DE102017101073A1

DE102017101073A1 - Statorpaket und Verfahren zum Herstellen eines Statorpakets

Info

Publication number: DE102017101073A1
Application number: DE102017101073.4A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Ovalo GmbH
Current assignee: Ovalo GmbH
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2018-07-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Statorpakets, das mehrere Statorzähne mit jeweils mindestens einer Spule aufweist, wobei jeweils nach dem Aufwickeln einer Spule aus Wickeldraht auf einen der Statorzähne ohne den Wickeldraht zu durchtrennen eine nächste Spule aus dem ununterbrochenen Wickeldraht auf einen nächsten Statorzahn aufgewickelt wird. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der Wickeldraht nicht unmittelbar von einem Statorzahn zum nächsten geführt wird. Vielmehr wird der Wickeldraht vorzugsweise um jeweils eine Umlenkstütze geführt, die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Statorpakets, das mehrere Statorzähne mit jeweils mindestens einer Spule aufweist, wobei jeweils nach dem Aufwickeln einer Spule aus Wickeldraht auf einen der Statorzähne ohne den Wickeldraht zu durchtrennen eine nächste Spule aus dem ununterbrochenen Wickeldraht auf einen nächsten Statorzahn aufgewickelt wird.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines Stators unter Verwendung eines solchen Stators.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Statorpaket, das das mehrere Statorzähne mit jeweils mindestens einer Spule aus Wickeldraht aufweist, wobei alle Spulen mit demselben ununterbrochenen Wickeldraht gewickelt sind, sowie einen Stator, der unter Verwendung eines solchen Statorpakets hergestellt ist.
Aus DE 21 2006 000 034 U1 ist ein Stator für einen elektronisch kommutierten Elektromotor mit einem zylinderförmigen Mantel und mehreren nach innen, gegen die Zylinderachse gerichteten Polen aus ferromagnetischem Material bekannt, wobei die Pole einen zylinderförmigen Hohlraum zur Aufnahme eines Rotors umschließen. Jeder Pol ist mit einer Wicklung mit mehreren Drahtwindungen versehen. Die Windungen der Wicklungen sind ohne Unterbruch nacheinander um die Pole gewickelt angeordnet. Die Kontaktierung zur Beschaltung der Wicklungsanordnung und die Zusammenführung der Wicklungen zu einer dreiphasigen Anordnung mit drei Wicklungsanschlüssen erfolgt über einen Kontaktring mit elektrischen Leitern. Die Herstellung eines solchen Stators ist umständlich. Darüber hinaus benötigt ein solcher Stator viel Bauraum.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Statorpakets anzugeben, das das Erreichen eines besonders hohen Füllfaktors ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Wickeldraht nicht unmittelbar von einem Statorzahn zum nächsten geführt wird und/oder dass der Wickeldraht um jeweils mindestens eine Umlenkstütze geführt wird, die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnet ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Statorpaket anzugeben, dass einen besonders hohen Füllfaktor aufweisen kann.
Die weitere Aufgabe wird durch ein Statorpaket gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Wickeldraht nicht unmittelbar von einem Statorzahn zum nächsten verläuft und/oder dass der Wickeldraht um jeweils mindestens eine Umlenkstütze gelegt ist, die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnet ist.
Die Erfindung hat den ganz besonderen Vorteil, dass der Bauraum zwischen zwei benachbarten Statorzähnen besonders gut mit einer Vielzahl von Wickeldrahtabschnitten gefüllt werden kann, so dass allenfalls ein geringer Freiraum verbleibt. Hierbei kann insbesondere vorteilhaft ausgenutzt werden, dass die Erfindung die Verwendung eines besonders dünnen Wickeldrahtes erlaubt, was weiter unten im Detail erläutert ist.
Das erfindungsgemäße Statorpaket ermöglicht es, insbesondere auf Grund des besonders hohen Füllfaktors, dass ein damit ausgerüstete Elektromotor einen guten Wirkungsgrad und ein gutes thermisches Verhalten aufweisen kann. Insbesondere kann der Elektromotor bei gleicher Leistungsfähigkeit kompakter ausgebildet sein, als herkömmliche Elektromotore.
