DE102014210700A1 - Tooth coil for a stator of an electric machine - Google Patents
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- H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
Abstract
Eine Zahnspule (10) für einen Stator einer elektrischen Maschine umfasst einen Wickelkörper (20) mit einem Wickelbereich (22), welcher durch einen Wickelträger (24) und zwei den Wickelbereich (22) begrenzende und mit dem Wickelträger (24) verbundene Schenkel (30, 40) gebildet ist und umfasst eine an dem Wickelkörper (20) angeordnete Drahtwicklung (82) mit Spulenenden (82a, 82e). Die Zahnspule (10) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wickeldraht (84) im Bereich der Spulenenden (82a, 82e) beim Eintritt in und/oder beim Austritt aus dem Wickelbereich (22) durch eine an einem Schenkel (30) ausgebildete Führungsstruktur (42a–c; 44a–c) in zumindest zwei Raumrichtungen (x, y; x, z; y, z) im Wesentlichen spielfrei festgelegt ist.A toothed coil (10) for a stator of an electric machine comprises a winding body (20) having a winding area (22) which is bounded by a winding carrier (24) and two legs (30) bounding the winding area (22) and connected to the winding carrier (24) , 40) and comprises a wire winding (82) with coil ends (82a, 82e) arranged on the winding body (20). The toothed coil (10) is characterized in that the winding wire (84) in the region of the coil ends (82a, 82e) on entering and / or leaving the winding region (22) is guided by a guide structure (42a) formed on a limb (30) -C; 44a-c) is set substantially free of play in at least two spatial directions (x, y; x, z; y, z).
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zahnspule für einen Stator einer elektrischen Maschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. The present invention relates to a tooth coil for a stator of an electric machine according to the preamble of claim 1.
Aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt von dem genannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Zahnspule bereitzustellen, bei der die zur Verschaltung bereitstehenden Spulenenden besser am Wickelkörper festgelegt sind. The present invention is based on the cited prior art the object of providing a toothed coil in which the coil ends provided for the interconnection are better defined on the wound body.
Diese Aufgabe wird durch eine gattungsgemäße Zahnspule mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. This object is achieved by a generic dental coil with the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die hier vorgeschlagene Zahnspule ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wickeldraht im Bereich der Spulenenden beim Eintritt in und/oder beim Austritt aus dem Wickelbereich durch eine an einem Schenkel ausgebildete Führungsstruktur in zumindest zwei Raumrichtungen im Wesentlichen spielfrei festgelegt ist. Durch diese, gegenüber dem Stand der Technik, weitere Führungsstruktur wird die Bewegungsfreiheit der Spulenenden weiter eingeschränkt, was im Ergebnis zu einer Erhöhung der Positioniergenauigkeit der Kontaktierung führt. Auch in einem kontaktierten Zustand, in welchem die Spulenenden zum Beispiel an einem Phasenverbindungsleiter festgelegt sind, ist deren Bewegungsfreiheit eingeschränkt und dadurch die Gefahr eines schwingungsinduzierten Drahtabrisses reduziert. Der Eintritt in und der Austritt des Wickeldrahtes aus dem Wickelbereich kann gemeinsam an einem der Schenkel oder separat an verschiedenen Schenkeln des Wickelkörpers erfolgen. Zur Bildung einer Spulenwicklung kann jeweils stirnseitig eines als Spulenkern wirkenden Statorzahns ein Wickelkörper angebracht werden. Alternativ können die zwei Wickelkörper einer Zahnspule auch zusammen ausgebildet sein und so einen einteiligen Wickelkörper bilden. The tooth coil proposed here is characterized in that the winding wire in the region of the coil ends when entering and / or leaving the winding region is fixed essentially free of play in at least two spatial directions by a guide structure formed on a limb. By this, compared to the prior art, further guide structure, the freedom of movement of the coil ends is further limited, which leads to an increase in the positioning accuracy of the contact as a result. Even in a contacted state, in which the coil ends are fixed to, for example, a phase connection conductor, their freedom of movement is restricted, thereby reducing the risk of vibration-induced wire breakage. The entry and exit of the winding wire from the winding area can be carried out together on one of the legs or separately on different legs of the winding body. To form a coil winding, a winding body can be attached to the end face of a stator tooth acting as a coil core. Alternatively, the two wound bodies of a dental coil can also be formed together and thus form a one-piece wound body.
Als Wickeldraht für eine Zahnspule ist ein biegsamer und im Wesentlichen formstabiler Draht, z.B. ein Kupferlackdraht, vorgesehen, welcher in die Führungsstruktur eingelegt bzw. eingebogen wird. Eine noch bessere Festlegung der Spulenenden kann erreicht werden, wenn diese ebenso noch in einer dritten, von den beiden vorgenannten unabhängigen Raumrichtung mittels einer Führungsstruktur festgelegt werden. As a winding wire for a dental coil is a flexible and substantially dimensionally stable wire, e.g. a copper enamel wire, provided, which is inserted or inflected into the guide structure. An even better definition of the coil ends can be achieved if they are also determined in a third, by the two aforementioned independent spatial direction by means of a guide structure.
