DE102015221699A1 - Method for producing a winding component and winding component - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wicklungsbauteils (1) einer elektrischen Maschine, umfassend die Schritte Anordnen von Blechen, welche Wicklungen aufnehmen sollen, an einem Trägerkörper (30), wobei die Bleche in paketierter Form angeordnet werden, um Zähne des Wicklungsbauteils zu bilden, Anordnen jeweils eines Nutverschlusses (5) in einer Nut (6) zwischen einander benachbarten Zähnen (2), Einbringen von Wicklungen (4) in die Nuten (6) zwischen benachbarten Zähnen (2), Verbinden der Zähne (2) mittels eines Rückschlusselements (3), und Entfernen des Trägerkörpers (30).The present invention relates to a method for producing a winding component (1) of an electrical machine, comprising the steps of arranging sheets, which are to receive windings, on a carrier body (30), wherein the sheets are arranged in a packetized form in order to feed teeth of the winding component forming, arranging in each case one slot closure (5) in a groove (6) between adjacent teeth (2), introducing windings (4) into the grooves (6) between adjacent teeth (2), connecting the teeth (2) by means of one Inference element (3), and removing the carrier body (30).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wicklungsbauteils einer elektrischen Maschine. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Wicklungsbauteil einer elektrischen Maschine, insbesondere einen Stator, sowie eine elektrische Maschine mit einem derartigen Wicklungsbauteil. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung einen Trägerkörper zur Aufnahme eines Wicklungsbauteils, an welchem das Wicklungsbauteil hergestellt wird. The present invention relates to a method for producing a winding component of an electrical machine. Furthermore, the present invention relates to a winding component of an electrical machine, in particular a stator, and an electrical machine with such a winding component. Moreover, the present invention relates to a carrier body for receiving a winding component, on which the winding component is produced.
Wicklungsbauteile werden beispielsweise bei Statoren von elektrischen Maschinen verwendet. Hierbei sind verschiedene Wickelverfahren im Einsatz, wie z.B. die Einziehtechnik, die Nadelwickeltechnik und die Flyertechnik. Bei Innenläufermaschinen, bei denen der Rotor innerhalb des Stators läuft, besteht ferner die Schwierigkeit darin, die Wicklung von Innen durch einen Zwischenraum zwischen benachbarten Zähnen nach außen in die Wickelräume (Nuten) zwischen den Zähnen einzubringen. Dies ist insbesondere bei Kleinmotoren schwierig. Um dieses Problem zu umgehen, wurde vorgeschlagen, sogenannte geteilte Statoren zu verwenden, bei denen einzelne Zähne gefertigt werden und mit einer Wicklung umgeben werden und anschließend zu einem kompletten Stator zusammengefügt werden. Hierbei werden sogenannte T-Segmente oder das Sternrückschlusskonzept verwendet. Derartige Statoren haben jedoch deutliche elektromagnetische Nachteile, da insbesondere ein erheblicher Teil des magnetischen Flusses vom Rotor durch Stege, welche eine Verbindung der Zähne untereinander bereitstellen, kurzgeschlossen wird. Dies macht es notwendig, dass im Rotor, beispielsweise bei einer permanentmagneterregten Synchronmaschine mehr Magnetmaterial benötigt wird. Auch steigt ein Streufluss des Stators, was zu einer unerwünschten Erhöhung einer Streuinduktivität führt. Diese unerwünschte Streuung reduziert die Leistung der elektrischen Maschine, so dass eine größere und insbesondere teurere elektrische Maschine durch den erhöhten Materialeinsatz notwendig wird. Winding components are used, for example, in stators of electric machines. Here, various winding methods are in use, such as. the Einziehtechnik, the needle winding technology and the flyer technology. Further, in internal rotor machines in which the rotor runs inside the stator, the difficulty is to insert the coil from the inside through a gap between adjacent teeth to the outside in the winding spaces (grooves) between the teeth. This is difficult especially for small engines. To circumvent this problem, it has been proposed to use so-called split stators, in which individual teeth are made and surrounded by a winding and then assembled into a complete stator. Here, so-called T-segments or the Sternrückschlusskonzept be used. However, such stators have significant electromagnetic disadvantages, since in particular a considerable part of the magnetic flux from the rotor is bridged by webs, which provide a connection of the teeth with each other. This makes it necessary that more magnetic material is needed in the rotor, for example in a permanent magnet synchronous machine. Also, a stray flux of the stator increases, resulting in an undesirable increase in stray inductance. This undesirable scattering reduces the power of the electric machine, so that a larger and especially more expensive electric machine is necessary due to the increased use of materials.