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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Maschinenkomponenten für elektrische Maschinen. Weiterhin betrifft die Erfindung entsprechende Herstellungsverfahren zur Herstellung von Maschinenkomponenten für elektrische Maschinen.
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Stand der Technik
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Elektrische Maschinen mit Rotoren oder Statoren, die einen Grundkörper und von Spulen umgebene Zähne aufweisen, sind bekannt. Dabei können die Zähne insbesondere eines Stators radial nach Innen oder nach Außen gerichtet sein, wobei die Spulendrähte von zwischen den Statorzähnen ausgebildeten Nuten aufgenommen werden. Die Spulen können entweder verteilt, das heißt um mehrere Zähne herum verlaufen, oder in Form einer Einzelzahnwicklung jeweils um einen einzelnen Statorzahn gewickelt sein.
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Bei der Verwendung von Statoren, bei denen jeder Statorzahn von einer separaten Spule umgeben wird, ergeben sich im Vergleich zu verteilten Wicklungen um jeweils mehrere Statorzähne kleinere Wickelköpfe, wodurch ein geringerer Verbrauch an Wicklungsdraht bzw. Wicklungsmaterial erreicht und ferner Kosten eingespart werden können. Insbesondere kann damit ein höher Grad der Nutfüllung, d.h. ein größerer Nutfüllfaktor, erreicht werden, der das Verhältnis eines vom Wicklungsdraht der Spule in der Nut eingenommen Raums zum gesamten Raumbereich der Nut verstanden wird.
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Durch die höheren Grad der Nutfüllung kann somit die elektrische Maschine auf kompaktere Weise realisiert werden. Außerdem können bei den Wicklungen um jeweils einzelne Statorzähne einfache Wickeltechniken zur Anwendung kommen, die für eine automatisierte Herstellung mit großen Stückzahlen besonders gut geeignet sind.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2010 043 976 A1 sowie aus der Druckschrift
US 2012/0126659 A1 ist ein Stator mit einem Grundkörper und mehreren daran angeordneten Zähnen bekannt, wobei der Grundkörper einen oder mehrere Stauchungsbereiche zwischen jeweils zwei der Zähne aufweist. Jedoch ergeben sich dabei viele Luftspalte in dem Statorkern, was den magnetischen Fluss in der elektrischen Maschine nachteilig beinflusst.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2009 029 220 A1 ist ein aus Segmenten zusammengefügter Stator bekannt, wobei jedes Segment mit einem Statorzahn ausgestattet ist. Zum Wickeln der Spulen werden die Segmente durch von durch Kunststoffisolierungsmasken gebildete Verbindungsstege in einem Abstand zueinander gehalten.
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Ein Nachteil bei elektrischen Maschinen mit solchen Statorwicklungen, bei denen insbesondere jeder Statorzahn mit einer Spule versehen ist, ist jedoch die relativ schlechte Wärmeableitung der bei einem Betrieb der elektrischen Maschine in der Spule entstehenden Wärmeleistung. So ist kein ausreichender Wärmeleitungspfad für die in dem Bereich der Mitte der Nut angeordnete Spulenseite zum Statorkern hin vorhanden. Dies ist im hohen Maße bei tiefen und breiten Nuten der Fall. Dadurch wird der Spulenstrom für einen zulässigen maximalen Temperaturanstieg, und somit auch die Drehmomentdichte der elektrischen Maschine begrenzt.
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Aus der
EP 0 414 507 B1 ist ein geschalteter Reluktanzmotor bekannt, der ein Statorblechpaket aufweist, das mit nach innen gerichteten Zähnen und dreiecksförmigen Vorsprüngen gestanzt wurde.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die thermischen Eigenschaften einer Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Stators, mit einer Einzelzahnwicklung zu verbessern, um so eine kompakte elektrische Maschine von hoher Leistungsdichte bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß sind die Maschinenkomponente gemäß Anspruch 1 sowie das Verfahren zur Herstellung einer Maschinenkomponente und die elektrische Maschine nach den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.
