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Die Erfindung betrifft einen Hair-Pin-Stator für einen Antriebsmotor und/oder Generator eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1, und einen Antriebsmotor und/oder Generator für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Hair-Pin-Stator gemäß Anspruch 6, sowie ein Herstellungsverfahren für einen Hair-Pin-Stator gemäß Anspruch 7.
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Die Erfindung betrifft einen Hair-Pin-Stator für einen Antriebsmotor und/oder Generator eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Elemente:
- - eine Wicklungsaufnahme;
- - eine Wicklung, umfassend eine Vielzahl von Hair-Pin-Drähten, welche axial endseitig des Hair-Pin-Stators einen Wickelkopf mit mindestens einer Wicklungslage bilden, wobei die Hair-Pin-Drähte einer Wicklungslage radial zueinander benachbarte und elektrisch-leitend miteinander verbundene Kontaktenden axial endseitig des Wickelkopfes aufweisen; und
- - in einem axialen Abschnitt bei dem Wickelkopf, mindestens ein axial eingeschobenes ringartiges Isolationsblatt angeordnet in einer zugehörigen Wicklungslage der Wicklungslagen, wobei das Isolationsblatt radial zwischen den radial benachbarten und elektrisch-leitend über die Kontaktenden miteinander verbundenen Hair-Pin-Drähten der zugehörigen Wicklungslage angeordnet ist, und damit das Isolationsblatt die Gesamtheit der Hair-Pin-Drähte der zugehörigen Wicklungslage in radialer Richtung voneinander isoliert.
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Weiterhin betriff die Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen erfindungsgemäßen Hair-Pin-Stator, umfassend die folgenden Schritte:
- - Einbringen der Hair-Pin-Drähte mindestens einer der Wicklungslagen in die Wicklungsaufnahme, sodass die elektrisch-leitend zu verbindenden Kontaktenden des Wickelkopfes radial zueinander benachbart angeordnet sind;
- - Twisten der Hair-Pin-Drähte der mindestens einen Wicklungslage des Wickelkopfes;
- - Einbringen des mindestens einen Isolationsblatts radial zwischen die elektrisch-leitend zu verbindenden Hair-Pin-Drähte der zugehörigen Wicklungslage des Wickelkopfes; und
- - elektrisch-leitendes Verbinden der Kontaktenden der Hair-Pin-Drähte der mindestens einen Wicklungslage des Wickelkopfes.
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Ein Hair-Pin-Stator ist bereits in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. Beispielsweise in der
US 2012 / 0 274 174 A1 ist laut der Zusammenfassung ein Stator beschrieben, enthaltend ringförmige Segmente von Phasen, die auf einem Statorkern in einer verteilten Wicklung gewickelt sind. Der Ringsegmentaufbau jeder Phase umfasst Segmentspulen, die jeweils in Spulenform durch Verbinden von Leitersegmenten miteinander gebildet werden. Zwischen zwei in radialer Richtung benachbarten Leitersegmenten wird eine ringförmig vorstehende elektrische Isolationsfolie in einem wicklungsseitigen Endabschnitt eingefügt, der aus Abschnitten der Segmentspulen gebildet ist, die von einer Stirnfläche des Statorkerns in axialer Richtung zu einer Außenseite vorstehen. Die vorstehende Elektroisolierfolie hat einen Vorsprung, der an einer Endkante eines ringförmigen Hauptkörperteils auf der der Ständerkernseite in axialer Richtung gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist, so dass der Vorsprung in axialer Richtung von der Endkante vorsteht.
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Der Erfindung liegt gegenüber den vorbekannten Hair-Pin-Statoren und einem Herstellungsverfahren für einen solchen Hair-Pin-Stator die Aufgabe zugrunde, eine Isolierung aufzufinden, welche einfach und zuverlässig, und bevorzugt automatisiert, montierbar ist. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Gemäß Anspruch 1 weist das Isolationsblatt beim axialen Einschieben in die zugehörige Wicklungslage einen Einbau-Durchmesser auf, und das Isolationsblatt weist mindestens eine Umfangserweiterung mit einer von dem Einbau-Durchmesser abweichenden radialen Erstreckung auf.
