DE102020114065A1

DE102020114065A1 - Stator for an electric motor

Info

Publication number: DE102020114065A1
Application number: DE102020114065.7A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Glatz; Peter Borsai
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2020-05-26
Publication date: 2021-01-07

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Stator für einen Elektromotor mit einem hohlzylindrischen Statorjoch (12), mit einem in dem Statorjoch (12) angeordneten Statorstern (14), welcher eine Mehrzahl von radial nach außen gerichteten Statorzähnen (16) aufweist, deren Spitzen (18) im Montagezustand an korrespondierenden Verbindungsstellen (20) am Innenumfang des Statorjochs (12) anliegen, und mit einer auf den Statorzähnen (16) angeordneten, drei Phasen (U, V, W) umfassenden Statorwicklung (22), wobei jede Phase (U, V, W) eine Mehrzahl von Spulen (24) umfasst und wobei jede Spule (24) jeweils auf einen Spulenkörper (26) gewickelt ist, welcher auf einen der Statorzähne (16) aufgebracht ist.Es wird vorgeschlagen, dass jeweils drei Spulen (24) einer Phase (U, V, W) zu einer Spulengruppe (28) zusammengefasst sind und die Spulen (24) einer Spulengruppe (28) jeweils durchgehend seriell auf unmittelbar benachbarte Spulenkörper (26) gewickelt sind, welche jeweils auf unmittelbar benachbarte Statorzähne (16) aufgebracht sind.The invention is based on a stator for an electric motor with a hollow cylindrical stator yoke (12), with a stator star (14) which is arranged in the stator yoke (12) and has a plurality of radially outwardly directed stator teeth (16) whose tips (18 ) in the assembled state at corresponding connection points (20) on the inner circumference of the stator yoke (12), and with a stator winding (22) arranged on the stator teeth (16) and comprising three phases (U, V, W), each phase (U, V, W) comprises a plurality of coils (24) and wherein each coil (24) is wound onto a coil former (26) which is applied to one of the stator teeth (16). It is proposed that three coils (24 ) of a phase (U, V, W) are combined to form a coil group (28) and the coils (24) of a coil group (28) are each continuously wound in series on immediately adjacent bobbins (26), which are each wound on immediately adjacent stator counters ne (16) are applied.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Stator für einen Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a stator for an electric motor according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2016 205 538 A1 ist bereits ein Stator für einen Elektromotor mit einem hohlzylindrischen Statorjoch, mit einem in dem Statorjoch angeordneten Statorstern bekannt. Der Statorstern weist eine Mehrzahl von radial nach außen gerichteten Statorzähnen auf, deren Spitzen im Montagezustand an korrespondierenden Verbindungsstellen am Innenumfang des Statorjochs anliegen. Ferner weist der Stator eine auf den Statorzähnen angeordnete, drei Phasen umfassenden Statorwicklung, wobei jede Phase vier Spulen umfasst und jede der Spulen jeweils auf einen Spulenkörper aufgebracht ist.From the DE 10 2016 205 538 A1 a stator for an electric motor with a hollow cylindrical stator yoke, with a stator star arranged in the stator yoke, is already known. The stator star has a plurality of radially outwardly directed stator teeth, the tips of which rest against corresponding connection points on the inner circumference of the stator yoke in the assembled state. Furthermore, the stator has a stator winding comprising three phases and arranged on the stator teeth, each phase comprising four coils and each of the coils being applied to a respective coil former.

Aufgabe der Erfindung ist es einen gattungsgemäßen Stator für einen Elektromotor mit vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich einer Herstellung, einer Leistungsdichte und/oder eines Wicklungsfüllfaktors bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object of the invention is to provide a generic stator for an electric motor with advantageous properties with regard to production, power density and / or a winding fill factor. The object is achieved by the features of the characterizing part of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung geht aus von einem Stator für einen Elektromotor mit einem hohlzylindrischen Statorjoch, mit einem in dem Statorjoch angeordneten Statorstern, welcher eine Mehrzahl von radial nach außen gerichteten Statorzähnen aufweist, deren Spitzen im Montagezustand an korrespondierenden Verbindungsstellen am Innenumfang des Statorjochs anliegen, und mit einer auf den Statorzähnen angeordneten, drei Phasen umfassenden Statorwicklung, wobei jede Phase eine Mehrzahl von Spulen umfasst und wobei jede Spule jeweils auf einen Spulenkörper gewickelt ist, welcher auf einen der Statorzähne aufgebracht ist.The invention is based on a stator for an electric motor with a hollow cylindrical stator yoke, with a stator star arranged in the stator yoke, which has a plurality of radially outwardly directed stator teeth, the tips of which rest against corresponding connection points on the inner circumference of the stator yoke in the assembled state, and with a arranged on the stator teeth, comprising three phases stator winding, wherein each phase comprises a plurality of coils and wherein each coil is respectively wound on a coil body which is applied to one of the stator teeth.