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Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine zur Verfügung gestellt, wobei die Maschinenkomponente einen in Glieder unterteilten Grundkörper und an den Gliedern, entlang dem Grundkörper angeordnete, zum Tragen von Spulen vorgesehene Zähne aufweist. Der Grundkörper weist ferner ein oder mehrere zwischen jeweils zwei der Zähne liegende Verbindungselemente auf, die in einem ersten Zustand der Maschinenkomponente jeweils einen Verbindungssteg zum Verbinden von jeweils zwei der Glieder des Grundkörpers bereitstellen. In einem zweiten Zustand der Maschinenkomponente, in dem die Maschinenkomponente gegenüber dem ersten Zustand komprimiert ist, bilden die Verbindungselemente jeweils einen Vorsprung aus, der von dem Grundkörper in eine durch die Zähne definierte Nut hineinragt.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine vorgesehen, das die folgenden Schritte umfasst:
- – Bereitstellen eines mehrere Glieder aufweisenden ringförmigen Grundkörpers, wobei die Glieder durch dazwischenliegende Verbindungsstege miteinander verbunden sind und wobei an den Gliedern Zähne zum Tragen von Spulen angeordnet sind, und
- – Komprimieren des Grundkörpers, insbesondere durch eine radiale und/oder tangentiale Krafteinwirkung, so dass die benachbarte Glieder einander kontaktieren und die Verbindungsstege zu Vorsprüngen werden, die jeweils insbesondere an einem Innenumfang des Grundkörpers in eine zwischen den Zähnen definierte Nut hineinragen.
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Durch die obige Maschinenkomponente wird ermöglicht, dass die Spulen zunächst in dem ersten zustand auf einfache Weise um die Zähne der Maschinenkomponente gewickelt werden können, wonach die aufgeweitete Maschinenkomponente in ihren zweiten Zustand komprimiert werden kann. Gleichzeitig werden durch das Komprimieren der Maschinenkomponente Vorsprünge, insbesondere aus einem thermisch gut leitenden Material, in der Mitte der Nut gebildet. Dadurch kann ferner das thermische Leitungsvermögen zwischen den Spulenseiten in der Mitte einer Nut und der Maschinenkomponente verbessert werden. Ferner kann, insbesondere für einen jeweils vorgegebenen maximalen Temperaturanstieg, aufgrund des erhöhen thermischen Leitungsvermögens ein höherer Spulenstrom erzielt werden. Dies bringt auch eine höhere erreichbare Drehmomentdichte der elektrischen Maschine mit sich.
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Außerdem kann ein für die Spulen zur Verfügung stehender Nutbereich und somit der Nutfüllfaktor vergrößert werden. Dabei können im Vergleich zum Stand der Technik auch die Nutöffnungen verkleinert werden. Dies gilt insbesondere im Vergleich zu einer herkömmlichen Maschinenkomponente, bei dem Vorsprünge mit dreiecksförmigen Querschnitt bereits vollständig während des Stanzprozesses der Blechlamellen gebildet werden. Dies wird unter anderem dadurch ermöglicht, dass die Maschinenkomponente mit einem komprimierbaren Rückschlussbereich ausgebildet ist.
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Ferner kann sich gegebenenfalls auch ein Vorteil wie zum Beispiel ein reduziertes Rastmoment ergeben, oder es kann eine reduzierte Drehmomentwelligkeit erreicht werden. Insbesondere im Fall einer permanenterregten Maschine mit oberflächenmontierten elektrisch leitfähige Permanentmagneten (PM) ergeben sich weniger Wirbelstromverluste in den Permanentmagneten. Weiterhin kann vorteilhaft der Geräuschpegel reduziert und auch eine geringere Vibration kann erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist ein von dem Grundkörper gebildeter Verbindungssteg in dem ersten Zustand der Maschinenkomponente und/oder in einem Übergangszustand zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand einen V-förmigen Querschnitt mit einem entsprechenden vorbestimmten Öffnungswinkel auf.
