DE102016009161A1

DE102016009161A1 - Winding support, in particular stator, an electric machine

Info

Publication number: DE102016009161A1
Application number: DE102016009161.4A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: MdGroup Germany GmbH
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2036-07-29
Also published as: DE102016009161B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wicklungsträger, insbesondere Stator (3), einer Elektromaschine (1), der in einer Umfangsrichtung abwechselnd Wicklungsträger-Zähne (27) und Längsnuten (9) aufweist, wobei in jeder Längsnut (9) Wickeldrähte (16) unter Bildung zumindest einer Spulenwicklung (11, 13, 15) abgelegt sind, und zwar mit einer in der Radialrichtung ausgerichteten Wicklungshöhe (h) und einer in der Umfangsrichtung ausgerichteten Wicklungsbreite (b) zwischen umfangseitig benachbarten Wicklungsträger-Zähnen (27). Erfindungsgemäß ragt jeder der Wicklungsträger-Zähne (27) mit einer Zahnhöhe (z) von einem Wicklungsträger-Grund (31) der Längsnut (9) ab, die kleiner ist als die Wicklungshöhe (h) der Spulenwicklung (11, 13, 15).The invention relates to a winding support, in particular stator (3), an electric machine (1) having in a circumferential direction alternately winding support teeth (27) and longitudinal grooves (9), wherein in each longitudinal groove (9) winding wires (16) to form at least a coil winding (11, 13, 15) are deposited, with a aligned in the radial direction winding height (h) and a circumferentially oriented winding width (b) between circumferentially adjacent winding carrier teeth (27). According to the invention, each of the winding carrier teeth (27) protrudes with a tooth height (z) from a winding support base (31) of the longitudinal groove (9), which is smaller than the winding height (h) of the coil winding (11, 13, 15).

Description

Die Erfindung betrifft einen Wicklungsträger, insbesondere einen Stator, einer Elektromaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Unter einer Elektromaschine im Sinne der Erfindung ist generell jegliche Art von Elektromotor, Generator oder dergleichen zu verstehen. Die Erfindung eignet sich dabei gleichermaßen für Außenläufer, Innenläufer sowie für Linearmaschinen.The invention relates to a winding support, in particular a stator, an electric machine according to the preamble of claim 1. Under an electric machine according to the invention is generally any kind of electric motor, generator or the like to understand. The invention is equally suitable for external rotor, internal rotor and linear machines.

Der Stator einer Elektromaschine ist in gängiger Praxis mit Wickeldrähten bewickelt, die Spulenwicklungen bilden. Deren Spulenenden werden in einem Verschaltungsprozess elektrisch verschaltet, etwa rein exemplarisch unter Bildung dreier Phasen sowie zumindest eines Sternpunktes oder unter Bildung einer Dreiecksschaltung. Der Wickelprozess zur Bewicklung des Stators kann voll-/halbautomatisch oder manuell erfolgen. Bei einem manuellen Wickelprozess können beispielhaft eine Anzahl von Wickeldrähten zu einem Wickeldrahtbündel zusammengefasst werden. Das Wickeldrahtbündel kann in Längsnuten zwischen den Stator-Zähnen des Stators abgelegt werden. Die Wickeldrähte des zwischen den Stator-Zähnen abgelegten Drahtbündels können anschließend unter Bildung einer Spulenwicklung parallel miteinander verschaltet werden, in Form gepresst sowie mit einem Gießharz imprägniert werden.The stator of an electric machine is wound in common practice with winding wires forming coil windings. Their coil ends are electrically connected in a wiring process, for example purely by the formation of three phases and at least one star point or to form a triangular circuit. The winding process for winding the stator can be fully / semi-automatic or manual. In a manual winding process, for example, a number of winding wires can be combined to form a winding wire bundle. The winding wire bundle can be stored in longitudinal grooves between the stator teeth of the stator. The winding wires of the wire bundle deposited between the stator teeth can then be connected in parallel with one another to form a coil winding, pressed into shape and impregnated with a casting resin.

Im Betrieb der Elektromaschine werden die Spulenwicklungen des Stators derart bestromt, dass ein drehendes Magnetfeld entsteht, das eine Kraftwirkung auf einen drehgelagerten Rotor ausübt.During operation of the electric machine, the coil windings of the stator are energized in such a way that a rotating magnetic field is generated, which exerts a force on a rotatably mounted rotor.

