DE102018110615A1 - Elektromaschine mit aus über plastische Verformungsabschnitte verbundenen Zahnkranzabschnitten aufgebautem Statorring und Herstellverfahren für einen Stator - Google Patents

Elektromaschine mit aus über plastische Verformungsabschnitte verbundenen Zahnkranzabschnitten aufgebautem Statorring und Herstellverfahren für einen Stator Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektromaschine mit einem Stator (1), der einen Statorring (2) zur Aufnahme von einer oder mehrerer Wicklungen (3) vorbereitet ist, wobei der Statorring (2) einen Zahnkranz (4) mit Zahnkranzabschnitten (5) aufweist, die in Umfangsrichtung (6) durch nach außen offene Nuten (7) unterteilt sind, wobei die voneinander separaten Zahnkranzabschnitte (5) über jeweils einen plastischen Verformungsabschnitt miteinander verbunden sind. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen eine Stators (1), wobei in einem Teilfertigungsschritt aus einem Blechrohling voneinander separate Zahnkranzabschnitte (5) spanlos herausgestanzt werden und danach die Zahnkranzabschnitte (5) über einen oder mehrere plastische Verformungsschritte miteinander verbunden werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromaschine, wie einen Elektromotor oder einen Generator, beispielsweise einen Rotor als Innen- oder Außenläufer aufweisend, mit einem Stator, der einen Statorring zur Aufnahme von einer oder mehrerer Wicklungen, etwa nach Art einer Wickelmatte/Wicklungsmatte, vorbereitet ist, wobei der Statorring einen Zahnkranz mit Zahnkranzabschnitten/Zahnkranzsegmenten aufweist, die in Umfangsrichtung durch nach außen offene Nuten unterteilt sind. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Stators insbesondere für eine Elektromaschine.
  • Der Einsatz einer Wellenwicklung als Wicklungstechnologie bietet bei der Entwicklung von Hochleistungs-Elektromotoren Vorteile hinsichtlich der maximalen Performance im Vergleich zu einer konzentrierten Wicklung und Vorteile hinsichtlich der Anzahl an Schweißstellen und Skin- und Proximityeffekten im Vergleich zu einem Hairpin Design, also unter Umsetzung einer Hairpin Technologie.
  • Hierbei ist unter einem Skineffekt eine Widerstandserhöhung stromdurchflossener Leiter bei hohen Frequenzen zu verstehen, wobei der Skineffekt auf der Tatsache beruht, dass bei hohen Frequenzen die Stromdichte in einem Leiter nicht mehr konstant ist, da der Strom zur Oberfläche des Leiters hin verdrängt wird. Der Proximityeffekt bezeichnet den Anstieg des ohmschen Widerstands für Wechselstrom einer Wicklung gegenüber der Einzelwindung, wobei dieser zwischen von Wechselstrom durchflossenen eng benachbarten Leitern auftritt. Die Hairpin Technologie stellt eine Methode dar, bei der die einzelnen Segmente wie Haarnadeln aussehen und einzeln in die Nute gesteckt werden, wobei hierbei ein höherer Kupferfüllfaktor und somit eine höhere Energieeffizienz erreicht werden kann, was wiederum zu einem geringeren Materialverbrauch führt.
  • Aktuelle Wellenwicklungs-Designs sind aufgrund der radialen Einführung der Drähte von Innen vor allem im Design der Nutöffnung am Zahn stark eingeschränkt. Dies führt zu erhöhtem Torqueripple, d.h. zu erhöhten Drehmomentschwankungen, und erhöhten Leistungsverlusten im Vergleich zu einem Design mit optimierter Nutöffnung.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits Statoren, insbesondere für Elektromotoren bekannt. Unter anderem offenbart die DE 1 488 682 A ein Verfahren zum Herstellen eines lamellierten Ständerblechpaketes für elektrische Maschinen, das aus einem inneren, mit nach außen offenen Nuten versehenen Zahnkranz und einem äußeren, auf die offenen Nuten aufgebrachten magnetischen Jochring besteht, wobei der Zahnkranz und Jochring durch wendelförmiges Hochkantwickeln je eines Blechstreifens gebildet sind.