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Dadurch kann ein verhältnismäßig stabiler Grundkörper gebildet werden, der jedoch bei Krafteinwirkung auf einfache Weise in die gewünschte Richtung vorformt werden kann.
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Die Maschinenkomponente kann derart ausgestaltet sein, dass sich der Öffnungswinkel des Verbindungsstegs bei einem Übergang der Maschinenkomponente von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand, ausgehend von einem ersten Winkelwert, zu einem zweiten Winkelwert hin verkleinert.
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Dadurch kann das Vorformungsverhalten der Maschinenkomponente auf komfortable Weise optimiert und kontrolliert werden.
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Weiterhin kann der Öffnungswinkel des Verbindungsstegs in dem ersten Zustand der Maschinenkomponente einen Winkelwert zwischen 120° und 180° und in dem zweiten Zustand einen Winkelwert von 0° aufweisen.
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Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Glieder des Grundkörpers ein längliches, insbesondere Bogensegment-ähnliches Querschnittsprofil auf.
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Ferner können die Zähne mit ihrem jeweiligen ersten Ende mittig an der Längsseite des jeweiligen Gliedes angeordnet sein, und können im Bereich ihres zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Endes jeweils durch einen Zahnkopf verbreitert sein.
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Insbesondere können die Verbindungsstege ein im Vergleich zum Querschnittsprofil des Grundkörpers dünnes Querschnittsprofil aufweisen.
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Ferner können die Verbindungsstege an kurzen Endflächen der Glieder angeordnet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform fungieren die Verbindungsstege, während einer Komprimierung der Maschinenkomponente, an den Enden beziehungsweise an den kurzen Endflächen der Glieder jeweils als ein Paar von schwenkbaren Vorsprüngen, von denen jeder jeweils einer Hälfte des Verbindungsstegs bildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Enden der Glieder des Grundkörpers, unterhalb des Ansatzbereichs des jeweiligen schwenkbaren Vorsprungs, jeweils mit einer Stufe, Vertiefung oder Ausnehmung ausgestattet sein. Dabei kann die Tiefe der Stufe, der Vertiefung oder der Ausnehmung der Dicke des jeweiligen schwenkbaren Vorsprungs entsprechen.
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Weiterhin kann der schwenkbare Vorsprung in die Stufe, in die Vertiefung oder in die Ausnehmung hineingeklappt werden. Auf diese Weise können ein besonders hoher Grad an Kompaktheit und gleichzeitig eine verbesserte Wärmeableitung erreicht werden.
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Der Grundkörper kann dabei mit einem Knickbereich am Ende des Gliedes, insbesondere mit einer Bohrung oder einem Schlitz versehen sein, wodurch ein problemloses Schwenken beziehungsweise Abknicken des Vorsprungs erleichtert beziehungsweise ermöglicht wird.
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Gemäß einer Ausführungsform können in dem zweiten, komprimierten Zustand der Maschinenkomponente jeweils zwei zusammengehörige der schwenkbaren Vorsprünge mit ihrer Oberseite parallel einander liegen. Auf diese Weise können die schwenkbaren Vorsprünge einen gemeinsamen, in die Nut hineinragenden Vorsprung bilden.
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Insbesondere liegen die schwenkbaren Vorsprünge im zweiten, komprimierten Zustand der Maschinenkomponente jeweils in einer Flucht mit einer Endfläche eines jeweiligen Gliedes des Grundkörpers, an dem sie angebracht sind.
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Gemäß einer Ausführungsform stehen eine lichte Tiefe der Nut, einerseits, und die Tiefe, mit der die schwenkbaren, jeweils eine Hälfte eines Verbindungsstegs bildenden Vorsprünge in die Nut hineinragen können, andererseits, in einem vorbestimmten Längenverhältnis zueinander.