Aus der DE 10 2007 038 988 A1 ist ein gattungsgemäßer, als Stator ausgeführter Wicklungsträger einer Elektromaschine bekannt, der mit Bezug auf eine Rotorachse in einer Umfangsrichtung abwechselnd Stator-Zähne und Längsnuten aufweist. In jeder Längsnut sind Wickeldrähte unter Bildung von Spulenwicklungen abgelegt, und zwar mit einer in der Radialrichtung ausgerichteten Wicklungshöhe und einer in der Umfangsrichtung ausgerichteten Wicklungsbreite zwischen umfangsseitig benachbarten Stator-Zähnen.From the DE 10 2007 038 988 A1 a generic, designed as a stator winding carrier of an electric machine is known, which has with respect to a rotor axis in a circumferential direction alternately stator teeth and longitudinal grooves. In each longitudinal groove winding wires are deposited to form coil windings, with a aligned in the radial direction winding height and aligned in the circumferential direction winding width between circumferentially adjacent stator teeth.

In der obigen DE 10 2007 038 988 A1 sind die Stator-Zähne bauraumintensiv dimensioniert. Dadurch ist im Elektromaschinen-Betrieb eine hohe magnetische Flussdichte mit entsprechend großem Drehmoment erzeugbar. Durch die Bereitstellung solcher bauraumintensiv dimensionierten Stator-Zähne ist jedoch der für das Wicklungsmaterial verfügbare Bauraum stark begrenzt.In the above DE 10 2007 038 988 A1 The stator teeth are space-intensive dimensioned. As a result, in the electric machine operation, a high magnetic flux density can be generated with a correspondingly high torque. By providing such space-consuming dimensioned stator teeth, however, the space available for the winding material space is severely limited.

Alternativ dazu kann der Stator auch gänzlich ohne Stator-Zähne bereitgestellt sein. Dies führt jedoch im Elektromaschinen-Betrieb zu einer reduzierten magnetischen Flussdichte mit entsprechend reduziertem Antriebs-Drehmoment. Der bei Weglassung der Stator-Zähne gewonnene Bauraum kann jedoch für zusätzliches Wicklungsmaterial genutzt werden.Alternatively, the stator may be provided entirely without stator teeth. However, this leads in electric machine operation to a reduced magnetic flux density with correspondingly reduced drive torque. However, the space obtained with omission of the stator teeth can be used for additional winding material.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Wicklungsträger, insbesondere einen Stator, einer Elektromaschine bereitzustellen, bei dem mit einfachen Mitteln ein im Vergleich zum Stand der Technik hoher Wickeldraht-Füllgrad sowie gleichzeitig eine ausreichend große magnetische Flussdichte erzielbar ist.The object of the invention is to provide a winding support, in particular a stator, an electric machine, in which by simple means in comparison to the prior art high winding wire filling level and at the same time a sufficiently large magnetic flux density can be achieved.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.

Die Erfindung beruht auf dem Sachverhalt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Statoren entweder bauraumintensiv dimensionierte Stator-Zähne aufweisen, wodurch der für das Wickelmaterial verfügbare Bauraum reduziert ist, oder gänzlich zahnlos ausgeführt sind, was zu einer Drehmoment-Reduzierung im Elektromaschinenbetrieb führt. Im Unterschied zum Stand der Technik wird beim erfindungsgemäßen Stator (oder allgemeiner Wicklungsträger) zwar nicht gänzlich auf die Wicklungsträger-Zähne verzichtet. Vielmehr ist die Wicklungszahn-Geometrie im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich kleiner ausgelegt, wodurch einerseits Bauraum gewonnen, der für zusätzliches Wicklungsmaterial verfügbar ist, und andererseits der mittels der Wicklungsträger-Zähne erhaltene Drehmoment-Vorteil zumindest eingeschränkt aufrechterhalten bleibt. Vor diesem Hintergrund ragt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 jeder der Wicklungsträger-Zähne mit einer Zahnhöhe von einem Nutgrund der Längsnut ab, die kleiner ist als die Wicklungshöhe der Spulenwicklung.The invention is based on the fact that the known from the prior art stators either space-consuming dimensioned stator teeth, whereby the space available for the winding material space is reduced, or are executed entirely toothless, resulting in a torque reduction in electric machine operation. In contrast to the prior art, the stator (or general winding carrier) according to the invention does not entirely dispense with the winding carrier teeth. Rather, the winding tooth geometry is designed much smaller compared to the prior art, which on the one hand gained space, which is available for additional winding material, and on the other hand, the torque advantage obtained by means of the winding carrier teeth remains at least limited. Against this background, according to the characterizing part of claim 1, each of the winding carrier teeth having a tooth height protrudes from a groove bottom of the longitudinal groove, which is smaller than the winding height of the coil winding.