Vorzugsweise wird der Wickeldraht mittels eines Nadelwicklers auf die Statorzähne aufgewickelt. Die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen Bauraums befindlichen Umlenkstützen haben den besonderen Vorteil, dass der Wickeldraht derart geführt werden kann, dass die Aktions- und Bewegungsmöglichkeiten der Wickelnadel, insbesondere in dem Bereich zwischen benachbarten Statorpolen lediglich in geringem Umfang eingeschränkt wird. Hierbei wird der Wickeldraht nach dem Wickeln jeder Spule vollständig aus dem Bauraum zwischen benachbarten Statorpolen heraus geführt und um eine außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnete Umlenkstütze geführt, bevor mit dem Wickeln der nächsten Spule begonnen wird.
Vorzugsweise sind die Umlenkstützen auch außerhalb der Räume angeordnet, die sich axial an den zwischen benachbarten Statorpolen befindlichen Bauraum anschließen. Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Umlenkstützen auch außerhalb der Räume angeordnet, die sich radial nach außen hin an den zwischen benachbarten Statorpolen befindlichen Bauraum direkt oder durch eine Wandung getrennt anschließen.
Wie bereits erwähnt, ist es von besonderem Vorteil, wenn eine Düse der Wickelnadel jeweils nach dem Wickeln einer Spule vollständig aus dem Bauraum zwischen dem gerade bewickelten Statorzahn und dem nächsten Statorzahn heraus und um die außerhalb des Bauraums angeordnete Umlenkstütze geführt wird, bevor sie zum Wickeln einer nächsten Spule auf einen nächsten Statorzahn wieder in einen Bauraum zwischen zwei Statorzähnen eingeführt wird.
Hierbei ist es beispielsweise möglich, dass die Wickelnadel nach dem Wickeln einer Spule vollständig aus dem Bauraum zwischen dem gerade bewickelten Statorzahn und dem nächsten, benachbarten Statorzahn heraus und um die außerhalb des Bauraums angeordnete Umlenkstütze geführt wird und anschließend zum Wickeln der nächsten Spule auf den nächsten Statorzahn wieder in denselben Bauraum zwischen den gerade bewickelten Statorzahn und dem nächsten Statorzahn eingeführt wird. Es ist alternativ auch möglich, dass die Wickelnadel nach dem Wickeln einer Spule vollständig aus dem Bauraum zwischen dem gerade bewickelten Statorzahn und dem nächsten, benachbarten Statorzahn heraus und um die außerhalb des Bauraums angeordnete Umlenkstütze geführt wird und anschließend zum Wickeln der nächsten Spule auf den nächsten Statorzahn in den nächsten Bauraum zwischen dem nächsten Statorzahn und dem übernächsten Statorzahn eingeführt wird.
Im Hinblick auf die Aktions- und Bewegungsmöglichkeiten der Wickelnadel ist es von besonderem Vorteil, wenn das Bewickeln der Statorzähne derart erfolgt, dass der Wickeldraht in den Räumen zwischen den Statorzähnen ausschließlich parallel verläuft. Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Bewickeln der Statorzähne derart erfolgt, dass Kreuzungen von Wickeldrahtabschnitten ausschließlich außerhalb der Bauräume zwischen den Statorzähnen angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich kann vorteilhaft auch vorgesehen sein, dass Kreuzungen von Wickeldrahtabschnitten ausschließlich außerhalb der Räume angeordnet, die sich axial an den zwischen benachbarten Statorpolen befindlichen Bauraum anschließen, und/oder dass Kreuzungen von Wickeldrahtabschnitten ausschließlich außerhalb der Räume angeordnet, die sich radial an den zwischen benachbarten Statorpolen befindlichen Bauraum anschließen. Es ist von Vorteil es zu vermeiden, dass zwei Wickeldrahtabschnitte im Bauraum zwischen zwei Statorzähnen in der Projektion einen von Null Grad oder von 180 Grad verschiedenen Winkel zueinander aufweisen.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden auf wenigsten einen Statorzahn mehrere Spulen aufgewickelt. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass auf alle Statorzähne jeweils mehrere Spulen aufgewickelt werden.
Insbesondere können die Spulen, die auf einen Statorzahn aufgewickelt sind, später zueinander parallel geschaltet werden. Hinsichtlich der Wirkung im Betrieb eines Elektromotors gibt es zwischen einer Spule mit x Windungen, die mit einem dickeren Wickeldraht gewickelt ist, und beispielsweise drei parallel geschalteten Spulen, die jeweils ebenfalls x Windungen aufweisen und die mit einem dreimal dünneren Wickeldraht gewickelt sind, keine wesentlichen Unterschiede. Jedoch kann bei Verwendung eines dünneren Wickeldrahts ein höherer Füllfaktor erreicht werden. Hintergrund ist hierbei insbesondere, dass ein dicker Wickeldraht in aller Regel auch eine dickere und damit stabilere Wickelnadel benötigt, die beim Wickeln einen größeren Teil des Bereichs zwischen benachbarten Statorzähne beansprucht. Außerdem wurde erkannt, dass man dicke Wickeldrähte schlecht in Engstellen einlegen kann.