Vorliegend sollen mit dem Begriff Raumrichtung gleichzeitig sowohl die positive als auch die negative Richtung einer Koordinatenachse eines zugrunde zulegenden Koordinatensystems mit drei voneinander unabhängigen Vektoren erfasst sein. Das Koordinatensystem ist an sich frei wählbar und kann je nach konkreter Anordnung der Führungsstruktur festgelegt werden. Wenn die Abschnitte der Führungsstruktur orthogonal zueinander angeordnet sind, eignet sich für die Beschreibung der Raumrichtungen ein orthogonales Koordinatensystem mit x, y, z-Koordinaten besonders gut, wobei durch die Führungsstruktur eine Festlegung eines Spulenendes oder beider Spulenenden in zumindest zwei Richtungen von der x, y und z-Richtung erfolgt. Mittels der Führungsstruktur wird also der Wickeldraht in den vorbestimmten Richtungen jeweils beidseitig, also in der ±x-, ±y-, bzw. ±z-Richtung gegen eine Bewegung fixiert. Analoges soll für jedes andere Koordinatensystem gelten, was bedeutet, dass die Abschnitte der Führungsstruktur auch unter einem anderen Winkel als 90° angeordnet sein können. In the present case, the term spatial direction should simultaneously encompass both the positive and negative directions of a coordinate axis of a basic coordinate system with three independent vectors. The coordinate system itself can be freely selected and can be determined according to the specific arrangement of the management structure. If the sections of the guide structure are arranged orthogonal to one another, an orthogonal coordinate system with x, y, z coordinates is particularly well suited for the description of the spatial directions, whereby the guide structure fixes a coil end or both coil ends in at least two directions from the x, y and z direction takes place. By means of the guide structure, therefore, the winding wire is fixed in the predetermined directions on both sides, ie in the ± x, ± y, or ± z direction against movement. The same applies to every other coordinate system, which means that the sections of the guide structure can also be arranged at an angle other than 90 °.
Wie bereits erwähnt, ist für eine leichte Handhabung der Spulenenden beim Wickeln der Zahnspule vorzugsweise vorgesehen, die Führungsstruktur als eine Einlegestruktur auszubilden, in welche der Wickeldraht eingelegt werden kann. Die Führungs- bzw. Einlegestruktur ist in einer Drahtführungsrichtung am Schenkel des Wickelkörpers bevorzugt abschnittweise, ausgeführt, wobei eine Festlegung des Wickeldrahts in zwei oder drei Raumrichtungen nacheinander jeweils an einem von zwei oder drei in der Drahtführungsrichtung folgenden Führungsabschnitten erfolgt. Mit anderen Worten ist die Führungsstruktur raumrichtungsweise in Führungsabschnitten entlang der Drahtführungsrichtung ausgebildet. As already mentioned, it is preferably provided for easy handling of the coil ends during winding of the toothed coil to form the guide structure as an insertion structure, in which the winding wire can be inserted. The guide or insertion structure is preferably in sections in a wire guide direction on the leg of the winding body, wherein a determination of the winding wire in two or three spatial directions successively in each case takes place in one of two or three in the wire guide direction guide sections. In other words, the guide structure is formed in a space-wise manner in guide sections along the wire guide direction.
In einer Ausgestaltung kann die Führungsstruktur als Führungsabschnitte zumindest zwei einseitig offene Nutabschnitte umfassen, durch welche der Wickeldraht in jeweils einer Raumrichtung und zwar beidseitig festgelegt ist. Innerhalb einer Nut ist zusätzlich in einer weiteren Richtung eine zumindest einseitige Freiheitsgradeinschränkung des Wickeldrahtes gegeben. Zur Sicherung einer dritten Raumrichtung kann ein weiterer einseitig offener Nutabschnitt vorgesehen sein. In one embodiment, the guide structure may comprise, as guide sections, at least two groove sections open on one side, by which the winding wire is fixed on both sides in each case in one spatial direction. Within a groove is in addition in a further direction at least one-sided degree of freedom of the Winding wire given. To secure a third spatial direction, a further open on one side groove portion may be provided.
Davon ausgehend kann mit weiterem Vorteil ein Nutabschnitt einen Nutgrund und zwei davon ausgehende Nutwände aufweisen, wobei zwei benachbarte Nutabschnitte gegenseitig so angeordnet sind, dass der Nutgrund eines ersten Nutabschnitts eine Nutwand eines zweiten Nutabschnitts bildet. Auf diese Weise ist im Bereich des Schenkels die Ausbildung einer sehr platzsparenden Führungsstruktur möglich. Dabei unterliegt ein in die Nutabschnitte eingelegter Wickeldraht einem Richtungswechsel, welcher beispielsweise mit einem Winkel von 90° oder auch mit einem anderen Winkel ausgeführt sein kann. Die Übergänge der einzelnen Führungsabschnitte sind dabei unter Einhaltung eines minimalen Drahtbiegeradius ausgebildet. On this basis, with further advantage a groove portion may have a groove base and two groove walls extending therefrom, wherein two adjacent groove portions are mutually arranged such that the groove base of a first groove portion forms a groove wall of a second groove portion. In this way, the formation of a very space-saving guide structure is possible in the region of the leg. In this case, a winding wire inserted into the groove sections undergoes a change of direction, which can be carried out, for example, at an angle of 90 ° or else at a different angle. The transitions of the individual guide sections are formed while maintaining a minimum wire bending radius.