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Gemäß Anspruch 7 wird zunächst in einem Schritt ii. das mindestens eine Isolationsblatt radial zwischen die elektrisch-leitend zu verbindenden Hair-Pin-Drähte der zugehörigen Wicklungslage des Wickelkopfes axial endseitig eingeschoben; und anschließend in einem Schritt iii. werden die Hair-Pin-Drähte der mindestens einen Wicklungslage des Wickelkopfes getwistet.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Hair-Pin-Stator für einen Antriebsmotor und/oder Generator eines Kraftfahrzeugs die folgenden Elemente:
- - eine Wicklungsaufnahme;
- - eine Wicklung, umfassend eine Vielzahl von Hair-Pin-Drähten, welche axial endseitig des Hair-Pin-Stators einen Wickelkopf mit mindestens einer Wicklungslage bilden, wobei die Hair-Pin-Drähte einer Wicklungslage radial zueinander benachbarte und elektrisch-leitend miteinander verbundene Kontaktenden axial endseitig des Wickelkopfes aufweisen; und
- - in einem axialen Abschnitt bei dem Wickelkopf, mindestens ein axial eingeschobenes ringartiges Isolationsblatt angeordnet in einer zugehörigen Wicklungslage der Wicklungslagen, wobei das Isolationsblatt radial zwischen den radial benachbarten und elektrisch-leitend über die Kontaktenden miteinander verbundenen Hair-Pin-Drähten der zugehörigen Wicklungslage angeordnet ist, und damit das Isolationsblatt die Gesamtheit der Hair-Pin-Drähte der zugehörigen Wicklungslage in radialer Richtung voneinander isoliert.
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Das Isolationsblatt weist beim axialen Einschieben in die zugehörige Wicklungslage einen Einbau-Durchmesser auf, und das Isolationsblatt weist mindestens eine Umfangserweiterung mit einer von dem Einbau-Durchmesser abweichenden radialen Erstreckung auf.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Hair-Pin-Stators ist die Umfangserweiterung zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Hair-Pin-Drähten der Wicklung angeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Hair-Pin-Stators weist das Isolationsblatt mindestens einen Durchlass auf, welcher zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Hair-Pin-Drähten der Wicklung angeordnet ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Hair-Pin-Stators legt die mindestens eine Umfangserweiterung die relative Winkellage des Isolationsblatts relativ zu den Hair-Pin-Drähten der Wicklung fest.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Hair-Pin-Stators weist das Isolationsblatt bei mindestens einer der Umfangserweiterungen über eine axiale Teillänge des Isolationsblatts eine Sollbruchstelle auf und/oder ist geschlitzt ausgeführt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Antriebsmotor und/oder ein Generator für ein Kraftfahrzeug die folgenden Elemente:
- - einen Rotor mit einer um eine Rotorachse (A) rotierbaren Rotorwelle; und
- - einen Hair-Pin-Stator nach vorstehender Beschreibung,
wobei die Rotorwelle mittels Anlegen einer elektrischen Spannung über den Hair-Pin-Stator um eine Rotorachse drehmomentabgebend antreibbar ist und/oder mittels eines drehmomentaufnehmenden Rotierens der Rotorwelle eine elektrischen Spannung über den Hair-Pin-Stator generierbar ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Herstellungsverfahren für einen Hair-Pin-Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche die folgenden Schritte in der genannten Abfolge von Schritt i. bis Schritt iv.:
- i. Einbringen der Hair-Pin-Drähte mindestens einer der Wicklungslagen in die Wicklungsaufnahme, sodass die elektrisch-leitend zu verbindenden Kontaktenden des Wickelkopfes radial zueinander benachbart angeordnet sind;