Bei der Beschreibung der nachfolgenden Erfindungsaspekte wird zum einfacheren Verständnis Bezug auf einen Innenläufer-Motor genommen, bei dem der Wicklungsträger als Stator radial außerhalb drehfest angeordnet ist und radial innen der Rotor dreht. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen Innenläufer-Motor beschränkt, sondern auf beliebige andere Elektromaschinen-Bauformen anwendbar, etwa Außenläufer oder Linearmaschinen.In the description of the following aspects of the invention reference is made for ease of understanding reference to an internal rotor motor in which the winding support is arranged as a stator radially outwardly rotationally fixed and radially inside the rotor rotates. The invention is not limited to an internal rotor motor, but applicable to any other types of electrical machinery, such as external rotor or linear machines.

So kann der Stator mit innenliegenden, das heißt mit radial nach innen abragenden Stator-Zähnen ausgeführt sein. In diesem Fall überragen die Spulenwicklungen die Stator-Zähne in Radialrichtung insbesondere nach innen. In Umfangsrichtung benachbarte Spulenwicklungen sind somit ausgehend vom Nutgrund bis zum Erreichen der Stator-Zahnhöhe unter Zwischenordnung des jeweiligen Stator-Zahns voneinander getrennt. Im weiteren Zahnhöhen-Verlauf nach radial innen können die beiden benachbarten Spulenwicklungen den zwischengeordneten Stator-Zahn übergreifen und unmittelbar an Kontaktflächen in Anlage miteinander sein, wie es auch bei zahnlos ausgelegten Statoren der Fall ist.Thus, the stator can be embodied with internal, ie with radially inwardly projecting stator teeth. In this case, the coil windings project beyond the stator teeth in the radial direction, in particular inwards. In the circumferential direction adjacent coil windings are thus separated starting from the groove bottom until reaching the stator tooth height with the interposition of the respective stator tooth. In the further Tooth height course radially inward, the two adjacent coil windings can overlap the intermediate stator tooth and be in contact with each other directly on contact surfaces, as is the case with toothless designed stators.

Der Stator ist in gängiger Praxis rotationssymmetrisch sowie gehäusefest in einem hohlzylindrischen Elektromotor-Gehäuse befestigt und wirkt mit einem radial innen drehbar gelagerten Rotor zusammen, der eine Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Permanentmagneten tragen kann. Der Rotor ist wiederum drehfest mit einer Elektromaschinen-Antriebswelle gekoppelt.The stator is rotationally symmetrical in current practice and fixed to the housing in a hollow cylindrical electric motor housing and cooperates with a radially inwardly rotatably mounted rotor, which can carry a number of circumferentially spaced permanent magnet. The rotor is in turn rotatably coupled to an electric machine drive shaft.

Jede der Längsnuten im Stator ist durch den Nutgrund sowie durch seitliche Nutflanken der in Umgangsrichtung benachbarten Stator-Zähne definiert. Im Hinblick auf einen zusätzlichen Bauraumgewinn für das Wicklungsmaterial ist es bevorzugt, wenn die, die Längsnut in der Umfangsrichtung seitlich begrenzenden Nutflanken nicht senkrecht vom Nutgrund abragen, sondern vielmehr unter Ausweitung der Nutbreite keilförmig auseinanderlaufen. Zudem ist es im Hinblick auf einen weiteren Bauraumgewinn für das Wicklungsmaterial von Vorteil, wenn die Stator-Zähne im Querschnitt in etwa dreieckförmig oder keilförmig ausgeführt sind. In diesem Fall laufen die in der Umfangsrichtung gegenüberliegenden Nutflanken eines jeden Stator-Zahns im Querschnitt dreieckförmig oder keilförmig an einer radial innenliegenden Zahn-Scheitelstelle zusammen.Each of the longitudinal grooves in the stator is defined by the groove base and by lateral groove flanks of the stator teeth adjacent in the circumferential direction. With regard to an additional space gain for the winding material, it is preferred if the, the longitudinal groove in the circumferential direction laterally delimiting groove flanks do not protrude perpendicularly from the groove base, but rather diverge widening widening the groove width. In addition, it is with regard to a further space gain for the winding material advantageous if the stator teeth are designed in cross section in approximately triangular or wedge-shaped. In this case, the mutually opposite in the circumferential direction groove flanks of each stator tooth run in cross-section triangular or wedge-shaped at a radially inner tooth-apex.

