DE102016115455A1

DE102016115455A1 - Stator für einen Elektromotor

Info

Publication number: DE102016115455A1
Application number: DE102016115455.5A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Schmid
Original assignee: Nidec Motors and Actuators Germany GmbH
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2018-02-22
Also published as: DE202016008586U1; US20180152083A1; US10581302B2

Abstract

Ein Stator für einen Elektromotor kann eine um eine zentrale Achse zentrierte, im Wesentlichen ringförmige Gestalt haben und kann aufweisen: einen Statorkern, welcher eine Mehrzahl von in einer Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Zähnen aufweist, und eine Mehrzahl von Spulen, welche um jeweilige Zähne aus der Mehrzahl von Zähnen gewickelt sind. Die Mehrzahl von Spulen kann in eine Mehrzahl von Phasengruppen gruppiert sein. Der Stator kann in Zuordnung zu den jeweiligen Phasengruppen aufweisen: wenigstens einen Schleifendraht, welcher wenigstens zwei Spulen der betreffenden Phasengruppe in Reihe miteinander verbindet, wobei der wenigstens eine Schleifendraht an einem radial inneren Abschnitt des Stators angeordnet ist, und wenigstens zwei Enddrähte, welche mit zwei jeweiligen Endspulen der betreffenden Phasengruppe verbunden sind. Die wenigstens zwei Enddrähte können dazu eingerichtet sein, mit einer Energiequelle verbunden zu sein, um die Spulen der betreffenden Phasengruppe mit Energie zu versorgen.

Description

Technisches Gebiet
Zahlreiche Ausführungsformen betreffen allgemein einen Stator für einen Elektromotor sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Stators für einen Elektromotor.
Hintergrund
Elektromotoren haben große Bedeutung im modernen Leben erlangt und sind zu wesentlichen Bestandteilen in einer großen Vielzahl von Antriebssystemen geworden. Ein Schlüsselparameter eines Antriebssystems dieser Art, welcher Gegenstand permanenter Optimierung ist, ist dessen Volumen. Die Optimierung dieses Parameters ist von besonderer Bedeutung für Antriebssysteme, welche in mobilen Umgebungen, wie etwa in Fahrzeugen, verwendet werden.
Das Volumen von Elektromotoren, insbesondere in deren radialen Richtung, wird hauptsächlich durch die Konfiguration des darin montierten betreffenden Stators bestimmt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Stators für einen Elektromotor, welcher eine kompakte Struktur aufweist.
Inhalt
Gemäß zahlreichen Ausführungsformen ist ein Stator für einen Elektromotor bereitgestellt. Der Stator kann eine um eine zentrale Achse zentrierte, im Wesentlichen ringförmige Gestalt haben und kann aufweisen: einen Statorkern, welcher eine Mehrzahl von in einer Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Zähnen aufweist, und eine Mehrzahl von um jeweilige Zähne aus der Mehrzahl von Zähnen gewickelten Spulen. Die Mehrzahl von Spulen kann in eine Mehrzahl von Phasengruppen gruppiert sein. Der Stator kann in Zuordnung zu den jeweiligen Phasengruppen aufweisen: wenigstens einen Schleifendraht, welcher wenigstens zwei Spulen der betreffenden Phasengruppe in Reihe miteinander verbindet, wobei der wenigstens eine Schleifendraht an einem radial inneren Abschnitt des Stators angeordnet ist, und wenigstens zwei Enddrähte, welche mit zwei jeweiligen Endspulen der betreffenden Phasengruppe verbunden sind. Die wenigstens zwei Enddrähte können dazu eingerichtet sein, mit einer Energiequelle verbunden zu sein, um die Spulen der betreffenden Phasengruppe mit Energie zu versorgen.
Gemäß zahlreichen Ausführungsformen ist ein Verfahren zum Herstellen eines Stators für einen Elektromotor bereitgestellt. Das Verfahren kann aufweisen: Bereitstellen einer Mehrzahl von Sätzen von aufeinanderfolgend angeordneten separaten Statorzähnen, Wickeln jeweiliger Wicklungsdrähte um die Zähne der jeweiligen Sätze von Statorzähnen, um eine Mehrzahl von Sätzen von aufeinanderfolgend angeordneten Spulen zu bilden, welche um die Zähne gewickelt sind, und um zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Spulen der jeweiligen Sätze durch einen jeweiligen Schleifendraht zu verbinden, Verbinden der verschiedenen Sätze von Zähnen zu einer ringförmigen Struktur, so dass wenigstens einer der Schleifendrähte an einem radial inneren Abschnitt der ringförmigen Struktur angeordnet ist, und Befestigen der Zähne aneinander.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugszeichen allgemein auf die gleichen Teile in den verschiedenen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, sondern es ist vielmehr allgemein Wert darauf gelegt worden, die Prinzipien der Erfindung zu veranschaulichen. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche Ausführungsformen der Erfindung durch Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben werden, wobei:
1 eine schematische Draufsicht eines Stators für einen Elektromotor zeigt,
2 eine Perspektivansicht eines Stators für einen Elektromotor zeigt,
3 eine Draufsicht des in 2 gezeigten Stators zeigt,
4 eine vergrößerte Ansicht eines Außenumfangsabschnitts des in den 2 und 3 gezeigten Stators zeigt,
5 eine Perspektivansicht eines abgewandelten Stators zeigt,
6 eine Draufsicht des in 5 gezeigten Stators zeigt,
7 eine vergrößerte Ansicht eines Außenumfangsabschnitts des in den 5 und 6 gezeigten Stators zeigt,
8A ein Wicklungsschema zum Wickeln eines Wicklungsdrahts um die Zähne eines Statorkerns veranschaulicht und
8B ein alternatives Wicklungsschema veranschaulicht.
Beschreibung
Die nachfolgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen, welche zu Veranschaulichungszwecken spezielle Details und Ausführungsformen zeigen, in die die Erfindung in die Praxis umgesetzt werden kann.
Der Begriff „beispielhaft“ wird hier verwendet, um „als Beispiel, als Exemplar oder zur Veranschaulichung dienend“ zu bedeuten. Jede hier als „beispielhaft“ beschriebene Ausführungsform oder Ausgestaltung soll nicht unbedingt als bevorzugt oder von Vorteil anderen Ausführungsformen oder Ausgestaltungen gegenüber verstanden werden.
1 zeigt eine schematische Draufsicht eines Stators 100 für einen Elektromotor. Eine Perspektivansicht des Stators 100 ist in 2 gezeigt. Eine weitere, im Vergleich zu 1 detailiertere Draufsicht des Stators 100 ist in 3 gezeigt. 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Außenumfangsabschnitts des in den 2 und 3 gezeigten Stators 100.
Wie in den 1 bis 3 angedeutet, kann der Stator 100 eine im Wesentlichen ringförmige Gestalt aufweisen, welche um eine zentrale Achse A zentriert ist. Der Stator 100 kann einen Statorkern 102, welcher eine Mehrzahl von in einer Umfangsrichtung C des Stators 100 aufeinanderfolgend angeordneten Kernzähnen (Kernsegmenten) 104 aufweist, und eine Mehrzahl von um jeweilige Zähne 104 aus der Mehrzahl von Zähnen 104 gewickelten Spulen 106 aufweisen.
Der Stator 100 kann in einem Elektromotor (nicht gezeigt) montiert sein. Der Motor kann ein Gehäuse aufweisen, in dessen Inneres der Stator 100 fest eingebaut und dazu eingerichtet sein kann, ein zeitveränderliches Magnetfeld mittels der Mehrzahl von Spulen 106 zu erzeugen. Der Motor kann ferner einen magnetisierten Rotor aufweisen, welcher innerhalb des Gehäuses drehbar montiert und dazu eingerichtet ist, durch eine Wechselwirkung mit dem von dem Stator 100 erzeugten zeitveränderlichen Magnetfeld gedreht zu werden.