- ii. endseitig axiales Einschieben des mindestens einen Isolationsblatts radial zwischen die elektrisch-leitend zu verbindenden Hair-Pin-Drähte der zugehörigen Wicklungslage des Wickelkopfes;
- iii. Twisten der Hair-Pin-Drähte der mindestens einen Wicklungslage des Wickelkopfes; und
- iv. elektrisch-leitendes Verbinden der Kontaktenden der Hair-Pin-Drähte der mindestens einen Wicklungslage des Wickelkopfes.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird das Isolationsblatt an mindestens einer der Umfangserweiterungen maschinell gegriffen und, während das Isolationsblatt an der betreffenden Umfangserweiterung maschinell gehalten ist, wird Schritt ii. maschinell ausgeführt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
- 1 in einer räumlichen Ansicht einen bestückten Hair-Pin-Stator,
- 2 in einer räumlichen Ansicht einen Wickelkopf eines Hair-Pin-Stators vor dem Twisten,
- 3 in einer räumlichen Ansicht einen Ausschnitt des Wickelkopfs nach dem Twisten,
- 4 in einer räumlichen Schnittansicht einen getwisteten Wickelkopf,
- 5 in Draufsicht einen Ausschnitt eines Wickelkopfs vor dem Twisten,
- 6 in einer räumlichen Ansicht ein Isolationsblatt mit mehreren Umfangserweiterungen,
- 7 in einer räumlichen Ansicht ein welliges Isolationsblatt,
- 8 in einer räumlichen Ansicht ein Isolationsblatt mit Durchlässen,
- 9 in einer räumlichen Ansicht ein Isolationsblatt mit Durchlässen und Schlitzen,
- 10 in Draufsicht einen Ausschnitt eines Isolationsblatt mit mehreren Umfangserweiterungen, und
- 11 in Draufsicht einen Ausschnitt eines Isolationsblatt mit gruppierten Umfangserweiterungen.
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1 zeigt einen Hair-Pin-Stator 100 in einer räumlichen Ansicht für einen Antriebsmotor und/oder für einen Generator eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise in einem Startergenerator in einem Hybrid-Fahrzeug. Der Hair-Pin-Stator 100 weist eine Rotorachse (A) auf, um welche ein koaxial eingebrachter Rotor und eine Rotorwelle von dem Hair-Pin-Stator 100 angetrieben rotierbar sind. Die Rotorwelle ist mittels Anlegen einer elektrischen Spannung über den Hair-Pin-Stator 100 um eine Rotorachse (A) drehmomentabgebend antreibbar, und/oder mittels eines drehmomentaufnehmenden Rotierens der Rotorwelle um die Rotorachse (A) ist eine elektrische Spannung über den Hair-Pin-Stator 100 generierbar.
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Der Hair-Pin-Stator 100 umfasst, meist neben weiteren nicht genannten Elementen, dazu die folgenden Elemente:
- - eine Wicklungsaufnahme 10, beispielsweise ein sogenanntes Blechpaket, welches beispielsweise aus einem magnetisierbaren Werkstoff gebildet ist.
- - eine Wicklung 11, wobei dieser Begriff hier aus historischen Gründen gewählt ist und nicht bedeutet, dass die Drähte der Wicklung 11 tatsächlich im wörtlichen Sinne gewickelt sind. Vielmehr ist die die Wicklung 11 bildende Vielzahl von Hair-Pin-Drähten 20, 21 axial endseitig des Hair-Pin-Stators 100 eingesteckt (in der Darstellung von links nach rechts) und bildet (in der Darstellung links) einen Wickelkopf 12 mit mindestens einer Wicklungslage 13, hier vier Wicklungslagen 13 bis 16 (vergleiche 4). Die Hair-Pin-Drähte 20, 21 einer Wicklungslage 13 sind radial zueinander benachbart und weisen elektrisch-leitend miteinander verbundene Kontaktenden 22, 23 axial endseitig des Wickelkopfes 12 auf. Die Kontaktenden 22, 23 bilden ein Kontaktpaar und sind beispielsweise miteinander verschweißt oder verlötet.