Es ist möglich, sämtliche auf einen Statorzahn aufzuwickelnden (und später parallel zu schaltenden) Spulen unmittelbar nacheinander aufzuwickeln. Es hat sich jedoch gezeigt dass es, insbesondere auch im Hinblick auf ein automatisiertes Kontaktieren der einzelnen Spulen von besonderem Vorteil ist, in der Weise vorzugehen, dass zeitlich zwischen dem Aufwickeln von zwei Spulen auf einen Statorzahn wenigstens ein anderer Statorzahn mit wenigstens einer Spule bewickelt wird.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung werden die Statorzähne zunächst mit jeweils einer ersten Spule bewickelt, wobei der Wickeldraht jeweils von der ersten Spule eines Statorzahns zur ersten Spule des nächsten Statorzahns um jeweils mindestens eine erste Umlenkstütze geführt wird, die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnet ist. Anschließend werden die Statorzähne mit jeweils einer zweiten Spule bewickelt, wobei der Wickeldraht jeweils von der zweiten Spule eines Statorzahns zur zweiten Spule des nächsten Statorzahns um jeweils eine zweite, von der ersten Umlenkstütze verschiedene, Umlenkstütze geführt wird, die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnet ist.
Im Hinblick auf eine geordnete und platzsparende Wickeldrahtführung ist es von besonderem Vorteil, wenn die ersten Umlenkstützen axial von den zweiten Umlenkstützen beabstandet sind. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die ersten Umlenkstützen und die zweiten Umlenkstützen in unterschiedlichen, axial voneinander beabstandeten Ebenen angeordnet sind.
Alternativ ist es allerdings - stattdessen oder zusätzlich - auch möglich, dass der Wickeldraht zeitlich zwischen dem Wickeln von zwei zweiten Spulen jeweils um dieselben (ersten) Umlenkstützen gelegt wird, wie zuvor beim Wickeln der ersten Spulen. Hierzu sollten die Umlenkstützen in axialer Richtung ausreichend lang ausgebildet sein, damit die einzelnen Wickeldrahtabschnitte axial nebeneinanderliegend von der Umlenkstütze gehalten werden können.
Insbesondere kann vorteilhaft zusätzlich vorgesehen sein, dass die Statorzähne nach dem Aufwickeln der zweiten Spulen mit jeweils einer dritten Spule bewickelt werden, wobei der Wickeldraht jeweils von der dritten Spule eines Statorzahns zur dritten Spule des nächsten Statorzahns um jeweils eine dritte Umlenkstütze geführt wird, die von der ersten und der zweiten Umlenkstütze verschiedenen ist und die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnet ist.
Auch diesbezüglich ist es möglich, dass die ersten und/oder zweiten Umlenkstützen axial von den dritten Umlenkstützen beanstandet sind und/oder dass die ersten und/oder zweiten Umlenkstützen und die dritten Umlenkstützen in unterschiedlichen, axial voneinander beabstandeten Ebenen angeordnet sind. Allerdings ist es alternativ auch nicht ausgeschlossen, hierbei stattdessen oder zusätzlich Umlenkstützen zu verwenden, um die zuvor bereits ein Wickeldrahtabschnitt gelegt wurde.
Bei der Herstellung eines Stators kann, insbesondere im Hinblick auf eine vollkommen automatisierte Fertigung, vorteilhaft in der Weise vorgegangen werden, dass zunächst ein Statorpaket mit einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird und dass der ununterbrochene Wickeldraht anschließend an mehreren Stellen aufgetrennt und jeweils mehrere Spulen miteinander verschaltet werden.
Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass in demselben Bearbeitungsschritt, insbesondere unter Verwendung von Stromschienen, sowohl die jeweils mehreren, auf einen Statorzahn aufgewickelten Spulen zur Bildung jeweils eines Spulensystems zueinander parallel geschaltet werden, als auch eine Sternschaltung der Spulensysteme erfolgt. Insbesondere hierzu können auf das Starterpaket stirnseitig mehrere voneinander isolierte Stromschienen, die Hakenfahnen aufweisen, derart aufgesetzt werden, dass die Hakenfahnen, vorzugsweise jeweils außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums verlaufende, Abschnitte des Wickeldrahtes umgreifen. Anschließend können die Hakenfahnen mit den umgriffenen Abschnitten des Wickeldrahtes verschweißt werden. Vorzugsweise erfolgt innerhalb dieses Arbeitsschritts danach das Auftrennen des bis dahin ununterbrochenen Wickeldrahts an den für die gewünschte elektrische Schaltung (beispielsweise Sternschaltung) erforderlichen Stellen.
Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführung, die einen besonders hohen Füllfaktor ermöglicht, sind die Statorzähne abgestuft ausgebildet. Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Statorzähne in radialer Richtung abgestuft ausgebildet sind oder dass die Statorzähne Abschnitte unterschiedlichem Umfang aufweisen. Bei einer besonderen Ausführung weisen die Statorzähne Abschnitte unterschiedlichem Umfang auf, wobei die radial weiter innen liegenden Abschnitte einen größeren Durchmesser aufweisen, als die radial weiter außen liegenden Abschnitte.
Ein Stator, der unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Statorpakets hergestellt ist, kann im Vergleich zu einem herkömmlichen Stator gleicher Leistungsfähigkeit besonders kompakt ausgebildet sein; dies sowohl im Hinblick auf die axialen, als auch im Hinblick auf die radialen Abmessungen.
Bei einer besonderen Ausführung weist der Stator stirnseitig mehrere, insbesondere genau vier, Stromschienen mit Hakenfahnen auf, wobei die Hakenfahnen jeweils, vorzugsweise außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums verlaufende, Abschnitte des Wickeldrahtes umgreifen und mit diesen elektrisch leitend verbunden, insbesondere verschweißt, sind. Besonders kompakt ist eine Ausführung, bei der die Stromschienen in axialer Richtung wenigstens teilweise übereinander angeordnet sind.
Insbesondere im Hinblick auf eine kompakte Bauweise ist ein Elektromotor besonders vorteilhaft, der einen erfindungsgemäßen Stator beinhaltet. Der Elektromotor kann beispielsweise ein dreiphasiger Elektromotor mit Sternschaltung sein. Beispielsweise kann der Elektromotor einen erfindungsgemäßen Stator mit 12 Statorzähne und einen der Rotor mit 10 oder 14 Magneten aufweisen.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielhaft und schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleich wirkende Elemente auch in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Statorpaket in der Draufsicht bei Blickrichtung in axialer Richtung,
2 eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Statorpakets,
3 eine weitere Detailansicht des erfindungsgemäßen Starterpakets,
4 ein erster Teil eines Grundelements,
5 ein zweiter Teil des Grundelements,
6 eine Detailansicht auf das Grundelement,
7 eine schematische Darstellung zur Illustration des Wickeldrahtverlaufs,
8 eine schematische Darstellung zur Illustration des Wickeldrahtverlaufs beim Wickeln von ersten Spulen auf die Statorzähne,
9 eine schematische Darstellung zur Illustration des Wickeldrahtverlaufs beim Wickeln von zweiten Spulen auf die Statorzähne,
10 eine schematische Darstellung zur Illustration der Anschlusskontaktierung,
11 in einer Querschnittsdarstellung eine mit einem dicken Wickeldraht gewickelte Spule,
12 in einer Querschnittsdarstellung mehrere, parallel geschaltete und mit einem dünnen Wickeldraht gewickelte Spulen,
13 eine Anordnung von Stromschienen mit Hakenfahnen,
14 eine Illustration der kontaktieren der Wickeldrahtabschnitte im Bereich der Hakenfahnen,
15 eine erste Stromschiene,
16 eine zweite Stromschiene,
17 eine dritte Stromschiene,
18 eine vierte Stromschiene,
19 eine Abdeckvorrichtung zum Abdecken der Stromschienen,
20 die mit der Abdeckvorrichtung abgedeckten Stromschienen,
21 eine schematische Darstellung zur Illustration des Wickeldrahtverlaufs beim Wickeln von ersten Spulen auf die Statorzähne,
22 eine schematische Darstellung zur Illustration des Wickeldrahtverlaufs beim Wickeln von zweiten und dritten Spulen auf die Statorzähne,
23 eine schematische Darstellung zur Illustration der Kontaktierung der Spulen,
24 schematisch die Schaltung der Spulensysteme in einer Sternschaltung,
25 eine schematische Illustration der Verschaltung der auf die einzelnen Statorzähne gewickelten Spulensysteme.

