DE102016124799A1 - Verfahren zur Herstellung eines Stators und zugehöriger Stator - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stators, insbesondere für Elektromotoren, wobei in einem ersten Schritt eine Mehrzahl von flexiblen elektrischen Leitern zu einem Leiterbündel zusammengefasst wird und wobei in einem zweiten Schritt zwei Endbereiche des Leiterbündels derart verpresst werden, dass ein zwischen den beiden Endbereichen ausgebildeter mittlerer Bereich des Leiterbündels flexibel bleibt.Die Erfindung betrifft außerdem einen entsprechenden Stator.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator und ein Verfahren zur Herstellung eines Stators, insbesondere für Elektromotoren.
  • Statoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise sind Statoren mit Statorspulen ausgestattet. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Wickeltechniken für Statorspulen bekannt, darunter Nadel-, Flyer-, Hairpin- oder Einziehtechniken. Bei der Hairpin-Technologie wird der Wickelkopf der Statorspule aus Hairpin-Leitem aufgebaut.
  • Hairpin-Leiter, auch kurz Hairpins genannt, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Es handelt sich hierbei um U-förmig gebogene Leiter mit zwei offenen Enden. Der mittlere Teilbereich, also das geschlossene Ende des Leiters, wird als Kopf bezeichnet. Als fertigungstechnisch anspruchsvoll und kostenintensiv gilt bei der Hairpin-Technologie vor allem die Biegung des Leiters am geschlossenen Ende, also am Kopf des Hairpins.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für einen Stator zur Verfügung zu stellen, wobei der Stator mindestens eine in Hairpin-Technologie gewickelten Statorspule aufweist, wobei das Herstellungsverfahren fertigungstechnisch weniger anspruchsvoll und kostenintensiv ist als bisherige Herstellungsverfahren. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen vergleichsweise kostengünstig und einfach zu produzierenden Stator mit Hairpin-Wicklung zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators, insbesondere für Elektromotoren, wobei in einem ersten Schritt eine Mehrzahl von flexiblen elektrischen Leitern zu einem Leiterbündel zusammengefasst wird und wobei in einem zweiten Schritt zwei Endbereiche des Leiterbündels derart verpresst werden, dass ein zwischen den beiden Endbereichen ausgebildeter mittlerer Bereich des Leiterbündels flexibel bleibt.
  • Das Verfahren nach Anspruch 1 stellt vorteilhaft ein Leiterbündel zur Verfügung, das als Hairpin mit flexiblem Kopf einsetzbar ist.
  • Durch die Verwendung einer Mehrzahl von flexiblen elektrischen Leitern im ersten Schritt des Herstellungsverfahrens, wird bevorzugt ein Hairpin zur Verfügung gestellt, der im Gegensatz zum klassischen Hairpin über die gesamte Hairpinlänge flexibel ist.
  • Im zweiten Schritt wird dieser flexible Hairpin an zwei Endbereichen des Hairpins derart verpresst, dass ein zwischen den beiden Endbereichen ausgebildeter mittlerer Bereich flexibel bleibt. Hierdurch wird die durch die Herstellung aus einer Mehrzahl flexibler elektrischer Leiter erreichte Flexibilität des Hairpins auf einen Teilbereich des Hairpins, nämlich einen mittleren Teilbereich des Hairpins, eingeschränkt. Der mittlere Teilbereich des Hairpins wird im Folgenden als Kopf bezeichnet.
  • Hiermit wird vorteilhaft ein Herstellungsverfahren für einen Hairpin mit flexiblem Kopf Hairpin zur Verfügung zu gestellt. Hiermit kann vorteilhaft der Kopf des Hairpins einfach der Geometrie des Stators angepasst werden.
  • Dieser ermöglicht die Einsparung des fertigungstechnisch anspruchsvollen und damit kostenintensiven Biegungsschritts bei der Statorwicklung. Hiermit wird ein vergleichsweise einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eins Stators zur Verfügung gestellt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der flexible elektrische Leiter als Litze ausgeführt. Eine Litze im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet einen aus Einzeldrähten bestehenden elektrischen Leiter. Bevorzugt sind diese Einzeldrähte dünn und aus Kupfer gefertigt. Der nach Anspruch 1 aus einer Mehrzahl von Litzen hergestellte Hairpin wird im Folgenden als gepresster Litzenhairpin mit flexiblem Kopf bezeichnet.
  • In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, erfolgt das Verpressen der Endbereiche des Leiterbündels unter Wärmezufuhr.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird in einem dritten Schritt mindestens ein Wickelkopf des Stators mit den verpressten Leiterbündeln bestückt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird in einem vierten Schritt der Wickelkopf mittels einer Wickelkopfprägevorrichtung gegen das Statorblechpaket verprägt.