Der Elektromotor kann Teil einer Hydraulikpumpe sein. Die Hydraulikpumpe kann dazu eingerichtet sein, eine Betriebsflüssigkeit in einem Fahrzeug zu fördern, etwa Schmieröl oder ein Kühlmittel, z.B. Kühlwasser. Die Pumpe kann daher als eine elektrische Ölpumpe oder als eine elektrische Wasserpumpe konfiguriert sein.
Die Mehrzahl von Spulen 106 kann in eine Mehrzahl von Phasengruppen gruppiert sein. In der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist die Mehrzahl von Spulen 106 in drei Phasengruppen U, V, W gruppiert, welche nachfolgend als U-, V-, bzw. W-Phasengruppen bezeichnet werden. Die den jeweiligen Phasengruppen U, V, W zugeordneten Spulen werden durch die Bezugszeichen 106U, 106V bzw. 106W bezeichnet. Die Spulen 106U, 106V, 106W einer vorgegebenen Phasengruppe U, V, W sind miteinander elektrisch in Reihe verbunden.
Wie in 1 gezeigt, kann der Stator 100 in Zuordnung zu jeder Phasengruppe U, V, W Schleifendrähte (Verbindungsdrähte) 108U, 108V, 108W aufweisen, welche zwei in der Umfangsrichtung C des Stators 100 aufeinanderfolgende Spulen 106U, 106V, 106W der jeweiligen Phasengruppen U, V, W elektrisch miteinander in Reihe verbinden. Die jeweiligen Schleifendrähte 108U, 108V, 108W können an einem radial inneren Abschnitt des Status 100 angeordnet sein. Auf diese Weise werden die Abmessungen des Stators 100 in der radialen Richtung R davon nicht durch die Schleifendrähte 108U, 108V, 108W erhöht. Dementsprechend kann auf diese Weise ein Stator 100 mit einer kompakten Struktur wenigstens in radialer Richtung R bereitgestellt werden.
Wie in den 1 und 2 angedeutet, kann bzw. können wenigstens ein Kernzahn 104, eine Mehrzahl von Kernzähnen 104 oder sogar alle Kernzähne 104 einen Wicklungsabschnitt 104a aufweisen, um welchen die jeweilige Spule 106 oder die jeweiligen Spulen 106 gewickelt ist/sind. Der Wicklungsabschnitt 104a kann als ein längliches Element ausgebildet sein, welches sich hauptsächlich in der radialen Richtung R des Stators 100 erstreckt.
Wenigstens ein Kernzahn 104, eine Mehrzahl von Kernzähnen 104 oder sogar alle Kernzähne 104 können ebenso einen Flanschabschnitt 104b aufweisen, welcher physisch mit einem entsprechenden Wicklungsabschnitt 104a des Zahns/der Zähne 104 verbunden ist und an einem radial äußeren Ende des betreffenden Wicklungsabschnitts 104a angeordnet ist. Der Wicklungsabschnitt 104a und der Flanschabschnitt 104b wenigstens eines Zahns 104 können integral (einstückig) gebildet sein. Die Flanschabschnitte 104b können als Positionierungsmittel dienen, um die radial äußere Position der Spulen 106, welche um die entsprechenden Wicklungsabschnitte 104a gewickelt sind, akkurat zu definieren. Wie in den 2 und 3 gezeigt, können die Flanschabschnitte 104b zweier unmittelbar benachbarter Zähne 104 in der Umfangsrichtung C des Stators 100 in physischem Kontakt zueinander stehen und aneinander befestigt sein, beispielsweise durch Schweißen.
Der Flanschabschnitt 104b wenigstens eines Kernzahns 104, einer Mehrzahl von Kernzähnen 104 oder sogar von allen Kernzähnen 104 können eine durchgehende Rille 105 aufweisen, welche sich in der axialen Richtung A des Stators 100 erstreckt. Die Rille 105 kann beispielsweise als Positionierungsmittel dienen, um den Stator 100 innerhalb eines Gehäuses eines Elektromotors zu positionieren.
Wie ebenso in 1 gezeigt, kann der Stator 100 ferner Enddrähte 110U-1, 110U-2, 110V-1, 110V-2, 110W-1, 110W-2 aufweisen, welche mit jeweiligen Endspulen 106UE-1, 106UE-2, 106VE-1, 106VE-2, 106WE-1, 106WE-2 der jeweiligen Phasengruppen U, V, W verbunden sind. Die jeweiligen Enddrähte 110U-1, 110U-2, 110V-1, 110V-2, 110W-1, 110W-2 können dazu eingerichtet sein, mit einer Energiequelle (nicht gezeigt) elektrisch verbunden zu sein, um die Spulen 106U, 106V, 106W der jeweiligen Phasengruppen U, V, W mit Energie/Leistung zu versorgen, z.B. durch eine Wechselspannung, um ein zeitveränderliches Magnetfeld zu erzeugen. Wie vorangehend angemerkt, kann ein magnetisierter Rotor (nicht gezeigt) durch eine Wechselwirkung mit dem zeitveränderlichen Magnetfeld gedreht werden. Der Rotor kann in der inneren Öffnung 124 des Stators 100 montiert sein.
In der in den 1 bis 4 gezeigten beispielhaften Ausführungsform sind die Spulen 106 des Stators 100, wie vorangehend angemerkt, in drei Phasengruppen U, V, W gruppiert, wobei jede Phasengruppe U, V, W vier jeweilige Spulen 106U, 106V, 106W aufweist. Dementsprechend weist der in 1 gezeigte beispielhafte Stator 100 zwölf Statorzähne 104 und zwölf entsprechende Spulen 106 auf, welche um die entsprechenden zwölf Zähne 104 gewickelt sind.
Es sollte jedoch angemerkt sein, dass weder die Anzahl der Phasengruppen noch die Anzahl der einer vorgegebenen Phasengruppe zugeordneten Spulen auf die vorangehend angegebenen detaillierten Zahlen beschränkt sind. Statoren mit einer verschiedenen Anzahl von Spulen oder/und Phasengruppen sind ebenso denkbar.
In dem beispielhaften Stator 100 kann eine Spule 106U, 106V, 106W einer vorgegebenen Phasengruppe U, V, W in der Umfangsrichtung C des Stators 100 zwischen zwei Spulen 106U, 106V, 106W verschiedener Phasengruppen U, V, W angeordnet sein.
Wie in 1 gezeigt, können die Spulen 106U, 106V, 106W der U-Phasengruppe, der V-Phasengruppe und der W-Phasengruppe in der Umfangsrichtung C des Stators 100 derart angeordnet sein, dass: jede Spule 106U der U-Phasengruppe U auf eine Spule 106W der W-Phasengruppe W folgt und von einer Spule 106V der V-Phasengruppe V gefolgt wird, dass jede Spule 106V der V-Phasengruppe V auf eine Spule 106U der U-Phasengruppe U folgt und von einer Spule 106W der W-Phasengruppe W gefolgt wird, und dass jede Spule 106W der W-Phasengruppe W auf eine Spule 106V der V-Phasengruppe V folgt und von einer Spule 106U der U-Phasengruppe U gefolgt wird.
