DE102017211452A1

DE102017211452A1 - Stator einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102017211452A1
Application number: DE102017211452.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Ossenkopp; Kilian Ertl; Patrick Fruehauf; Alexander Kudlek; Patrick Heuser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-07-05
Filing date: 2017-07-05
Publication date: 2019-01-10
Also published as: WO2019007572A1

Abstract

Es ist schon ein Stator einer elektrischen Maschine bekannt, mit einem Statorpaket, das Nuten zur Aufnahme von elektrischen Leitern einer Mehrphasenwicklung und zwischen den Nuten gebildete und gegenüber einem Statorjoch des Statorpakets in radialer Richtung bezüglich einer Statorachse vorstehende Statorzähne aufweist. Bei der Herstellung dieses Stators wird zunächst die Mehrphasenwicklung fertig hergestellt. Anschließend wird die Mehrphasenwicklung in die Nuten des Statorpakets eingebracht, indem das Statorpaket in Statorsegmente geteilt ist, die in radialer Richtung bezüglich der Statorachse in die Mehrphasenwicklung geschoben werden. Um dabei das radiale Einfädeln der elektrischen Leiter der Mehrphasenwicklung in die Nuten zu ermöglichen, sind an den Statorzähnen keine Zahnköpfe ausgebildet, was elektromagnetische Nachteile mit sich bringt.Bei dem erfindungsgemäßen Stator wird die Herstellung vereinfacht und werden Eisenverluste verringert.Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Zahnköpfe (9) der Statorzähne (8) derart verformt sind, dass sie zu den benachbarten Nuten (3) hin auskragen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Stator einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist schon ein Stator einer elektrischen Maschine aus der US 2015/0280507 A1 bekannt, mit einem Statorpaket, das Nuten zur Aufnahme von elektrischen Leitern einer Mehrphasenwicklung und zwischen den Nuten gebildete und gegenüber einem Statorjoch des Statorpakets in radialer Richtung bezüglich einer Statorachse vorstehende Statorzähne aufweist. Bei der Herstellung dieses Stators wird zunächst die Mehrphasenwicklung fertig hergestellt. Anschließend wird die Mehrphasenwicklung in die Nuten des Statorpakets eingebracht, indem das Statorpaket in Statorsegmente geteilt ist, die in radialer Richtung bezüglich der Statorachse in die Mehrphasenwicklung geschoben werden. Um dabei das radiale Einfädeln der elektrischen Leiter der Mehrphasenwicklung in die Nuten zu ermöglichen, sind an den Statorzähnen keine Zahnköpfe ausgebildet, was elektromagnetische Nachteile mit sich bringt.
Aus der WO 2002/069472 A1 ist ein Stator mit einem Statorpaket bekannt, das Nuten zur Aufnahme von elektrischen Leitern einer Mehrphasenwicklung und zwischen den Nuten gebildete und gegenüber einem Statorjoch des Statorpakets in radialer Richtung bezüglich einer Statorachse vorstehende Statorzähne aufweist, die an ihren dem Statorjoch abgewandten Enden jeweils einen gegenüber dem jeweiligen Statorzahn verbreiterten Zahnkopf aufweisen.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Stator einer elektrischen Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass an den Statorzähnen Zahnköpfe vorgesehen sind und trotzdem eine radiale Einführung der elektrischen Leiter in die Nuten des Stators möglich ist. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Zahnköpfe der Statorzähne derart verformt sind, dass sie zu den benachbarten Nuten hin auskragen. Die radiale Einführung der elektrischen Leiter in die Nuten des Stators bzw. die radiale Einführung der Statorzähne zwischen die elektrischen Leiter der Mehrphasenwicklung erleichtert die Herstellung bzw. Montage des Stators. Durch das Vorsehen der Zahnköpfe wird elektromagnetisch ein sinusförmigeres Luftspaltfeld und eine Verringerung der Drehmomentwelligkeit und der Eisenverluste erreicht. Außerdem können die Zahnköpfe zum Halten einer Nutisolation, beispielsweise in Form eines Nutisolationspapiers, verwendet werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Stators möglich.
Besonders vorteilhaft ist, wenn an den Zahnköpfen jeweils zwei Umformschenkel vorgesehen sind, von denen der eine Umformschenkel zu der einen benachbarten Nut hin und der andere Umformschenkel zur anderen benachbarten Nut hin umgeformt, insbesondere umgebogen, ist. Auf diese Weise wird eine leichte Verformbarkeit der Zahnköpfe des Stators erreicht.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Zahnköpfe jeweils über einen Verbindungssteg mit ihrem Statorzahn verbunden sind, wobei der Verbindungssteg eine kleinere Breite aufweist als der Statorzahn.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn dass der Verbindungssteg an seinen den benachbarten Nuten zugewandten Seiten jeweils eine Einbuchtung aufweist. Auf diese Weise wird eine leichte Verformbarkeit der Zahnköpfe des Stators erreicht.
Auch vorteilhaft ist, wenn die Umformschenkel der Statorzähne eine innere Mantelfläche des Stators mit einem bestimmten Radius bilden. Die Umformschenkel sind auf diese Weise bogenförmig ausgebildet, können alternativ aber auch geradlinig ausgeführt sein.