Es wird vorgeschlagen, dass jeweils drei Spulen einer Phase zu einer Spulengruppe zusammengefasst sind und die Spulen einer Spulengruppe jeweils durchgehend seriell auf unmittelbar benachbarte Spulenkörper gewickelt sind, welche jeweils auf unmittelbar benachbarte Statorzähne aufgebracht sind.It is proposed that three coils of a phase are combined to form a coil group and that the coils of one coil group are each continuously wound in series on immediately adjacent coil bodies, which are each applied to immediately adjacent stator teeth.

Der Stator eines Elektromotors bildet typischerweise einen feststehenden Motorteil des Elektromotors, während ein Rotor des Elektromotors ein sich relativ zu dem Stator des Elektromotors drehend bewegenden Motorteil des Elektromotors bildet. Bei einem als Innenläufermotor ausgebildeten Elektromotor ist der Stator üblicherweise mit einem Statorjoch versehen, an dem radial zur Mitte, nach innen ragende Statorzähne angeordnet sind. Die dem Rotor zugewandten Enden der Statorzähne bilden einen Polschuh aus. Auf die Statorzähne sind Wicklungen aufgebracht, die im elektromotorischen Betrieb ein Magnetfeld erzeugen.The stator of an electric motor typically forms a stationary motor part of the electric motor, while a rotor of the electric motor forms a motor part of the electric motor that rotates relative to the stator of the electric motor. In the case of an electric motor designed as an internal rotor motor, the stator is usually provided with a stator yoke on which stator teeth protruding radially towards the center and inwardly are arranged. The ends of the stator teeth facing the rotor form a pole shoe. Windings are applied to the stator teeth, which generate a magnetic field when operated by an electric motor.

Um bei der Herstellung des Stators für die Bewicklung der Statorzähne mit den Spulen einen Zugang zu den Statorzähnen von außen bereitzustellen, weist der Stator einen zweiteiligen Aufbau auf. Der Stator umfasst einen Statorstern mit einer Mehrzahl von vom Polschuh ausgehenden radial nach außen Statorzähnen. Zudem weist der Stator ein hohlzylindrisches Statorjoch auf. Das Statorjoch und der Statorstern sind vorzugsweise jeweils durch ein stanzpakettiertes Blechpaket gebildet. Der Statorstern und das Statorjoch sind jeweils aus einzelnen, gestanzten Statorblechen gefertigt, die zu Blechstapeln in einem mechanisch stabilen Verbund paketiert sind. Der Statorstern ist durch ein Blechpaket mit sternförmigen Statorzähnen gebildet, wobei die Statorzähne polschuhseitig über Pohlschuhstege miteinander verbunden sind, um einen mechanisch stabilen Verbund zu erreichen. Das Statorjoch ist insbesondere als ein Blechpaket aus ringförmigen Statorblechen ausgeführt. Nach einem Aufbringen der Spulen auf die Statorzähne des Statorsterns wird der mit den Spulen versehene Statorstern in das einen Rückschlussring bildende Statorjoch eingesetzt und insbesondere mittels Pressung oder Schrumpfung mit dem Statorjoch gefügt.In order to provide access to the stator teeth from the outside during the manufacture of the stator for the winding of the stator teeth with the coils, the stator has a two-part structure. The stator comprises a stator star with a plurality of stator teeth extending radially outward from the pole shoe. In addition, the stator has a hollow cylindrical stator yoke. The stator yoke and the stator star are preferably each formed by a stacked laminated core. The stator star and the stator yoke are each made of individual, stamped stator sheets that are packaged to form sheet stacks in a mechanically stable composite. The stator star is formed by a laminated core with star-shaped stator teeth, the stator teeth being connected to one another on the pole shoe side via pole shoe webs in order to achieve a mechanically stable connection. The stator yoke is designed in particular as a laminated core made of ring-shaped stator laminations. After the coils have been applied to the stator teeth of the stator star, the stator star provided with the coils is inserted into the stator yoke forming a return ring and, in particular, joined to the stator yoke by means of pressing or shrinking.

