DE102017200314A1 - Elektrische Maschine mit einem Stator und ein Verfahren für den Stator - Google Patents

Elektrische Maschine mit einem Stator und ein Verfahren für den Stator Download PDF

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Abstract

Stator (10) mit einzelnen Zähnen (12) und auf den Zähnen (13) mit Draht (14) gewickelten Spulen (16), wobei die Zähne (12) aus einer radialen Position in Axialrichtung (1) kippbar sind, sodass sich die Zähne (12) in Umfangsrichtung (2) berühren, wobei der Draht (14) durch einen separaten Ring (18) zur Führung des Drahts (14) geführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine und einen Stator, sowie die Herstellung des Stators.
  • Stand der Technik
  • Es sind elektrische Maschinen bekannt, die einen Stator aufweisen, der einstückig ist. Dabei umfasst der Stator ein ringförmiges Joch, mit radial abstehenden Zähnen. Solch einen Stator wird aufwendig mit Spulendraht bewickelt. Da der Stator zueinander feststehende Zähne aufweist, ist der Wicklungsvorgang der Spulen radial innerhalt des Stators durchzuführen. Dadurch wird kein optimaler Nutfüllfaktor zwischen den Zähnen erreicht, sodass die Effizienz der elektrischen Maschine nicht optimal bezüglich deren Bauraum ausgenutzt wird.
  • Beschreibung
  • Die vorliegende Erfindung gemäß der unabhängigen Ansprüche hat den Vorteil, dass ein optimaler Nutfüllfaktor erreicht wird. Dazu wird ein Stator mit einzelnen Zahnsegmenten bereitgestellt. Die Zahnsegmente umfassen ein Jochsegment und wenigstens einen Zahn. Auf den Zähnen wird Draht zu Spulen gewickelt. Die einzelnen Zähne, werden vor dem bewickeln in eine radiale Position angeordnet. Dabei sind axiale Enden der Zahnsegmente radial nach außen gerichtet, während die gegenüberliegenden Enden auf ein gemeinsames Zentrum gerichtet sind. Die Zahnsegmente sind in Anfangsposition in einer sternförmigen Anordnung. Nach dem Bewickeln werden die Zahnsegmente in Axialrichtung aus ihrer Anfangsposition gekippt, sodass sich die tangentialen Enden der Jochsegmente in Umfangsrichtung beim Erreichen der Endposition berühren. Dadurch wird ein geschlossen umlaufendes ringförmiges Joch ausgebildet. Die Zähne können radial nach innen oder außen weisen. Der Draht wird durch einen separaten Ring zur Führung des Drahts geführt, sodass seine Position während des Kippvorgans definiert ist. Der Draht neigt so nicht zum Knicken. Solch ein Stator ist vorteilhafter Weise in einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine eingebaut.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Ring an den axialen Enden der Zahlensegmente angeordnet. Der Ring ist an den axialen Enden angeordnet, die in der Anfangsposition auf ein gemeinsames Zentrum gerichtet sind. Wenn die Zahnsegmente in der Endposition sind, ist der Ring an den axialen Enden der nun unmittelbar benachbarten Zahnsegmente angeordnet. Vorzugsweise ist der Ring konzentrisch zu den Zähnen. Denkt man sich die Zahnsegmente mit den Jochsegmenten, so ist der Ring im Wesentlichen konzentrisch zudem ringförmigen Joch aus Jochsegmenten. Durch die axiale und insbesondere konzentrische Anordnung des Rings wird eine besonders hervorragende Führung des Drahtes gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß sind Fortsätze am Ring ausgebildet. Die Fortsätze sind radial nach außen gerichtet. Solch ein Fortsatz erstreckt sich in Radialrichtung wenigstens nach außen. Dabei ist der Fortsatz vorzugsweise L- oder T-förmig ausgebildet. Der Fortsatz