  • Hiermit ist es bevorzugt möglich, den Wickelkopf auf eine minimale Wickelkopflänge und damit ein minimales Wickelkopfvolumen zu reduzieren.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird der Wickelkopf während des Wickelkopfprägeschritts dauerhaft mechanisch fixiert. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird der Wickelkopf während des Wickelkopfprägeschritts durch Verbacken dauerhaft mechanisch fixiert.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Stator, insbesondere für Elektromotoren, wobei der Stator mindestens ein Wickelkopfelement aufweist, wobei das Wickelkopfelement ein Leiterbündel aufweist, wobei das Leiterbündel eine Mehrzahl von flexiblen elektrischen Leitern aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterbündel an zwei Endbereichen eine Verpressung aufweist und ein zwischen den Endbereichen ausgebildeter mittlerer Bereich des Leiterbündels flexibel ist.
  • Es wird hiermit bevorzugt ein vergleichsweise einfacher und kostengünstig zu produzierender im Hairpin-Verfahren gewickelter Stator zur Verfügung gestellt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die flexiblen elektrischen Leiter als Litzen ausgeführt.
  • Hiermit wird ein in Form gepresster Litzenhairpin zur Verfügung gestellt, dessen Kopf flexibel bleibt. In der weiteren Verarbeitung des Utzenhairpins mit flexiblem Kopf, insbesondere bei der Wicklung des Stators kann der Litzenhairpin aufgrund des flexiblen Kopfs und mithilfe einer entsprechenden Wickelkopfprägevorrichtung vorteilhaft verbaut werden. Insbesondere ist es bevorzugt möglich, den Wickelkopf hinsichtlich Bauraum, d.h. Volumen des Wickelkopfs bzw. Wickelkopflänge, vorteilhaft zu gestalten. Insbesondere ist es möglich, durch Hairpin-Wicklung mit den gepressten Litzenhairpins mit flexiblem Kopf einen Wickelkopf mit minimaler Wickelkopflänge zur Verfügung zu stellen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weisen die flexiblen elektrischen Leiter jeweils eine Isolierung auf.
  • Durch die Isolierung der Leiter gegeneinander werden vorteilhaft ungewollte Ströme zwischen den Leitern vermieden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Leiterbündel eine Mehrzahl von gegeneinander isolierten Litzen auf.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen.
  • Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
    • 1 illustriert schematisch einen gepressten Litzenhairpin mit flexiblem Kopf gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • In 1 ist ein gepresster Litzenhairpin 1 mit flexiblem Kopf 4 gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Der Litzenhairpin ist ein aus einem Verbund vieler Litzen 2 bestehender Leiter. Die einzelnen Litzen 2 sind gegeneinander isoliert. Der Litzenhairpin 1 ist U-förmig ausgestaltet, d.h. der Litzenhairpin 1 verfügt über zwei Endbereiche 3a und 3b und einen mittlere Teilbereich, den sogenannten Kopf 4 des Litzenhairpins 1. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die beiden Endbereiche 3a und 3b des Litzenhairpins 1 verpresst. Der Kopf 4 des Litzenhairpins ist unverpresst und bleibt flexibel.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Stators, insbesondere für Elektromotoren, wobei in einem ersten Schritt eine Mehrzahl von flexiblen elektrischen Leitern (2) zu einem Leiterbündel zusammengefasst wird und wobei in einem zweiten Schritt zwei Endbereiche (3) des Leiterbündels derart verpresst werden, dass ein zwischen den beiden Endbereichen ausgebildeter mittlerer Bereich (4) des Leiterbündels flexibel bleibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verpressen der Endbereiche (3) des Leiterbündels unter Wärmezufuhr erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem dritten Schritt mindestens ein Wickelkopf des Stators mit den verpressten Leiterbündeln (1) bestückt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei in einem vierten Schritt der Wickelkopf mittels einer Wickelkopfprägevorrichtung gegen das Statorblechpaket verprägt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Wickelkopf während des Wickelkopfprägeschritts dauerhaft mechanisch fixiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die dauerhafte mechanische Fixierung mittels Verbacken erfolgt.
  7. Stator, insbesondere für Elektromotoren, wobei der Stator mindestens ein Wickelkopfelement aufweist, wobei das Wickelkopfelement ein Leiterbündel (1) aufweist, wobei das Leiterbündel (1) eine Mehrzahl von flexiblen elektrischen Leitern (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterbündel an zwei Endbereichen (3) eine Verpressung aufweist und ein zwischen den Endbereichen ausgebildeter mittlerer Bereich (4) des Leiterbündels flexibel ist.
  8. Stator nach Anspruch 7, wobei die flexiblen elektrischen Leiter (2) jeweils eine Isolierung aufweisen.
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