Jeweils drei Spulen einer Phase sind zu einer Spulengruppe zusammengefasst. Die Spulen einer Spulengruppe sind jeweils durchgehend seriell gewickelt und auf benachbarte Statorzähne des Statorsterns aufgebracht. Zum Betrieb eines Elektromotors bei einer Zusammenfassung von jeweils drei Spulen einer Phase zu einer Spulengruppe wird eine spezielle Kombination von bewickelten Statorzähnen eines Stators des Elektromotors und Magnetpolen eines Rotors des Elektromotors benötigt, wie etwa 8 oder 10 Magnetpole eines Rotors in Kombination mit 9 bewickelten Statorzähnen bzw. Vielfache hiervon, wie etwa 16 oder 20 Magnetpole eines Rotors in Kombination mit 18 bewickelten Statorzähnen. Ein Wickelschema für einen Elektromotor mit einer Kombination von 8 oder 10 Magnetpolen eines Rotors mit einem Stator mit 9 bewickelten Statorzähnen ist bereits in der US 4,774,428 beschrieben.Three coils of each phase are combined to form a coil group. The coils of a coil group are each continuously wound in series and applied to adjacent stator teeth of the stator star. To operate an electric motor when three coils of a phase are combined to form a coil group, a special combination of wound stator teeth of a stator of the electric motor and magnetic poles of a rotor of the electric motor is required, such as 8 or 10 magnetic poles of a rotor in combination with 9 wound stator teeth or Multiples of this, such as 16 or 20 magnetic poles of a rotor in combination with 18 wound stator teeth. A winding scheme for an electric motor with a combination of 8 or 10 magnetic poles of a rotor with a stator with 9 wound stator teeth is already in the U.S. 4,774,428 described.

Bei einer Kombination von 8 oder 10 Magnetpolen eines Rotors in Kombination mit 9 bewickelten Statorzähnen eines Stators ist zum Betrieb eines Elektromotors jedoch eine aufwändige sinusförmige Kommutierung notwendig, da bei einer Block-Kommutierung vergleichsweise große Kraftsprünge auftreten würden. Für einen Betrieb eines Elektromotors mittels Block-Kommutierung ist daher mindestens ein Vielfaches der obigen Kombination vorteilhaft bzw. notwendig, beispielsweise 16 oder 20 Magnetpole eines Rotors in Kombination mit 18 bewickelten Statorzähnen eines Stators. Der Statorstern des erfindungsgemäßen Stators weist daher vorzugsweise 18 Statorzähne auf. Jeweils drei aufeinanderfolgende Spulen einer Phase sind durchgehend verbunden und bilden eine Spulengruppe mit den Spulen in Serienschaltung. Die Spulen einer Spulengruppe sind auf drei unmittelbar benachbarte Statorzähne aufgebracht. Jede Spulengruppe ist somit jeweils über zwei Spulenenden kontaktierbar.With a combination of 8 or 10 magnetic poles of a rotor in combination with 9 wound stator teeth of a stator, however, a complex sinusoidal commutation is necessary to operate an electric motor, since comparatively large force jumps would occur with block commutation. For an electric motor to operate using block commutation, at least one A multiple of the above combination is advantageous or necessary, for example 16 or 20 magnetic poles of a rotor in combination with 18 wound stator teeth of a stator. The stator star of the stator according to the invention therefore preferably has 18 stator teeth. Three consecutive coils of one phase are continuously connected and form a coil group with the coils in series. The coils of a coil group are applied to three immediately adjacent stator teeth. Each coil group can thus be contacted via two coil ends.

Die Spulen können beispielsweise vor dem Fügen des Statorsterns und des Statorjochs unmittelbar, beispielsweise mittels einer Flyerwickelmaschine, auf die Statorzähne gewickelt werden. Vorzugsweise werden die Spulen aber vor dem Fügen des Statorsterns und des Statorjochs, beispielsweise mittels einer Linearwickelmaschine, auf Spulenkörper gewickelt und mit diesen auf die Statorzähne des Statorsterns aufgesetzt.The coils can, for example, be wound onto the stator teeth directly, for example by means of a flyer winding machine, prior to joining the stator star and the stator yoke. Preferably, however, the coils are wound onto bobbins before joining the stator star and the stator yoke, for example by means of a linear winding machine, and placed with these on the stator teeth of the stator star.

