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Die Erfindung betrifft einen Stator für eine Elektromaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
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Im Stand der Technik sind unterschiedlich ausgebildete Statoren für Elektromaschinen bekannt. Derartige Elektromaschinen können als sogenannte „Innenläufer“ ausgebildet sein, wo innerhalb eines Statorkörpers ein sich drehender Rotor angeordnet ist, oder als sogenannter „Außenläufer ausgebildet sein, wo im Wesentlichen ein Rotorgehäuse um einen Statorkörper umläuft. Im Wesentlichen ist aber die Drehachse des Rotors auf der Längsachse des Statorkörpers positioniert bzw. entsprechend hierzu ausgerichtet, insbesondere gilt dies für den als „Innenläufer“ ausgebildeten Elektromotor.
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So zeigt die
US 2013/0140935 A1 , von der die Erfindung ausgeht, einen Statorkörper, wobei am Umfang des Statorkörpers mehrere in Längsrichtung des Statorkörpers verlaufende Axialnuten vorgesehen sind. In diese Axialnuten werden nun Kupferdrähte bzw. sogenannte Spulenwicklungen eingelegt. Insbesondere wird eine Spulenwicklung in zwei hierfür bestimmte Axialnuten so eingelegt, dass die jeweiligen Längsseiten der Spulenwicklung in diesen zwei Axialnuten dann angeordnet bzw. eingelegt sind. Im Laufe der Herstellung des Stators werden in allen Axialnuten dann entsprechende Spulenwicklungen eingelegt. Die Endbereiche der Spulenwicklungen erstrecken sich an den Stirnseiten des Statorkörpers im Wesentlichen teilweise heraus, wobei bei der Anordnung von mehreren Spulenwicklungen dann an den Stirnseiten des Statorkörpers sich sogenannte „Wickelköpfe“ bilden. In den Axialnuten selbst wird nun zwischen dem Kupferdraht bzw. dem jeweiligen Bereich der jeweiligen Spulenwicklung und dem Material des Statorkörpers ein zumindest teilweise verformbares Isolationselement, insbesondere ein Isolationspapier angeordnet. Hierdurch soll das Material der Spulenwicklung, also insbesondere der Kupferdraht von dem Material des Statorkörpers entsprechend isoliert werden, so dass ein direkter Kontakt beider Materialien vermieden ist. Hierzu wird dann das insbesondere streifenförmig ausgebildete Isolationselement in die Nut zunächst eingebracht bzw. in deren Längsrichtung eingeschoben, wobei hiernach dann der Kupferdraht bzw. die Spulenwicklung in die jeweiligen Axialnuten eingelegt wird. Mithilfe des Isolationselementes können auch teilweise mehrere in einer Axialnut eingelegte Spulenwicklungen voneinander isoliert werden, wesentlich ist aber auch, dass die Axialnut in radialer Richtung zumindest teilweise offen ausgebildet ist und zur Abdeckung, insbesondere zur Realisierung eines Abschlusses (in Richtung des Rotors) der in radialer Richtung teilweise offen ausgebildeten Axialnut dann ein Deckschieber vorgesehen wird bzw. im offenen Eingangsbereich der Axialnuten jeweils ein Deckschieber angeordnet ist. Bei der zuvor genannten
US 2013/0140935 A1 weist dieser Deckschieber einen im wesentlichen gleichmäßigen rechteckförmig ausgebildeten Querschnitt auf, wobei der Deckschieber im Eingangsbereich der teilweise radial offenen Axialnut angeordnet bzw. positioniert wird, insbesondere in Längsrichtung axial in die Axialnut eingeschoben wird. Der – radiale – Eingangsbereich der Axialnuten weist entsprechende Führungsvorsprünge auf, so dass der Deckschieber bzw. die Deckschieber innerhalb der jeweiligen Axialnut entsprechend positioniert sind und nicht aus der Axialnut in radialer Richtung herausfallen kann bzw. können.