In dem beispielhaften Stator 100 können einer der Enddrähte 110U-1 der U-Phasengruppe U und einer der Enddrähte 110V-2 der V-Phasengruppe V benachbart angeordnet sein. Der andere Enddraht 110V-1 der V-Phasengruppe V und einer der Enddrähte 110W-2 der W-Phasengruppe W können benachbart angeordnet sein und der andere Enddraht 110W-1 der W-Phasengruppe W und der andere Enddraht 110U-2 der U-Phasengruppe U können benachbart angeordnet sein. Die Sätze von Enddrähten 110U-1, 110U-2, 110V-1, 110V-2, 110W-1, 110W-2 von unterschiedlichen Phasengruppen U, V, W welche benachbart angeordnet sind, können in regelmäßigen Winkelabständen in der Umfangsrichtung C des Stators 100 angeordnet sein, d.h. in Winkelabständen von 120 Grad.
Um die Längen der Drähte der jeweiligen Phasengruppen U, V, W, d.h. der Drähte, welche die jeweiligen Spulen 106U, 106V, 106W und die jeweiligen Schleifendrähte 108U, 108V, 108W bilden, welche jeweils aufeinanderfolgende Spulen 106U, 106V, 106W der jeweiligen Phasengruppen U, V, W verbinden, zu minimieren, kann sich wenigstens ein Schleifendraht 108U, 108V, 108W im Wesentlichen geradlinig zwischen zwei jeweiligen Spulen 106U, 106V, 106W einer vorgegebenen Phasengruppe U, V, W erstrecken, welche durch den Schleifendraht 108U, 108V, 108W verbunden sind. In einem beispielhaften Stator 100 können sich eine Mehrzahl von Schleifendrähten 108U, 108V, 108W oder sogar alle Schleifendrähte 108U, 108V, 108W im Wesentlichen geradlinig zwischen den jeweiligen Spulen 106U, 106V, 106W der jeweiligen Phasengruppen U, V, W erstrecken.
Eine geradlinige Erstreckung in diesem Zusammenhang muss nicht unbedingt bedeuten, dass die jeweiligen Schleifendrähte 108U, 108V, 108W sich in einem streng mathematischen Sinn geradlinig erstrecken, sondern dass die jeweiligen Schleifendrähte 108U, 108V, 108W geringfügig von einer strengen geradlinigen Erstreckung abweichen können, solange die Längen der Schleifendrähte 108U, 108V, 108W nicht übermäßig den Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spulen 106U, 106V, 106W einer vorgegebenen Phasengruppe U, V, W an einem radial inneren Endabschnitt übersteigen. Durch Schleifendrähte mit derartigen Längen kann ein Stator 100 mit einer kompakten Struktur bereitgestellt werden, da kein zusätzlicher Raum zur Aufnahme von Schleifendrähten mit übermäßigen Längen bereitgestellt werden muss.
Wenigstens eine Spule 106U, 106V, 106W oder eine Mehrzahl von Spulen 106U, 106V, 106W oder sogar alle Spulen 106U, 106V, 106W des Stators 100 können eine Mehrzahl von Wicklungen aufweisen. Die Anzahl N der Wicklungen kann in einem Bereich zwischen ungefähr 10 bis ungefähr 20 liegen.
Die Dicke eines Wicklungsdrahts kann in einem Bereich zwischen ungefähr 1 mm bis ungefähr 2 mm liegen.
Wenigstens ein Kernzahn 104, eine Mehrzahl von Kernzähnen 104 oder sogar alle Kernzähne 104 können aus einem ferromagnetischem Material, wie etwa aus ferromagnetischem Stahl, hergestellt sein.
Die Wicklungssinne der Mehrzahl von Spulen 106U, 106V, 106W wenigstens einer Phasengruppe U, V, W können identisch sein. Auf diese Weise können die jeweiligen Spulen 106U, 106V, 106W auf einfache Weise hergestellt werden, z.B. durch Drehen der jeweiligen Zähne 104 mittels einer Wicklungsvorrichtung in dieselbe Drehrichtung.
In einer beispielhaften Ausführungsform können sich wenigstens ein Enddraht 110U-1, 110U-2, 110V-1, 110V-2, 110W-1, 110W-2 und wenigstens ein Schleifendraht 108U, 108V, 108W auf derselben axialen Seite des Statorkerns 102 erstrecken. Auf diese Weise kann ein Stator 100 mit kleinen axialen Abmessungen bereitgestellt werden.
Es sollte jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass wenigstens ein Enddraht 110U-1, 110U-2, 110V-1, 110V-2, 110W-1, 110W-2 und wenigstens ein Schleifendraht 108U, 108V, 108W sich auf unterschiedlichen axialen Seiten des Statorkerns 102 erstrecken können. Auf diese Weise kann der Raum auf beiden axialen Seiten des Stators 102 effizient genutzt werden, um die Schleifendrähte 108U, 108V, 108W und die Enddrähte 110U-1, 110U-2, 110V-1, 110V-2, 110W-1, 110W-2 zu positionieren. Eine derartige Konfiguration ist in 2 angedeutet, in welcher die Schleifendrähte 108U, 108V, 108W und einige der Enddrähte 110 auf unterschiedlichen axialen Seiten des Stators 100 angeordnet sind.
Die Spulen 106U, 106V, 106W, d.h. die Wicklungsdrähte, welche die Spulen 106U, 106V, 106W bilden, können direkt um die jeweiligen Wicklungsabschnitte 104a der Zähne 104 gewickelt sein, d.h., dass die Spulen 106U, 106V, 106W in physischem Kontakt zu den Wicklungsabschnitten 104a der Zähne 104 stehen. Um einen Kurzschluss zwischen den Wicklungen einer Spule 106U, 106V, 106W oder zwischen verschiedenen Spulen 106U, 106V, 106W im Falle, dass die Statorzähne 104 aus einem elektrisch leitfähigem Material, wie etwa aus ferromagnetischem Stahl, hergestellt sind, können wenigstens ein Zahn 104, eine Mehrzahl von Zähnen 104 oder sogar alle Zähne 104, wie in den 2 bis 4 gezeigt, mit einem isolierenden Element 112 ausgestattet sein, welches aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist und wenigstens zwischen dem Zahn 104 und einer entsprechenden Spule 106U, 106V, 106W angeordnet ist. Die elektrische Leitfähigkeit des isolierenden Materials kann geringer als 10^–8 S/m sein.
Das isolierende Element 112 kann einen rohrförmigen Abschnitt 112a aufweisen, welcher sich in der radialen Richtung R des Stators 100 erstreckt und den Wicklungsabschnitt 104a des betreffenden Kernzahns 104 umgibt. Die betreffende Spule 106 kann um den rohrförmigen Abschnitt 112a des isolierenden Elements 112 gewickelt sein. In 2 sind die rohrförmigen Abschnitte 112a der isolierenden Elemente 112 nicht sichtbar, da die Spulen 106 um sie herum gewickelt sind. Aus diesem Grund ist die Linie, welche die Position des rohrförmigen Abschnitts 112a in 2 anzeigt, als gestrichelte Linie gezeichnet.
Das isolierende Element 112 kann ebenso einen vorstehenden Abschnitt 112b an einem radial inneren Ende des Stators 100 aufweisen, welcher über den rohrförmigen Abschnitt 112a in der axialen Richtung A des Stators 100 vorsteht. Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, kann der radial innere vorstehende Abschnitt 112b über den rohrförmigen Abschnitt 112a auf gegenüberliegenden axialen Seiten davon vorstehen. Der vorstehende Abschnitt 112b an dem radial inneren Ende des Stators 100 kann als ein Positionierungsmittel für die betreffende Spule 106 dienen, welche um den rohrförmigen Abschnitt 112a des isolierenden Elements 112 gewickelt ist.