Vorzugsweise ist jede Spule jeweils auf einen Spulenkörper aufgebracht und die Spulen einer Spulengruppe sind jeweils durchgehend auf unmittelbar benachbarte Spulenkörper gewickelt. Vorzugsweise ist eine mittlere Spule jeder Spulengruppe jeweils gegensinnig zu den äußeren Spulen derselben Spulengruppe gewickelt. Die Spulenkörper sind rahmenförmig ausgebildet und weisen eine zu einer Außengeometrie der Statorzähne korrespondierende Innengeometrie auf. Die Spulenkörper sind vorzugswiese aus einem Kunststoff gebildet. Jeder der Spulenkörper trägt eine Spule als Teil der Statorwicklung. Der Statorstern weist vorzugsweise 18 Statorzähne auf. Jeweils drei aufeinanderfolgende Spulen sind durchgehend verbunden und bilden eine Spulengruppe mit den Spulen in Serienschaltung. Die Spulen einer Spulengruppe sind auf drei unmittelbar benachbarte Spulenkörper gewickelt. Jede Spulengruppe ist somit jeweils über zwei Spulenenden kontaktierbar. Die Spulen der Spulengruppen sind mittels der Spulenkörper auf benachbarten Statorzähnen des Statorsterns angeordnet.Each coil is preferably applied to a coil former and the coils of a coil group are each wound continuously on immediately adjacent coil former. A middle coil of each coil group is preferably wound in opposite directions to the outer coils of the same coil group. The coil bodies are designed in the shape of a frame and have an internal geometry that corresponds to an external geometry of the stator teeth. The coil formers are preferably formed from a plastic. Each of the bobbins carries a coil as part of the stator winding. The stator star preferably has 18 stator teeth. Three consecutive coils are continuously connected and form a coil group with the coils in series. The coils of a coil group are wound on three immediately adjacent bobbins. Each coil group can thus be contacted via two coil ends. The coils of the coil groups are arranged on adjacent stator teeth of the stator star by means of the coil formers.

Durch eine derartige Ausgestaltung kann ein gattungsgemäßer Stator für einen Elektromotor mit vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich einer Herstellung, einer Leistungsdichte und/oder eines Wicklungsfüllfaktors bereitgestellt werden. Durch das Aufbringen der Spulen auf Spulenkörper und das Zusammenfassen zu Spulengruppen kann ein Wickeln der Spulen mittels einer Linearwickelmaschine erfolgen, welche es insbesondere erlaubt eine ortozyklische Wicklung zu erzeugen und somit den zur Verfügung stehenden Wicklungsraum optimal auszunutzen.Such a configuration makes it possible to provide a generic stator for an electric motor with advantageous properties in terms of production, power density and / or a winding fill factor. By placing the coils on the coil formers and combining them into coil groups, the coils can be wound using a linear winding machine, which in particular allows an orthocyclic winding to be generated and thus the available winding space to be optimally used.

Alternativ wäre es denkbar, dass die Spulen als Luftspulen gewickelt und auf die Statorzähne aufgebracht sind. Beispielsweise können die Spulen einer Spulengruppe durchgängig auf ein Wickelwerkzeug gewickelt werden und anschließend auf die Statorzähne des Statorsterns aufgesetzt werden. Vorzugsweise sind die Spulen der Statorwicklung aus Backlackdraht ausgebildet. Der Backlackdraht weist insbesondere eine Lackierung auf, welche zumindest eine temperaturfeste Grundisolation und zumindest eine insbesondere durch Erwärmen verklebende Deckschicht umfasst. Die Klebewirkung des Backlackdrahts wird insbesondere mittels Wärme aktiviert. Die Spulen einer Spulengruppe werden zunächst als durchgehend als Luftspulen gewickelt. Nach dem Wickeln der Spulengruppen wird die Klebewirkung des Backlackdrahts durch Erwärmen aktiviert, wodurch die die einzelnen Windungen der Spulen miteinander verkleben. Insbesondere erfolgt das Erwärmen der Spulengruppen zum Verkleben der Windungen der Spulen vor einem Aufsetzen der Spulengruppen auf die Statorzähne des Statorsterns. Alternativ können die Spulengruppen jedoch auch zunächst auf die Statorzähne des Statorsterns aufgesetzt und im Anschluss daran erwärmt werden, um ein Verkleben der Windungen der Spulen zu bewirken. Hierdurch kann eine vorteilhafte mechanische Festigkeit der Spulengruppen erreicht werden. Zudem wird vorgeschlagen, dass der Statorstern eine Beschichtung mit einer Schichtdicke von maximal 200 µm aufweist. Insbesondere beträgt die Schichtdicke der Beschichtung zwischen 100 µm und 200 µm. Insbesondere ist die Beschichtung mittels elektrophoretischer Abscheidung auf den Statorstern aufgebracht. Die Beschichtung ist insbesondere elektrisch isolierend. Hierdurch kann eine vorteilhafte elektrische Isolation zwischen den Spulen und dem Blechpacket des Statorsterns erfolgen.Alternatively, it would be conceivable for the coils to be wound as air-core coils and attached to the stator teeth. For example, the coils of a coil group can be continuously wound on a winding tool and then placed on the stator teeth of the stator star. The coils of the stator winding are preferably made from enameled wire. The enameled wire has, in particular, a coating which comprises at least one temperature-resistant basic insulation and at least one cover layer which, in particular, adheres by heating. The adhesive effect of the enamel wire is activated in particular by means of heat. The coils of a coil group are initially wound as air-core coils. After winding the coil groups, the adhesive effect of the enameled wire is activated by heating, which causes the individual turns of the coils to stick together. In particular, the coil groups are heated for gluing the turns of the coils before the coil groups are placed on the stator teeth of the stator star. Alternatively, however, the coil groups can also first be placed on the stator teeth of the stator star and then heated in order to cause the turns of the coils to stick together. In this way, an advantageous mechanical strength of the coil groups can be achieved. It is also proposed that the stator star has a coating with a layer thickness of a maximum of 200 μm. In particular, the layer thickness of the coating is between 100 μm and 200 μm. In particular, the coating is applied to the stator star by means of electrophoretic deposition. The coating is in particular electrically insulating. This allows advantageous electrical insulation between the coils and the laminated core of the stator star.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Stator eine stirnseitig auf die Spulenkörper aufgesetzte kreisringförmige Leiterplatte aufweist, welche zu einer elektrischen Verschaltung der Spulengruppen vorgesehen ist. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Hierdurch kann eine vorteilhaft einfache elektrische Verschaltung der Spulengruppen erreicht werden. Vorzugsweise weist zumindest ein Teil der Spulenköper sich axial erstreckende Stifte auf, welche zu einer Befestigung der Leiterplatte vorgesehen sind. Besonders bevorzugt weisen alle Spulenkörper sich axial erstreckende Stifte auf, welche zu einer Befestigung der Leiterplatte vorgesehen sind. Zudem können die Stifte als Abstandshalter zwischen den Spulen und der Leiterplatte und/oder zur Zentrierung der Leiterplatte vorgesehen sein. Hierdurch kann eine vorteilhaft einfache und/oder zuverlässige Anordnung der Leiterplatte erreicht werden.It is further proposed that the stator has an annular circuit board placed on the end face of the coil body, which circuit board is provided for an electrical connection of the coil groups. “Provided” is to be understood in particular as specifically designed and / or equipped. The fact that an object is provided for a specific function should be understood in particular to mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state. In this way, an advantageously simple electrical connection of the coil groups can be achieved. At least some of the coil formers preferably have axially extending pins which are provided for fastening the printed circuit board. Particularly preferably, all coil bodies have axially extending pins which are provided for fastening the circuit board. In addition, the pins can be provided as spacers between the coils and the circuit board and / or for centering the circuit board. This can an advantageously simple and / or reliable arrangement of the circuit board can be achieved.

Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Stators mit einem hohlzylindrischen Statorjoch, mit einem in dem Statorjoch angeordneten Statorstern, welcher eine Mehrzahl von radial nach außen gerichteten Statorzähnen aufweist, deren Spitzen im Montagezustand an korrespondierenden Verbindungsstellen am Innenumfang des Statorjochs anliegen, und mit einer auf den Statorzähnen angeordneten, drei Phasen umfassenden Statorwicklung, wobei jede Phase sechs Spulen umfasst und jede Spule auf einen Spulenkörper aufgebracht ist, vorgeschlagen, bei welchem jeweils zumindest drei Spulen einer Phase zu einer Spulengruppe zusammengefasst werden, die Spulen einer Spulengruppe jeweils durchgehend auf benachbarte Spulenkörper gewickelt werden und die Spulengruppen vor dem Fügen des Statorsterns mit dem Statorjoch auf die Statorzähne aufgeschoben werden. Eine mittlere Spule jeder Spulengruppe wird vorzugsweise jeweils gegensinnig zu den äußeren Spulen derselben Spulengruppe gewickelt.In addition, a method for producing a stator according to the invention with a hollow cylindrical stator yoke, with a stator star arranged in the stator yoke, which has a plurality of radially outwardly directed stator teeth, the tips of which in the assembled state rest on corresponding connection points on the inner circumference of the stator yoke, and with a the stator teeth arranged, three phases comprising stator winding, each phase comprises six coils and each coil is applied to a coil body, proposed in which at least three coils of a phase are combined into a coil group, the coils of a coil group are each continuously wound on adjacent coil formers and the coil groups are pushed onto the stator teeth before joining the stator star with the stator yoke. A middle coil of each coil group is preferably wound in opposite directions to the outer coils of the same coil group.

Der erfindungsgemäße Stator soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Stator zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.The stator according to the invention should not be restricted to the application and embodiment described above. In particular, the stator according to the invention can have a number of individual elements, components and units that differs from a number of individual elements, components and units mentioned herein in order to fulfill a mode of operation described herein.

FigurenlisteFigure list

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages emerge from the following description of the drawings. An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into useful further combinations.