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Wicklungsbauteils einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Stators, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ein Wicklungsbauteil in Großserientechnik sehr kostengünstig herstellbar ist, und die oben erwähnten Nachteile, insbesondere hinsichtlich eines Streuflusses des Wicklungsbauteils und einer erhöhten Streuinduktivität, vermeiden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei die Schritte des Anordnens von Blechen, welche die Wicklungen aufnehmen sollen, an einem Trägerkörper auf, wobei mehrere Bleche in paktierter Form Zähne des Wicklungsbauteils bilden. In einem nächsten Schritt wird ein Nutverschluss in einer Nut zwischen einander benachbarten Zähnen angeordnet. Dadurch sind jeweils benachbarte Zähne über Nutverschlüsse miteinander verbunden. In einem nächsten Schritt erfolgt das Einbringen von Wicklungen in die Nuten zwischen den einander benachbarten Zähnen und das anschließende Verbinden der Zähne mittels eines Rückschlusselements. Im letzten Schritt wird dann der Trägerkörper entfernt. Erfindungsgemäß wird somit das Wickeln auf einem Trägerkörper, welcher die paketierten Zähne trägt, vorgenommen.The inventive method for producing a winding component of an electrical machine, in particular a stator, with the features of claim 1 has the advantage that a winding component in mass production technology is very inexpensive to produce, and the above-mentioned disadvantages, in particular with regard to leakage flux of the winding component and an increased stray inductance, can avoid. In this case, the method according to the invention comprises the steps of arranging metal sheets, which are intended to receive the windings, on a carrier body, wherein a plurality of metal sheets in pacted form teeth of the winding component. In a next step, a slot closure is placed in a groove between adjacent teeth. As a result, adjacent teeth are each connected via slot closures. In a next step, the introduction of windings in the grooves between the adjacent teeth and the subsequent joining of the teeth by means of a return element takes place. In the last step, the carrier body is then removed. According to the invention, the winding is thus carried out on a carrier body which carries the packetized teeth.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.
Besonders bevorzugt ist der Nutverschluss derart angeordnet, dass die Zähne an einer radialen Innenseite einen freiliegenden Zahnkopf aufweisen. Dadurch können insbesondere kostengünstige und automatisierbare Wickelverfahren verwendet werden. Particularly preferably, the slot closure is arranged such that the teeth have an exposed tooth tip on a radial inner side. As a result, cost-effective and automatable winding methods can be used in particular.
Weiter bevorzugt ist der Nutverschluss zwischen benachbarten Zähnen an einer Höhe der Zähne in Radialrichtung, ausgehend von einer radial inneren Seite der Zähne, d.h., dem Zahnkopf, von höchstens einem Drittel einer Gesamtlänge der Zähne angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Nutverschluss auf einer Höhe von höchstens einem Vierteil der Gesamtlänge, weiter bevorzugt auf einer Höhe von höchstens einem Fünftel der Gesamtlänge, und besonders bevorzugt auf einer Höhe von höchstens einem Sechstel der Gesamtlänge angeordnet.More preferably, the groove closure between adjacent teeth is disposed at a height of the teeth in the radial direction, starting from a radially inner side of the teeth, i.e., the tooth tip, of at most one third of a total length of the teeth. Particularly preferably, the slot closure is arranged at a height of at most one fourth of the total length, more preferably at a height of at most one fifth of the total length, and particularly preferably at a height of at most one sixth of the total length.