- - in einem axialen Abschnitt (S) bei dem Wickelkopf 12 (vergleiche 3) ist mindestens ein axial eingeschobenes ringartiges Isolationsblatt 30 angeordnet. Jeweils ein Isolationsblatt 30 ist jeweils einer Wicklungslage 13 zugehörig und dabei radial zwischen den radial benachbarten und elektrisch-leitend über die Kontaktenden 22, 23 miteinander verbundenen Hair-Pin-Drähten 20, 21 der zugehörigen Wicklungslage 13 angeordnet. Das elektrisch-leitende Kontaktieren wird nach dem Einbringen des Isolationsblatts 30 vorgenommen, sodass das Isolationsblatt 30 zwischen der Wicklungsaufnahme 10 und den Kontaktenden 22, 23 eingeschlossen ist. Das Isolationsblatt 30 ist nicht nur über einen Teilumfang einer Wicklungslage 13 angeordnet, sondern über die Gesamtheit der Hair-Pin-Drähte 20, 21 der zugehörigen Wicklungslage 13 angeordnet, sodass alle Hair-Pin-Drähte 20, 21 dieser Wicklungslage 13 in radialer Richtung (R) voneinander isoliert sind. In einer Ausführungsform ist das Isolationsblatt 30 als ein einziger einstückiger Streifen oder vor dem Einschieben aus Teilstreifen zu einem einzigen Streifen zusammengefügt ausgebildet, wobei der Streifen vor oder beim Einschieben zu einem Ring geformt wird. Der Streifen muss dann nicht umfänglich geschlossen sein. Die Enden des Streifens können aber im Einsatz keine größere Umfangslücke bilden als der Umfangsabstand der in Umfangsrichtung benachbarten Hair-Pin-Drähte 20 beziehungsweise 21. Alternativ überlappen sich die Enden des Streifens bei der Ringform. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Isolationsblatt als geschlossener Ring ausgeführt.
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Hier weist nun das Isolationsblatt 30 beim axialen Einschieben in die zugehörige Wicklungslage 13 einen Einbau-Durchmesser (D) auf, wobei dieser Einbau-Durchmesser (D) auf den Durchmesser des Spalts zwischen den Kontaktenden 22, 23 der zugehörigen Wicklungslage 13, bevor diese getwistet, also nach radial außen gebogen sind, abgestimmt ist, sodass das Isolationspapier 30 leicht in diesen vor dem Twisten vorliegenden Spalt axial einschiebbar ist. Das Isolationsblatt 30 weist zudem mindestens eine Umfangserweiterung 31 mit einer von dem Einbau-Durchmesser (D) abweichenden radialen Erstreckung (E) auf. Diese Umfangserweiterung 31 bildet ein Durchmesser-Reservoir für den anschließend stattfindenden Schritt des Twistens der Kontaktenden 22, 23. So ist das Isolationspapier 30 streckbar und kann beim Twisten nicht reißen. Damit ist die Montage des Isolationsblatts 30 deutlich vereinfacht.
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Das Isolationsblatt 30 ist beispielsweise aus einlagigem oder mehrlagigem Aramidpapier gebildet.
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In einer Ausführungsform des Hair-Pin-Stators 100 ist die Umfangserweiterung 31 zwischen zwei in Umfangsrichtung (C) benachbarten Hair-Pin-Drähten 20, 21 der Wicklungslage 13 angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass sicher ausgeschlossen ist, dass die Umfangserweiterung 31 eingeklemmt ist und das Isolationsblatt 30 dann aufgrund nicht ausreichender Streckbarkeit doch reißt. Auch vorteilhaft ist, dass das Isolationsblatt 30 durch diesen Spalt zwischen zwei in Umfangsrichtung (C) benachbarten Hair-Pin-Drähten 20, 21 der Wicklungslage 13 gegriffen werden kann und somit nicht (nur) eingedrückt werden kann, sondern auch über mindestens einen Teil seiner axialen Erstreckung gegriffen eingeschoben werden kann, sodass eine Reißanfälligkeit des Isolationspapiers 30 sinkt.