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So zeigt bspw. die
DE 10 2006 016 249 A1 einen Statorkörper, der insbesondere als Hohlzylinder ausgebildet ist, wobei an der radial inneren Umfangsfläche entsprechende Axialnuten ausgebildet sind, in die entsprechende Kupferdrähte bzw. Spulenwicklungen eingelegt werden können. Die hier realisierten Axialnuten weisen bestimmte, sehr spezifische Dimensionierungen auf, insbesondere auch unter Berücksichtigung der verwendeten eingelegten Drahtquerschnitte.
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Der Stator, von dem die Erfindung ausgeht, ist insbesondere noch nicht optimal ausgebildet. Die im radialen Eingangsbereich der Axialnuten angeordneten Deckschieber klemmen den bzw. die an den Deckschieber angrenzenden Bereich/Bereiche des Isolationselementes im Wesentlichen zwischen dem Deckschieber und dem Kupferdraht bzw. der Spulenwicklung ein. Der zwischen den seitlichen Endbereichen des Deckschiebers und dem Kupferdraht bzw. der Spulenwicklungen verbleibende Freiraum ist daher sehr gering. Die Anforderungen an Luft- und Kriechstrecken in dem im Zwischenbereich zwischen Deckschieber und dem Isolationselement bzw. der Spulenwicklung sind aber zumeist vorgegeben und daher mit dem im Stand der Technik bekannten Statoren auch nur schwer zu realisieren. Die Konstruktion des im Stand der Technik bekannten Statorkörpers ist daher noch nicht optimal ausgebildet bzw. der Aufwand und die Herstellungskosten sind sehr hoch.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, den eingangs genannten Stator, von dem die Erfindung ausgeht, nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Realisierung von Luft- und Kriechstrecken zwischen Isolationselement bzw. Kupferdraht/Spulenwicklung und dem Statorkörper auf einfache Weise realisiert und gewährleistet sind, ohne dass ein großer Konstruktionsaufwand sowie auch ohne dass ein großer Montageaufwand und die damit verbundene Kosten notwendig sind.
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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun für den eingangs genannten Stator dadurch gelöst, dass der Querschnitt des Deckschiebers im Wesentlichen so ausgebildet und/oder profiliert ist, dass bei im Eingangsbereich der Axialnut angeordnetem Deckschieber der an den Deckschieber angrenzende jeweilige Bereich des Isolationselementes im Wesentlichen in Richtung des mittleren Bereiches des Deckschiebers angewinkelt geführt und entsprechend ausgerichtet ist. Aufgrund der spezifischen Ausbildung bzw. spezifischen Profilierung des Deckschiebers werden nun entsprechende Luft- und Kriechstrecken auf einfache Art und Weise ohne größere Konstruktions- bzw. Herstellungskosten realisiert. Anders ausgedrückt, der Deckschieber ist nun so ausgebildet und so ausgeführt, dass dieser die an den Deckschieber angrenzenden Bereiche des Isolationselementes in einer schrägen/winkligen Ausrichtung führt und zwar im Wesentlichen insbesondere in Richtung seines mittleren Bereiches. Hierzu weist der Deckschieber an der der Axialnut zugewandten Seite eine Ausnehmung auf, die als in Längsrichtung des Deckschiebers verlaufende Aufnahmenut ausgebildet ist. In dieser Aufnahmenut des Deckschiebers können die Endbereiche des Isolationselementes gelagert bzw. entsprechend positioniert werden, was die oben genannten Vorteile mit sich bringt.