Wie ebenso in 2 gezeigt, kann das isolierende Element 112 ferner einen vorstehenden Abschnitt 112c an einem radial äußeren Ende des Stators 100 aufweisen, welcher über den rohrförmigen Abschnitt 112a in der axialen Richtung A des Stators 100 hinaus vorsteht. Wie in 2 gezeigt, steht der an dem radial äußeren Ende des Stators 100 bereitgestellte vorstehende Abschnitt 112c über den rohrförmigen Abschnitt 112a auf gegenüberliegenden axialen Seiten davon hinaus vor. Der vorstehende Abschnitt 112c an dem radial äußeren Ende des Stators 100 kann die betreffende Spule 106 von dem Flanschabschnitt 104B des betreffenden Statorzahns 104 elektrisch isolieren.
Der radial innere vorstehende Abschnitt 112b kann eine Ausnehmung 114 in einem axialen Endabschnitt davon aufweisen. Die axiale Ausnehmung 114 kann auf wenigstens einer axialen Seite des Stators 100 bereitgestellt sein, auf welcher ein korrespondierender Schleifendraht 108U, 108V, 108W angeordnet ist. In einer derartigen Konfiguration kann die axiale Ausnehmung 114 als ein Positionierungsmittel für einen entsprechenden Schleifendraht 108U, 108V, 108W verwendet werden, d.h. dass sich der Schleifendraht 108U, 108V, 108W durch die axiale Ausnehmung 114 des radial inneren vorstehenden Abschnitts 112b, wie eindeutig in den 2 und 4 gezeigt, hindurch erstrecken kann.
Wie in 2 gezeigt, kann der radial äußere vorstehende Abschnitt 112c ebenso wenigstens eine Ausnehmung 116 an einem axialen Ende davon aufweisen. Der radial äußere vorstehende Abschnitt 112c kann sogar eine Mehrzahl von Ausnehmungen 116 an einem axialen Ende davon aufweisen. Die wenigstens eine Ausnehmung 116 an dem axialen Endabschnitt kann auch als ein Positionierungsmittel zum Positionieren eines Enddrahts dienen, z.B. der in 2 gezeigten Enddrähte 110. Diese Enddrähte 110 können derart gebogen sein, dass sie sich im Wesentlichen lediglich in der radialen Richtung des Stators 100 erstrecken und dass sie sich durch eine der axialen Ausnehmungen 116 hindurch erstrecken.
Der Stator 100 kann ferner eine Mehrzahl von Sammelschienen 118A, 118B, 118C aufweisen, welche elektrisch mit jeweiligen Enddrähten 110U-1, 110U-2, 110V-1, 110V-2, 110W-1, 110W-2 verbunden sind.
Wie in 1 gezeigt, kann jede Sammelschiene 118A, 118B, 118C aufweisen: wenigstens ein Drahtverbindungsanschlusselement 120A-1, 120A-2, 120B-1, 120B-2, 120C-1, 120C-2, welches mit einem entsprechenden Enddraht 110U-1, 110U-2, 110V-1, 110V-2, 110W-1, 110W-2 elektrisch verbunden ist, und wenigstens ein Energiequellenverbindungsanschlusselement 122A, 122B, 122C, welches dazu eingerichtet ist, mit einer Energiequelle (nicht gezeigt) elektrisch verbunden zu werden.
In der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform weist der Stator 100 drei Sammelschienen 118A, 118B, 118C auf, von welchen jede zwei Drahtverbindungsanschlusselemente 120A-1 und 120A-2, 120B-1 und 120B-2 bzw. 120C-1 und 120C-2 aufweist. Die Drahtverbindungsanschlusselemente 120A-1, 120A-2 einer ersten Sammelschiene 118A können mit einem der Enddrähte 110U-1 der U-Phasengruppe U bzw. mit einem der Enddrähte 110V-2 der V-Phasengruppe V elektrisch verbunden sein. Die Drahtverbindungsanschlusselemente 120B-1, 120B-2 einer zweiten Sammelschiene 118B können mit dem jeweils anderen der Enddrähte 110V-1 der V-Phasengruppe V bzw. mit einem der Enddrähte 110W-2 der W-Phasengruppe W elektrisch verbunden sein. Die Drahtverbindungsanschlusselemente 120C-1, 120C-2 einer dritten Sammelschiene 118C können mit dem jeweils anderen der Enddrähte 110W-1 der W-Phasengruppe W und dem jeweils anderen der Enddrähte 110U-2 der U-Phasengruppe U elektrisch verbunden sein. Auf diese Weise kann eine Δ-Verbindung der Spulen 106U, 106V, 106W realisiert werden.
Wie in 1 gezeigt, kann sich wenigstens ein Enddraht 110U-1, 110U-2, 110V-1, 110V-2, 110W-1, 110W-2 zwischen einer jeweiligen Endspule 106UE-1, 106UE-2, 106VE-1, 106VE-2, 106WE-1, 106WE-2 und einem jeweiligen Drahtverbindungsanschlusselement 120A-1, 120A-2, 120B-1, 120B-2, 120C-1, 120C-2 im Wesentlichen lediglich in der radialen Richtung R des Stators 100 erstrecken. Auf diese Weise können Enddrähte 110U-1, 110U-2, 110V-1, 110V-2, 110W-1, 110W-2 mit geringen Längen realisiert werden und daher kann Drahtmaterial eingespart werden im Vergleich zu einem Enddraht 110U-1, 110U-2, 110V-1, 110V-2, 110W-1, 110W-2, welcher sich wenigstens teilweise in der Umfangsrichtung C des Stators 100 erstreckt.
Es sollte jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass wenigstens ein Enddraht 110U-1, 110U-2, 110V-1, 110V-2, 110W-1, 110W-2 sich ebenso wenigstens teilweise in der Umfangsrichtung C des Stators 100 erstrecken kann, z.B. auf einer axialen Seite der Flanschabschnitte 104b.
In den 5 bis 7 ist ein abgewandelter Stator 200 gezeigt. Der Stator 200 wird nachfolgend nur insofern beschrieben, als er sich von dem vorangehend beschriebenen Stator 100 unterscheidet. Elemente, welche zu Elementen des Stators 100 korrespondieren, werden mit den selben Bezugszahlen versehen werden, jedoch erhöht um die Zahl 100.
Wie eindeutig in den 5 und 6 gezeigt, unterscheidet sich der Stator 200 von dem vorangehend beschriebenen Stator 100 hinsichtlich der Konfiguration der Schleifendrähte 208U, 208V, 208W. Ähnlich dem vorangehend beschriebenen Stator 100 sind die Schleifendrähte 208U, 208V, 208W ebenso an einem radial inneren Abschnitt des Stators 200 angeordnet. Im Gegensatz zu dem Stator 100 erstrecken sich die Schleifendrähte 208U, 208V, 208W nicht geradlinig zwischen jeweiligen Spulen 206U, 206V, 206W, sondern im Wesentlichen in der Umfangsrichtung des Stators 200. Auf diese Weise ist die radial innere Öffnung 224 des Stators 200 im Wesentlichen frei von jeglichen Drähten. Somit kann ein derart konfigurierter Stator 200 dazu eingerichtet sein, einen Rotor mit im Vergleich zu einem in der inneren Öffnung 124 des Stators 100 aufnehmbaren Rotor größeren radialen Abmessungen in der inneren Öffnung 224 aufzunehmen.
Wie in 7 gezeigt, können die Schleifendrähte ebenso in einer Ausnehmung 214 aufgenommen sein, welche an einem radial inneren vorstehenden Abschnitt 212b eines isolierenden Elements 212 gebildet ist.
Ein Verfahren zum Herstellen der Statoren 100, 200 wird nachfolgend beschrieben werden. Da sich, wie vorangehend diskutiert, die Statoren 100 und 200 voneinander lediglich hinsichtlich der Konfiguration der Schleifendrähte unterscheiden, wird in der nachfolgenden Beschreibung des Verfahrens lediglich auf den Stator 100 Bezug genommen.