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In einer Ausführungsform des Hair-Pin-Stators 100 weist das Isolationsblatt 30 mindestens einen Durchlass 32 auf, welcher zwischen zwei in Umfangsrichtung (C) benachbarten Hair-Pin-Drähten 20, 21 der Wicklungslage 13 angeordnet ist. Durch einen solchen Durchlass 32 kann ein Kühlmittel strömen und somit die Kühlung, beispielsweise Ölkühlung, des Hair-Pin-Stators 100 verbessern. Hierfür muss eine relative Winkellage zu den Hair-Pin-Drähten 20, 21 eingehalten werden. Dies wird beispielsweise in Kombination mit der nachstehenden Ausführungsform einfach und prozesssicher erreicht. Ein Durchlass 32 ist ein Schlitz, eine Aussparung oder eine Öffnung und liegt bereits beim Einschieben, also bei Einbau-Durchmesser (D) vor oder wird erst beim Strecken des Isolationsblatts 30 geöffnet.
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In einer Ausführungsform des Hair-Pin-Stators 100 legt die mindestens eine Umfangserweiterung 31 die relative Winkellage des Isolationsblatts 30 relativ zu den Hair-Pin-Drähten 20, 21 der Wicklungslage 13 fest. Dies ist besonders bei vorgesehenen Durchlässen 32 vorteilhaft. Bevorzugt wird die relative Winkellage dadurch festgelegt, dass die Umfangserweiterung 31 sich zumindest in der Einbausituation in den Spalt zwischen in Umfangsrichtung (C) benachbarten Hair-Pin-Drähten 20, 21 der Wicklungslage 13 erstreckt.
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In 2 ist ein Wickelkopf 12 einer Wicklung 11 eines Hair-Pin-Stators 100 gezeigt, von welcher die radial äußerste (hier als erste bezeichnete) Wicklungslage 13 zu erkennen ist. Die Wicklung 11 ist in die Wicklungsaufnahme 10 eingesteckt und der Wickelkopf 12 ist noch nicht getwistet. Auch ist noch kein Isolationsblatt 30 eingebracht.
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In 3 ist ein Ausschnitt eines Wickelkopfs 12 gezeigt, bei welchem ein Isolationsblatt 30 eingebracht ist und die Hair-Pin-Drähte 20, 22 (vergleiche 4) über den axialen Abschnitt (S) voneinander in radialer Richtung (R) elektrisch isoliert. Axial oberhalb, also endseitig, des axialen Abschnitts (S) sind die Kontaktenden 21, 23 (vergleiche 4) zum elektrischen Verbinden angeordnet. Axial unterhalb, also aufnahmeseitig, des axialen Abschnitts (S) sind die Enden der in die Wicklungsaufnahme 10 eingesteckten Stator-Isolationsblätter zu erkennen. Die Wicklung 11 ist nun getwistet, bevorzugt wie dies bereits bekannt ist.
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In 4 ist ein Querschnitt durch einen Ausschnitt eines Wickelkopfs 12 gezeigt, wobei hier die Lage des Isolationsblatts 30 gut zu erkennen ist. Wie aus dem Zustand des Wickelkopfs 12 in 2 zu entnehmen ist, ist das Isolationsblatt 30 zumindest axial nah bei den Kontaktenden 22, 23 der Hair-Pin-Drähte 20, 21 in radialer Richtung (R) nach außen bewegt, sodass das Isolationsblatt 30 gedehnt beziehungsweise gestreckt werden muss, um dieser Bewegung beim Twisten folgen zu können. Die meisten Materialien für Isolationsblätter 30 sind nicht elastisch und daher nicht dehnbar. Bisher wurde daher erst getwistet und anschließend das Isolationsblatt 30 eingeführt. Anders als hier dargestellt, ist bevorzugt zwischen allen Hair-Pin-Drähten 20, 21 jeder der Wicklungslagen 13 bis 16 jeweils ein Isolationsblatt 30 angeordnet, wobei in einer Ausführungsform die jeweiligen Umfangserweiterungen 31 den notwendigen Durchmesseränderungen angepasst sind.