1 zeigt ein Statorpaket 1, das 12 Statorzähne mit jeweils einer ersten Spule 3, einer zweiten Spule 4 und einer dritten Spule 5 aus Wickeldraht 2 aufweist, wobei alle Spulen 3, 4, 5 mit demselben, ununterbrochenen Wickeldraht 2 gewickelt sind. Es ist zu erkennen, dass der Wickeldraht 2 nicht unmittelbar von einem Statorzahn P zum nächsten Statorzahn P verläuft. Vielmehr ist der Wickeldraht 2 um jeweils mindestens eine Umlenkstütze ST gelegt, die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen P befindlichen Bauraums 14 angeordnet ist. Dies ist insbesondere in den Detailansichten der 3 und 4 zu erkennen.
Das Statorpaket 1 weist ein Grundelement auf, das aus zwei Teilen zusammengesetzt ist. 4 zeigt einen ersten Teil 6 eines Grundelements. 5 zeigt einen zweiten Teil 7 eines Grundelements. Das Grundelement beinhaltet insbesondere die Statorzähne P, auf die der Wickeldraht 2 gewickelt wird. Außerdem weist der erste Teil des Grundelements die Umlenkstützen ST auf. Der erste Teil 6 des Grundelements weist einen ersten Haltering 8 auf, an dem die Umlenkstützen ST ausgebildet sind und der erste Hälften der Statorzähne P trägt. Der zweite Teil des Grundelements weist einen zweiten Haltering 9 auf, der zweite Hälften der Statorzähne P trägt.
Sowohl der erste Teil 6 des Grundelements, als auch der zweite Teil 7 des Grundelements können vorteilhaft als Kunststoffspritzgußteile hergestellt sein.
Die Statorzähne P sind abgestuft ausgebildet und weisen Nuten zum Einlegen des Wickeldrahts 2 auf, was insbesondere 6 zeigt.
8 zeigt eine schematische Darstellung zur Illustration des Wickeldrahtverlaufs beim Wickeln von ersten Spulen 3 auf die Statorzähne P1-P12. Jeweils nach dem Aufwickeln einer ersten Spule 3 aus Wickeldraht 2 auf einen der Statorzähne P1-P12 ohne den Wickeldraht 2 zu durchtrennen wird, eine nächste erste Spule 3 aus dem ununterbrochenen Wickeldraht 2 auf einen nächsten Statorzahn P1-P12 aufgewickelt, wobei der Wickeldraht 2 nicht unmittelbar von einem Statorzahn P1-P12 zum nächsten geführt wird. Vielmehr wird der Wickeldraht 2 um jeweils mindestens eine Umlenkstütze ST1-ST18 geführt, die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen P1-P12 befindlichen Bauraums 14 angeordnet ist.
Nach dem Wickeln der ersten Spulen 3 können zweite Spulen 4 auf dieselben Statorzähne P1-P12 gewickelt werden, was in 9 illustriert ist. Bei diesem Beispiel wird der Wickeldraht um dieselben Umlenkstützen ST1-ST18 geführt, wie beim Wickeln der ersten Spulen 3.
10 zeigt eine schematische Darstellung zur Illustration der Anschlusskontaktierung. Es ist zu erkennen, dass unterschiedliche Wickeldrahtabschnitte jeweils im Bereich zwischen zwei Umlenkstützen ST1-ST18 kontaktiert und mittels zusätzlicher Leiter, beispielsweise mittels Stromschienen, miteinander verbunden werden. Hierbei werden einige Wickeldrahtabschnitte derart verbunden, dass sie einen Sternpunkt S bilden. Jeweils andere Wickeldrahtabschnitte werden zur Bildung von drei Phasen, U, V, W, miteinander verbunden. Anschließend wird der Wickeldraht 2 an mehreren Stellen aufgetrennt, was in der 10 nicht dargestellt ist.
Die auf jeweils einen Statorzahn P gewickelten Spulen 3, 4, 5 werden zueinander parallel geschaltet. Hinsichtlich der Wirkung im Betrieb eines Elektromotors gibt es zwischen einer Spule mit x Windungen, die mit einem dickeren Wickeldraht 2 gewickelt ist, und beispielsweise vier parallel geschalteten Spulen, die jeweils ebenfalls x Windungen aufweisen und die mit einem viermal dünneren Wickeldraht 2 gewickelt sind, keine wesentlichen Unterschiede. Jedoch kann bei Verwendung eines dünneren Wickeldrahts 2 ein um mehr als die Hälfte höherer Füllfaktor erreicht werden, was die 11 und 12 illustrieren. In der Praxis können so Füllfaktoren von bis zu 50% und mehr erreicht werden. Ein Füllfaktor von 100% würde bedeuten, dass der gesamte Bauraum 14 zwischen den Statorzähnen ST vollständig mit einem elektrischen Leiter, beispielsweise Kupfer, gefüllt wäre.