Es zeigen:

1 eine Explosionsdarstellung eines Stators für einen Elektromotor mit einem hohlzylindrischen Statorjoch und einem Statorstern,
2 eine perspektivische Darstellung des Statorjochs und des Statorsterns,
3 eine perspektivische Darstellung des Statorsterns mit teilweise montierten Spulengruppen,
4 eine Draufsicht des Statorsterns mit montierten Spulengruppen,
5 eine Wicklungsschema einer Statorwicklung des Stators und
6 eine schematische Darstellung hinsichtlich des Aufbringens der Spulengruppen auf den Statorstern.

Show it:

1 an exploded view of a stator for an electric motor with a hollow cylindrical stator yoke and a stator star,
2 a perspective view of the stator yoke and the stator star,
3 a perspective view of the stator star with partially assembled coil groups,
4th a top view of the stator star with assembled coil groups,
5 a winding scheme of a stator winding of the stator and
6th a schematic representation of the application of the coil groups to the stator star.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Stators 10 für einen Elektromotor. Der Stator 10 umfasst ein hohlzylindrisches Statorjoch 12 und einen Statorstern 14. Das Statorjoch 12 und der Statorstern 14 sind jeweils durch ein stanzpakettiertes Blechpaket 34 gebildet. 2 zeigt das Statorjoch 12 und den Statorstern 14 in einer perspektivischen Ansicht. In einem Montagezustand ist der Statorstern 14 innerhalb des Statorjochs 12 angeordnet. Der Statorstern 14 kann insbesondere mittels Pressung oder Schrumpfung mit dem Statorjoch 12 gefügt sein. Der Statorstern 14 weist eine Mehrzahl von radial nach außen gerichteten Statorzähnen 16 auf. Der Statorstern 14 weist 18 Statorzähne 16 auf. Die Spitzen 18 der Statorzähne16 liegen im Montagezustand an korrespondierenden Verbindungsstellen 20 am Innenumfang des Statorjochs 12 an. 1 shows an exploded view of a stator 10 for an electric motor. The stator 10 comprises a hollow cylindrical stator yoke 12th and a stator star 14th . The stator yoke 12th and the stator star 14th are each made by a stacked laminated core 34 educated. 2 shows the stator yoke 12th and the stator star 14th in a perspective view. The stator star is in an assembled state 14th inside the stator yoke 12th arranged. The stator star 14th can in particular by means of pressing or shrinkage with the stator yoke 12th be joined. The stator star 14th has a plurality of radially outwardly directed stator teeth 16 on. The stator star 14th has 18 stator teeth 16 on. The tips 18th the stator teeth16 are in the assembled state at corresponding connection points 20th on the inner circumference of the stator yoke 12th at.

Zudem weist der Stator 10 eine auf den Statorzähnen 16 angeordnete, drei Phasen U, V, W umfassenden Statorwicklung 22. Jede Phase U, V, W der Statorwicklung 22 umfasst eine Mehrzahl von Spulen 24. Jede der Spulen 24 ist jeweils auf einen Spulenkörper 26 aufgebracht. Die Spulenkörper 26 sind rahmenförmig ausgebildet und weisen eine zu einer Außengeometrie der Statorzähne 16 korrespondierende Innengeometrie auf Jeweils drei Spulen 24 einer Phase U, V, W sind zu einer Spulengruppe 28 zusammengefasst. Der Stator 10 weist sechs Spulengruppen 28 auf, wobei jede der Phasen U, V, W jeweils zwei Spulengruppen 28 umfasst. Die Spulen 24 einer Spulengruppe 28 sind jeweils durchgehend auf drei benachbarte Spulenkörper 26 gewickelt. Eine mittlere Spule 40 jeder Spulengruppe 28 ist jeweils gegensinnig zu den äußeren Spulen 42 derselben Spulengruppe 28 gewickelt (vgl. 5). Jede Spulengruppe 28 ist somit über jeweils zwei Spulenenden 30, 32 kontaktierbar. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Statorsterns 14, auf welchen bereits fünf der sechs Spulengruppen 28 aufgebracht sind. 4 zeigt eine Draufsicht des Statorsterns 14 mit vollständig aufgebrachten Spulengruppen 28, aus welcher der hohe Wicklungsfüllfaktor ersichtlich wird.In addition, the stator 10 one on the stator teeth 16 arranged, three phases U , V , W. comprehensive stator winding 22nd . Every phase U , V , W. the stator winding 22nd includes a plurality of coils 24 . Each of the coils 24 is each on a spool 26th upset. The bobbin 26th are frame-shaped and have an outer geometry of the stator teeth 16 Corresponding internal geometry on three spools each 24 a phase U , V , W. are part of a coil group 28 summarized. The stator 10 has six coil groups 28 on, taking each of the phases U , V , W. two coil groups each 28 includes. The spools 24 a coil group 28 are each continuous on three adjacent bobbins 26th wrapped. A medium coil 40 each coil group 28 is opposite to the outer coils 42 same coil group 28 wrapped (cf. 5 ). Each coil group 28 is thus over two coil ends 30th , 32 contactable. 3 shows a perspective view of the stator star 14th , on which already five of the six coil groups 28 are upset. 4th shows a top view of the stator star 14th with fully applied coil groups 28 which shows the high winding fill factor.