  • Bekannte Verfahren bei der Fertigung solcher Elektromaschinen nutzen einen Komplettschnitt für den Stator um die Wickelmatte dann mehrlagig „einzuwickeln“. Durch die Notwendigkeit des Komplettschnittes ist dann konsequenterweise der nicht nutzbare Anteil des Blechrohlings extrem hoch, da beispielsweise aus einer rechteckigen Blechrolle nur ein Kreisring heraus gestanzt wird. Eventuell kann bei einem Innenläufer dann der innere Kreis für die Erstellung des Rotors verwendet werden, wodurch der Anteil des nutzbaren Materials erhöht wird. Die Fertigung eines Außenläufers verhält sich entsprechend, nur dass hierbei der äußere Bereich für den Rotor genutzt wird.
  • Aus dem Stand der Technik ist ferner bekannt dass am Beispiel eines Innenläufers der Stator radial getrennt wird, so dass die Stabwellenwicklung radial von außen eingebracht wird. Dabei muss beim Einbringen der Wickelmatte der innere Teil des Stators stabil sein, beispielsweise auf einem drehbaren Dorn geführt sein. Dazu können Zahnkranzabschnitte, im Nachhinein auch als „Einzelzähne“ bezeichnet, in diesem Dorn in geeigneter Art befestigt sein. Gelingt dieses, so können diese Einzelzähne mit sehr wenig nicht nutzbaren Materialanteil aus der Blechrolle gestanzt werden.
  • Ferner ist eine weitere Methode aus dem Stand der Technik bekannt, die darin besteht, dass der Innenring aus in einem Stanzhub gefertigten Einzelzähnen besteht und jedes n-te Blech aus dem gleichen Werkzeug als Komplettschnitt die Einzelzähne verbindet. Nachteilig hierbei ist allerdings die nicht zufriedenstellende Ausnutzung des Blechs/Materials.
  • Ein Nachteil des aktuellen Wellenwicklungs-Designs ist beispielsweise das Einbringen von Wickelmatten radial von Innen in einen Stator-Vollschnitt und das Fixieren mit Nutverschlusskeilen. Des Weiteren ermöglichen typenspezifische Werkzeuge und Vorrichtungen ein ideales radiales Einbringen, so dass Beschädigungen des Drahtes im Zusammenbau vermieden werden können. Diese Werkzeuge müssen jedoch für jeden Typ neu hergestellt werden und bewirken somit besonders im zeitkritischen Aufbau von Mustern starke Einschränkungen. Hierbei entspricht die Nutöffnung des Stator-Vollschnitts für diesen Prozess mindestens der Drahtbreite.
  • Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben oder zumindest zu mildern, und insbesondere eine Stabwellenwicklung zur Verfügung zu stellen, bei welcher die Fertigung eines Motors mit dieser Stabwellenwicklung bezüglich der Ausnutzung des vorhandenen Materials erheblich verbessert wird, um somit eine maximierte Nutzenauslegung für Elektromaschinen mit automatisierten Stabwellenwicklungen zu erreichen, wobei die bisherigen Einschränkungen bezüglich des Designs der Nutöffnungen zumindest teilweise oder besser vollständig aufgehoben werden sollen, um den Produktionsprozess zu vereinfachen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die voneinander separaten Zahnkranzabschnitte über jeweils einen plastischen Verformungsabschnitt miteinander verbunden sind. Das heißt, dass durch das Ausstanzen von einzelnen Zahnkranzabschnitten/Zahnkranzsegmenten weniger Materialverschnitt entsteht. Auch bei der Verbindung der einzelnen Zahnkranzabschnitte miteinander ist kein weiteres Material notwendig. Gleiches gilt für die Verbindung der einzeln vorliegenden Rotorabschnitte/Rotorsegmente miteinander oder als Verbindung zum Rotorträger.