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Insbesondere weist der Deckschieber auf der der Axialnut zugewandten Seite zwei Vorsprünge auf, wobei die Vorsprünge an den seitlichen Bereichen des Deckschiebers ausgebildet sind und im Wesentlichen über die gesamte Länge des Deckschiebers in Längsrichtung des Deckschiebers verlaufen. Dies hat den Vorteil, dass die Endbereiche des Isolationselementes an den seitlichen Flächen der Vorsprünge zur Anlage kommen bzw. mit diesen in Kontakt kommen und hierüber in Richtung auf den mittleren Bereich des Deckschiebers angewinkelt geführt werden. Insbesondere weisen die Vorsprünge hierzu schräg verlaufende Führungsflächen auf. Die Endbereiche des Isolationselementes werden daher von den jeweiligen Randbereichen der Axialnut in Richtung auf die Mitte der Axialnut, nämlich in Richtung auf den mittleren Bereich des Deckschiebers geführt bzw. in diese Richtung gelenkt/positioniert. Aufgrund der so realisierten dann in radialer Richtung verlaufenden Abstandsvergrößerung, nämlich durch die dann insbesondere zumindest teilweise schräg radial verlaufenden Endbereiche des Isolationselementes können die entsprechenden Abstände bzw. die erforderlichen Luft- und Kriechstrecken auf sehr einfache Weise realisiert werden. Ein vollständiges, insbesondere tangentiales Einklemmen des Isolationselementes zwischen einer Fläche des Deckschiebers und dem Kupferdraht bzw. der Wickelung (und damit nur ein sehr geringer marginaler Abstand des Deckschiebers zum Kupferdraht bzw. zur Spulenwicklung) ist vermieden.
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Auf der der Axialnut abgewandten Seite des Deckschiebers sind Führungsausnehmungen ausgebildet. Hierdurch ist der Deckschieber in die Axialnuten gut in deren Längsrichtung einführbar, wobei im – radialen – Eingangsbereich der Axialnuten Führungsvorsprünge ausgebildet sind, die die Führungsausnehmungen des Deckschiebers bei einem in die Axialnut eingeführtem Deckschieber hintergreifen.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Statorkörper im Wesentlichen als Hohlzylinder ausgeführt und die Axialnuten sind auf der radial innenliegenden Umfangsfläche des Stators ausgebildet und in Richtung radial nach innen offen ausgebildet. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist dann dieser Stator bzw. Statorkörper für eine als Innenläufer ausgebildete Elektromaschine verwendbar.
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Alternativ können die Axialnuten auch auf der radial außenliegenden Umfangsfläche des Statorkörpers ausgebildet sein, wobei die Axialnuten dann in Richtung nach radial außen offen ausgebildet sind. Dieser Stator/Statorkörper ist dann für eine als Außenläufer ausgebildete Elektromaschine entsprechend verwendbar.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten den erfindungsgemäßen Stator in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden darf nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der nachfolgenden Beschreibung und dazu gehörenden Zeichnung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
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1 in schematischer teilweise perspektivischer Darstellung einen Statorkörper mit an seinem radialen inneren Umfang ausgebildeten Axialnuten sowie mit in den Axialnuten angeordneten Isolationselementen, sowie teils schematisch angedeutete bzw. angeordnete Kupferdrähte bzw. Teile von Spulenwicklungen und mit den im Eingangsbereich der Axialnuten angeordneten Deckschiebern,
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2 von oben im Schnitt, in teilweiser vergrößerter schematischer Darstellung eine Axialnut des Statorkörpers aus 1 ohne Kupferdraht bzw. ohne Spulenwicklung, jedoch mit eingelegtem Isolationselement und mit angeordnetem Deckschieber, und
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3 in vergrößerter teils perspektivischer Darstellung einen entsprechenden Deckschieber zur Anordnung im radialen Eingangsbereich einer Axialnut.
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Die 1 bis 2 zeigen – zumindest teilweise – einen Stator 1 für eine nicht im Einzelnen dargestellte Elektromaschine, mit mindestens einem Statorkörper 1a. Vorzugsweise ist der Statorkörper 1a aus einem entsprechenden Blechmaterial hergestellt. In Kombination mit dem Statorkörper 1a ist ein nicht näher dargestellter Rotor zur Ausbildung der nicht näher dargestellten Elektromaschine anordenbar.