In einer technischen Umsetzung des Stators können die Zahnhöhen sämtlicher Stator-Zähne identisch ausgelegt sein. Die Nutflächen sowohl des Nutgrundes als auch der Nutflanken können bevorzugt glatt- oder ebenflächig ausgeführt sein, um beim Ablegen des Wickeldrahtes eine möglichst große Draht-Packungsdichte zu erzielen.In a technical implementation of the stator, the tooth heights of all stator teeth can be designed identically. The groove surfaces of both the groove bottom and the groove flanks can preferably be made smooth or planar, in order to achieve the largest possible wire packing density when laying the winding wire.

Der Wickelprozess zum Bewickeln des Stators kann beispielhaft manuell erfolgen. In diesem Fall werden zunächst eine Anzahl von Wickeldrähten zu einem Drahtbündel zusammengefasst. Das Drahtbündel wird nach einem vorgegebenen Wickelschema in den Längsnuten des Stators abgelegt. Das in den Längsnuten abgelegte Drahtbündel wird in Form gepresst und gegebenenfalls anschließend mit Gießharz imprägniert. Die Drahtbündel-Enden werden zudem elektrisch verschaltet, zum Beispiel unter Bildung von Spulenwicklungen zu den drei Phasen sowie zumindest einen Sternpunkt oder zu einer Dreiecksschaltung.The winding process for winding the stator can be done manually, for example. In this case, a number of winding wires are first combined to form a wire bundle. The wire bundle is deposited according to a predetermined winding scheme in the longitudinal grooves of the stator. The wire bundle deposited in the longitudinal grooves is pressed into shape and optionally subsequently impregnated with casting resin. The wire bundle ends are also electrically connected, for example, to form coil windings to the three phases and at least one neutral point or to a triangular circuit.

Das eine solche Spulenwicklung bildende Drahtbündel weist im Querschnitt keinen rechtwinkligen Außeneckbereich auf, sondern vielmehr einen im Querschnitt abgerundeten Außeneckbereich. Der zwischen dem Nutgrund und einer Nutflanke des Stator-Zahns aufgespannte Inneneckbereich ist dabei bevorzugt diesem abgerundeten Außeneckbereich der Spulenwicklung konturangepasst.The wire bundle forming such a coil winding does not have a rectangular outer corner area in cross section, but rather has an outer corner area which is rounded in cross section. The inner corner region spanned between the groove base and a groove flank of the stator tooth is preferably contour-adapted to this rounded outer corner region of the coil winding.

Die nach dem manuellen Wickelprozess auf dem Stator abgelegten Spulenwicklungen sind an Kontaktflächen in der Umfangsrichtung miteinander in Anlage. Die Kontaktflächen der Spulenwicklungen gehen in Richtung auf den Stator-Grund jeweils in die bereits oben erwähnten gerundeten Außeneckbereiche über. Diese bilden zusammen mit dem Stator-Grund einen im Querschnitt in etwa dreieckförmigen Hohlraum.The coil windings deposited on the stator after the manual winding process are in contact with each other at contact surfaces in the circumferential direction. The contact surfaces of the coil windings in the direction of the stator base in each case in the above-mentioned rounded Außeneckbereiche over. These form together with the stator base in cross section in approximately triangular cavity.

Dieser dreieckförmige Hohlraum ist bei einem gänzlich zahnlos ausgeführten (aus dem Stand der Technik bekannten) Stator mit Luft oder mit Gießharz gefüllt. In Abkehr dazu weist der erfindungsgemäße Stator die gemäß obiger Zahn-Geometrie ausgebildeten Stator-Zähne auf. Diese sind als Längsrippen ausgeführt und ragen bevorzugt formschlüssig in den Hohlraum ein und füllen diesen im Wesentlichen vollständig aus. Erfindungsgemäß wird daher der aufgrund geometrischer Gegebenheiten ohnehin vorhandene Hohlraum zwischen benachbarten Spulenwicklungen für die Anordnung der Stator-Zähne genutzt.This triangular cavity is filled in a completely toothless running (known from the prior art) stator with air or cast resin. In contrast to this, the stator according to the invention has the stator teeth formed in accordance with the above tooth geometry. These are designed as longitudinal ribs and preferably project positively into the cavity and fill it substantially completely. According to the invention, therefore, the existing due to geometric conditions anyway cavity between adjacent coil windings for the arrangement of the stator teeth is used.

Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous embodiments and / or further developments of the invention explained above and / or reproduced in the dependent claims can be used individually or else in any desired combination with one another, for example in the case of clear dependencies or incompatible alternatives.

Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention and its advantageous embodiments and further developments and advantages thereof are explained in more detail below with reference to drawings.

Es zeigen:Show it:

1 in einer Seitenschnittdarstellung eine Elektromaschine; 1 in a side sectional view of an electric machine;

2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A aus der 1; 2 a sectional view along the sectional plane AA from the 1 ;

3 eine Detailansicht aus der 2; 3 a detailed view from the 2 ;

4 eine Explosionsdarstellung entsprechend der 3, anhand der grob schematisch ein Wickelprozess veranschaulicht wird; und 4 an exploded view according to the 3 schematically illustrating a winding process; and

5 eine Ansicht entsprechend der 3 gemäß dem Stand der Technik 5 a view corresponding to the 3 according to the prior art

In den 1 und 2 ist eine Elektromaschine 1 gezeigt, die rein exemplarisch als ein bürstenloser Gleichstrom-Kleinmotor realisiert ist. Die Elektromaschine 1 weist einen hohlzylindrischen Stator 3 und einen darin um eine Rotorachse R drehbar gelagerten Rotor 5 auf. Der Stator 3 ist gehäusefest in einem zum Beispiel aus Aluminium gefertigten hohlzylindrischen Gehäuse 7 montiert und weist nach innen gerichtete, in Umfangsrichtung winkelversetzte Längsnuten 9 auf, in denen phasenzugeordnete Spulenwicklungen 11, 13, 15 nach einem vorgegebenen Wickelschema abgelegt sind.In the 1 and 2 is an electric machine 1 shown purely exemplarily as a brushless DC small motor is realized. The electric machine 1 has a hollow cylindrical stator 3 and a rotor rotatably mounted therein about a rotor axis R. 5 on. The stator 3 is fixed to the housing in a hollow cylindrical housing made, for example, of aluminum 7 mounted and has inwardly directed, circumferentially angularly offset longitudinal grooves 9 on, in which phase-connected coil windings 11 . 13 . 15 are stored according to a predetermined winding scheme.

Im Betrieb der Elektromaschine 1 werden die Spulenwicklungen 11, 13, 15 des Stators 3 in bekannter Weise derart bestromt, dass ein drehendes Magnetfeld entsteht, das eine Kraftwirkung auf den drehbar gelagerten Rotor 5 ausübt.In operation of the electric machine 1 become the coil windings 11 . 13 . 15 of the stator 3 energized in a known manner so that a rotating magnetic field is created, the force acting on the rotatably mounted rotor 5 exercises.

Der Rotor 5 ist in den 1 und 2 mehrteilig aufgebaut, und zwar mit einer radial inneren Antriebswelle 17, die über eine ringförmige Wuchtscheibe 19 mit einem zehneckigen ringförmigen Rotor-Rückschluss 21 drehfest verbunden ist. Der Rotor-Rückschluss 21 trägt an seinem Außenumfang insgesamt zehn in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Permanentmagnete 23, die am Rotor-Rückschluss 21 verklebt sind und zusätzlich über eine Bandage 24 lagefest auf dem Rotor-Rückschluss 21 gesichert sind. Der drehbar gelagerte Rotor 5 ist zudem über einen Ringspalt 25 vom gehäusefesten Stator 3 beabstandet.The rotor 5 is in the 1 and 2 constructed in several parts, with a radially inner drive shaft 17 , which has an annular balancing wheel 19 with a decagonal annular rotor conclusion 21 rotatably connected. The rotor conclusion 21 carries on its outer circumference a total of ten circumferentially uniformly distributed permanent magnets 23 at the rotor conclusion 21 are glued and additionally via a bandage 24 Stable on the rotor conclusion 21 are secured. The rotatably mounted rotor 5 is also over an annular gap 25 from the housing fixed stator 3 spaced.