  • In anderen Worten, hat der innere Teil des Stators eine oder mehrere Verbindungsstellen, die dann die einzelnen Zahnkranzabschnitte nach dem Verformungsabschnitt, ebenfalls wie beim äußeren Teil, überlappend wie beispielsweise eine Mauer, als ein Teil zusammenhält bzw. zusammenhalten. Man könnte auch sagen, dass man viele unterschiedliche Herstellverfahren sinnvoll einsetzen kann, bei der jedes einzelne Verfahren die gewünschte Funktion erfüllt aber auch in Kombination möglich ist. Die Verbindung der Zähne des inneren Teils des Stators kann zielgerichtet über eine formschlüssige Pressverbindung erreicht werden.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der plastische Verformungsabschnitt auf der radialen Innenseite des Zahnkranzes vorhanden ist und/oder den Nutgrund stellt. Dadurch ist ein stabiler und geschlossener Innenring ausgebildet, der eine weitere Verarbeitung ermöglicht, wobei der Ring die einzelnen Zahnkranzabschnitte miteinander verbindet und gleichzeitig das Ende einer Nutöffnung, das heißt den Nutgrund, bildet. Außerdem ermöglicht eine derartige Anordnung, Öffnungen der ausgestanzten Nuten radial nach Außen zeigen zu lassen. Durch die geschlossenen Nuten kann weiter der Torqueripple und die Leistungsverluste reduziert werden.
  • Auch ist es bevorzugt, wenn auf der radialen Innenseite des Zahnkranzes aus dem Material der Zahnkranzabschnitte ein in Umfangsrichtung durchgehendes Elektroblech geschaffen ist. Durch die Verwendung eines solchen Elektroblechs ist es möglich, denn inneren Teil des Statorrings stabil und geschlossen auszubilden. Des Weiteren wird ermöglicht, dass ein solches Blech aus einer oder mehreren Schichten/Lagen ausgebildet sein kann. Somit kann bezüglich der Dicke des Elektroblechs auf einfache Weise eine typenspezifische Anpassung vorgenommen werden. In anderen Worten realisiert eine stoffschlüssige Verbindung, dass das Elektroblech „durchgehend“ ausgebildet ist. Ein magnetischer Kurzschluss kann ab einer bestimmten Dünne des Elektroblechs vermieden werden, da sich dieses bei dieser bestimmten Dünne in Sättigung befindet und somit weist das Elektroblech ein Verhalten gemäß einer Luftschicht auf.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn ein vom Zahnkranz separater Jochkranz den Zahnkranz zu dem Statorring vervollständigt. Durch einen derart geänderten Aufbau des Statorrings, kann durch die Teilung von Jochkranz und Zahnkranz eine Wellenwicklung radial von außen eingebracht werden.
  • Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem radial außen angeordneten Jochkranz und dem dazu innerhalb angeordneten Zahnkranz ein Formschluss und/oder Kraftschluss vorhanden ist. Somit entspricht eine Anzahl der Nuten einer Anzahl an radial nach innen vorstehenden Kompressionsvorsprüngen. Auf diese Weise ist es möglich, beim Aufsetzen des Jochkranzes auf den Statorring durch Presskraft mit Hilfe der Kompressionsvorsprünge eine höhere Dichte innerhalb der Nuten zu erreichen. Anders ausgedrückt, ergibt sich durch das zusätzliche radiale Pressen ein besserer Nutfüllfaktor und damit eine höhere Performance. Des Weiteren sind keine Nutverschlusskeile notwendig, da die Fixierung des Drahtes sichergestellt ist.
  • Es ist bevorzugt, wenn die nach Außen offene Nut in einem Bereich ihrer Öffnung eine Einführphase besitzt. Die Einführphase einer jeden Nut dient zum einen zur Führung der in die Nutöffnungen einzuführenden Wicklungen/Drähte, zum anderen bietet diese Schutz für diese Wicklungen und/oder Drähte.
  • Zweckmäßigerweise sind die Kompressionsvorsprünge auf die Form der Einführphasen angepasst. Somit können diese Kompressionsvorsprünge eine optimale Presskraft auf die in der Nut angeordneten Wicklungen/Drähte ausüben, wodurch diese radial verdichtet werden und somit ein verbesserter Wärmekontakt zwischen den Zahnkranzabschnitten und den Wicklungen/Drähten erreicht wird. Anders ausgedrückt, besteht eine bessere thermische Anbindung, wodurch eine höhere Dauerleistung möglich ist. Dies hat weiter zur Folge, dass der Nutfüllfaktor erhöht werden kann. In anderen Worten heißt das, dass die die Einführphasen den Vorgang des Einführens der Wicklungen/Drähte unterstützt und eine Beschädigung des Drahtes durch die an den Öffnungen des Zahnkranzes versehenen Einführphasen bestmöglich ausschließt.