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Der in 1 erkennbare Statorkörper 1a dient zur Ausbildung einer Elektromaschine, die als „Innenläufer“ ausgebildet ist, denn bei dem hier im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Statorkörper 1a ist ein Rotor im nicht näher bezeichneten Innenraum des Statorkörpers 1a entsprechend anordenbar. Hierbei wird die Drehachse des Rotors im Wesentlichen auf der Längsachse des Statorkörpers 1a dann entsprechend positioniert.
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Wie die 1 weiter zeigt sind am Umfang des Statorkörpers 1a, hier am Innenumfang des Statorkörpers 1a mehrere in Längsrichtung des Statorkörpers 1a verlaufende Axialnuten 2 vorgesehen. In den Axialnuten 2 wird entsprechender Kupferdraht und/oder eine entsprechende Spulenwicklung eingelegt, wie bereits beschrieben, insbesondere werden die Längsseiten einer Spulenwicklung in zwei hierfür bestimmte Axialnuten 2 eingelegt, wobei die Endbereiche der Spulenwicklungen dann die jeweiligen „Wickelköpfe“ an den Stirnseiten des Statorkörpers 1a bilden. Die Wickelköpfe sind hier jedoch nicht dargestellt. Dargestellt und erkennbar in 1 sind jedoch hier die schematisch dargestellten Querschnitte der Kupferdrähte 3 bzw. der Bereiche der entsprechenden Spulenwicklungen.
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In der Axialnut 2 bzw. in den Axialnuten 2 wird nun zwischen dem Kupferdraht 3 bzw. dem jeweiligen Bereich der Spulenwicklung und dem Material des Statorkörpers 1a ein zumindest teilweise verformbares Isolationselement 4 angeordnet. Dies ist in der 1 und auch in der 2 erkennbar dargestellt, wobei das Isolationselement 4 bzw. die axialen Endbereiche des Isolationselementes 4 an den Stirnseiten des Statorkörpers 1a aus den Axialnuten 2 leicht herausragen. Zur zumindest teilweisen Abdeckung der zumindest teilweise radial offen ausgebildeten Axialnuten 2, die hier bei der bevorzugten Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, in der Richtung radial nach innen offen ausgebildet sind, ist nun im Wesentlichen für jede Axialnut 2 ein Deckschieber 5 vorgesehen. Der Deckschieber 5 wird im offenen – radialen – Eingangsbereich 2a der Axialnut 2 angeordnet, letzteres ist insbesondere aus der 2 gut erkennbar.
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Die eingangs genannten Nachteile sind nun zunächst dadurch vermieden, dass der Querschnitt des Deckschiebers 5 im Wesentlichen so ausgebildet und/oder profiliert ist, dass bei im Eingangsbereich 2a der Axialnut 2 angeordnetem Deckschieber 5 der an den Deckschieber 5 angrenzende jeweilige Bereich 4a bzw. 4b des Isolationselementes 4 im Wesentlichen in Richtung des mittleren Bereiches 5a des Deckschiebers 5 angewinkelt geführt und entsprechend ausgerichtet ist. Damit wird nun eine Führung der an den Deckschieber 5 angrenzenden Endbereiche 4a bzw. 4b des Isolationselementes 4 mithilfe des Deckschiebers 5 realisiert, die insbesondere dazu führt, dass entsprechende Abstände zwischen Deckschieber 5 und Isolationselement 4 bzw. Kupferdraht 3, insbesondere nämlich in bestimmten Bereichen/Zwischenräumen entsprechend groß dimensionierte Luft- und Kriechstrecken 6 realisiert sind, wie bereits eingangs erläutert.
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Der Deckschieber 5 weist an der der Axialnut 2 zugewandten Seite nun eine Ausnehmung 5b auf bzw. bildet eine Ausnehmung 5b. Die Ausnehmung 5b ist als in Längsrichtung des Deckschiebers 5 verlaufende Aufnahmenut ausgebildet. In der Ausnehmung 5b bzw. in der Aufnahmenut werden die an den Deckschieber 5 angrenzenden Endbereiche 4a bzw. 4b des Isolationselementes 4 entsprechend positioniert, wie aus der 2 ersichtlich.