Des Weiteren vorteilhaft ist, wenn der Stator in Umfangsrichtung bezüglich einer Statorachse gesehen einstückig ausgebildet oder aus mehreren Statorsegmenten zusammengesetzt ist. Die Ausführung mit den Statorsegmenten ermöglicht eine radiale Zuführung der Statorsegmente in die Mehrphasenwicklung bzw. zwischen die elektrischen Leiter der Mehrphasenwicklung.
Figurenliste
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Stators mit unverformten Zahnköpfen,
2 eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Stators nach 1 mit verformten Zahnköpfen und
3 eine Montagevorrichtung zur Montage des erfindungsgemäßen Stators.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Stators mit unverformten Zahnköpfen. 2 zeigt eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Stators nach 1 mit verformten Zahnköpfen.
Der erfindungsgemäße Stator 1 umfasst ein Statorpaket 2 aus gestapelten Lamellen, das Nuten 3 zur Aufnahme von elektrischen Leitern 4 einer Mehrphasenwicklung 5 und zwischen den Nuten 3 gebildete und gegenüber einem Statorjoch 6 des Statorpakets 2 in radialer Richtung bezüglich einer Statorachse 7 vorstehende Statorzähne 8 aufweist. Die Statorzähne 8 haben an ihren dem Statorjoch 6 abgewandten Enden jeweils einen gegenüber dem jeweiligen Statorzahn 8 verbreiterten Zahnkopf 9.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Zahnköpfe 9 der Statorzähne 8 derart verformt sind, dass sie zu den benachbarten Nuten 3 hin auskragen (2).
Zur leichten Verformung der Zahnköpfe 9 sind an den Zahnköpfen 9 jeweils zwei Umformschenkel 10 (1) vorgesehen, von denen der eine Umformschenkel 10.1 zu der einen benachbarten Nut 3 hin und der andere Umformschenkel 10.2 zur anderen benachbarten Nut 3 hin umgeformt, insbesondere umgebogen, ist (2). Auf diese Weise bilden die beiden Umformschenkel 10 eines der Statorzähne 8 jeweils mit dem übrigen Teil ihres Statorzahns 8 eine T-Form. Die Zahnköpfe 9 sind jeweils über einen Verbindungssteg 11 mit ihrem Statorzahn 8 verbunden, wobei der Verbindungssteg 11 jeweils eine kleinere Breite aufweist als der zugehörige Statorzahn 8. Der Verbindungssteg 11 weist an seinen den benachbarten Nuten 3 zugewandten Seiten jeweils eine Einbuchtung 12 auf, die im Querschnitt beispielsweise U-förmig, V-förmig, bogenförmig oder ovalförmig ausgebildet sein kann. Die umgebogenen Umformschenkel 10 der Statorzähne 8 können bogenförmig geformt sein und dadurch eine innere Mantelfläche des Stators mit einem bestimmten Radius bilden. Alternativ können die umgebogenen Umformschenkel 10 der Statorzähne 8 auch jeweils geradlinig ausgeführt sein.
Nach dem Ausführungsbeispiel ist der Stator 1 bzw. das Statorpaket 2 in Umfangsrichtung bezüglich der Statorachse 7 gesehen aus mehreren Statorsegmenten 15 zusammengesetzt, die gemeinsam den ringförmigen Stator 1 bzw. das Statorpaket 2 bilden. Die Statorsegmente 15 können beispielsweise miteinander verschweißt oder durch Aufschrumpfen eines Gehäuserings zusammengehalten sein. Alternativ kann der Stator 1 bzw. das Statorpaket 2 auch in Umfangsrichtung bezüglich der Statorachse 7 gesehen einstückig ausgebildet sein.
3 zeigt eine Montagevorrichtung zur Montage des erfindungsgemäßen Stators.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Stators 1 werden die elektrischen Leiter 4 der Mehrphasenwicklung 5 in den Nuten 3 des Statorpakets 2 des Stators 1 angeordnet und anschließend die Umformschenkel 10 der Zahnköpfe 9 in einem ersten Umformschritt derart verformt, dass die Umformschenkel 10 zu den Nuten 3 hin auskragen. Die elektrischen Leiter 4 der Mehrphasenwicklung 5 werden zeitlich vor dem Anordnen in den Nuten 3 beispielsweise zu schleifenförmigen oder wellenförmigen Wicklungselementen 16 geformt und anschließend in einer gemeinsamen Haltevorrichtung 17 zur Bildung der Mehrphasenwicklung 5 angeordnet.
Das Anordnen der elektrischen Leiter 4 in den Nuten 3 des Statorpakets 2 erfolgt durch radiales Bewegen der elektrischen Leiter 4 der Mehrphasenwicklung 5 in der Haltevorrichtung 17, beispielsweise mittels von Schienen 19, bis in die Nuten 3 des Stators 1 oder alternativ in umgekehrter Weise durch Bereitstellen von einzelnen Statorsegmenten 15 in der Haltevorrichtung 17 und radiales Bewegen der einzelnen Statorsegmente 15 in der Haltevorrichtung 17 zur Mehrphasenwicklung 5 hin, so dass die Statorsegmente 15 in der Endposition zu einem ringförmigen Stator zusammengesetzt und die elektrischen Leiter 4 der Mehrphasenwicklung 5 in bestimmten Nuten 3 des Stators 1 zu liegen kommen.
Die dem Statorjoch 6 abgewandten Flächen der Umformschenkel 10 der Statorköpfe 9 können in dem ersten Umformschritt oder in einem nachträglichen zweiten Umformschritt derart verformt werden, dass eine innere Mantelfläche 18 des Stators 1 mit einem konstanten Radius R erreicht ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2015/0280507 A1 [0002]
WO 2002/069472 A1 [0003]