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In 5 ist ein Wickelkopf 12 einer Wicklung 11, beispielsweise wie in 3 und/oder 4 gezeigt, ausschnittsweise in Draufsicht gezeigt, wobei bei der beispielhaft gezeigten Umfangserweiterung 31 die Kontaktenden 22, 23 der Hair-Pin-Drähte 20, 21 der vierten Wicklungslage 16 und der dritten Wicklungslage 15 geschnitten sind, um die Sicht auf die Umfangserweiterung 31 freizulegen. Die Umfangserweiterung 31 erstreckt sich zwischen zwei in Umfangsrichtung (C) benachbarte Kontakte mit jeweils zwei Kontaktenden 22, 23, sodass dadurch eine relative Winkellage des Isolationsblatts 30 zu der Wicklungslage 16 einfach festlegbar ist. Die Bezeichnung der Wicklungslagen 16 und 15 als vierte und dritte ist in Anlehnung an die Darstellung in 4 zur besseren Übersichtlichkeit gewählt. Es können aber auch mehr oder weniger Wicklungslagen vorgesehen sein. Die gezeigte Umfangserweiterung 31 weist eine radiale Erstreckung (E) in radialer Richtung (R) auf, sodass ein Durchmesser-Reservoir gebildet ist, wenn die Hair-Pin-Drähte der Wicklungslage 16 getwistet und damit nach radial außen einen vergrößerten Durchmesser (D) bildend umgebogen werden.
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In den 6 bis 11 werden verschiedene Varianten eines Isolationsblatts 30 in räumlicher Ansicht (vergleiche 6 bis 9) beziehungsweise in Draufsicht (vergleiche 10 und 11) gezeigt, wobei diese alle als (optional) geschlossener Ring gezeigt werden. In 6 sind acht Umfangserweiterungen 31 gleichmäßig über den Umfang des Isolationsblatts 30 verteilt. In 7 ist das Isolationsblatt 30 gewellt ausgeführt, sodass eine sehr große Anzahl von Umfangserweiterungen 31 (unter Umständen mit geringer radialer Erstreckung (E)) gebildet ist.
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In 8 ist ein Isolationsblatt mit großen Durchlässen 32 gezeigt, welche mittels der hier vier Umfangserweiterungen 31 nach Art wie in 5 gezeigt, in relativer Winkellage zu der zugehörigen Wicklungslage einfach korrekt positionierbar sind. Diese Durchlässe 32 verbessern die Durchströmbarkeit aufnahmeseitig, also axial unterhalb der Kontaktenden 22, 23 der Wicklungslage. In 9 ist ein Isolationsblatt 30 mit Sägezahnprofil gezeigt, wobei dieses Sägezahnprofil die Durchströmbarkeit in axialer Nähe der Kontaktenden 22, 23 (vergleiche 3) verbessert. Zudem weist das Isolationsblatt 30 T-Schlitze auf, welche die Umfangserweiterungen 31, Durchlässe 32 und Sollbruchstellen 33 bilden, welche vor oder nach dem Twisten geöffnet werden. In 10 und 11 sind Umfangserweiterungen 31 wie in 6 gezeigt, wobei diese gruppiert ungleichmäßig über den Umfang des Isolationsblatts 30 verteilt sind. Es sei darauf hingewiesen, dass die jeweiligen Eigenschaften der gezeigten Varianten des Isolationsblatts 30 miteinander kombinierbar sind.
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In einer Ausführungsform des Hair-Pin-Stators 100 weist das Isolationsblatt 30 bei mindestens einer der Umfangserweiterungen 31 über eine axiale Teillänge (L) des Isolationsblatts 30 eine Sollbruchstelle 33 auf und/oder ist geschlitzt ausgeführt. Eine solche Ausführungsform ist beispielsweise in 9 gezeigt, bei welcher T-förmige Schlitze oder Sollbruchstellen gebildet sind, welche vor dem Einbau aufgestellt werden oder sich erst bei einer (über einen Teil der axialen Länge des Isolationsblatts 30 stattfindenden) Durchmessererweiterung öffnen.