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Insbesondere weist der Deckschieber 5 auf der der Axialnut 2 zugewandten Seite zwei Vorsprünge 5c und 5d auf. Die Vorsprünge 5c und 5d sind an den seitlichen Bereichen des Deckschiebers 5 ausgebildet und verlaufen im Wesentlichen über die gesamte Länge des Deckschiebers 5 in Längsrichtung des Deckschiebers 5. Insbesondere weisen die dem mittleren Bereich 5a des Deckschiebers 5 zugewandten Bereiche der Vorsprünge 5c und 5d zumindest teilweise, insbesondere vollständig schräg verlaufende Führungsflächen 5e und 5f auf. Die Führungsflächen 5e und 5f sind in Richtung des mittleren Bereiches 5a des Deckschiebers 5 schräg verlaufend ausgebildet und können die Endbereiche 4a bzw. 4b des Isolationselementes 4 entsprechend angewinkelt führen bzw. in Richtung auf den mittleren Bereich 5a des Deckschiebers 5 positionieren und ausrichten. Letzteres ist insbesondere in 2 gut ersichtlich dargestellt.
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Weiterhin ist insbesondere aus der 2 ersichtlich, dass auf der der Axialnut 2 abgewandten Seite des Deckschiebers 5 Führungsausnehmungen 5g ausgebildet sind. Diese Führungsausnehmungen 5g können von im Eingangsbereich 2a der jeweiligen Axialnut 2 ausgebildeten Führungsvorsprünge 7 hintergriffen werden, so dass eine Führung des Deckschiebers 5 in Längsrichtung des Statorkörpers 1a innerhalb der Axialnut 2 realisiert bzw. gewährleistet ist.
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Insbesondere ist aus den 1 und 2 auch gut erkennbar, dass das Isolationselement 4 insbesondere als ein Isolationspapier ausgebildet ist, und die Endbereiche 4a bzw. 4b des Isolationselementes 4 bzw. des Isolationspapieres schräg verlaufen bzw. angewinkelt geführt sind und in Richtung des mittleren Bereiches 5a des Deckschiebers 5 ausgerichtet sind. Mit dem so ausgebildeten Deckschieber 5 ist daher die Realisierung von erforderlichen Luft- und Kriechstrecken 6 auf einfache und kostengünstige Weise realisierbar.
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Bei der in den 1 bis 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Axialnuten 2 auf der radial innenliegenden Umfangsfläche des Stators 1 bzw. des Statorkörpers 1a ausgebildet, wobei die Axialnuten 2 in radialer Richtung nach innen offen ausgebildet sind, insbesondere den radial innen liegenden Eingangsbereich 2a aufweisen. Der so ausgebildete Statorkörper 1a mit den Axialnuten 2 ist daher hier für eine als Innenläufer ausgebildete, nicht näher dargestellte Elektromaschine verwendbar.
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Denkbar ist auch, dass die Axialnuten auf der radial außen liegenden Umfangsfläche des Stators 1 bzw. des Statorkörpers 1a ausgebildet sind, wobei die Axialnuten dann in radialer Richtung nach außen offen ausgebildet sind. Ein derartiger Stator bzw. Statorkörper ist dann für eine als Außenläufer ausgebildete Elektromaschine verwendbar.
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Im Ergebnis sind die eingangs genannten Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stator
- 1a
- Statorkörper
- 2
- Axialnuten
- 2a
- Eingangsbereich
- 3
- Kupferdraht
- 4
- Isolationselement
- 4a, 4b
- angrenzende Bereiche
- 5
- Deckschieber
- 5a
- mittlerer Bereich
- 5b
- Ausnehmung/Aufnahmenut
- 5c
- Vorsprung
- 5d
- Vorsprung
- 5e, 5f
- Führungsfläche
- 5g
- Führungsausnehmung
- 7
- Führungsvorsprung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2013/0140935 A1 [0003, 0003]
- DE 102006016249 A1 [0004]