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Dabei kann das vorbestimmte Längenverhältnis derart gewählt sein, dass im zweiten Zustand der Maschinenkomponente der Vorsprung mit ¼ bis ¾ der lichten Tiefe der Nut in die Nut hineinragt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Maschinenkomponente in ihrem zweiten, komprimierten Zustand einen Stator der elektrischen Maschine ausbildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Rotor ausgebildet. Ferner können die Zähne insbesondere nach Innen oder nach Außen orientiert sein, wobei die Zähne aber bevorzugt radial nach Innen gerichtet sind.
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Die Vorsprünge, die von dem Grundkörper in die Nut hineinragen, können jeweils an zumindest einer Spule, die in der Nut angeordnet ist, anliegen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Spulen jeweils durch zumindest eine insbesondere aus Kunststoff gebildete Isolierungsmaske gegenüber dem Statorkern elektrisch isoliert.
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Dabei kann, zur elektrischen Isolierung eine zur Mitte einer Nut orientierte Außenseite einer Spule, die Isolierungsmaske ferner mit einer Lasche versehen sein, die zwischen der Spule und einem entsprechenden Vorsprung angeordnet ist.
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Dabei wird bevorzugt, dass die Größe der Lasche mit der Tiefe des Vorsprungs korrespondiert.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Maschinenkomponente durch ein Blechpaket aus insbesondere einstückig gestanzten Blechen gebildet. Damit wird eine Weiterentwicklung eines geblechten Statorkerns bereitgestellt. Dabei können die Bleche mit einem Profil gestanzt sein, das dem Querschnittsprofil der Maschinenkomponente in ihrem ersten Zustand entspricht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Glieder des komprimierten Grundkörpers insbesondere durch einen Schweißvorgang oder durch andere geeignete Maßnahmen zueinander fixiert werden. Dadurch wird eine hohe Stabilität erreicht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ferner eine elektrische Maschine, insbesondere ein Elektromotor oder Generator, bereitgestellt, der die erfindungsgemäße Maschinenkomponente aufweist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Querschnittsansicht eines beispielhaften Stators mit 12 Nuten, der mit einer Wickelnadel bewickelt wird;
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2 eine schematische Querschnittsansicht eines beispielhaften Stators mit 12 Nuten, nach einer Ausführungsform;
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3 eine schematische Querschnittsansicht des Stators aus 2 in seinem geschlossenen Zustand, nach einer Ausführungsform;
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4 eine schematische Ausschnittsdarstellung des Stators aus den 2 und 3 in seinem gestanztem, offenen Zustand, nach einer Ausführungsform; und
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5 eine schematische Ausschnittsdarstellung des Stators aus den 2 bis 4 in seinem geschlossenen Zustand, nach einer Ausführungsform.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Die 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Stators 10 als ein Beispiel für eine Maschinenkomponente mit 12 Nuten 11. Der Stator 10 kann aus einstückigen Blechlamellen gebildet sein, die zu einem Statorblechpaket 18 gestapelt sind. Die Windungen der Spulen, angeordnet an den Positionen 12, sind durch Verwendung von jeweils einer oder mehrerer Isolierungsmasken 13 aus einem isolierenden Material, wie z.B. Kunststoff gegen das Statorblechpaket 18 elektrisch isoliert. Die Isolierungsmasken 13 können in den Stator 10 über die beiden axialen Enden des Statorblechpakets 18 eingefügt sein.
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Zum Einbringen der Spulen 12 in die Nuten 11 kann ein Nadelwicklungsverfahren angewendet werden, bei dem der Spulendraht durch eine hohle Wickelnadel 14 geführt wird, die sich relativ zu den elektrisch isolierten Statorzähnen 15 bewegt. Während dieses Verfahrens wird die Wickelnadel 14 innerhalb der Nuten 11 um die Statorzähne 15 geführt. Dies kann entweder durch Bewegen der Wickelnadel 14 oder durch Drehen des Stators 10 relativ zur Nadel 14 erfolgen. Dabei wird der Spulendraht von der Wickelnadel 14 abgegeben und mit einer gewissen Zugspannung auf den jeweiligen Statorzahn 15 aufgewickelt.