ist insbesondere an einem axialen Rand des Rings angebracht. An der axialen Außenfläche, die von dem Rand umgeben ist, ist der Fortsatz durch eine Erhebung verstärkt, die sich entlang der Außenfläche in Radialrichtung erstreckt. Weist der Fortsatz eine T oder L-Form auf, so erstreckt sich diese im Wesentlichen in Umfangsrichtung. Das bedeutet in anderen Worten, stelle man sich den Buchstaben T oder L vor, dann sind deren waagerechten Striche in Umfangsrichtung ausgerichtet, während der senkrechte Strich an den Ring anschließt. Somit erstreckt sich radial vom Ring ein Fortsatz, der an seinem Ende in Umfangsrichtung wenigstens einen oder zwei Unterfortsätze aufweist, die quer zu dem Fortsatz ausgebildet sind, der an den Ring anschließt. Der Unterfortsatz ist radial zum Ring beabstandet, sodass zwischen dem Unterfortsatz und dem Ring ein Spalt für den Draht ausgebildet ist. Im Fall von zwei Unterfortsätzen sind diese einander gegenüberliegend ausgebildet. Der Draht wird vorzugsweise radial außen um den Fortsatz entlang der Axialrichtung geführt. Dabei liegt der Draht an dem Fortsatz beziehungsweise einem der Unterfortsätze an. Vorzugweise ist jeder Fortsatz einem Zahnsegment zugeordnet, sodass der Draht im Fall eines T-förmigen Zahns über einen Unterfortsatz zur Spule zugeführt, und über den zweiten Unterfortsatz von der Spule weggeführt wird.
  • Eine weiterführende Detailierung der Erfindung weist Axialfortätze am Ring auf. In Anfangs und/oder Endposition sind die Axialfortsätze in Richtung der Zähne gerichtet. Somit weisen die Axialfortätze in das Innere des Stators. Die Axialfortsätze sind radial innerhalb einer äußersten Kontur der Zahnsegmente, wobei sie auch axial innerhalb des Stators angeordnet sein können. Die Axialfortsätze dienen zur Führung des Drahts. Der Draht wird zwischen den Axialfortsätzen zu den Unterfortsätzen geführt. Dabei wird der Draht wenigstens teilweise um die Umfangsfläche der Axialfortsätze geführt.
  • Erstreckt sich ein Zwischenfortsatz zwischen den Fortsätzen in Radialrichtung, so kann eine vorteilhafte Positionierung der Zahnsegmente erfolgen. Zwischen zwei Zahnsegmenten ist wenigstens ein Zwischenfortsatz angeordnet. Der Zwischenfortsatz verjüngt sich radial nach außen.
  • In Axialrichtung kann der Zwischenfortsatz einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen. Der Zwischenfortsatz ist vorzugsweise einstückig mit dem Axialfortsatz ausgebildet. Dabei kann ein Teil der Axialfortsätze durch jeweils einen Zwischenfortsatz in Radialrichtung verlängert werden. Der Zwischenfortsatz beginnt vorzugsweise an der axialen Kante des Rings und/oder erstreckt sich insbesondere entlang der gesamten Länge des Axialfortsatzes. Er kann sich auch nur über einen Teil der axialen Länge des Axialfortsatzes erstrecken. Die Axialfortsätze können einen dreieckförmigen Querschnitt aufweisen.
  • Zweckmäßiger Weise erstreckt sich in Axialrichtung vom Ring ein Bund. Vorzugsweise verläuft der Bund in geschlossener Weise in Umfangsrichtung. In der Mitte des Rings kann eine Ausnehmung ausgebildet sein, wobei der Bund um die Ausnehmung herum läuft. Der Bund kann in einer alternativen Ausführungsform auch Unterbrechungen aufweisen. In Axialrichtung erstreckt sich der Bund in die gleiche Richtung wie die Axialfortsätze. Er kann sich gleich weit erstrecken, oder kürzer oder länger sein. Der Bund weist in Axialrichtung einen Rand auf, der gerade oder gewellt oder in einer Ebene liegt, die verkippt ist gegenüber dem Ring.