Das Verfahren kann aufweisen: Bereitstellen einer Mehrzahl von Sätzen von aufeinanderfolgend angeordneten separaten Statorzähnen 104, Wickeln jeweiliger Wicklungsdrähte um die Zähne 104 der jeweiligen Sätze von Statorzähnen 104, um eine Mehrzahl von Sätzen von aufeinanderfolgend angeordneten Spulen 106 zu bilden, welche um die Zähne 104 gewickelt sind, und um zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Spulen 106 der jeweiligen Sätze durch einen jeweiligen Schleifendraht 108U, 108V, 108W zu verbinden, Verbinden der verschiedenen Sätze von Zähnen 104 zu einer ringförmigen Struktur, so dass wenigstens einer der Schleifendrähte 108U, 108V, 108W an einem radial inneren Abschnitt der ringförmigen Struktur angeordnet ist, und Befestigen der Zähne 104 aneinander.
Die individuellen Sätze von Zähnen korrespondieren zu denjenigen Zähnen 104, um welche jeweilige Spulen 106U, 106V, 106W einer vorgegebenen Phasengruppe U, V, W gewickelt sind. Im Falle des vorangehend beschriebenen Stators 100 mit 12 Zähnen 104 und drei Phasengruppen U, V, W kann ein Satz von Zähnen 104 vier Kernzähne 104 aufweisen.
Das Wickeln eines Wicklungsdrahts um die Kernzähne 104 eines vorgegebenen Satzes kann durch Drehen der jeweiligen Zähne 104 um eine Längsachse durchgeführt werden. Während des Wickelns des Wicklungsdrahts um die Zähne 104 können die Zähne 104 in einer im Wesentlichen kreisförmigen Konfiguration angeordnet sein, d.h. dass sie entlang eines im Wesentlichen kreisförmigen Pfads angeordnet sein können, z.B. mittels eines kreisförmigen Halters, welcher eine Mehrzahl von Halteabschnitten zum Halten der jeweiligen Zähne 104 darin aufweist. Der Halter kann um eine zentrale Achse davon drehbar sein, um die jeweiligen Zähne 104 nacheinander in einer Wicklungsposition des Halters zu positionieren, in welcher der Wicklungsdraht um einen Zahn 104 gewickelt werden kann, indem der Zahn 104 um seine Längsachse gedreht wird. Nachdem eine vorgegebene Wicklungszahl N um den betreffenden Zahn 104 gewickelt worden ist, kann der Halter um einen vorgegebenen Winkel um seine Achse gedreht werden, um einen anderen Zahn in der Wicklungsposition des Halters zu positionieren. Durch Drehen des Halters kann der Wicklungsdraht zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Zähnen 104 geführt werden, wodurch ein jeweiliger Schleifendraht 108U, 108V, 108W gebildet wird.
Jeder in der Wicklungsposition des Halters positionierte Zahn 104 kann in dieselbe Richtung gedreht werden, um den Wicklungsdraht um die Zähne in derselben Wicklungsrichtung zu wickeln.
Im Falle, dass die Zähne 104 mit einem vorangehend beschriebenen isolierenden Element 112 ausgestattet sind, kann der Wicklungsdraht um das jeweilige isolierende Element 112 gewickelt werden. Im Falle, dass wenigstens ein isolierendes Element 112 einen radial inneren vorstehenden Abschnitt 112b mit einer Ausnehmung 114 an einem axialen Endabschnitt davon aufweist, kann ein jeweiliger Schleifendraht 108U, 108V, 108W durch die Ausnehmung 114 während des Wickelns des Wicklungsdrahts hindurchgeführt werden.
Im Falle, dass das isolierende Element 112 ebenso einen radial äußeren vorstehenden Abschnitt 112c mit einer Ausnehmung 116 aufweist, welche an einem axialen Endabschnitt davon gebildet ist, kann das Verfahren ferner ein Hindurchführen eines Endabschnitts des Wicklungsdrahts durch die Ausnehmung 116 aufweisen, welcher einen jeweiligen Enddraht bildet. Der Endabschnitt des Wicklungsdrahts kann derart hindurchgeführt werden, dass er sich im Wesentlichen lediglich in der radialen Richtung erstreckt.
Die Zähne 104 eines vorgegebenen Satzes von Zähnen 104 sind voneinander in der Umfangsrichtung beabstanded, um weitere Zähne 104 von verschiedenen Sätzen von Zähnen dazwischen aufzunehmen, wenn die verschiedenen Sätze von Zähnen 104 zu der ringförmigen Struktur verbunden werden. Die Zähne 104 der verschiedenen Sätze von Zähnen 104 können derart verbunden werden, dass ein Zahn 104 eines vorgegebenen Satzes von Zähnen 104 zwischen Zähnen 104 von verschiedenen Sätzen von Zähnen 104 in der Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur angeordnet ist. Auf diese Weise kann die vorangehend beschriebene Anordnung der korrespondierenden Spulen 106U, 106V, 106W der jeweiligen Phasengruppen U, V, W in der Umfangsrichtung C des Stators 100 erzielt werden.
Ein weiterer Freiheitsgrad hinsichtlich der relativen Anordnung der unterschiedlichen Sätze von Zähnen 104 und der jeweiligen Spulen 106, wenn sie zu der vorangehend erwähnten ringförmigen Struktur verbunden werden, existiert hinsichtlich der Positionen der Enddrähte der verschiedenen Sätze von Spulen 106U, 106V, 106W, welche um die Zähne 104 der verschiedenen Sätze von Zähnen 104 gewickelt sind.
Eine Option in dieser Hinsicht ist in 8A gezeigt. Diese Figur zeigt eine planare Projektion von drei Sätzen von zu einer ringförmigen Struktur verbundenen Spulen. Dies bedeutet, dass in der korrespondierenden ringförmigen Struktur das linke und das rechte Ende, welche in 8A gezeigt sind, benachbart angeordnet sind.
Wie in 8A angedeutet, sind die Enddrähte 110U-1, 110V-1, 110W-1, 110U-2, 110V-2, 110W-2 in der korrespondierenden ringförmigen Struktur in einem kleinen Winkelabschnitt des Stators 100 in dessen Umfangsrichtung benachbart angeordnet.
Eine andere Option zum Anordnen der verschiedenen Sätze von Spulen relativ zueinander ist in 8B gezeigt. Ähnlich der 8A zeigt 8B eine planare Projektion von drei Sätzen von Spulen, welche zu einer ringförmigen Struktur verbunden sind. Dies bedeutet, dass die linken Drahtenden in 8B mit den rechten Drahtenden in dieser Figur in der korrespondierenden ringförmigen Konfiguration verbunden sind.
Die in 8B gezeigte Anordnung korrespondiert in Wesentlichen zu der Anordnung von 1. Dies bedeutet, dass ein Enddraht 110U-1 der U-Phasengruppe U und ein Enddraht 110V-2 der V-Phasengruppe V benachbart in der Umfangsrichtung des Stators angeordnet sind, dass der andere Enddraht 110U-2 der U-Phasengruppe U und ein Enddraht 110W-1 der W-Phasengruppe W benachbart angeordnet sind, und dass der andere Enddraht 110V-1 der V-Phasengruppe V und der andere Enddraht 110W-2 der W-Phasengruppe benachbart in der Umfangsrichtung angeordnet sind. In dem in 8B gezeigten Schema können die verschiedenen Sätze von benachbart angeordneten Enddrähten in der Umfangsrichtung des Stators 100 in im Wesentlichen gleichmäßigen Abständen wie in 1 angeordnet sein.
