdrähten.
Ein in 1 als Flachpaket dargestelltes Blechpaket 1 besitzt eine Vielzahl einzelner Lamellen 2, die beispielsweise aus einem 0,5 mm dicken Stahlblech ausgestanzt sein können. In der stirnseitigen Ansicht von 2 ist die stirnseitige Lamelle 2 des Blechpakets 1 von 1 ersichtlich.
Jede der Lamellen 2 besitzt Nuten 3 und Zähne 4. Am oberen Ende der Zähne 4 sind Zahnköpfe 5 ausgebildet, deren Breite so gewählt ist, dass sich eine geeignete Öffnungsweite zwischen den Zahnköpfen 5 ergibt.
In die Nuten 3 werden die Drähte der Statorwicklung eingesetzt, die jedoch in 1 und 2 nicht dargestellt sind.
Anhand von 3 und 4 wird nun erläutert, wie aus dem Flachpaket gemäß 1 und 2 ein zylindrisch gebogener Stator hergestellt wird.
In der stirnseitigen Ansicht von 3 ist der fast fertig gebogene Stator 6 vereinfacht dargestellt, der an seiner Innenseite 7 radial nach innen gerichtete Nuten 3 und Zähne 4 besitzt. Der Einfachheit halber sind die Nuten 3 und Zähne 4 nur im unteren Bereich des Stators 6 in 3 dargestellt, wo die beiden Enden des Flachpakets von 1 zu einem geschlossenen Statorring 8 zusammengesetzt werden. Dabei werden so genannte Überhangdrähte 9 der Statorwicklung 10 in korrespondierende Überhangnuten 11 eingesetzt. In 4 ist dies anhand einer vergrößerten Darstellung im Bereich der beiden Enden 12, 13 des gebogenen Blechpakets 1 deutlicher ersichtlich.
4 zeigt in den Nuten 3 einliegende Wicklungsdrähte 14, die von einem Isolierpapier 15 umgeben sind, welches die Wicklungsdrähte 14 nach oben offen im Querschnitt C-förmig umschließt. Die Überhangnuten 11 sind nicht vollständig mit Wicklungsdrähten 14 ausgefüllt, da in die Überhangnuten 11 die Überhangdrähte 9 noch von oben eingesetzt werden müssen. Damit das Einsetzen der Überhangdrähte 9 möglichst problemlos erfolgen kann, sind diese in einem flachen Winkel α nach oben gebogen. Außerdem sind die Überhangnuten 11 mit einer größeren Öffnungsweite im Bereich der Zahnköpfe 5 ausgebildet, wie dies anhand von 5 näher erläutert wird.
In 4 ist auch ersichtlich, dass die Überhangdrähte 9 mit einer nach oben offenen, im Querschnitt C-förmigen Isolierung in Form eines Isolierpapiers 16 umgeben sind. Die in dieser Weise angeordnete Isolierung an den Überhangdrähten 9 erfordert einen geringfügig höheren Aufnahmeraum in den Überhangnuten 11, und zwar erhöht um die Materialstärke des Isolierpapiers 16.
In 5 ist die stirnseitige Ansicht eines erfindungsgemäßen Flachpakets vergrößert dargestellt, sodass die Abmessungen der Nuten und Zahnköpfe besser erkennbar sind. Am linken Ende 12 des Flachpakets stehen Überhangdrähte 9 der ansonsten hier nicht dargestellten Statorwicklung ab, wie dies in 4 ebenfalls ersichtlich ist. Die Überhangdrähte 9 können, wie in 4 dargestellt, um einen Winkel α nach oben gebogen werden, bevor das Flachpaket zu einem zylindrischen Stator 6, wie in 3 dargestellt, gebogen wird.
Die Überhangdrähte 9 werden in die Überhangnuten 11 eingesetzt, wenn das Flachpaket, wie in 3 und 4 dargestellt, zu einem zylindrischen Stator 6 gebogen wird. Zahnköpfe 5.1 sind im Bereich der Überhangnuten 11 gegenüber den übrigen Zahnköpfen 5 in ihrer Breite verringert, sodass sich für die Überhangnuten 11 eine größere Öffnungsbreite w2 gegenüber der sonstigen Öffnungsbreite w1 ergibt. In 5 ist auch ersichtlich, dass im Bereich der Überhangnuten 11 die Zahnköpfe 5.1 eine geringere Höhe haben als die übrigen Zahnköpfe 5. Damit ergibt sich in den Überhangnuten 11 vom Nutengrund 17 bis zum Zahnkopf 5.1 eine größere Höhe h2 als bei den regulären Zahnköpfen 5, die vom Nutengrund 17 bis zum Zahnkopf 5 die Höhe h1 haben. Bei fertiggestelltem Stator liegen die Überhangdrähte 9 der Statorwicklung an den mit unterbrochenen Linien dargestellten Positionen in den Überhangnuten 11 ein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7366000 B1 [0004]

Claims

Flachpaket zur Herstellung eines zylindrisch gebogenen Stators (6) einer elektrischen Maschine, das aus einer Vielzahl von Lamellen (2) mit aufeinanderfolgenden Nuten (3) und Zähnen (4) mit Zahnköpfen (5) besteht und in dessen Nuten (3) die Wicklungsdrähte (14) einer Statorwicklung (10) einliegen und an dessen einem Ende (12) Überhangdrähte (9) der Statorwicklung (10) abstehen, die bei fertig gebogenem Stator (6) in Überhangnuten (11) des anderen Endes (13) des Flachpakets eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnköpfe (5.1) der an die Überhangnuten (11) angrenzenden Zähne (4) zur Ausbildung verbreiterter Nutöffnungen eine geringere Breite haben als die übrigen Zahnköpfe (5) des Flachpakets.
Flachpaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Zahnköpfen (5.1) beidseitig begrenzten Nutöffnungen der Überhangnuten (11) jeweils eine Öffnungsbreite (w2) haben, die gleich oder größer ist als die Breite der in die Überhangnuten (11) einzusetzenden Überhangdrähte (9) mit zugehöriger Isolierung.
Flachpaket nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsbreite (w2) der Überhangnuten (11) um 4% bis 8% größer ist als die Öffnungsbreite (w1) der sonstigen Nuten (3).
Flachpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überhangnuten (11) vom Nutengrund (17) bis zu den Zahnköpfen (5.1) eine größere Höhe (h2) haben als die übrigen Nuten (3).
Flachpaket nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Zahnköpfe (5.1) an den Überhangnuten (11) gegenüber den übrigen Zahnköpfen (5) reduziert ist.
Flachpaket nach einem der vorgehergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überhangdrähte (9) in den Überhangnuten (11) in einer im Querschnitt C-förmigen Isolierung aus Papier oder einem anderen folienartigen Isoliermaterial einliegen, deren offene Seite zur Nutöffnung ausgerichtet ist.