Zur Herstellung eines Stators werden auf das Statorpaket 1 stirnseitig mehrere voneinander isolierte Stromschienen 10, 11, 12, 13, die Hakenfahnen 15 aufweisen, aufgesetzt. 13 zeigt eine solche Anordnung von Stromschienen 10, 11, 12, 13 mit Hakenfahnen15. Die Stromschienen 10, 11, 12, 13 sind derart ausgebildet und werden derart angeordnet, dass die Hakenfahnen 15 jeweils außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen P befindlichen Bauraums verlaufende Abschnitte des Wickeldrahtes 2, umgreifen, was in 14 gezeigt ist. Die Stromschienen 10, 11, 12, 13 weisen Kontaktabschnitte 17 zum aufstecken eines elektrischen Steckverbinders auf. Anschließend können die Hakenfahnen 15 mit den umgriffenen Abschnitten des Wickeldrahtes 2 verschweißt werden. Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn auch im unteren Bereich der Hakenfahnen 15 eine elektrische Verbindung zu dem Wickeldraht 2, beispielsweise durch verschweißen, hergestellt wird. Die 15 bis 18 zeigen separate Darstellungen der Stromschienen 10, 11, 12, 13.
19 zeigt eine Abdeckvorrichtung 16 zum Abdecken der Stromschienen 10, 11, 12, 13. 20 zeigt die mit der Abdeckvorrichtung 16 abgedeckten Stromschienen 10, 11, 12, 13.
21 zeigt eine schematische Darstellung zur Illustration des Wickeldrahtverlaufs beim Wickeln von ersten Spulen 3 auf die Statorzähne P1 bis P12. Jeweils nach dem Aufwickeln einer ersten Spule 3 aus Wickeldraht 2 auf einen der Statorzähne P1-P12 ohne den Wickeldraht 2 zu durchtrennen wird eine nächste erste Spule 3 aus dem ununterbrochenen Wickeldraht 2 auf einen nächsten Statorzahn P1-P12 aufgewickelt, wobei der Wickeldraht 2 nicht unmittelbar von einem Statorzahn P1-P12 zum nächsten geführt wird, Vielmehr wird der Wickeldraht 2 um jeweils mindestens eine Umlenkstütze ST1-ST18 geführt, die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen P1-P12 befindlichen Bauraums 14 angeordnet ist. Anschließend werden zweite Spulen 4 und dritte Spulen 5 auf die Statorzähne P1 bis P12 aufgewickelt, was in 22 illustriert ist.
Die auf einen Statorzahn P1-P12 jeweils aufgewickelten Spulen 3, 4, 5 werden zueinander parallel geschaltet, um jeweils ein Spulensystem zu bilden. Dies geschieht beim Kontaktieren mit den Stromschienen 10. 11. 12. 13. Gleichzeitig erfolgt auch ein Verschalten derart, dass drei Phasen U, V, W ausgebildet sind, sowie das Auftrennen des Wickeldrahts 2 an den in der 23 durch jeweils ein Kreuz markierten Stellen. Dies derart, dass die Spulensysteme 18 gemäß der in 24 gezeigten Schaltungsanordnung einer Sternschaltung bilden.
25 zeigt einen Stator mit einem Rotor. Jeweils zwei benachbarte Spulen werden in Reihe geschaltet und bilden damit ein Polpaar. Jeweils gegenüberliegende Polpaare gehören zu derselben Phase und sind gemäß der in 24 gezeigten Schaltungsanordnung zueinander parallel geschaltet.