Bevor die Zähne 104 aneinander befestigt werden, kann ein Druck auf die Zähne 104 ausgeübt werden, um die Umfangsendflächen benachbarter Zähne 104, z.B. der jeweiligen Flanschabschnitte 104b der Zähne 104, in gegenseitigen engen Kontakt zu bringen. Auf diese Weise kann ein Stator mit einer wohldefinierten ringförmigen Gestalt hergestellt werden. Zudem kann die anschließende Befestigung benachbart angeordneter Zähne 104 auf einfache Weise durchgeführt werden, da die jeweiligen Zähne 104 eine wohldefinierte relative Position aufweisen. Das Befestigen kann durch Schweißen, Löten oder durch ein anderes geeignetes Befestigungsverfahren durchgeführt werden.
Nachfolgend werden zahlreiche Aspekte dieser Offenbarung veranschaulicht werden.
Beispiel 1 ist ein Stator für einen Elektromotor. Der Stator kann eine um eine zentrale Achse zentrierte, im Wesentlichen ringförmige Gestalt haben und kann aufweisen: einen Statorkern, welcher eine Mehrzahl von in einer Umfangsrichtung des Stators aufeinanderfolgend angeordneten Zähnen aufweist, und eine Mehrzahl von um jeweilige Zähne aus der Mehrzahl von Zähnen gewickelten Spulen. Die Mehrzahl von Spulen kann in eine Mehrzahl von Phasengruppen gruppiert sein. Der Stator kann in Zuordnung zu den jeweiligen Phasengruppen aufweisen: wenigstens einen Schleifendraht, welcher wenigstens zwei Spulen der betreffenden Phasengruppe in Reihe miteinander verbindet, wobei der wenigstens eine Schleifendraht an einem radial inneren Abschnitt des Stators angeordnet ist, und wenigstens zwei Enddrähte, welche mit zwei jeweiligen Endspulen der betreffenden Phasengruppe verbunden sind. Die wenigstens zwei Enddrähte sind dazu eingerichtet, mit einer Energiequelle verbunden zu sein, um die Spulen der betreffenden Phasengruppe mit Energie zu versorgen.
In Beispiel 2 kann der Gegenstand von Beispiel 1 optional ferner aufweisen, dass die Mehrzahl von Phasengruppen eine U-Phasengruppe, eine V-Phasengruppe und eine W-Phasengruppe aufweist.
In Beispiel 3 kann der Gegenstand von Beispiel 2 optional ferner aufweisen, dass jede Phasengruppe vier Spulen aufweist und der Statorkern zwölf Zähne mit um diese jeweils gewickelten Spulen aufweist.
In Beispiel 4 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 3 optional ferner aufweisen, dass eine Spule einer vorgegebenen Phasengruppe in der Umfangsrichtung des Stators zwischen zwei Spulen von verschiedenen Phasengruppen angeordnet ist.
In Beispiel 5 kann der Gegenstand von Beispiel 4 und einem der Ansprüche 2 oder 3 optional ferner aufweisen, dass die Spulen der U-Phasengruppe, der V-Phasengruppe und der W-Phasengruppe in der Umfangsrichtung des Stators derart angeordnet sind, dass: jede Spule der U-Phasengruppe auf eine Spule der W-Phasengruppe folgt und von einer Spule der V-Phasengruppe gefolgt wird, jede Spule der V-Phasengruppe auf eine Spule der U-Phasengruppe folgt und von einer Spule der W-Phasengruppe gefolgt wird und jede Spule der W-Phasengruppe auf eine Spule der V-Phasengruppe folgt und von einer Spule der U-Phasengruppe gefolgt wird.
In Beispiel 6 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 5 optional ferner aufweisen, dass alle Spulen jeder Phasengruppe miteinander durch Schleifendrähte in Reihen verbunden sind.
In Beispiel 7 kann der Gegenstand eines der Beispiele 2 bis 6 optional ferner aufweisen, dass einer der Enddrähte der U-Phasengruppe und einer der Enddrähte der V-Phasengruppe benachbart angeordnet sind, der andere Enddraht der V-Phasengruppe und einer der Enddrähte der W-Phasengruppe benachbart angeordnet sind und der andere Enddraht der W-Phasengruppe und der andere Enddraht der U-Phasengruppe benachbart angeordnet sind. Die Sätze von Enddrähten von verschiedenen Phasengruppen, welche benachbart angeordnet sind, können in regelmäßigen Winkelabständen von 120 Grad in der Umfangsrichtung des Stators angeordnet sein.
In Beispiel 8 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 7 optional ferner aufweisen, dass sich wenigstens ein Schleifendraht im Wesentlichen geradlinig zwischen zwei jeweiligen Spulen einer vorgegebenen Phasengruppe erstreckt, welche durch den wenigstens einen Schleifendraht verbunden sind.
In Beispiel 9 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 8 optional ferner aufweisen, dass die Wicklungssinne der Mehrzahl von Spulen einer Phasengruppe identisch sind.
In Beispiel 10 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 9 optional ferner aufweisen, dass sich wenigstens ein Enddraht auf einer axialen Seite des Statorkerns erstreckt, auf welcher der wenigstens eine Schleifendraht angeordnet ist.
In Beispiel 11 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 10 optional ferner aufweisen, dass sich wenigstens ein Enddraht auf einer axialen Seite des Statorkerns erstreckt, welche der axialen Seite des Statorkerns gegenüberliegt, auf welcher der wenigstens eine Schleifendraht angeordnet ist.
In Beispiel 12 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 11 optional ferner ein isolierendes Element aufweisen, welches aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist und wenigstens zwischen einem Zahn des Statorkerns und einer betreffenden Spule angeordnet ist.
In Beispiel 13 kann der Gegenstand von Beispiel 12 optional ferner aufweisen, dass das isolierende Element aufweist: einen rohrförmigen Abschnitt, welcher sich in der radialen Richtung des Stators erstreckt, wobei eine betreffende Spule um den rohrförmigen Abschnitt gewickelt ist, und einen vorstehenden Abschnitt an einem radial inneren Ende des Stators, wobei der vorstehende Abschnitt über den rohrförmigen Abschnitt in der axialen Richtung des Stators hinaus vorsteht.
In Beispiel 14 kann der Gegenstand von Beispiel 13 optional ferner aufweisen, dass der vorstehende Abschnitt eine Ausnehmung in einem axialen Endabschnitt davon auf der axialen Seite des Stators aufweist, auf welcher der wenigstens eine Schleifendraht angeordnet ist, wobei sich der wenigstens eine Schleifendraht durch die Ausnehmung hindurch erstreckt.
In Beispiel 15 kann der Gegenstand eines der Beispiele 1 bis 14 optional ferner eine Sammelschiene oder eine eine Mehrzahl von Sammelschienen aufweisende Sammelschieneneinheit aufweisen, wobei die Sammelschiene oder jede Sammelschiene mit wenigstens einem der Enddrähte elektrisch verbunden ist.
In Beispiel 16 kann der Gegenstand von Beispiel 15 optional ferner aufweisen, dass die Sammelschiene oder jede Sammelschiene aufweist: wenigstens ein Drahtverbindungsanschlusselement, welches elektrisch mit dem wenigstens einen Enddraht verbunden ist, und wenigstens ein Energiequellenverbindungsanschlusselement, welches dazu eingeríchtet ist, elektrisch mit einer Energiequelle verbunden zu sein.