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Ein Vorteil dieses Wickelverfahrens ist, dass die Spulen 12 in einer bestimmten Reihenfolge nacheinander mit jeweils derselben Drahtlänge bewickelt werden können, wobei auch alle Spulenverbindungen hergestellt werden können, ohne dass hierfür zusätzliche Vorrichtungen notwendig wären.
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Jedoch erfordert dieses Wickelverfahren, dass die Nutöffnungen des Statorblechpakets 18 breit genug sind, um die Wickelnadel 14 beim Bewickeln hindurchzuführen, ohne dass bei einer Bewegung der Wickelnadel 14 um einen Statorzahn 15 ein entsprechender Zahnkopf 17 die Bewegung der Wickelnadel 14 behindert. Dies führt daher zu relativ breiten Nutöffnungen 16 von beispielsweise 4 mm Breite für Drahtdurchmesser, die typischerweise in kleindimensionierten Niedrigspannungsmaschinen für automobile Anwendungen verwendet werden. Solche relativ großen Nutöffnungen 16 haben in kleinen Motoren ein relativ hohes Rastmoment zur Folge, das zu einer hohen Motorvibration und Geräuschentwicklung führen kann. Ferner kann es in der elektrischen Maschine zu erhöhten Wirbelstromverlusten in Permanentmagneten, die beispielsweise gesintertes Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) aufweisen, kommen.
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Außerdem ist der Nutfüllfaktor von insbesondere kleinen Maschinen, die durch das oben genannte Nadelwickelverfahren bewickelt werden, relativ klein und liegt beispielsweise zwischen 25 und 35 %, da für die Bewegungen der Wickelnadel 14 ausreichend freier Raum in jeder Nut 11 vorzusehen ist. Dieser Raumbereich kann demnach nicht mit Leitern beziehungsweise Spulendrähten gefüllt werden. Für kleine Maschinen kann dieser nicht zu nutzende Raum einen verhältnismäßig großen Anteil des Nutbereichs ausmachen.
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Angestrebte Werte für den Nutfüllfaktor, die unter Verwendung von alternativen Wickeltechniken erreicht werden, liegen in dem Bereich von 45 % oder mehr. Ein höherer Nutfüllfaktor, der durch Verwendung eines Spulendrahts mit größerem Durchmesser erreicht wird, erhöht die Effizienz der elektrischen Maschine. Wird ferner ein höherer Nutfüllfaktor durch eine Erhöhung der Anzahl von Windungen in der Nut 11 erreicht, erlaubt dieser, insbesondere bei bürstenlosen elektrischen Maschinen mit oberflächenmontierten Permanentmagneten, eine Reduktion der axialen Länge der elektrischen Maschine bei gleicher elektromotorischen Leistung. Dadurch werden die Menge des für die elektrische Maschine verbrauchten weichmagnetischen und permanentmagnetischen Materials reduziert.
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Aufgrund der Abmessungen der Nuten 11 des Stators 10 ist die thermische Ableitung von Wärme aus Bereichen 19 der äußeren Windungen der Spulen in der Mitte der Nuten 11 gering. Dieses ungünstige thermische Leitungsvermögen begrenzt den Spulenstrom in den Statorwindungen für einen vorgegebenen maximalen Temperaturanstieg und limitiert somit auch die erreichbare Drehmomentdichte der elektrischen Maschine.
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Die 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer beispielhaft als Stator 21 mit 12 Nuten 11 ausgebildeten Maschinenkomponente 20 nach einer Ausführungsform. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst ein aus Gliedern 22 aufgebauter Grundkörper des Statorblechpakets 18 zwischen den Gliedern 22 einen zusammendrückbaren Verbindungssteg 23, der zusammenhängende schwenkbare Vorsprünge 24 aufweist. Die Glieder 22 sind jeweils mit einem, insbesondere genau einem Statorzahn 15 ausgebildet. Das Statorblechpaket 18 ist in der 2 in einem ersten, offenen Zustand dargestellt, wobei das Statorblechpaket 18 im ersten Zustand durch Stapeln von aus in dieser Form gestanzten Stanzblechen hergestellt wurde.