Eine einfache und kostengünstige Anordnung der Nutverschlüsse zwischen benachbarten Zähnen ist vorzugsweise durch Einpressen der Nutverschlüsse zwischen den Zähnen möglich. A simple and inexpensive arrangement of the slot closures between adjacent teeth is preferably possible by pressing the slot closures between the teeth.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind einander benachbarte Zähne mittels eines Steges miteinander verbunden. Die Stege werden bevorzugt mit den Zähnen aus einem Blechmaterial ausgestanzt. Die Stege sind weiter bevorzugt derart angeordnet, dass die Zahnköpfe der Zähne freiliegen.According to an alternative embodiment of the invention, adjacent teeth are connected to each other by means of a web. The webs are preferably punched out with the teeth of a sheet material. The webs are further preferably arranged such that the tooth tips of the teeth are exposed.
Die Stege sind weiter bevorzugt zwischen benachbarten Zähnen an einer Höhe der Zähne in Radialrichtung, ausgehend von einer radial inneren Seite der Zähne von höchstens einem Drittel einer Gesamtlänge der Zähne, vorzugsweise höchstens einem Viertel, besonders bevorzugt höchstens einem Fünftel, weiter bevorzugt höchstens einem Sechstel der Gesamtlänge, angeordnet.The ridges are more preferably between adjacent teeth at a height of the teeth in the radial direction, starting from a radially inner side of the teeth of at most one third of a total length of the teeth, preferably at most a quarter, more preferably at most one fifth, more preferably at most one sixth of Overall length, arranged.
Weiter bevorzugt ist der Trägerkörper vorzugsweise radial innerhalb der Zähne angeordnet. Dadurch kann beispielsweise als Wicklungsbauteil ein Stator einer elektrischen Maschine bereitgestellt werden. More preferably, the carrier body is preferably arranged radially within the teeth. As a result, for example, a stator of an electrical machine can be provided as a winding component.
Weiter bevorzugt wird die Wicklung mittels einer Flyerwickeltechnik in die Nutzwischenräume zwischen benachbarten Zähnen eingebracht. Die Wicklung kann hierbei auch als verteilte Wicklung, bei der Wicklungen ineinander verschachtelt sind, vorgesehen werden.More preferably, the winding is introduced by means of a flyer winding technology in the Nutzwischenräume between adjacent teeth. The winding can in this case also be provided as a distributed winding in which windings are nested one inside the other.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Wicklungsbauteil einer elektrischen Maschine, insbesondere einen Stator, umfassend eine Vielzahl von Zähnen und Wicklungen, welche um die Zähne angeordnet sind. Dabei sind einander benachbarte Zähne miteinander mittels eines Verbindungselements verbunden. Ferner umfasst das Wicklungsbauteil Wicklungen und ein Rückschlusselement, welches die Zähne miteinander verbindet, insbesondere einen Rückschlussring. Die Verbindungselemente sind dabei von der radial inneren Seite der Zähne um einen vorbestimmten Abstand beabstandet, derart, dass ein radial am Zahn innenliegender Zahnkopf freiliegt. Furthermore, the present invention relates to a winding component of an electrical machine, in particular a stator, comprising a plurality of teeth and windings, which are arranged around the teeth. In this case, adjacent teeth are connected to each other by means of a connecting element. Furthermore, the winding component comprises windings and a return element which connects the teeth to one another, in particular a return ring. The connecting elements are spaced from the radially inner side of the teeth by a predetermined distance, such that a tooth head lying radially on the tooth is exposed.
Jedes Verbindungselement ist dabei bevorzugt an einem Bereich an einer Höhe der Zähne in Radialrichtung, ausgehend von einer radial inneren Seite der Zähne von höchstens einem Drittel einer Gesamtlänge der Zähne, vorzugsweise höchstens einem Viertel der Gesamtlänge, weiter bevorzugt höchstens einem Fünftel der Gesamtlänge, und besonders bevorzugt höchstens einem Sechstel der Gesamtlänge angeordnet. Each connecting element is preferably at an area at a height of the teeth in the radial direction, starting from a radially inner side of the teeth of at most one third of a total length of the teeth, preferably at most a quarter of the total length, more preferably at most one fifth of the total length, and especially preferably arranged at most one sixth of the total length.
Vorzugsweise ist ein Abstand des Verbindungselements von der radial inneren Seite des Zahnkopfs höchstens so groß wie eine Dicke des Verbindungselements in Radialrichtung. Preferably, a distance of the connecting element from the radially inner side of the tooth tip is at most as large as a thickness of the connecting element in the radial direction.