Claims

Stator (1) einer elektrischen Maschine, mit einem Statorpaket (2), das Nuten (3) zur Aufnahme von elektrischen Leitern (4) einer Mehrphasenwicklung (5) und zwischen den Nuten (3) gebildete und gegenüber einem Statorjoch (6) des Statorpakets (2) in radialer Richtung bezüglich einer Statorachse (7) vorstehende Statorzähne (8) aufweist, die an ihren dem Statorjoch (6) abgewandten Enden jeweils einen gegenüber dem jeweiligen Statorzahn (8) verbreiterten Zahnkopf (9) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnköpfe (9) der Statorzähne (8) derart verformt sind, dass sie zu den benachbarten Nuten (3) hin auskragen.
Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Zahnköpfen (9) jeweils zwei Umformschenkel (10,10.1,10.2) vorgesehen sind, von denen der eine Umformschenkel (10.1) zu der einen benachbarten Nut (3) hin und der andere Umformschenkel (10.2) zur anderen benachbarten Nut (3) hin umgeformt, insbesondere umgebogen, ist.
Stator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnköpfe (9) jeweils über einen Verbindungssteg (11) mit ihrem Statorzahn (8) verbunden sind, wobei der Verbindungssteg (11) eine kleinere Breite aufweist als der Statorzahn (8).
Stator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungssteg (11) an seinen den benachbarten Nuten (3) zugewandten Seiten jeweils eine Einbuchtung (12)aufweist.
Stator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformschenkel (10) der Statorzähne (8) eine innere Mantelfläche des Stators (1) mit einem bestimmten Radius (R) bilden.
Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) in Umfangsrichtung bezüglich einer Statorachse (7) gesehen einstückig ausgebildet oder aus mehreren Statorsegmenten (15) zusammengesetzt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Stators (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet, durch die Schritte a. Anordnen von elektrischen Leitern (4) der Mehrphasenwicklung (5) in Nuten (3) eines Statorpakets (2) des Stators (1), b. Verformen der Umformschenkel (10) der Zahnköpfe (9) in einem ersten Umformschritt derart, dass die Umformschenkel (10) zu den Nuten (3) hin auskragen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (4) vor dem Anordnen in den Nuten (3) zu schleifenförmigen oder wellenförmigen Wicklungselementen (16) geformt und die Wicklungselemente (16) in einer gemeinsamen Haltevorrichtung (17) zur Bildung der Mehrphasenwicklung (5) angeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anordnen der elektrischen Leiter (4) in den Nuten (3) des Statorpakets (2) erfolgt durch radiales Einschieben der elektrischen Leiter (4) der Mehrphasenwicklung (5) in die Nuten (3) des Stators (1).
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anordnen der elektrischen Leiter (4) in den Nuten (3) des Statorpakets (2) erfolgt durch Bereitstellen von einzelnen Statorsegmenten (15) und radiales Bewegen der einzelnen Statorsegmente (15) zur Mehrphasenwicklung (5) hin, so dass die Statorsegmente (15) zu dem Stator (1) zusammengesetzt und die elektrischen Leiter (4) der Mehrphasenwicklung (5) in bestimmten Nuten (3) des Stators (1) zu liegen kommen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Statorjoch (6) abgewandten Flächen der Umformschenkel (10) der Statorköpfe (9) in dem ersten Umformschritt oder in einem nachträglichen zweiten Umformschritt derart verformt werden, dass eine innere Mantelfläche (18) des Stators (1) mit einem konstanten Radius (R) erreicht ist.