  • Auch ist es von Vorteil, wenn die Nuten durch Zahnflanken je eines Zahnkranzabschnittes definiert sind, wobei die Zahnflanken einer Nut nach radial innerhalb schräg aufeinander zu laufen. Das heißt, dass die Zahnflanken in der Nut einen konischen Verlauf aufweisen, durch welchen die in die Nuten eingeführten Wicklungen/Drähte wiederum radial verdichtet werden.
  • Es ist weiter bevorzugt, wenn der Statorring mit einer oder mehrerer Wickelmatten in den Nuten zum Stator ergänzt ist. Dadurch können die Wickelmatten in einem separaten Herstellungsprozess erzeugt werden, und schließlich in jeweils eine Nut eingeführt werden, wodurch das Fertigen des Statorrings deutlich vereinfacht wird.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Stators insbesondere für eine Elektromaschine gemäß einem der vorhergehenden Aspekte.
  • Es ist vorteilhaft, wenn in einem Teilfertigungsschritt aus einem Blechrohling voneinander separate Zahnkranzabschnitte spanlos herausgestanzt werden und danach die Zahnkranzabschnitte über einen oder mehrere plastische Verformungsschritte miteinander verbunden werden. Dazu wird der äußere Teil des Stators als separates Bauteil aus Einzelbogenblechen wie eine Mauer aufgebaut, das heißt, über die erste Schicht Blechlage oder auch Blechpaket (mehrere Bleche paketiert) wird die nächste Schicht (Einzelblech oder Blechpaket) die die Fuge überbrückt und somit die Zahnkranzabschnitte verbindet, „aufgeschichtet“ / hinzugefügt. Das kann durch Stanzpaketierungsnocken oder auch Kleben oder Schweißen erfolgen.
  • In anderen Worten, werden die einzelnen Zahnkranzabschnitte aus einem Blechrohling gestanzt und anschließend segmentweise miteinander verbunden. Eine derartige Verbindung wird durch Vercrimpen/Bördeln der einzelnen Zahnkranzabschnitte miteinander erreicht. Hierbei wird das Segment, welches aus mehreren Zahnkranzabschnitten bestehen kann, verdreht und erneut gestanzt. Vorteilhafterweise wird das Segment nicht um ein ganzes Segment verdreht, um bei der Vercrimpung eine versetzte Anordnung der entstehenden Elektrobleche zu erreichen, beispielsweise entsprechend dem Mauerbau um ein halbes Segment. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis eine typenspezifisch passende Dicke erreicht ist. Ein versetztes Verdrehen bietet zudem mehr Stabilität. Da beim Vercrimpen Material aus dem Zahnkranzabschnitt verwendet wird, ist kein zusätzliches Material zu verwenden.
  • Im Weiteren wird durch das Stanzen jeweils der äußere Teil des Stators, der innere Teil des Stators sowie der Rotor als eine ringförmige Baugruppe, durch die beschriebenen Verbindungsarten geschaffen. Der Stator wird durch das überlappende Aufsetzen der Bleche oder Blechpakete verbunden. Im Falle des Rotors wird ein Formschluss eingesetzt. Eine weitere Möglichkeit ist, den Rotor durch einzelne Segmente aufzubauen, die so paketiert werden, dass sie den gesamten Rotor zusammenstellen.
  • Somit kann bei dieser Methode der nicht verwendbare Teil des Bleches minimiert werden. Bekannte Fertigungsschritte werden hierbei zu einer Gesamtfertigung von Jochkranz, Zahnkranz und/oder Rotor vereint. Man kann also bekannte Fertigungsschritte mit den erfindungsgemäßen Fertigungsschritten kombinieren. Die Gesamtfertigung (d.h. Fertigungskombination) besteht zum einen aus dem Verdrehen des Blechpaketes vor dem neuen „Aufstanzen“ (d.h. Schaffen von plastischen Verbindungsabschnitten / -bereichen) der nächsten Lage. Das Verdrehen wird beispielsweise schon angewendet, um auch Bleche im Stapel verarbeiten zu können, die aus Randzonen der Blechrolle erstellt sind. Die Randzonen können teilweise verschiedene Blechstärken aufweisen. Dadurch, dass verschiedene Blechstärken verwendbar sind, kann sich beim „nicht-Verdrehen“ ein „schiefer Turm“ ergeben. Durch das Verdrehen wird dieser Effekt ausgeglichen.