  • Vorteilhafter Weise sind die Spulen auf Isoliermasken auf die Zähne gewickelt. Dadurch wird die Beschädigung des Drahts durch die Zähne vermieden. Die Isoliermasken der Zahnsegmente weisen Führungsabschnitte auf, die sich in Axialrichtung erstrecken. Die Führungsabschnitte sind auf der Seite angeordnet, auf der der Ring positioniert ist. Die Führungsabschnitte sind an den axialen Enden der Zahnsegmente angeordnet. Der Ring ist vorzugsweise zwischen den axial gerichteten Führungsabschnitten der Isoliermasken angeordnet. Die Führungsabschnitte bilden einen Kreis aus einzelnen zinnenartigen Elementen. Dabei können sich die Führungsabschnitte in Umfangsrichtung tangential berühren oder beabstandet sein. Konzentrisch zu den Führungsabschnitten ist der Ring angeordnet, sodass er vorzugsweise bezüglich der Axialrichtung von den Führungsabschnitten bedeckt ist. So wird eine kompakte Bauweise erreicht. Vorteilhafter Weise ist an dem Führungsabschnitt wenigstens ein Schlitz ausgeformt. Der Schlitz ist insbesondere in Umfangsrichtung ausgebildet. Es können auch zwei Schlitze ausgeformt sein, sodass der Führungsabschnitt eine T-förmige Struktur darbietet. Dabei erstreckt sich von der Isoliermaske im Bereich der axialen Enden des Zahnsegments ein Steg in Axialrichtung. Der Steg ist am radial und axial äußeren Rand der Isoliermaske angeordnet. Von dem Steg aus erstrecken sich in Umfangsrichtung zwei Unterstege, wobei die Unterstege gegenüberliegend am Steg angeformt sind. Die Unterstege erstrecken sich links und rechts vom Steg in Umfangsrichtung. Die Unterstege sind vom radial und axial äußeren Rand der Isoliermaske derartig beabstandet, dass der Schlitz ausgebildet ist. Der Schlitz erstreckt sich bis zum Steg. Die beiden Schlitze sind wie die Unterstege gegenüberliegend ausgebildet. Die Unterstege bilden mit dem Steg eine Stufe in Umfangsrichtung, sodass die radial nach außen gerichtete Fläche der Unterstege radial weiter innen liegt als die des Stegs. Der Steg ist radial nach außen abgesetzt gegenüber dem Untersteg. Die Stufe weist vorzugsweise die Höhe einer Drahtdicke auf. Der Untersteg ist in Axialrichtung am Rand benachbart zum Schlitz mit einem Radius versehen, sodass der Draht entlang dieses Radius geführt wird. Der Draht wird durch den Schlitz von der Spule weggeführt, beziehungsweise zur Spule hingeführt. Nachdem der Draht radial nach außen durch den Schlitz geführt ist, wird er auf die Außenfläche des Unterstegs gelegt, und entlang der Stufe axial nach außen geführt. Der Draht wird schließlich u-förmig um den Unterfortsatz geführt, sodass zwischen den Axialfortätzen radial nach innen geführt wird. Die Spulen werden durch drei separate Drähte gewickelt. So wird vorzugsweise jede dritte Spule mit dem gleichen Draht gewickelt, der fortlaufend und unterbrechungsfrei durchgewickelt wird.
  • In der Anfangsposition wird der Draht vorteilhafter Weise von der Spule durch den Schlitz geführt. Vorzugsweise wird der Draht zwischen einem Axialfortsatz und einem Zwischenfortsatz radial nach innen geführt. Der Draht wird radial innen entlang des Rings geführt. Insbesondere wird der Draht entlang einer radialen Außenfläche des Bunds von einer Spule zur nächsten Spule geführt. Der Draht umläuft den Bund in Umfangrichtung, wobei der Draht an dem Bund anliegt, und dessen Biegung annimmt. So wird eine sichere Führung des Drahts gewährleistet.