Alternativ könnten die Spulen 24 als Luftspulen gewickelt und auf die Statorzähne 16 aufgebracht sein. Beispielsweise können die Spulen 24 einer Spulengruppe 28 durchgängig auf ein Wickelwerkzeug gewickelt werden und anschließend auf die Statorzähne 16 des Statorsterns 14 aufgesetzt werden. Vorzugsweise sind die Spulen 24 der Statorwicklung 22 aus Backlackdraht ausgebildet. Zudem weist der Statorstern 14 eine elektrisch isolierende Beschichtung mit einer Schichtdicke von maximal 200 µm auf. Vorzugsweise beträgt die Schichtdicke der Beschichtung zwischen 100 µm und 200 µm. Die Beschichtung kann insbesondere mittels elektrophoretischer Abscheidung auf den Statorstern 14 aufgebracht. Ferner ist es ebenso möglich, die Spulen 24 einer Spulengruppe 28 durchgehend unmittelbar auf drei benachbarte Statorzähne 16 des Statorsterns 14 zu wickeln.Alternatively, the coils could 24 wound as air coils and onto the stator teeth 16 be upset. For example, the coils 24 a coil group 28 be continuously wound on a winding tool and then on the stator teeth 16 of the stator star 14th be put on. Preferably the coils are 24 the stator winding 22nd formed from enameled wire. In addition, the stator star 14th an electrically insulating coating with a maximum layer thickness of 200 µm. The layer thickness of the coating is preferably between 100 μm and 200 μm. The coating can be applied to the stator star in particular by means of electrophoretic deposition 14th upset. It is also possible to use the coils 24 a coil group 28 continuously directly on three adjacent stator teeth 16 of the stator star 14th to wrap.

Der Stator 10 weist ferner eine stirnseitig auf die Spulenkörper 26 aufgesetzte kreisringförmige Leiterplatte 36, welche zu einer elektrischen Verschaltung der Spulengruppen 28 vorgesehen ist. Zumindest ein Teil der Spulenköper 26 weist sich axial erstreckende Stifte 38 auf, welche zu einer Befestigung der Leiterplatte 36 vorgesehen sind. 5 zeigt ein Wicklungsschema der Statorwicklung 22, sowie eine mittels der Leiterplatte 36 hergestellte Verschaltung der Spulengruppen 28.The stator 10 also has an end face on the bobbin 26th attached circular circuit board 36 which lead to an electrical interconnection of the coil groups 28 is provided. At least some of the bobbins 26th has axially extending pins 38 on which to attach the circuit board 36 are provided. 5 shows a winding scheme of the stator winding 22nd , as well as one by means of the circuit board 36 Established interconnection of the coil groups 28 .

Zur Herstellung des Stators 10 werden jeweils drei Spulen 24 einer Phase U, V, W zu einer Spulengruppe 28 zusammengefasst. Die Spulen 24 einer Spulengruppe 28 werden, beispielsweise mittels einer Linearwickelmaschine, jeweils durchgehend auf drei benachbarte Spulenkörper 26 gewickelt. Eine mittlere Spule 40 jeder Spulengruppe 28 wird jeweils gegensinnig zu den äußeren Spulen 42 derselben Spulengruppe 28 gewickelt (vgl. 5). Die Spulengruppen 28 werden vor dem Fügen des Statorsterns 14 mit dem Statorjoch 12 auf die Statorzähne 16 aufgeschoben (vgl. 6).To manufacture the stator 10 there are three coils each 24 a phase U , V , W. to a coil group 28 summarized. The spools 24 a coil group 28 are, for example by means of a linear winding machine, continuously on three adjacent bobbins 26th wrapped. A medium coil 40 each coil group 28 is opposite to the outer coils 42 same coil group 28 wrapped (cf. 5 ). The coil groups 28 before joining the stator star 14th with the stator yoke 12th on the stator teeth 16 postponed (cf. 6th ).