  • Zum anderen wird der Formschluss wie bei einem Puzzle verwendet, der einzelne Zähne oder Bereiche mit anderen verbindet. Durch die vorgestellte Gesamtfertigung / Fertigungskombination kann die Anzahl an Prozessschritten reduziert werden. Somit kann die Gesamtfertigung / Fertigungskombination folgende Schritte umfassen:
    • - Stanzhub äußerer Bereich Stator/Jochkranz- Weiterdrehen äußerer Teil Stator/Jochkranz- Stanzhub innerer Teil Stator/Zahnkranz
    • - Weiterdrehen innerer Teil Stator/Zahnkranz
    • - Stanzhub Rotor
    • - Weiterdrehen Rotor
  • Die Reihenfolge kann sinngemäß getauscht werden, solange der Drehpunkt so angeordnet ist, dass im Layout des Bleches minimaler Abfall erzeugt wird. Des Weiteren muss nicht nach jedem Stanzhub weiter gedreht werden, sondern es können wie oben beschrieben Blechpakete erzeugt werden, bevor weiter gedreht wird. Um zumindest eine erste Schicht des Elektroblechs erzeugen zu können, sollten die Zahnkranzabschnitte gehalten werden. Dies wird beispielsweise mit magnetischen Mittel bewirkt, oder durch Kleben einer Folie, die abgezogen wird, oder durch den Einsatz von Unterdruck erreicht. Es sind verschiedene Varianten möglich, wobei der Blechvorschub sowie die Lage der Drehpunkte aufeinander synchronisiert sein sollten.
  • Es ist ferner bevorzugt, wenn direkt nach einem Wicklungsherstellungsschritt die Wicklungen in Nuten zwischen den Zahnkranzabschnitten eingebracht werden. Hierbei ist der Wicklungsherstellungsschritt ein zu den Fertigungsschritten des Stators separater Schritt, so dass der Prozess hinsichtlich der zeitkritischen Werkzeugherstellung im Musterbau und der Anzahl an Prozessschritten optimiert werden kann. Es kann nämlich die Wickelmatte direkt aus der Wickelvorrichtung in den nach Außen offenen Zahnkranz eingebracht werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. Es zeigt
    • 1 eine graphische Explosionsdarstellung eines Ausschnitts eines Statorrings und eines Rotors;
    • 2 eine vergrößerte Darstellung des Details II aus 1 im Bereich eines Elektrobleches zwischen zwei Zahnkranzabschnitten;
    • 3 eine graphische Darstellung eines Ausschnitts eines Statorrings und eines Rotors;
    • 4 ein Verfahren zum Herstellen der Verbindungsstellen zwischen einzelnen Segmenten, und
    • 5 vier Schritte des Fertigungsprozesses des Stators.
  • Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Stators 1 mit einem Statorring 2 zur Aufnahme von einer oder mehreren Wicklungen 3 (siehe 5) vorbereitet ist. Der Statorring 2 weist einen Zahnkranz 4 mit Zahnkranzabschnitten 5 auf, die in Umfangsrichtung 6 durch nach radial außen offene Nuten 7 unterteil sind. Der Zahnkranz 4 zeigt separate Zahnkranzabschnitte 5, welche unabhängig voneinander dargestellt sind.
  • Der Zahnkranz 4 bildet zusammen mit dem Jochkranz 8 den Statorring 2. Der Jochkranz 2 weist Kompressionsvorsprünge 9 auf, welche in einer zu den Nuten 7 passenden Form des Zahnkranzes 4 ausgebildet sind, um diese aufzunehmen. Radial innerhalb des Statorrings 2 befindet sich der Rotor 10, welcher sich in dem Stator 1 dreht. Es ist also ein Ausschnitt des Statorrings 2 und des Rotors 10 in 1 dargestellt.