Bezugszeichenliste

1: Statorpaket
2: Wickeldraht
3: Erste Spulen
4: Zweite Spulen
5: Dritte Spulen
6: erster Teil 6 eines Grundelements
7: zweiter Teil 6 eines Grundelements
8: erster Haltering
9: zweiter Haltering
10: Stromschiene
11: Stromschiene
12: Stromschiene
13: Stromschiene
14: Bauraum zwischen benachbarten Statorzähnen
15: Hakenfahnen
16: Abdeckvorrichtung
17: Kontaktabschnitte
18: Spulensysteme
ST: Umlenkstützen
P: Statorzähne
S: Sternpunkt
U, V, W: Phasen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 212006000034 U1 [0004]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Statorpakets, das mehrere Statorzähne mit jeweils mindestens einer Spule aufweist, wobei jeweils nach dem Aufwickeln einer Spule aus Wickeldraht auf einen der Statorzähne ohne den Wickeldraht zu durchtrennen eine nächste Spule aus dem ununterbrochenen Wickeldraht auf einen nächsten Statorzahn aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickeldraht nicht unmittelbar von einem Statorzahn zum nächsten geführt wird und/oder dass der Wickeldraht um jeweils mindestens eine Umlenkstütze geführt wird, die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickeldraht mittels eines Nadelwicklers auf die Statorzähne aufgewickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Düse der Wickelnadel jeweils nach dem Wickeln einer Spule vollständig aus dem Bauraum zwischen dem gerade bewickelten Statorzahn und dem nächsten Statorzahn heraus und um die außerhalb des Bauraums angeordnete Umlenkstütze geführt wird, bevor sie zum Wickeln einer nächsten Spule auf einen nächsten Statorzahn wieder in einen Bauraum zwischen zwei Statorzähnen eingeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewickeln der Statorzähne derart erfolgt, dass a. der Wickeldraht in den Bauräumen zwischen den Statorzähnen ausschließlich parallel verläuft und/oder dass b. Kreuzungen von Wickeldrahtabschnitten ausschließlich außerhalb der Bauräume zwischen den Statorzähnen angeordnet sind und/oder dass c. Kreuzungen ausschließlich außerhalb der Räume angeordnet, die sich axial an den zwischen benachbarten Statorpolen befindlichen Bauraum anschließen, und/oder dass d. Kreuzungen ausschließlich außerhalb der Räume angeordnet, die sich radial an den zwischen benachbarten Statorpolen befindlichen Bauraum anschließen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigsten einen Statorzahn mehrere Spulen aufgewickelt werden oder dass auf alle Statorzähne jeweils mehrere Spulen aufgewickelt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich zwischen dem Aufwickeln von zwei Spulen auf einen Statorzahn wenigstens ein anderer Statorzahn mit wenigstens einer Spule bewickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorzähne zunächst mit jeweils einer ersten Spule bewickelt werden, wobei der Wickeldraht jeweils von der ersten Spule eines Statorzahns zur ersten Spule des nächsten Statorzahns um jeweils mindestens eine erste Umlenkstütze geführt wird, die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnet ist, und dass die Statorzähne anschließend mit jeweils einer zweiten Spule bewickelt werden, wobei der Wickeldraht jeweils von der zweiten Spule eines Statorzahns zur zweiten Spule des nächsten Statorzahns um jeweils mindestens eine zweite, von der ersten Umlenkstütze verschiedene, Umlenkstütze geführt wird, die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Umlenkstützen axial von den zweiten Umlenkstützen beanstandet sind und/oder dass die ersten Umlenkstützen und die zweiten Umlenkstützen in unterschiedlichen, axial voneinander beabstandeten Ebenen angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorzähne nach dem Aufwickeln der zweiten Spulen mit jeweils einer dritten Spule bewickelt werden, wobei der Wickeldraht jeweils von der dritten Spule eines Statorzahns zur dritten Spule des nächsten Statorzahns um jeweils eine dritte Umlenkstütze geführt wird, die von der ersten und der zweiten Umlenkstütze verschiedenen ist und die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder zweiten Umlenkstützen axial von den dritten Umlenkstützen beanstandet sind und/oder dass die ersten und/oder zweiten Umlenkstützen und die dritten Umlenkstützen in unterschiedlichen, axial voneinander beabstandeten Ebenen angeordnet sind.
Verfahren zum Herstellen eines Stators, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein Statorpaket mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt wird und dass anschließend der ununterbrochene Wickeldraht an mehreren Stellen aufgetrennt und jeweils mehrere Spulen miteinander verschaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass a. die jeweils auf einen Statorzahn aufgewickelten Spulen zur Bildung eines Spulensystems zueinander parallel geschaltet werden, und/oder dass b. dass in demselben Bearbeitungsschritt sowohl jeweils mehrere, auf einen Statorzahn aufgewickelte Spulen zur Bildung jeweils eines Spulensystems zueinander parallel geschaltet werden, als auch eine Sternschaltung der Spulensysteme erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig mehrere Stromschienen mit Hakenfahnen derart auf das Statorpaket aufgesetzt werden, dass die Hakenfahnen, insbesondere jeweils außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums verlaufende, Abschnitte des Wickeldrahtes umgreifen.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hakenfahnen mit den Abschnitten des Wickeldrahtes verschweißt werden.