Das Verbindungselement ist besonders bevorzugt ein separates Bauteil in Form eines Nutverschlusses, welches bevorzugt mittels einer Verstemmverbindung zwischen einander benachbarten Zähnen fixiert ist. Alternativ ist das Verbindungselement ein ausgestanzter Steg, welcher gemeinsam mit der Form der Zähne ausgestanzt wird.The connecting element is particularly preferably a separate component in the form of a slot closure, which is preferably fixed by means of a caulking between adjacent teeth. Alternatively, the connecting element is a stamped web which is punched out together with the shape of the teeth.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Maschine, umfassend ein erfindungsgemäßes Wicklungsbauteil. Das Wicklungsbauteil der elektrischen Maschine ist besonders bevorzugt ein Stator, wobei die elektrische Maschine weiter bevorzugt als Innenläufer ausgebildet ist, wobei ein Rotor innerhalb des Stators angeordnet ist.Furthermore, the present invention relates to an electrical machine comprising a winding component according to the invention. The winding component of the electric machine is particularly preferably a stator, wherein the electrical machine is further preferably designed as an internal rotor, wherein a rotor is arranged inside the stator.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Trägerkörper zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Trägerkörper umfasst vorzugsweise einen zylindrischen Hauptkörper und eine Vielzahl von Halteelementen mit T-förmigem Querschnitt. Die Halteelemente sind dabei im Außenumfang des Hauptkörpers angeordnet und stehen vom Außenumfang des Hauptkörpers radial nach außen vor. Der zylindrische Hauptkörper ist besonders bevorzugt aus Vollmaterial. Dadurch kann eine hohe Stabilität des Trägerkörpers sichergestellt werden. Die vorstehenden Halteelemente am Trägerkörper bilden dabei jeweils eine Hinterschneidung.Furthermore, the present invention relates to a carrier body for carrying out the method according to the invention. The carrier body preferably comprises a cylindrical main body and a plurality of holding elements with a T-shaped cross section. The holding elements are arranged in the outer periphery of the main body and protrude from the outer periphery of the main body radially outward. The cylindrical main body is particularly preferably made of solid material. As a result, a high stability of the carrier body can be ensured. The protruding holding elements on the carrier body each form an undercut.
Zeichnungdrawing
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der Zeichnung ist:Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same or functionally identical parts are denoted by the same reference numerals. In the drawing is:
Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die
Das Wicklungsbauteil
Das Rückschlusselement
In Nuten
Wie weiter aus den
Der Trägerkörper
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Wicklungsbauteils
In einem nächsten Schritt wird zwischen jeweils benachbarten Zähnen jeweils ein Nutverschluss
Die Nutverschlüsse
In einem nächsten Schritt werden mittels eines Wickelverfahrens, beispielsweise einer Flyerwickeltechnik, die Wicklungen
In einem nächsten Schritt wird das Rückschlusselement auf die Zähne
Erfindungsgemäß können die Zähne somit während der Herstellung der Wicklung an den Zahnköpfen
Somit wird ein Wicklungsbauteil
Das Wicklungsbauteil
Der Trägerkörper
Das erfindungsgemäß hergestellte Wicklungsbauteil
Die erfindungsgemäß hergestellte elektrische Maschine ist vorzugsweise ein zweipoliger, permanentmagnet-erregter Motor, insbesondere zum Antrieb eines Turboverdichters, beispielsweise bei einer Kältemaschine.The electrical machine produced according to the invention is preferably a two-pole, permanent magnet-excited motor, in particular for driving a turbocompressor, for example in a refrigerating machine.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102015221699.3A DE102015221699A1 (en) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | Method for producing a winding component and winding component |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DE102015221699A1 true DE102015221699A1 (en) | 2017-05-11 |
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DE102015221699.3A Pending DE102015221699A1 (en) | 2015-11-05 | 2015-11-05 | Method for producing a winding component and winding component |
Country Status (1)
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DE (1) | DE102015221699A1 (en) |
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2015
- 2015-11-05 DE DE102015221699.3A patent/DE102015221699A1/en active Pending
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