Optional kann einer der Nutabschnitte einen zum Wickelbereich offenen Draht-Einführbereich ausbilden, der sich in einer dort auftretenden Spulenwickelrichtung erstreckt. Dieser Nutabschnitt kann mit Vorteil entlang der Drahtführungsrichtung mit abnehmender Nuttiefe ausgebildet sein, wobei bei fortschreitendem Wicklungsaufbau ein dort eingelegter Drahtabschnitt durch nachfolgende Drahtabschnitte eben, das heißt ohne Ausbildung einer Aufwerfung überwickelt bzw. überdeckt wird. Optionally, one of the groove sections can form a wire insertion region which is open to the winding region and which extends in a coil winding direction occurring there. This groove portion may advantageously be formed along the wire guide direction with decreasing groove depth, wherein as the winding structure advances there, a wire segment inserted there will be evenly overlapped or covered by subsequent wire segments, ie without formation of a deployment.
In weiterer Hinsicht kann einer der Nutabschnitte einen Draht-Ausführbereich ausbildet, der sich in einer von der dort auftretenden Spulenwickelrichtung abgewandten Richtung erstreckt. Dieser Nutabschnitt dient zur ersten Festlegung des Wickeldrahtes beim Verlassen des Wickelbereichs und dient der Abstützung einer Wickelzugkraft in der Spulenwicklung, welche durch die dem Wickeldraht innewohnende Elastizität gegeben ist. Der Wickeldraht kann am Draht-Ausführbereich mit Vorteil gegenüber der Spulenwickelrichtung unter einem Winkel von vorzugsweise 90° oder größer aus dem Wickelbereich abgebogen sein, wobei auch hier ein minimalen Drahtbiegeradius eingehalten werden sollte. In another aspect, one of the groove portions forms a wire extending portion extending in a direction away from the coil winding direction occurring there. This groove portion serves for the first determination of the winding wire when leaving the winding region and serves to support a winding tensile force in the coil winding, which is given by the inherent elasticity of the winding wire. The winding wire can be bent on the wire-carrying area with advantage over the coil winding at an angle of preferably 90 ° or greater from the winding area, with a minimum wire bending radius should be maintained here.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Figuren dargestellten Ausführungsform beispielhaft erläutert. The invention will be explained by way of example with reference to an embodiment shown in the figures.
Es zeigen: Show it:
Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten oder vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt. Identical objects, functional units or comparable components are denoted by the same reference numerals across the figures. Further, summary reference numbers are used for components and objects that occur multiple times in one embodiment or in one representation, but are described together in terms of one or more features. Components or objects which are described by the same or by the same reference numerals may be the same, but possibly also different, in terms of individual, several or all features, for example their dimensions, unless otherwise explicitly or implicitly stated in the description.
Die
Die Zahnspule
An den Wickelkörpern
Zu diesem Zweck sind an dem Schenkel
Wie besonders gut in
Insbesondere sind die einzelnen Führungsabschnitte
Es ist in
Des Weiteren bildet auf der rechten Seite des oberen Schenkels
Zur weiteren Beschreibung der Führungsstrukturen
Der in den Wickelbereich
Der aus dem Wickelbereich
Auf die beschriebene Weise kann der Wickeldraht
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10 10
- Zahnspule tooth coil
- 12 12
- Statorzahn stator tooth
- 12a 12a
- Wickelbereich winding area
- 20, 60 20, 60
- Wickelkörper bobbin
- 22, 62 22, 62
- Wickelbereich winding area
- 24, 64 24, 64
- Wickelträger winding support
- 30, 40 30, 40
- Schenkel leg
- 42 42
- Führungsstruktur management structure
- 42a–c 42a-c
- Führungsabschnitt, Nutabschnitt Guide section, groove section
- 421a–c 421a-c
- Nutgrund groove base
- 422a–c 422a-c
- Nutwand groove wall
- 423a–c 423a-c
- Nutwand groove wall
- 44 44
- Führungsstruktur management structure
- 44a–c 44a-c
- Führungsabschnitt, Nutabschnitt Guide section, groove section
- 441a–c 441a-c
- Nutgrund groove base
- 442a–c 442a-c
- Nutwand groove wall
- 443a–c 443a-c
- Nutwand groove wall
- 46 46
- Aussparung recess
- 70, 80 70, 80
- Schenkel leg
- 82 82
- Drahtwicklung wire winding
- 82a, 82e82a, 82e
- Spulenende, Wicklungsende Coil end, coil end
- 82d 82d
- Wickeldraht winding wire
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102006021903 A1 [0002, 0019] DE 102006021903 A1 [0002, 0019]
Claims (6)
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