  • Es gibt im Wesentlichen zwei vorteilhafte Möglichkeiten die Zahnsegmente in der Anfangsposition bezüglich der Axialrichtung zu positionieren. Zum einen können die Zahnsegmente einen Winkel von ca. 90° mit der Axialrichtung einschließen. Zum anderen kann der Winkel größer als 90° sein, sodass die Seite des Joch mit den Zähnen mit der Axialrichtung einen stumpfen Winkel bildet.
  • Der Führungsabschnitt liegt in Anfangsposition radial an dem Fortsatz an. So wird eine Führung der Zahnsegmente entlang der Fortsätze gewährleistet. Die Führungsabschnitte gleiten vorzugsweise während des Kippens mit ihrem axial gerichteten Rand entlang des Fortsatzes. Der Fortsatz weist dazu eine radial nach außen gerichtete Fläche auf, die mittels eines Radius in eine axial in Richtung der Axialfortsätze gerichtete Fläche übergeht. Dabei wird der Draht entlang der radial nach außen gerichteten Fläche während des Kippvorgangs entlanggeführt. In der Endposition steht der Führungsabschnitt senkrecht auf der axial gerichteten Fläche des Fortsatzes.
  • Besonders vorteilhaft für eine Serienfertigung ist ein Ring, der Kunststoff beinhaltet. Der Ring kann Spritzgegossen sein. Es können Metallteile, wie Stanz-Biege-Teile in dem Ring enthalten sein. Die Metallteile können zur Kontaktierung dienen. So kann der Ring gleichzeitig eine Verschalteplatte der elektrischen Maschine sein.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 einen erfindungsgemäßen Stator mit einem Ring in Endposition,
    • 2 einen Stator mit bewickelten Zahnsegmenten in Anfangsposition,
    • 3 einen Schnitt durch einen Stator in Endposition,
    • 4 einen Stator während des Kippvorgangs der Zahnsegmente aus der Anfangs- in die Endposition,
    • 5 einen Winkel der Zahnsegmente in der Anfangsposition,
    • 6 eine elektrische Maschine mit dem Stator.
  • Ausführungsformen
  • Es zeigt 1 einen erfindungsgemäßen Stator 10. Der Stator 10 umfasst mit einzelnen Zahnsegmenten 12. Die Zahnsegmente 12 umfassen ein Jochsegment 15 und wenigstens einen Zahn 13. Auf den Zähnen 13 wird Draht 14 zu Spulen 16 gewickelt.
  • Die einzelnen Zähne 13, werden vor dem bewickeln in eine radiale Position angeordnet, wie es in 2 oder 4 oder 5 gezeigt ist. Dabei sind axiale Enden 21 der Zahnsegmente 12 radial nach außen gerichtet, während die gegenüberliegenden Enden 20 auf ein gemeinsames Zentrum Z gerichtet sind. Die Zahnsegmente 12 sind in Anfangsposition 8, 9 in einer sternförmigen Anordnung.
  • Nach dem Bewickeln werden die Zahnsegmente 12 in Axialrichtung 1 aus ihrer Anfangsposition 8, 9 gekippt, sodass sich tangentiale Enden 34 der Jochsegmente 15 in Umfangsrichtung 2 beim Erreichen einer Endposition berühren. Die Endposition ist in 1 gezeigt, bei der der Stator 10 eine zylindrische Form annimmt. Dadurch wird ein geschlossenes umlaufendes ringförmiges Joch aus den Jochsegmenten 15 gebildet. Die Zähne 13 können radial nach innen oder außen weisen. Der Draht 14 wird durch einen separaten Ring 18 zur Führung des Drahts 14 geführt, sodass seine Position während des Kippvorgans 7 definiert ist. Der Kippvorgang 7 ist in 5 durch den Pfeil 7 dargestellt. Der Draht 14 wird nicht geknickt durch den Kippvorgang 7. Er weist keinen Knick auf in der Endposition.