Statorpaket, das mehrere Statorzähne mit jeweils mindestens einer Spule aus Wickeldraht aufweist, wobei alle Spulen mit demselben ununterbrochenen Wickeldraht gewickelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickeldraht nicht unmittelbar von einem Statorzahn zum nächsten verläuft und/oder dass der Wickeldraht um jeweils mindestens eine Umlenkstütze gelegt ist, die außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnet ist.
Statorpaket nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass a. der Wickeldraht in den Räumen zwischen den Statorzähnen ausschließlich parallel verläuft und/oder dass b. Kreuzungen von Wickeldrahtabschnitten ausschließlich außerhalb der Räume zwischen den Statorzähnen angeordnet sind und/oder dass c. Kreuzungen ausschließlich außerhalb der Räume angeordnet, die sich axial an den zwischen benachbarten Statorpolen befindlichen Bauraum anschließen, und/oder dass d. Kreuzungen ausschließlich außerhalb der Räume angeordnet, die sich radial an den zwischen benachbarten Statorpolen befindlichen Bauraum anschließen.
Statorpaket nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigsten einen Statorzahn mehrere Spulen aufgewickelt sind oder dass auf alle Statorzähne mehrere Spulen aufgewickelt sind.
Statorpaket nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeden Statorzahn jeweils eine erste Spule und eine zweite Spule aufgewickelt ist und dass der Wickeldraht auf seinem Weg von einer ersten Spule eines Statorzahn zur ersten Spule des benachbarten Statorzahns um mindestens eine erste Umlenkstütze gelegt ist, die außerhalb des zwischen den benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnet ist, und dass der Wickeldraht auf seinem Weg von einer zweiten Spule eines Statorzahn zur zweiten Spule des benachbarten Statorzahns um mindestens eine zweite Umlenkstütze gelegt ist, die von der ersten Umlenkstütze verscheiden ist und die außerhalb des zwischen den benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnet ist.
Statorpaket nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Umlenkstützen axial von den zweiten Umlenkstützen beanstandet sind und/oder dass die ersten Umlenkstützen und die zweiten Umlenkstützen in unterschiedlichen, axial voneinander beabstandeten Ebenen angeordnet sind.
Statorpaket nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeden Statorzahn jeweils eine dritte Spule aufgewickelt ist und dass der Wickeldraht, auf seinem Weg von einer dritten Spule eines Statorzahns zur dritten Spule des benachbarten Statorzahns um eine dritte Umlenkstütze gelegt ist, die außerhalb des zwischen den benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums angeordnet ist.
Statorpaket nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder zweiten Umlenkstützen axial von den dritten Umlenkstützen beanstandet sind und/oder dass die ersten und/oder zweiten Umlenkstützen und die dritten Umlenkstützen in unterschiedlichen, axial voneinander beabstandeten Ebenen angeordnet sind.
Statorpaket nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Statorzähne abgestuft ausgebildet oder dass b. die Statorzähne in radial Richtung abgestuft ausgebildet sind oder dass c. die Statorzähne Abschnitte unterschiedlichem Umfang aufweisen oder dass d. die Statorzähne Abschnitte unterschiedlichem Umfang aufweisen, wobei die radial weiter innen liegenden Abschnitte einen größeren Durchmesser aufweisen, als die radial weiter außen liegenden Abschnitte.
Stator, hergestellt unter Verwendung eines Statorpaket nach einem der Ansprüche 15 bis 22.
Stator nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator stirnseitig mehrere, insbesondere genau vier, Stromschienen mit Hakenfahnen aufweist, wobei die Hakenfahnen, insbesondere jeweils außerhalb des zwischen zwei benachbarten Statorzähnen befindlichen Bauraums verlaufende, Abschnitte des Wickeldrahtes umgreifen und mit diesen elektrisch leitend verbunden, insbesondere verschweißt, sind.
Stator nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienen in axialer Richtung wenigstens teilweise übereinander angeordnet sind.
Stator nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils auf einen Statorzahn aufgewickelten Spulen zueinander parallel geschaltet sind.
Stator nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spulen in einer Sternschaltung miteinander verschaltet sind oder dass mehrere Gesamtspulen in einer Sternschaltung miteinander verschaltet sind.
Elektromotor, der einen Stator nach einem der Ansprüche 23 bis 27 beinhaltet.
Elektromotor nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein dreiphasiger Elektromotor mit Sternschaltung ist.
Elektromotor nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator 12 Statorzähne aufweist und/oder dass der Rotor 10 oder 14 Magnete aufweist.