Alternativ könnten die Spulen 24 einer Spulengruppe 28 zunächst als durchgehend als Luftspulen gewickelt werden. Die Spulen 24 der Statorwicklung 22 sind in diesem Fall vorzugsweise aus Backlackdraht ausgebildet. Der Backlackdraht weist eine Lackierung auf, welche zumindest eine temperaturfeste Grundisolation und zumindest eine insbesondere durch Erwärmen verklebende Deckschicht umfasst. Nach dem Wickeln der Spulengruppen 28 wird die Klebewirkung des Backlackdrahts durch Erwärmen aktiviert, wodurch die die einzelnen Windungen der Spulen 24 miteinander verkleben. Insbesondere erfolgt das Erwärmen der Spulengruppen 28 zum Verkleben der Windungen der Spulen 24 vor einem Aufsetzen der Spulengruppen 28 auf die Statorzähne 16 des Statorsterns 14. Alternativ können die Spulengruppen 28 jedoch auch zunächst auf die Statorzähne 16 des Statorsterns 14 aufgesetzt und im Anschluss daran erwärmt werden, um ein Verkleben der Windungen der Spulen 24 zu bewirken. Hierdurch kann eine vorteilhafte mechanische Festigkeit der Spulengruppen erreicht werden. Die Beschichtung ist insbesondere elektrisch isolierend.Alternatively, the coils could 24 a coil group 28 are initially wound as air-core coils. The spools 24 the stator winding 22nd are in this case preferably made of enameled wire. The enameled baked wire has a coating which comprises at least one temperature-resistant basic insulation and at least one cover layer which, in particular, adheres by heating. After winding the coil groups 28 the adhesive effect of the enamel wire is activated by heating, which causes the individual turns of the coils 24 glue together. In particular, the coil groups are heated 28 for gluing the turns of the coils 24 before putting on the coil groups 28 on the stator teeth 16 of the stator star 14th . Alternatively, the coil groups 28 but also initially on the stator teeth 16 of the stator star 14th put on and then heated to stick the turns of the coils 24 to effect. In this way, an advantageous mechanical strength of the coil groups can be achieved. The coating is in particular electrically insulating.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: Statorstator
1212: StatorjochStator yoke
1414th: StatorsternStator star
1616: StatorzahnStator tooth
1818th: Spitzetop
2020th: VerbindungsstelleConnection point
2222nd: StatorwicklungStator winding
2424: SpuleKitchen sink
2626th: SpulenkörperBobbin
2828: SpulengruppeCoil group
3030th: SpulenendeEnd of coil
3232: SpulenendeEnd of coil
3434: BlechpaketLaminated core
3636: LeiterplatteCircuit board
3838: Stiftpen
4040: mittlere Spulemiddle coil
4242: äußere Spule outer coil
UU: Phasephase
VV: Phasephase
WW.: Phasephase

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102016205538 A1 [0002]
US 4774428 [0008]

Claims

Stator for an electric motor with a hollow cylindrical stator yoke (12), with a stator star (14) which is arranged in the stator yoke (12) and has a plurality of radially outwardly directed stator teeth (16), the tips (18) of which in the assembled state at corresponding connection points (20) rest on the inner circumference of the stator yoke (12), and with a stator winding (22) arranged on the stator teeth (16) and comprising three phases (U, V, W), each phase (U, V, W) having a plurality of coils (24) and wherein each coil (24) is each wound on a coil former (26) which is applied to one of the stator teeth (16), characterized in that three coils (24) of a phase (U, V , W) are combined to form a coil group (28) and the coils (24) of a coil group (28) are each continuously wound in series on immediately adjacent bobbins (26), which are each applied to immediately adjacent stator teeth (16).

Stator after Claim 1 , characterized in that a middle coil (40) of each coil group (28) is wound in opposite directions to the outer coils (42) of the same coil group (28).

Stator after Claim 1 or 2 , characterized by an annular circuit board (36) placed on the end face of the coil formers (26) and provided for electrical connection of the coil groups (28).

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of the coil formers (26) have axially extending pins (38) which are provided for fastening the printed circuit board (36).

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that each coil group (28) can be contacted via two coil ends (30, 32).

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the stator star (14) has 18 stator teeth (16).

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the stator yoke (12) and the stator star (14) are each formed by a stacked laminated core (34).

Method for producing a stator (10) according to one of the preceding claims, with a hollow cylindrical stator yoke (12), with a stator star (14) which is arranged in the stator yoke (12) and has a plurality of radially outwardly directed stator teeth (16), the tips (18) of which, in the assembled state, rest on corresponding connection points (20) on the inner circumference of the stator yoke (12), and with a stator winding (22) arranged on the stator teeth (16) and comprising three phases (U, W, W), each Phase (U, V, W) comprises a plurality of coils (24) and each coil (24) is applied to a coil former (26), characterized in that at least three coils (24) of a phase (U, V, W ) are combined to form a coil group (28), the coils (24) of a coil group (28) are each continuously wound on adjacent coil bobbins (26) and the coil groups (28) before joining the stator star (14) to the stator yoke (12) on the stator counters ne (16) can be postponed.

Procedure according to Claim 8 , characterized in that a middle coil (40) of each coil group (28) is wound in opposite directions to the outer coils (42) of the same coil group (28).