Wie aus der 2 weiter hervorgeht, sind die Längsnuten 9 über Stator-Zähne 27 in Umfangsrichtung voneinander beabstandet. Die in den Längsnuten 9 abgelegten Spulenwicklungen 11, 13, 15 weisen in der Radialrichtung eine vorgegebene Wicklungshöhe h (3) sowie in der Umfangsrichtung eine Wicklungsbreite b zwischen umfangsseitig benachbarten Stator-Zähnen 27 auf.Like from the 2 further, the longitudinal grooves are 9 over stator teeth 27 spaced apart in the circumferential direction. The in the longitudinal grooves 9 stored coil windings 11 . 13 . 15 have a predetermined winding height h in the radial direction 3 ) and in the circumferential direction a winding width b between circumferentially adjacent stator teeth 27 on.

Wie aus der 3 weiter hervorgeht, ist jede der Spulenwicklung 11, 13, 15 aus Drahtbündel 41 (4) aus Wickeldraht 16 aufgebaut. Der Wickeldraht 16 ist in regelmäßig oder unregelmäßig übereinander angeordneten Wickellagen in der jeweiligen Längsnut 9 abgelegt. Die Drahtbündel 41 und/oder die Längsnuten 9 können geradlinig oder leicht schräggestellt bzw. helixartig entlang der Rotorachse R verlaufen. Außerdem sind in dem Figuren die Zahnhöhen z sämtlicher Stator-Zähne 27 identisch ausgelegt.Like from the 3 further, each of the coil windings is 11 . 13 . 15 from wire bundle 41 ( 4 ) made of winding wire 16 built up. The winding wire 16 is in regularly or irregularly stacked winding layers in the respective longitudinal groove 9 stored. The wire bundles 41 and / or the longitudinal grooves 9 can be rectilinear or slightly inclined or run helically along the rotor axis R. In addition, in the figures, the tooth heights z of all the stator teeth 27 designed identically.

Nachfolgend ist anhand der 2 und 3 die Geometrie der Stator-Zähne 27 erläutert: So weist jeder der Stator-Zähne 27 einander in der Umfangsrichtung gegenüberliegende seitliche Nutflanken 29 auf, die zusammen mit einem Nutgrund 31 die jeweilige Längsnut 9 definieren. Die statorseitigen Nutflächen am Nutgrund 31 sowie an den Nutflanken 29 sind glatt- bzw. ebenflächig ausgeführt. Zudem laufen die in der Umfangsrichtung voneinander abgewandten Nutflanken 29 des Stator-Zahns 27 im Querschnitt dreieckförmig oder keilförmig an einer Scheitelstelle 33 zusammen, die sich entlang der Rotorachse R linienförmig erstreckt. Dadurch ergibt sich eine Zahn-Geometrie, bei der die Zahnbreite des Stator-Zahns 27 von seinem Fußpunkt bis zur Zahn-Scheitelstelle 33 keilförmig reduziert ist.The following is based on the 2 and 3 the geometry of the stator teeth 27 explains: This is how each of the stator teeth points 27 each other in the circumferential direction opposite side groove flanks 29 on that together with a groove bottom 31 the respective longitudinal groove 9 define. The stator-side groove surfaces on the groove base 31 as well as on the groove sides 29 are smooth or flat executed. In addition, the mutually remote in the circumferential direction groove flanks run 29 the stator tooth 27 in cross-section triangular or wedge-shaped at a vertex 33 together, which extends along the rotor axis R linear. This results in a tooth geometry in which the tooth width of the stator tooth 27 from its base to the tooth apex 33 wedge-shaped is reduced.

In der 2 ist die Nutbreite der Längsnuten 9 entlang einer Nuthöhe nicht konstant, sondern erhöht sich die Nutbreite mit steigender Nuthöhe. Entsprechend weitet sich die jeder Längsnut 9 bereitgestellte Wicklungsbreite b radial nach innen keilförmig aus. Außerdem sind die Zahnhöhen z der keilförmig ausgeführten Stator-Zähne 27 in den 2 und 3 kleiner ausgelegt als die Wicklungshöhe h der Spulenwicklungen 11, 13, 15. Entsprechend überragen die Spulenwicklungen 11, 13, 15 die Stator-Zähne 27 radial nach innen. Auf diese Weise übergreifen die in der 2 jeweils aneinandergrenzenden Spulenwicklungen 11, 13, 15 den zwischengeordneten Stator-Zahn 27 und sind diese an Kontaktflächen 35 miteinander in unmittelbarer Anlage.In the 2 is the groove width of the longitudinal grooves 9 along a groove height not constant, but increases the groove width with increasing groove height. Accordingly, each longitudinal groove widens 9 provided winding width b radially inwardly wedge-shaped. In addition, the tooth heights z are the wedge-shaped stator teeth 27 in the 2 and 3 designed smaller than the winding height h of the coil windings 11 . 13 . 15 , Accordingly, the coil windings project beyond 11 . 13 . 15 the stator teeth 27 radially inward. In this way, the spill over in the 2 each adjacent coil windings 11 . 13 . 15 the intermediate stator tooth 27 and are these at contact surfaces 35 together in the immediate vicinity.