  • 2 ist eine vergrößerte Darstellung des in 1 als Detail II markierten Abschnittes und zeigt ein Elektroblech 11 zwischen zwei Zahnkranzabschnitten 5. Dieses Elektroblech 11 stellt somit die plastischen Verbindungsabschnitte und verbindet die jeweils einzelnen Zahnkranzabschnitte 5 durch Crimpen miteinander. Zum besseren Verständnis sind die im Elektroblech 11 enthaltenen plastischen Verbindungsabschnitte mit dem Bezugszeichen 17 versehen.
  • Durch diese Elektrobleche 11 wird ein durchgehender, geschlossener Ring radial innerhalb des Statorrings 2 gebildet, um Stabilität zu bieten und eine Weiterverarbeitung zu ermöglichen. Die Elektrobleche 11 können unterschiedliche Anzahl an Schichten und somit Dicken aufweisen.
  • 3 ist eine Darstellung eines Ausschnitts eines Statorrings 2 und eines Rotors 10. Der Rotor 10 ist radial innerhalb des Statorrings 2 angeordnet. Radial außerhalb des Rotors 10 ist der Zahnkranz 4 gezeigt, welcher den Rotor 10 umgibt. An radial äußerster Stelle des Stators 1 befindet sich der Jochkranz 8, dessen Kompressionsvorsprünge 9 formschlüssig an den Nutöffnungen 7 anliegen.
  • 4 zeigt ein Verfahren zum Herstellen der Verbindungsstellen von einzelnen Segmenten. Der Jochkranz 8, der Zahnkranz 4 und der Rotor 10 sind in 4 in mehreren verschiedenen Segmenten dargestellt, welche in Umfangsrichtung 6 angeordnet sind und einen Ring bilden. Die Segmente weisen jeweils die gleiche Größe auf. Links in der 4 ist der noch auszustanzende Bereich 12 dargestellt. Bereits ausgestanzte Bereiche 13 werden segmentweise sowohl für den Jochkranz 8 als auch den Zahnkranz 4 und den Rotor 10 besonders betont dargestellt. Um die jeweils einzelnen Segmente, oder auch die einzelnen Zahnkranzabschnitte 5 miteinander zu verbinden, wird der gesamte Ring in Richtung des Pfeils 14 verdreht und schließlich eine zusätzlich Schicht eines Elektroblechs 11 (siehe 2 und 5) in die Nuten 7 gestanzt. Zurückkommend auf 4 ist zu erkennen, dass die Verdrehung auch weniger als ein ganzes Segment sein kann.
  • 5 gibt die Schritte des Fertigungsprozesses des Stators 1 wieder. In der ersten Abbildung von links der insgesamt vier Abbildungen aus 5 ist nur der Statorkranz 4 abgebildet. Diese Abbildung zeigt die Zahnkranzabschnitte 5, sowie die jeweils dazwischenliegenden Nuten 7. Am jeweiligen Nutgrund sind die Elektrobleche 11 mit den durch sie gestellten plastischen Verbindungsabschnitten dargestellt, welche einen inneren geschlossenen Ring bilden und die einzelnen Zahnkranzabschnitte 5 zusammenhalten.
  • Am radial äußeren Ende einer jeden Nut 7 ist der anliegende Zahnkranzabschnitt 5 stärker abgeschrägt. Diese Abschrägungen bilden die Einführphasen 15, welche sowohl zum Führen als auch zum Schutz des Drahtes vorgesehen sind.
  • Die zweite Abbildung der 5 von links stellt einen nachfolgenden Fertigungsprozessschritt dar. In die dafür vorgesehenen Nuten 7 werden Wickelmatten 16 eingelegt/eingeführt, welche die einzelnen Wicklungen 3 beinhalten. Die Wickelmatten 16 werden in einem separaten Herstellungsprozess gefertigt, welcher parallel zu den übrigen Fertigungsprozessschritten durchgeführt wird, und können somit ohne einen weiteren zeitintensiven Zwischenfertigungsprozessschritt direkt verwendet werden. Durch die vorstehend beschriebenen Einführphasen 15 an den radial äußeren Enden der Zahnkranzabschnitte 5 können die vorgefertigten Wickelmatten 16 in die Nuten 7 unbeschadet eingeführt werden. Zusätzlich werden die Wickelmatten 16 durch den konischen Verlauf der Nut 7 verdichtet.