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In dem ersten Zustand sind die Nutöffnungen 16 sehr weit, wodurch die Wickelnadel 14 in einfacher Weise durch die Nuten 11 geführt werden kann, um die Statorzähne 15 mit Drahtspulen zu bewickeln. Die Isolierungsmasken 13, von denen je eine an jedem axialen Ende eines jeweiligen Statorzahns 15 angeordnet ist, können mit Laschen 25 ausgestattet sein, die in 2 in deren offenen Zustand dargestellt sind.
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Die Vorsprünge 24, die in 2 gezeigt werden, und die gemeinsam den Verbindungssteg 23 bilden, sind an den mit dem Bezugszeichen 26 bezeichneten Punkten miteinander verbunden. Die Vorsprünge 24 sind derart ausgestaltet, dass das Statorblechpaket 18 als ein einziges Stück beziehungsweise mit einstückigen im Wesentlichen ringförmigen Blechen hergestellt werden kann.
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Dabei ist in 2 der erste Zustand, welcher dem ausgestanzt Zustand entspricht, dargestellt. Der Winkel θ zwischen den beiden Vorsprüngen 24 am Punkt 26 kann in dem Bereich zwischen 120° und 180° liegen. In der in 2 gezeigten Darstellung hat der Winkel θ einen Wert um 120°. Dabei ist der gewählte Winkelwert ein Kompromiss zwischen einer Ermöglichung eines bequemen Zugangs der Wickelnadel 14 am Eingang 16 und Nutgrund der Nuten 11 und einer Vermehrung von zusätzlichem Blechmaterial beim Stanzen, das heißt einem vergrößerten äußeren Durchmesser des Stators 21 in seinem offenen Zustand. Nachdem die Spulen gewickelt sind, wird der Stator 21 durch radial nach Innen gerichtete Kräfte F gegen den Rückschlussbereich des Statorblechpakets 18 bzw. gegen die Glieder 22 durch eine Verformung an den Punkten 26 komprimiert und somit geschlossen. Die radial nach innen wirkenden Kräfte F auf die Glieder 22 bewirken durch das zusammenhängende Statorblechpaket 18 eine tangentiale Kraft, die eine Verbiegung an den Punkten 26 bewirkt und die Vorsprünge 24 aufeinander zubewegt.
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Die 3 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung der beispielhaften als Stator 21 mit 12 Nuten 11 ausgebildeten Maschinenkomponente 20 aus 2 in ihrem geschlossenen zweiten Zustand. Der geschlossene Stator 21 (im zweiten Zustand) ist an den Verbindungsstellen 31 dauerhaft verbunden, z.B. durch Laserschweißen, um auf diese Weise die gesamte Stator-Konstruktion fest zusammenzuhalten. Beim Schließen des Stators 21 bewegen sich die beiden Vorsprünge 24 zwischen jeweils zwei Gliedern 22 aufeinander zu, bis diese aneinander anliegen, um so einen gemeinsamen Vorsprung 32 auszubilden, der in das Innere der Nut 11 hineinragt.
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Beim Schließen des Stators 21 werden die Laschen 25 der Isolierungsmasken 13 auch in eine geschlossene Stellung bewegt. Die geschlossenen Laschen 25 stellen eine elektrische Isolationsschicht zwischen den Spulenseiten und den Vorsprüngen 32 zur Verfügung. Ferner stellen die Vorsprünge 32 eine verbesserte thermische Leitung zwischen den Spulendrähten an den Außenseiten der Spule in der Mitte der Nuten an den Punkten 33 und dem Statorkern 18 bereit. Dadurch wird ermöglicht, dass die Spulen mit einem höheren elektrischen Strom beaufschlagt werden können, da die dadurch erzeugte Wärme in verbesserter Weise in Richtung des Rückschlussbereichs des Stators 21 abgeleitet werden kann.