In Beispiel 17 kann der Gegenstand eines der Beipiele 2 und 16 optional ferner drei Sammelschienen aufweisen, welche jeweils zwei Drahtverbindungsanschlusselemente aufweisen. Die Drahtverbindungsanschlusselemente einer ersten Sammelschiene können mit einem der Enddrähte der U-Phasengruppe bzw. mit einem der Enddrähte der V-Phasengruppe elektrisch verbunden sein, die Drahtverbindungsanschlusselemente einer zweiten Sammelschiene können mit dem jeweils anderen der Enddrähte der V-Phasengruppe bzw. mit einem der Enddrähte der W-Phasengruppe elektrisch verbunden sein und die Drahtverbindungsanschlusselemente einer dritten Sammelschiene können mit dem jeweils anderen der Enddrähte der W-Phasengruppe und mit dem jeweils anderen der Enddrähte der U-Phasengruppe elektrisch verbunden sein.
In Beispiel 18 kann der Gegenstand eines der Beispiele 16 oder 17 optional ferner aufweisen, das sich wenigstens ein Enddraht zwischen einer jeweiligen Endspule und einem jeweiligen Drahtverbindungsanschlusselement wenigstens teilweise in der Umfangsrichtung des Stators erstreckt.
In Beispiel 19 kann der Gegenstand eines der Beispiele 16 bis 18 optional ferner aufweisen, dass sich wenigstens ein Enddraht zwischen einer jeweiligen Endspule und einem jeweiligen Drahtverbindungsanschlusselement im Wesentlichen lediglich in der radialen Richtung des Stators erstreckt.
Beispiel 20 ist ein Elektromotor, aufweisend: ein Gehäuse, einen Stator nach einem der Beispiele 1 bis 19, welcher fest innerhalb des Gehäuses montiert und dazu eingerichtet ist, ein zeitveränderliches Magnetfeld mittels der Spulen zu erzeugen, und einen Rotor, welcher drehbar innerhalb des Gehäuses montiert und dazu eingerichtet ist, durch eine Wechselwirkung mit dem von dem Stator erzeugten zeitveränderlichen Magnetfeld gedreht zu werden.
Beispiel 21 ist eine Hydraulikpumpe, aufweisend einen Elektromotor gemäß Beispiel 20.
In Beispiel 22 kann der Gegenstand von Beispiel 21 als elektrische Ölpumpe oder elektrische Wasserpumpe konfiguriert sein.
Beispiel 23 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Stators nach einem der Beispiele 1 bis 19. Das Verfahren kann aufweisen: Bereitstellen einer Mehrzahl von Sätzen von aufeinanderfolgend angeordneten separaten Statorzähnen, Wickeln jeweiliger Wicklungsdrähte um die Zähne der jeweiligen Sätze von Statorzähnen, um eine Mehrzahl von Sätzen von aufeinanderfolgend angeordneten Spulen zu bilden, welche um die Zähne gewickelt sind, und um zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Spulen der jeweiligen Sätze durch einen jeweiligen Schleifendraht zu verbinden, Verbinden der verschiedenen Sätze von Zähnen zu einer ringförmigen Struktur, so dass wenigstens einer der Schleifendrähte an einem radial inneren Abschnitt der ringförmigen Struktur angeordnet ist, und Befestigen der Zähne aneinander.
In Beispiel 24 kann der Gegenstand von Beispiel 23 optional ferner aufweisen, dass die Zähne der verschiedenen Sätze von Zähnen derart verbunden werden, dass ein Zahn eines vorgegebenen Satzes von Zähnen zwischen Zähnen verschiedener Sätze von Zähnen in der Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur angeordnet ist.
In Beispiel 25 kann der Gegenstand eines der Beispiele 23 oder 24 optional ferner aufweisen, dass der Wicklungsdraht um die Zähne eines vorgegebenen Satzes von Zähnen in derselben Wicklungsrichtung gewickelt wird.
In Beispiel 26 kann der Gegenstand eines der Beispiele 23 bis 25 optional ferner aufweisen, das die Statorzähne aufeinanderfolgend entlang eines im Wesentlichen kreisförmigen Pfades während des Wickelns des Wicklungsdrahts um sie herum angeordnet sind.
In Beispiel 27 kann der Gegenstand eines der Beispiele 23 bis 26 optional ferner aufweisen: vor dem Befestigen der Zähne aneinander Ausüben eines Drucks auf die Zähne, um Umfangsendflächen benachbarter Zähne in gegenseitigen engen Kontakt zu bringen.
In Beispiel 28 kann der Gegenstand eines der Beispiele 23 bis 27 optional ferner aufweisen, dass wenigstens ein Zahn ein isolierendes Element aufweist, um welches herum die Spule gewickelt wird, wobei das isolierende Element einen Vorsprung aufweist, welcher eine darin gebildete Ausnehmung aufweist. Der Schleifendraht kann durch die Ausnehmung während des Wickelns des Wicklungsdrahtes hindurchgeführt werden.
In Beispiel 29 kann der Gegenstand eines der Beispiele 23 bis 28 optional ferner aufweisen, das die Sätze von Zähnen zu der ringförmigen Struktur derart verbunden werden, dass sich wenigstens ein Ende wenigstens eines Wicklungsdrahts im Wesentlichen lediglich in einer radialen Richtung der ringförmigen Struktur erstreckt.
Die Erfindung ist zwar mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen speziell dargestellt und beschrieben worden, trotzdem wird es für den Fachmann offenkundig sein, dass verschiedene Abänderungen bezüglich Form und Einzelheiten daran vorgenommen werden können, ohne von dem durch die beigefügten Ansprüche definierten Wesen und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Der Schutzumfang der Erfindung wird somit durch die beigefügten Ansprüche definiert und alle Abänderungen, die im Sinne und Äquivalenzbereich der Ansprüche liegen, sind daher als davon umfasst zu verstehen.

Claims

Stator für einen Elektromotor, wobei der Stator eine um eine zentrale Achse zentrierte, im Wesentlichen ringförmige Gestalt hat und aufweist: einen Statorkern, welcher eine Mehrzahl von in einer Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Zähnen aufweist, und eine Mehrzahl von um jeweilige Zähne aus der Mehrzahl von Zähnen gewickelten Spulen, wobei die Mehrzahl von Spulen in eine Mehrzahl von Phasengruppen gruppiert ist, wobei der Stator in Zuordnung zu den jeweiligen Phasengruppen aufweist: wenigstens einen Schleifendraht, welcher wenigstens zwei Spulen der betreffenden Phasengruppe in Reihe miteinander verbindet, wobei der wenigstens eine Schleifendraht an einem radial inneren Abschnitt des Stators angeordnet ist, und wenigstens zwei Enddrähte, welche mit zwei jeweiligen Endspulen der betreffenden Phasengruppe verbunden sind, wobei die wenigstens zwei Enddrähte dazu eingerichtet sind, mit einer Energiequelle verbunden zu sein, um die Spulen der betreffenden Phasengruppe mit Energie zu versorgen.
Stator nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von Phasengruppen eine U-Phasengruppe, eine V-Phasengruppe und eine W-Phasengruppe aufweist.
Stator nach Anspruch 2, wobei jede Phasengruppe vier Spulen aufweist und der Statorkern zwölf Zähne mit um diese jeweils gewickelten Spulen aufweist.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Spule einer vorgegebenen Phasengruppe in der Umfangsrichtung des Stators zwischen zwei Spulen von verschiedenen Phasengruppen angeordnet ist.