  • Der Ring 18 ist an den axialen Enden 20 der Zahlensegmente 12 angeordnet. Der Ring 18 ist an den axialen Enden 20 angeordnet, die in der Anfangsposition 8, 9 auf das gemeinsames Zentrum Z gerichtet sind. Wenn die Zahnsegmente 12 in der Endposition sind, ist der Ring 18 an den axialen Enden 20 der nun unmittelbar benachbarten Zahnsegmente 12 angeordnet. Vorzugsweise ist der Ring 18 konzentrisch zu den Zähnen 13. Der Ring 18 ist konzentrisch zudem ringförmigen Joch aus Jochsegmenten 15.
  • In 2 sind Fortsätze 22 am Ring gezeigt. Die Fortsätze 22 sind radial nach außen gerichtet. Solch ein Fortsatz 22 erstreckt sich in Radialrichtung 3 wenigstens nach außen. Dabei ist der Fortsatz 22 T-förmig ausgebildet. Der Fortsatz 22 ist ian einem axialen Rand 19 des Rings 18 angebracht. An der axialen Außenfläche 21, die von dem Rand 19 umgeben ist, ist der Fortsatz 22 durch eine Erhebung 23 verstärkt, die sich entlang der Außenfläche 21 in Radialrichtung 3 erstreckt. Somit erstreckt sich radial vom Ring 18 der Fortsatz 22, der an seinem radialen Ende in Umfangsrichtung 2 wenigstens zwei Unterfortsätze 27 aufweist, die quer zu dem Fortsatz 22 ausgebildet sind, der an den Ring 18 anschließt. Der Unterfortsatz 27 ist radial zum Ring 18 beabstandet, sodass zwischen dem Unterfortsatz 27 und dem Ring 18 ein Spalt 29 für den Draht 14 ausgebildet ist. Die beiden Unterfortsätzen 27 sind einander gegenüberliegend ausgebildet. Der Draht 14 wird radial außen um den Fortsatz 22 entlang der Axialrichtung 1 geführt. Dabei liegt der Draht 14 an dem Fortsatz 22 beziehungsweise einem der Unterfortsätze 27 an. Vorzugweise ist jeder Fortsatz 22 einem Zahnsegment 12 zugeordnet, sodass der Draht 14 über einen Unterfortsatz 27 durch den Spalt 29 zur Spule 16 zugeführt, und über den zweiten Unterfortsatz 27 von der Spule 29 weggeführt wird.
  • An dem Ring 18 sind Axialfortsätze 24 gemäß 2 angeformt. In Anfangs- und/oder Endposition sind die Axialfortsätze 24 in Richtung der Zähne 13 gerichtet. Somit weisen die Axialfortätze 24 in das Innere des Stators 10. Die Axialfortsätze 24 sind radial innerhalb einer äußersten Kontur 17 der Zahnsegmente 12 angeordnet. Die Axialfortsätze 24 dienen zur Führung des Drahts 14. Der Draht 14 wird zwischen den Axialfortsätzen 24 zu den Unterfortsätzen 27 geführt. Dabei wird der Draht 14 wenigstens teilweise entlang der Umfangsfläche 44 eines Axialfortsatzes 24 geführt. Dabei werden ein oder zwei Drähte 14 an einem Axialfortsatz 24 geführt.
  • Ein Zwischenfortsatz 26 erstreckt sich zwischen den Fortsätzen 22 in Radialrichtung, wie in 1 und 2 gezeigt ist. Zwischen zwei Zahnsegmenten 12 ist ein Zwischenfortsatz 26 angeordnet. Der Zwischenfortsatz 26 verjüngt sich radial nach außen. In Axialrichtung 1 hat der Zwischenfortsatz 26 einen dreieckförmigen Querschnitt. Der Zwischenfortsatz 26 ist einstückig mit dem Axialfortsatz 24 ausgebildet, der zwischen zwei Zahnsegment 12 angeordnet. Dabei ist ein Teil der Axialfortsätze 24 durch jeweils einen Zwischenfortsatz 26 in Radialrichtung 3 verlängert. Der Zwischenfortsatz 26 beginnt an der axialen Rand 19 des Rings 18 und erstreckt sich entlang der gesamten Länge des Axialfortsatzes 24. Die Axialfortsätze 24 weisen einen dreieckförmigen Querschnitt auf. An dem Axialfortsatz 24 des Zwischenfortsatzes 26 liegt ein Draht 14 an.