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Bei dem in dem zweiten Zustand geschlossenem Stator 21 sind die lichten Weiten der Nutöffnungen 16 (in tangentialer Richtung) geringer, so dass das Rastmoment und die Drehmomentwelligkeit der elektrischen Maschine reduziert sind. Ferner kann sich die Geräuschentwicklung verringern und es treten weniger Vibrationen auf. Außerdem werden im Falle von elektrisch leitfähigen, insbesondere an der Oberfläche eines Rotors montierten Permanentmagneten auch die Wirbelstromverluste in den Permanentmagneten verringert.
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Ferner sind bei geschlossenem Stator 21 sowohl der resultierende durch die Spulen 12 genutzte Nutbereich als auch der Nutfüllfaktor im Vergleich zum Stand der Technik vergrößert. Durch die Vorsprünge 32 kann sich die Induktivität der Wicklungen geringfügig erhöhen, was weiterhin die Eigenschaften der elektrischen Maschine in leichtem Maße beeinflusst.
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Die 4 zeigt eine schematische Ausschnittsdarstellung mit Details des Stators 21 in seinem gestanzten, offenen ersten Zustand. Die Vorsprünge 24 sind derart ausgestaltet, dass sie in die Nut 11 hineinbewegt, insbesondere in diese hineinverschwenkt werden, wenn der Stator 21 in seinem geschlossenen zweiten Zustand gebracht wird. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass die Vorsprünge 24, wie in den Figuren gezeigt wird, als Teil des Grundkörpers 41, insbesondere des Statorblechpakets 18, anstatt beispielsweise als Teil einer Isolierungsmaske, ausgebildet sind.
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Die Enden 42 (in tangentialer Richtung) der Glieder 22 eines Grundkörpers 41 des Stators 21 sind in Richtung des Statorzahns 15 in einem Ansatzbereich des jeweiligen schwenkbaren Vorsprungs 24 jeweils mit einer Stufe 43, Vertiefung oder Ausnehmung versehen. Der Grundkörper 41 des Stators 21 kann dabei mit einen Sollknickbereich (Sollverformungsbereich) am Ende 42 des Gliedes 22, insbesondere mit einer (teilgeöffneten) Bohrung 44 oder einem Schlitz versehen sein, wodurch ein problemloses Schwenken beziehungsweise Abknicken des Vorsprungs 24 erleichtert bzw. ermöglicht wird.
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5 zeigt eine schematische Ausschnittsdarstellung mit Details des Stators 21 in seinem geschlossenen zweiten Zustand. Ferner wird in der 5 auch ein Wärmefluss darstellende Pfeile 51 von den Spulenseiten zu dem Statorblechpaket 18 gezeigt, wodurch die thermischen Vorteile, die sich aus den in die Nut 11 hineinragenden Vorsprüngen 32 ergeben, verdeutlicht werden. Es hat sich als günstig erwiesen, die Tiefe dP, mit der die vorzugsweise aus dem Material der Blechlamellen gebildeten Vorsprünge 32 in die Nut hineinragen, ungefähr zwischen ¼ und ¾ der gesamten Tiefe dS der Nut beträgt. Gemäß dem in 5 gezeigten Beispiel beträgt die Tiefe dp der Vorsprünge 32 ungefähr ein Drittel der Tiefe ds der Nut 11.
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Die obige Maschinenkomponente ist in jeder elektrischen Maschine anwendbar, welche um einen einzelnen Zahn gewickelte Spulen 12 aufweist. Die obige Maschinenkomponente ist insbesondere anwendbar bei bürstenlosen Maschinen mit Permanentmagneten und bei geschalteten Reluktanzmaschinen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010043976 A1 [0005]
- US 2012/0126659 A1 [0005]
- DE 102009029220 A1 [0006]
- EP 0414507 B1 [0008]