Mit der obigen Zahn-Geometrie spannt sich zwischen dem Nutgrund 31 und der jeweiligen Nutflanke 29 ein stumpfwinkliger Inneneckbereich 37 (4) auf, der an einen abgerundeten Außeneckbereich 39 (4) der jeweiligen Spulenwicklung 11, 13, 15 konturangepasst ist.With the above tooth geometry spans between the groove bottom 31 and the respective groove flank 29 an obtuse inside corner area 37 ( 4 ), which leads to a rounded outside corner area 39 ( 4 ) of the respective coil winding 11 . 13 . 15 is contour-matched.

Nachfolgend wird anhand der 4 grob vereinfacht ein zum Beispiel manueller Wickelprozess zur Bewicklung des Stators 3 skizziert: Demzufolge werden zunächst eine Vielzahl von Wickeldrähten 16 zu Drahtbündeln 41 zusammengefasst. Diese werden nach einem Wickelschema in den Längsnuten 9 des Stators 3 abgelegt. Anschließend werden die abgelegten Drahtbündel 41 unter Bildung der phasenzugeordneten Spulenwicklungen 11, 13, 15 elektrisch verschaltet. Die Drahtbündeln 41 kommen bei der Drahtablage an den seitlichen Kontaktflächen 35 (4 oder 5) in Anlage miteinander. Die seitlichen Kontaktflächen 35 gehen in Richtung auf den Nutgrund 31 in die abgerundeten Außeneckbereiche 39 (4) über, an denen die Inneneckbereiche 37 (4) der Stator-Zähne 27 konturangepasst sind.The following is based on the 4 roughly simplified, for example, a manual winding process for winding the stator 3 sketched: Accordingly, first a variety of winding wires 16 to wire bundles 41 summarized. These are made according to a winding scheme in the longitudinal grooves 9 of the stator 3 stored. Subsequently, the stored wire bundles 41 forming the phase-associated coil windings 11 . 13 . 15 electrically interconnected. The wire bundles 41 come with the wire storage at the lateral contact surfaces 35 ( 4 or 5 ) in contact with each other. The lateral contact surfaces 35 go in the direction of the groove bottom 31 in the rounded outer corner areas 39 ( 4 ) above where the inside corner areas 37 ( 4 ) of the stator teeth 27 are contour-matched.

Im Unterschied zur 4 ist in der 5 ein aus dem Stand der Technik bekannter Stator 3 gezeigt, der gänzlich ohne Stator-Zähne 27 ausgeführt ist. In diesem Fall bilden die abgerundeten Außeneckbereiche 39 der Spulenwicklungen 11, 13, 15 bilden zusammen mit dem Stator-Grund 31 einen im Querschnitt dreieckförmigen Hohlraum 43. Dieser ist nach der Fertigstellung des Stators 3 mit Luft oder mit Gießharz gefüllt, verbleibt ansonsten jedoch ungenutzt bzw. funktionslos. Anstelle dessen ist erfindungsgemäß der dreieckförmige Hohlraum 43 zwischen den aneinandergrenzenden Spulenwicklungen 11, 13, 15 mit den am Stator 3 als Wicklungsträger-Zähne 27 angeformten Längsrippen ausgefüllt.In contrast to 4 is in the 5 a known from the prior art stator 3 shown completely without stator teeth 27 is executed. In this case, the rounded outer corner areas form 39 the coil windings 11 . 13 . 15 make up together with the stator reason 31 a triangular in cross section cavity 43 , This is after the completion of the stator 3 filled with air or cast resin, but otherwise remains unused or functionless. Instead, according to the invention, the triangular cavity 43 between the adjacent coil windings 11 . 13 . 15 with the on the stator 3 as winding carrier teeth 27 formed longitudinal ribs filled.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Elektromaschineelectric machine
33: Statorstator
55: Rotorrotor
77: Gehäusecasing
99: Längsnutenlongitudinal grooves
11, 13, 1511, 13, 15: Spulenwicklungencoil windings
1616: Wickeldrahtwinding wire
1717: Antriebswelledrive shaft
1919: Wuchtscheibebalancing disk
2121: Rotor-RückschlussRotor yoke
2323: Permanentmagnetepermanent magnets
2424: Bandagenbandages
2525: Ringspaltannular gap
2727: Längsrippenlongitudinal ribs
2929: Nutflankenflanks
3131: Nutgrundgroove base
3333: Scheitelstellecrown point
3535: Kontaktflächencontact surfaces
3737: Inneneckbereichinner corner
3939: AußeneckbereichAußeneckbereich
4141: Drahtbündelwire bundle
4343: Hohlraumcavity
hH: Wicklungshöhewinding height
bb: Wicklungsbreitewinding width
zz: Zahnhöhetooth height
RR: Rotorachserotor axis
d_A d _A: Wickeldraht-AußendurchmesserWinding wire outside diameter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007038988 A1 [0004, 0005]