  • Die dritte Abbildung von links der 5 zeigt in einem letzten Fertigungsprozessschritt das Aufsetzen des Jochkranzes 8 auf den Zahnkranz 4, wobei die Kompressionsvorsprünge 9 passgenau in die Einführphasen 15 des Zahnkranzes 4 eingelegt werden und die Wickelmatten 16 durch Aufpressen weiter verdichtet werden.
  • Die vierte Abbildung von links der 5 stellt den fertiggestellten Stator 1 dar, welcher aus dem Zahnkranz 4 mit den Zahnkranzabschnitten 5, den eingesetzten Wickelmatten 16 und dem Jochkranz 8 besteht.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Stator
    2
    Statorring
    3
    Wicklung
    4
    Zahnkranz
    5
    Zahnkranzabschnitt
    6
    Umfangsrichtung
    7
    Nut
    8
    Jochkranz
    9
    Kompressionsvorsprünge
    10
    Rotor
    11
    Elektroblech
    12
    Auszustanzender Bereich
    13
    Ausgestanzter Bereich
    14
    Pfeil
    15
    Einführphase
    16
    Wickelmatte
    17
    Plastischer Verformungsabschnitt
  • 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
    • DE 1488682 A [0005]

Claims (10)

  1. Elektromaschine mit einem Stator (1), der einen Statorring (2) zur Aufnahme von einer oder mehrerer Wicklungen (3) vorbereitet ist, wobei der Statorring (2) einen Zahnkranz (4) mit Zahnkranzabschnitten (5) aufweist, die in Umfangsrichtung (6) durch nach außen offene Nuten (7) unterteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die voneinander separaten Zahnkranzabschnitte (5) über jeweils einen plastischen Verformungsabschnitt (17) miteinander verbunden sind.
  2. Elektromaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der plastische Verformungsabschnitt (17) auf der radialen Innenseite des Zahnkranzes (4) vorhanden ist und/oder den Nutgrund stellt.
  3. Elektromaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der radialen Innenseite des Zahnkranzes (4) aus dem Material der Zahnkranzabschnitte (5) ein in Umfangsrichtung (6) durchgehendes Elektroblech (11) geschaffen ist.
  4. Elektromaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Zahnkranz (4) separater Jochkranz (8) den Zahnkranz (4) zu dem Statorring (2) vervollständigt.
  5. Elektromaschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem radial außen angeordneten Jochkranz (8) und dem dazu innerhalb angeordneten Zahnkranz (4) ein Formschluss und/oder Kraftschluss vorhanden ist.
  6. Elektromaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nach außen offene Nut (7) in einem Bereich ihrer Öffnung eine Einführphase (15) besitzt.
  7. Elektromaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (7) durch Zahnflanken je eines Zahnkranzabschnittes (5) definiert sind, wobei die Zahnflanken einer Nut (7) nach radial innen schräg aufeinander zu laufen.
  8. Elektromaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorring (2) mit einer oder mehreren Wickelmatten (16) in den Nuten (7) zum Stator (1) ergänzt ist.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Stators (1) insbesondere für eine Elektromaschine gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem Teilfertigungsschritt aus einem Blechrohling voneinander separate Zahnkranzabschnitte (5) spanlos herausgestanzt werden und danach die Zahnkranzabschnitte (5) über einen oder mehrere plastische Verformungsschritte miteinander verbunden werden.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei direkt nach einem Wicklungsherstellungsschritt die Wicklungen (3) in Nuten (7) zwischen den Zahnkranzabschnitten (5) eingebracht werden.
DE102018110615.7A 2018-05-03 2018-05-03 Elektromaschine mit aus über plastische Verformungsabschnitte verbundenen Zahnkranzabschnitten aufgebautem Statorring und Herstellverfahren für einen Stator Withdrawn DE102018110615A1 (de)

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