  • Die Fortsätze 24 sind durch die Axialfortsätze in Axialrichtung 1 verlängert, die einem Zahnsegment zugeordnet sind. Die zugeordneten Axialfortsätze 24 fluchten in Radialrichtung 3 mit dem Zahnsegment 12. An den zugeordneten Axialfortsätzen 24 liegen zwei Drähte 14 an.
  • Zweckmäßiger Weise erstreckt sich in Axialrichtung 1 vom Ring 18 ein Bund 25. Der Bund 25 verläuft in geschlossener Weise in Umfangsrichtung 2. In der Mitte des Rings 18 ist eine kreisförmige Ausnehmung 33 ausgebildet, wobei der Bund 25 um die Ausnehmung 33 herum läuft. In Axialrichtung 1 erstreckt sich der Bund 25 in die gleiche Richtung wie die Axialfortsätze 24. Der Bund 25 weist in Axialrichtung 1 eine Kante 35 auf, der gerade in einer Ebene liegt, die nicht verkippt ist gegenüber dem Ring 18.
  • Wie in den 1 bis 4 dargestellt, weisen die Zahnsegmente 12 Isoliermasken 28 auf, auf denen die Spulen 16 gewickelt sind. Die Isoliermasken 28 der Zahnsegmente 12 weisen Führungsabschnitte 30 auf, die sich in Axialrichtung 1 erstrecken. Die Führungsabschnitte 30 sind auf der Seite angeordnet, auf der der Ring 18 positioniert ist. Die Führungsabschnitte 30 sind an den axialen Enden 20 der Zahnsegmente 12 angeordnet. Der Ring 18 ist zwischen den axial gerichteten Führungsabschnitten 30 der Isoliermasken 28 angeordnet. Der Bund 25 erstreckt sich bis zu der Isoliermaske 28, jedoch ist der durch einen kleinen Spalt beabstandet. Die Führungsabschnitte 30 bilden einen Kreis aus einzelnen zinnenartigen Elementen. Dabei sind die Führungsabschnitte 30 in Umfangsrichtung 2 tangential beabstandet. Konzentrisch zu den Führungsabschnitten 30 ist der Ring 18 angeordnet, sodass er bezüglich der Axialrichtung 1 von den Führungsabschnitten 30 bedeckt ist. Die Führungsabschnitte 30 umringen den Ring 18 teilweise, sodass die zugeordneten Axialfortsätze 24 von den Führungsabschnitten 24 bedeckt sind, wie in 1 gezeigt ist.
  • An dem Führungsabschnitt 30 wenigstens ein Schlitz 32 ausgeformt. Der Schlitz 32 ist in Umfangsrichtung 2 ausgebildet. Der Schlitz ist in 1 und 3 abgebildet. Es sind zwei Schlitze 32 ausgeformt, sodass der Führungsabschnitt 30 eine T-förmige Struktur darbietet. Dabei erstreckt sich von der Isoliermaske 28 im Bereich der axialen Enden 20 des Zahnsegments 12 ein Steg 37 in Axialrichtung. Der Steg 37 ist am radial und axial äußeren Rand 39 der Isoliermaske 28 angeordnet. Von dem Steg 37 aus erstrecken sich in Umfangsrichtung 2 zwei Unterstege 41, wobei die Unterstege 41 gegenüberliegend am Steg 37 angeformt sind. Die Unterstege 41 erstrecken sich links und rechts vom Steg 37 in Umfangsrichtung 2. Die Unterstege 41 sind vom radial und axial äußeren Rand 39 der Isoliermaske 28 derartig beabstandet, dass der Schlitz 32 ausgebildet ist. Der Schlitz 32 erstreckt sich bis zum Steg 37. Die beiden Schlitze 32 sind wie die Unterstege 41 gegenüberliegend ausgebildet. Die Unterstege 41 bilden mit dem Steg 37 eine Stufe 43 in Umfangsrichtung 2, sodass die radial nach außen gerichtete Fläche der Unterstege 41 radial weiter innen liegt als die des Stegs 37. Der Steg 37 ist radial nach außen abgesetzt gegenüber dem Untersteg 41. Die Abmessung der Stufe 43 weist eine geringere Höhe als das Maß der Drahtdicke auf.