Stator nach Anspruch 4 und einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Spulen der U-Phasengruppe, der V-Phasengruppe und der W-Phasengruppe in der Umfangsrichtung des Stators derart angeordnet sind, dass: jede Spule der U-Phasengruppe auf eine Spule der W-Phasengruppe folgt und von einer Spule der V-Phasengruppe gefolgt wird, jede Spule der V-Phasengruppe auf eine Spule der U-Phasengruppe folgt und von einer Spule der W-Phasengruppe gefolgt wird und jede Spule der W-Phasengruppe auf eine Spule der V-Phasengruppe folgt und von einer Spule der U-Phasengruppe gefolgt wird.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei alle Spulen jeder Phasengruppe in Reihe miteinander durch Schleifendrähte verbunden sind.
Stator nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei einer der Enddrähte der U-Phasengruppe und einer der Enddrähte der V-Phasengruppe benachbart angeordnet sind, der andere Enddraht der V-Phasengruppe und einer der Enddrähte der W-Phasengruppe benachbart angeordnet sind und der andere Enddraht der W-Phasengruppe und der andere Enddraht der U-Phasengruppe benachbart angeordnet sind, wobei optional die Sätze von Enddrähten von verschiedenen Phasengruppen, welche benachbart angeordnet sind, in regelmäßigen Winkelabständen von 120 Grad in der Umfangsrichtung des Stators angeordnet sind.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei sich wenigstens ein Schleifendraht im Wesentlichen geradlinig zwischen zwei jeweiligen Spulen einer vorgegebenen Phasengruppe erstreckt, welche durch den wenigstens einen Schleifendraht verbunden sind.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Wicklungssinne der Mehrzahl von Spulen einer Phasengruppe identisch sind.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei sich wenigstens ein Enddraht auf einer axialen Seite des Statorkerns erstreckt, auf welcher der wenigstens eine Schleifendraht angeordnet ist.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei sich wenigstens ein Enddraht auf einer axialen Seite des Statorkerns erstreckt, welche der axialen Seite des Statorkerns gegenüberliegt, auf welcher der wenigstens eine Schleifendraht angeordnet ist.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend ein isolierendes Element, welches aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist und wenigstens zwischen einem Zahn des Statorkerns und einer betreffenden Spule angeordnet ist.
Stator nach Anspruch 12, wobei das isolierende Element aufweist: einen rohrförmigen Abschnitt, welcher sich in der radialen Richtung des Stators erstreckt, wobei eine betreffende Spule um den rohrförmigen Abschnitt gewickelt ist, und einen vorstehenden Abschnitt an einem radial inneren Ende des Stators, wobei der vorstehende Abschnitt über den rohrförmigen Abschnitt in der axialen Richtung des Stators hinaus vorsteht.
Stator nach Anspruch 13, wobei der vorstehende Abschnitt eine Ausnehmung in einem axialen Endabschnitt davon auf der axialen Seite des Stators aufweist, auf welcher der wenigstens eine Schleifendraht angeordnet ist, wobei sich der wenigstens eine Schleifendraht durch die Ausnehmung hindurch erstreckt.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner aufweisend eine Sammelschiene oder eine eine Mehrzahl von Sammelschienen aufweisende Sammelschieneneinheit, wobei die Sammelschiene oder jede Sammelschiene mit wenigstens einem der Enddrähte elektrisch verbunden ist.
Stator nach Anspruch 15, wobei die Sammelschiene oder jede Sammelschiene aufweist: wenigstens ein Drahtverbindungsanschlusselement welches elektrisch mit dem wenigstens einen Enddraht verbunden ist, und wenigstens ein Energiequellenverbindungsanschlusselement, welches dazu eingeríchtet ist, elektrisch mit einer Energiequelle verbunden zu sein.
Stator nach Anspruch 2 und 16, aufweisend drei Sammelschienen, welche jeweils zwei Drahtverbindungsanschlusselemente aufweisen, wobei: die Drahtverbindungsanschlusselemente einer ersten Sammelschiene mit einem der Enddrähte der U-Phasengruppe bzw. mit einem der Enddrähte der V-Phasengruppe elektrisch verbunden sind, die Drahtverbindungsanschlusselemente einer zweiten Sammelschiene mit dem jeweils anderen der Enddrähte der V-Phasengruppe bzw. mit einem der Enddrähte der W-Phasengruppe elektrisch verbunden sind und die Drahtverbindungsanschlusselemente einer dritten Sammelschiene mit dem jeweils anderen der Enddrähte der W-Phasengruppe und mit dem jeweils anderen der Enddrähte der U-Phasengruppe elektrisch verbunden sind.
Stator nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei sich wenigstens ein Enddraht zwischen einer jeweiligen Endspule und einem jeweiligen Drahtverbindungsanschlusselement wenigstens teilweise in der Umfangsrichtung des Stators erstreckt.
Stator nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei sich wenigstens ein Enddraht zwischen einer jeweiligen Endspule und einem jeweiligen Drahtverbindungsanschlusselement im Wesentlichen lediglich in der radialen Richtung des Stators erstreckt.
Elektromotor, aufweisend: ein Gehäuse, einen Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 19, welcher fest innerhalb des Gehäuses montiert und dazu eingerichtet ist, ein zeitveränderliches Magnetfeld mittels der Spulen zu erzeugen, und einen Rotor, welcher drehbar innerhalb des Gehäuses montiert und dazu eingerichtet ist, durch eine Wechselwirkung mit dem von dem Stator erzeugten zeitveränderlichen Magnetfeld gedreht zu werden.
Hydraulikpumpe, aufweisend einen Elektromotor nach Anspruch 20.
Hydraulikpumpe nach Anspruch 21, welche als elektrische Ölpumpe oder elektrische Wasserpumpe konfiguriert ist.
Verfahren zum Herstellen eines Stators nach einem der Ansprüche 1 bis 19 wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer Mehrzahl von Sätzen von aufeinanderfolgend angeordneten separaten Statorzähnen, Wickeln jeweiliger Wicklungsdrähte um die Zähne der jeweiligen Sätze von Statorzähnen, um eine Mehrzahl von Sätzen von aufeinanderfolgend angeordneten Spulen zu bilden, welche um die Zähne gewickelt sind, und um zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Spulen der jeweiligen Sätze durch einen jeweiligen Schleifendraht zu verbinden, Verbinden der verschiedenen Sätze von Zähnen zu einer ringförmigen Struktur, so dass wenigstens einer der Schleifendrähte an einem radial inneren Abschnitt der ringförmigen Struktur angeordnet ist, und Befestigen der Zähne aneinander.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Zähne der verschiedenen Sätze von Zähnen derart verbunden werden, dass ein Zahn eines vorgegebenen Satzes von Zähnen zwischen Zähnen verschiedener Sätze von Zähnen in der Umfangsrichtung der ringförmigen Struktur angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 oder 24, wobei der Wicklungsdraht um die Zähne eines vorgegebenen Satzes von Zähnen in der selben Wicklungsrichtung gewickelt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei die Statorzähne aufeinanderfolgend entlang eines im Wesentlichen kreisförmigen Pfades während des Wickelns des Wicklungsdrahts um sie herum angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, ferner aufweisend: Ausüben eines Drucks auf die Zähne vor dem Befestigen der Zähne aneinander, um Umfangsendflächen benachbarter Zähne in gegenseitigen engen Kontakt zu bringen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei wenigstens ein Zahn ein isolierendes Element aufweist, um welches herum die Spule gewickelt wird, wobei das isolierende Element einen Vorsprung aufweist, welcher eine darin gebildete Ausnehmung aufweist, wobei der Schleifendraht durch die Ausnehmung während des Wickelns des Wicklungsdrahtes hindurchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, wobei die Sätze von Zähnen zu der ringförmigen Struktur derart verbunden werden, dass sich wenigstens ein Ende wenigstens eines Wicklungsdrahts im Wesentlichen lediglich in einer radialen Richtung der ringförmigen Struktur erstreckt.