Claims

Winding carrier, in particular stator ( 3 ), an electric machine ( 1 ), which alternately in a circumferential direction winding carrier teeth ( 27 ) and longitudinal grooves ( 9 ), wherein in each longitudinal groove ( 9 ) Winding wires ( 16 ) forming at least one coil winding ( 11 . 13 . 15 ), with a winding height (h) aligned in the radial direction and a winding width (b) aligned in the circumferential direction between circumferentially adjacent winding carrier teeth ( 27 ), characterized in that each of the winding carrier teeth ( 27 ) having a tooth height (z) from a winding support ground ( 31 ) of the longitudinal groove ( 9 ), which is smaller than the winding height (h) of the coil winding ( 11 . 13 . 15 ).

Winding support according to claim 1, characterized in that the coil windings ( 11 . 13 . 15 ) of two circumferentially adjacent longitudinal grooves ( 9 ) starting from the winding carrier base ( 31 ) until reaching the tooth height (z) with interposition of the winding carrier tooth ( 27 ) are separated from each other and in the further radial course are directly in contact with each other, that is in particular a vertex point ( 33 ) of the winding carrier tooth ( 27 ).

Winding support according to claim 1 or 2, characterized in that the longitudinal groove ( 9 ) through the winding support ground ( 31 ) as well as by lateral groove flanks ( 29 ) of the circumferentially adjacent winding carrier teeth ( 27 ) is defined.

Winding support according to claim 3, characterized in that the longitudinal groove ( 9 ) in the circumferential direction limiting lateral groove flanks ( 29 ) of the winding carrier teeth ( 27 ) diverge widening the width of the winding (b).

Winding support according to claim 3 or 4, characterized in that the opposite in the circumferential direction groove flanks ( 29 ) of a winding carrier tooth ( 27 ) in cross-section triangular or wedge-shaped at a vertex position ( 33 ) converge.

Winding support according to one of the preceding claims, characterized in that on the stator ( 3 ) stored coil windings ( 11 . 13 . 15 ) at contact surfaces ( 35 ) are in contact with each other, and that the contact surfaces ( 35 ) of the coil windings ( 11 . 13 . 15 ) in the direction of the winding carrier ground ( 31 ) in rounded outer corners ( 39 ) with a rounding radius, and that between the winding support ground ( 31 ) and a groove flank ( 29 ) an inside corner area ( 37 ), which corresponds to the respective rounded outer corner region ( 39 ) of the coil winding ( 11 . 13 . 15 ) is contour-matched.

Winding support according to one of the preceding claims, characterized in that the tooth heights (z) of all winding support teeth ( 27 ) are identical in the circumferential direction, and / or that the winding support base ( 31 ) and the groove flanks ( 29 ) of the winding carrier teeth ( 27 ) are smooth or even.

Winding support, in particular according to one of the preceding claims, with circumferentially distributed coil windings ( 11 . 13 . 15 ) located on a winding support ground ( 31 ) and on contact surfaces ( 35 ) are in abutment with each other in the circumferential direction, the contact surfaces ( 35 ) of the coil windings ( 11 . 13 . 15 ) in the direction of the winding carrier ground ( 31 ) in each case in rounded outer corner areas ( 39 ), which together with the winding support ground ( 31 ) has a triangular cross-section cavity ( 43 Limit), characterized in that the winding support ( 3 ) as winding carrier teeth ( 27 ) Has longitudinal ribs, each in the cavity ( 43 ), in particular form-fitting, protrude and this preferably substantially completely fill.