  • Der Untersteg 41 ist in Axialrichtung 1 am Rand benachbart zum Schlitz 32 mit einem Radius 42 versehen, sodass der Draht 14 entlang dieses Radius 42 geführt wird. Der Radius 42 ist in Richtung Zahnsegment 12 gerichtet. Der Radius 42 ist in 3 abgebildet.
  • Der Draht 14 wird durch den Schlitz 32 von der Spule 16 weggeführt beziehungsweise zur Spule 16 hingeführt. Nachdem der Draht 14 radial nach außen durch den Schlitz 32 geführt ist, wird er auf die radiale Außenfläche des Unterstegs 41 gelegt, und entlang der Stufe 43 axial nach außen geführt. Der Draht 14 wird schließlich u-förmig um den Unterfortsatz 27 geführt, sodass zwischen den Axialfortätzen 24 radial nach innen geführt wird. Die Spulen 16 werden durch drei separate Drähte 14 gewickelt. So wird jede dritte Spule 16 mit dem gleichen Draht 14 gewickelt, der fortlaufend und unterbrechungsfrei durchgewickelt wird.
  • In der Anfangsposition 8, 9 wird der Draht 14 von der Spule 16 durch den Schlitz 32 geführt. Der Draht 14 wird zwischen einem Axialfortsatz 24 und einem Zwischenfortsatz 26 radial nach innen geführt. Der Draht 14 wird radial innen entlang des Bunds 25 von einer Spule 16 zur nächsten Spule 16 geführt. Der Draht 14 umläuft den Bund 25 in Umfangrichtung 25, wobei der Draht 14 an dem Bund 25 anliegt, und dessen Biegung annimmt.
  • Es gibt im Wesentlichen zwei Möglichkeiten die Zahnsegmente 12 in der Anfangsposition 8, 9 bezüglich der Axialrichtung zu positionieren. Zum einen können die Zahnsegmente 12 einen Winkel von ca. 90° mit der Axialrichtung 1 einschließen, was durch Anfangsposition 9 in 5 dargestellt ist. Zum anderen kann der Winkel größer als 90° sein, sodass die Seite des Jochs mit den Zähnen 13 mit der Axialrichtung 1 einen stumpfen Winkel bildet, was durch Anfangsposition 8 in 5 dargestellt ist. Aus diesen beiden möglichen Anfangspositionen 8, 9 wird durch eine Kippbewegung 7 in Axialrichtung 1 das jeweilige Zahnsegment 12 in Endposition gekippt. Der Stator 10 während des Kippens 7 ist in 4 dargestellt.
  • Der Führungsabschnitt 30 liegt in Anfangsposition 8, 9 radial an dem Fortsatz 22 an. Dies ist in 2 dargestellt. Die Führungsabschnitte 30 gleiten vorzugsweise während des Kippens 7 mit ihrem axial gerichteten Rand 45 entlang des Fortsatzes 22. Der Fortsatz 22 weist dazu eine radial nach außen gerichtete Fläche 46 auf, die mittels eines Radius in eine axial gerichtete Fläche 47 übergeht. Die Fläche 47 ist in Richtung der Axialfortsätze 24 gerichtet. Dabei wird der Draht 14 entlang der radial nach außen gerichteten Fläche 46 während des Kippvorgangs 7 entlanggeführt. In der Endposition steht der Führungsabschnitt 30 senkrecht auf der axial gerichteten Fläche 47 des Fortsatzes 22.
  • Der Ring 18 aus den Figuren ist aus Kunststoff gefertigt. Der Ring 18 ist Spritzgegossen.