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In einer Ausführungsform ist der vorstehend beschriebene Hair-Pin-Stator 100 mit folgendem Herstellungsverfahren herstellbar, welches die folgenden Schritte in der genannten Abfolge von Schritt i. bis Schritt iv. umfasst:
- i. Einbringen, beispielsweise axiales Einschieben, der Hair-Pin-Drähte 20, 21 mindestens einer der Wicklungslagen 13, in einer bevorzugten Ausführungsform aller Wicklungslagen 13 bis 16, in die Wicklungsaufnahme 10, sodass die elektrisch-leitend zu verbindenden Kontaktenden 22, 23 des Wickelkopfes 12 radial zueinander benachbart angeordnet sind.
- ii. endseitig, also von der Seite des Wickelkopfs 12 hin zu der Wicklungsaufnahme, axiales Einschieben des mindestens einen Isolationsblatts 30 radial zwischen die elektrisch-leitend zu verbindenden Hair-Pin-Drähte 20, 21 der zugehörigen Wicklungslage 13 des Wickelkopfes 12, wobei bevorzugt zu diesem Zeitpunkt alle notwendigen Isolationsblätter 30 aller Wicklungslagen 13 bis 16 eingebracht werden.
- iii. Twisten der Hair-Pin-Drähte 20, 21 der mindestens einen Wicklungslage 13 des Wickelkopfes 12, bevorzugt aller bereits mittels eingebrachtem Isolationsblatt 30 isolierten Wicklungslagen 13 bis 16.
- iv. elektrisch-leitendes Verbinden der Kontaktenden 22, 23 der Hair-Pin-Drähte 20, 21 der mindestens einen Wicklungslage 13 des Wickelkopfes 12, beispielsweise mittels Schweißen oder Löten.
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In einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird das Isolationsblatt 30 an mindestens einer der Umfangserweiterungen 31 maschinell, beispielsweise von einem Robotergreifer oder einer speziellen Einführ-Greif-Kulisse, gegriffen und das Isolationsblatt 30 ist an der betreffenden Umfangserweiterung 31 maschinell gehalten, wenn Schritt ii., also das Einführen des Isolationsblatts 30 maschinell ausgeführt wird. Dabei ist also das Isolationsblatt 30 über einen Teil seiner axialen Erstreckung oder über seine gesamte axiale Erstreckung gehalten und wird nicht von axial außen (auf Knickung belastet) in den Radialspalt hineingedrückt. Damit ist für das Isolationsblatt 30 die korrekte Positionierung erleichtert und die Risswahrscheinlichkeit verringert.
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Mit dem Isolationsblatt 30 ist mit den Durchlässen 32 und der damit verbesserten Kühlung eine verbesserte thermische Anbindung im Wickelkopf erreichbar, eine hohe Positionsgenauigkeit durch die exakte und zuverlässige Einstellbarkeit der relativen Winkellage, eine exakt anpassbare Form und Geometrie und ein sehr selektiver Einsatz von Isolationsmaterial erreichbar, wodurch Materialkosten einsparbar sind, indem nur kritische Stellen elektrisch isoliert werden. Gleichzeitig ist die Montage des Isolationsblatts automatisierbar, also maschinell ausführbar.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Hair-Pin-Stator
- 10
- Wicklungsaufnahme
- 11
- Wicklung
- 12
- Wickelkopf
- 13
- erste Wicklungslage
- 14
- zweite Wicklungslage
- 15
- dritte Wicklungslage
- 16
- vierte Wicklungslage
- 20
- erster Hair-Pin-Draht
- 21
- zweiter Hair-Pin-Draht
- 22
- erstes Kontaktende
- 23
- zweites Kontaktende
- 30
- Isolationsblatt
- 31
- Umfangserweiterung
- 32
- Durchlass
- 33
- Sollbruchstelle
- A
- Rotorachse
- R
- radiale Richtung
- C
- Umfangsrichtung
- D
- Einbau-Durchmesser
- E
- radiale Erstreckung
- S
- axialer Abschnitt
- L
- Teillänge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2012/0274174 A1 [0004]