  • In 6 ist eine elektrische Maschine 11 gezeigt, die einen erfindungsgemäßen Stator 10 aufweist. Der Stator 10 ist von einem Gehäuse umgeben.

Claims (15)

  1. Stator (10) mit einzelnen Zahnsegmenten (12) mit aus Draht (14) gewickelten Spulen (16), wobei die Zahnsegmente (12) aus einer radialen Position in Axialrichtung (1) kippbar sind, sodass sich die Zahnsegmente (12) in Umfangsrichtung (2) berühren, wobei der Draht (14) durch einen separaten Ring (18) zur Führung des Drahts (14) geführt wird.
  2. Stator (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (18) an einem axialen Ende (20) der Zahnsegmente (12), und insbesondere konzentrisch zwischen den Zahnsegmente (12), angeordnet ist.
  3. Stator (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (18) radial nach außen gerichtete insbesondere T-förmige Fortsätze (22) aufweist, wobei der Draht (14) vorzugsweise radial außen um die Fortsätze (22) entlang der Axialrichtung (1) umläuft.
  4. Stator (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (18) Axialfortsätze (24) aufweist, die sich in Richtung der Zahnsegmente (12) erstrecken, und die zur Führung des Drahts (14) dienen.
  5. Stator (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich in Radialrichtung (3) erstreckender Zwischenfortsatz (26) zwischen zwei Fortsätze (22) angeordnet ist, wobei der Zwischenfortsatz (26) vorzugsweise einstückig mit dem Axialfortsatz (24) ist.
  6. Stator (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich vom Ring (18) in Axialrichtung (1) ein Bund (25) erstreckt, der vorzugsweise in geschlossener Weise in Umfangsrichtung (2) umläuft.
  7. Stator (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (16) auf Isoliermasken (28) auf den Zahnsegmenten (12) gewickelt sind, wobei der Ring (18) zwischen axial gerichtet Führungsabschnitte (30) der Isoliermasken (28) angeordnet ist.
  8. Stator (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsabschnitte (30) wenigstens einen Schlitz (32) in insbesondere Umfangsrichtung (2) aufweisen, wobei sich von dem Schlitz (32) ausgehend der Draht (14) zum Fortsatz (22) erstreckt.
  9. Stator (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (18) Kunststoff beinhaltet.
  10. Verfahren zum Herstellen eines Stators (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte, - Radiales Anordnen der Zahnsegmente (12), sodass sich die Zahnsegmente (12) in einer Anfangsposition sternförmig in Radialrichtung (3) erstrecken - Bewickeln von Zähnen (13) auf den Zahnsegmente (12) mit Draht (14) - Kippen (7) der Zahnsegmente (12) in Axialrichtung (1) bis sie sich an ihren tangentialen Enden (34) in einer Endposition berühren - Entlangführen des Drahts (14) an einem T-förmigen Fortsatz (22)
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anfangsposition der Draht (14) von der Spule (16) durch den Schlitz (32) geführt wird, und vorzugsweise zwischen einem Axialfortsatz (24) und einem Zwischenfortsatz (26) entlang des Rings (18), insbesondere des Bunds (25), zur nächsten Spule (16) geführt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnsegmente (12) in Anfangsposition (8, 9) einen Winkel von ca. 90° oder größer 90° mit der Axialrichtung (1) einnehmen.
  13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (30) in Anfangsposition (8, 9) radial an den Fortsatz (22) anliegt, und entlang des Fortsatzes (22) beim Verkippen (7) geführt wird.
  14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Spulen (16) durch drei separate Drähte (14) gewickelt werden, wobei jede Spule (16) nur einen Draht (14) beinhaltet.
  15. Elektrische Maschine (11) mit einem Stator (10) nach einem der vorherigen Ansprüche.
DE102017200314.6A 2017-01-11 2017-01-11 Elektrische Maschine mit einem Stator und ein Verfahren für den Stator Pending DE102017200314A1 (de)

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