DE102020207226A1

DE102020207226A1 - Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102020207226A1
Application number: DE102020207226.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Krabus; Arash Shaghaghi
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-06-09
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2021-12-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Herstellen eines Bauteils einer elektrischen Maschine, das mehrere Zähne aufweist, wobei die Zähne Nuten ausbilden und wobei um die Zähne mindestens eine Erregerwicklung gewickelt wird. Das Verfahren (100) umfasst ein Anordnen (101) einer Expansionsschicht (14) zwischen der Erregerwicklung und mindestens einem Zahn.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer elektrischen Maschine, ein Nutisolationspapier für eine Nut eines Bauteils einer elektrischen Maschine sowie ein Bauteil einer elektrischen Maschine nach den unabhängigen Ansprüchen.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, eine Imprägnierung eines Bauteils einer elektrischen Maschine zum Erreichen der Funktionen Stabilisierung, Wärmeabgabe und Isolation durch ein Tauchen in Imprägnierharz zu erreichen. Dabei bestehen allerdings im Stand der Technik Defizite, die oben beschriebenen Anforderungen in der erforderlichen Qualität zu erreichen.
So beschreibt beispielsweise die DE 600 11 313 T2 eine entsprechende Statorisolation einer rotierenden elektrischen Maschine mittels eines Isolationsharzes.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer elektrischen Maschine derart zu verbessern, dass die Funktionen der Stabilisierung, der Wärmeabgabe und der Isolation prozesssicher und in hoher Qualität erreicht werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer elektrischen Maschine, wobei das Bauteil mehrere Zähne aufweist. Bei der elektrischen Maschine handelt es sich insbesondere um einen Elektromotor. Bei dem Bauteil handelt es sich insbesondere um den Stator oder den Rotor der elektrischen Maschine. Bei den Zähnen handelt es sich somit um Statorzähne oder Rotorzähne.
Die Zähne bilden Nuten aus, insbesondere zwischen ihnen, wobei um die Zähne mindestens eine Erregerwicklung gewickelt wird. Die Erregerwicklung umfasst insbesondere mindestens einen Draht. Das Verfahren umfasst ein Anordnen einer Expansionsschicht zwischen mindestens einem Zahn und der Erregerwicklung. Unter dem Begriff „Expansionsschicht“ ist insbesondere eine Schicht zu verstehen, die aktivierbar ausgebildet ist. In anderen Worten kann die Schicht gezielt aktiviert werden, um dann zu expandieren. Insbesondere ist die Expansionsschicht thermisch und/oder chemisch aktivierbar. Dies bedeutet, dass sich die Expansionsschicht durch einen thermischen und/oder chemischen Prozess aktivieren lässt und sich somit ausdehnt.
Die Expansionsschicht umfasst insbesondere Epoxidpulver. Die Expansionsschicht kann insbesondere gekapselt sein. Dies bedeutet, dass das Material der Expansionsschicht eine Umhüllung umfasst, die erst nach einer entsprechenden Aktivierung das eigentliche Material der Expansionsschicht freisetzt und somit die Expansion einleitet.
Das Anordnen zwischen der Erregerwicklung und dem mindestens einen Zahn kann insbesondere durch Aufbringen einer Expansionsschicht auf einer Innenwand mindestens einer Nut, insbesondere aller Nuten des Bauteils, erfolgen. Nach dem Wickeln der Erregerwicklung um die Zähne ist demnach die Expansionsschicht zwischen der Erregerwicklung und dem Zahn angeordnet. Die Zähne sind insbesondere durch aufeinandergestapelte Blechpakete gebildet, wobei die Expansionsschicht in der Innenwand der Nut auf die entsprechenden Blechpakete aufgetragen wird.
Ferner kann das Verfahren ein Aufbringen der Expansionsschicht auf einem Nutisolationspapier umfassen. In anderen Worten wird mindestens eine Oberfläche, ferner bevorzugt beide Oberflächen, des Nutisolationspapiers, mit der Expansionsschicht beschichtet.
Ferner kann das Verfahren ein Verwenden eines Nutisolationspapiers mit einer integrierten Expansionsschicht umfassen. Dabei kann das Nutisolationspapier mehrlagig ausgebildet sein, wobei die Expansionsschicht zwischen zwei Lagen des Nutisolationspapiers angeordnet ist.
Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren das Einbringen des Nutisolationspapiers in eine Nut. Insbesondere wird in jede Nut ein Nutisolationspapier eingebracht. Im Anschluss wird die mindestens eine Erregerwicklung um die Zähne gewickelt. Somit ist die Expansionsschicht mittels des Nutisolationspapiers zwischen mindestens einem Zahn und der Erregerwicklung angeordnet.
Ferner kann das Verfahren das Aktivieren der Expansionsschicht umfassen, wobei die Eigenschaften einer Imprägnierung erreicht werden.
Mittels des vorliegenden Verfahrens werden die Eigenschaften einer Imprägnierung des Bauteils prozesssicher gewährleistet, ohne einen entsprechenden Tauchprozess in ein Imprägnierharz durchzuführen. Insbesondere umfasst das Verfahren keine Verwendung eines Imprägnierharzes. Stattdessen werden das Imprägnierharz und der Imprägniervorgang durch die Verwendung einer Expansionsschicht ersetzt. In anderen Worten handelt es sich bei der Expansionsschicht demnach um ein Imprägniermittel.
Ein Vorteil ist, dass das Beschichtungsobjekt dadurch, dass es sich entweder um die Innenwand der Nut oder das Nutisolationspapier handelt, weniger komplex ist, sodass die Expansionsschicht gezielt dosiert werden kann. Dadurch werden der Verbrauch und die Kosten reduziert und es resultiert eine bessere Umweltverträglichkeit.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Nutisolationspapier für eine Nut eines Bauteils einer elektrischen Maschine, wobei das Nutisolationspapier eine Expansionsschicht, insbesondere wie oben beschrieben, aufweist.
Das Nutisolationspapier umfasst insbesondere eine Polyimid-Lage, die die eigentliche elektrische Isolationsschicht ist. Ferner kann das Nutisolationspapier mindestens eine Aramid-Lage, insbesondere eine Aramid-Papierlage, umfassen. Die Aramid-Lage sorgt insbesondere für eine hohe elektrische, chemische und mechanische Integrität. Insbesondere umfasst das Isolationspapier zwei Aramid-Lagen, wobei eine Polyimid-Lage zwischen den Aramid-Lagen angeordnet ist. Ferner kann zwischen den beiden Aramid-Lagen eine Expansionsschicht angeordnet sein. Ferner kann die Expansionsschicht auf mindestens eine der außenliegenden Aramid-Lagen aufgebracht sein. Ferner kann das Nutisolationspapier keine Aramid-Lage aufweisen.
In einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung ein Bauteil einer elektrischen Maschine, insbesondere einen Rotor oder einen Stator, insbesondere für einen Elektromotor, der mehrere Zähne aufweist, wobei die Zähne Nuten ausbilden, und wobei um die Zähne mindestens eine Erregerwicklung gewickelt ist. Dabei ist zwischen den Zähnen und der jeweiligen Erregerwicklung eine Expansionsschicht angeordnet. Die Expansionsschicht kann dabei aktivierbar sein oder bereits aktiviert sein, sodass diese expandiert ist.
Durch die vorliegende Erfindung lässt sich eine gute thermische Anbindung realisieren. Diese ist insbesondere das Resultat einer Verdrängung der Luft in den Drahteck-Radienbereichen der Erregerwicklung. Weitere Vorteile sind die elektrische Isolation und die gute mechanische Anbindung. Dadurch werden ein Verschleißschutz und eine dauerhafte elektrische Isolation erreicht.
Es zeigen in rein schematischer Darstellung:

1 ein Verfahrensschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Nutisolationspapiers; und
3 eine Schnittdarstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Nutisolationspapiers.

1 zeigt ein Verfahrensschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Herstellen eines Bauteils einer elektrischen Maschine.
Das Verfahren 100 umfasst das Anordnen 101 einer Expansionsschicht 14 zwischen einer Erregerwicklung des Bauteils und einem Zahn. Das Anordnen 101 kann das Aufbringen 103 der Expansionsschicht 14 auf einer Innenwand mindestens einer Nut des Bauteils umfassen. Ferner kann das Verfahren das Verwenden 104 eines Nutisolationspapiers 10 umfassen, in das eine Expansionsschicht 14 integriert ist. Insbesondere wird in jede Nut des Bauteils ein Nutisolationspapier 10 eingebracht 105. Ferner kann auf die Innenwand jeder Nut eine Expansionsschicht 14 aufgebracht werden 102.
Als nächsten Schritt kann das Verfahren 100 das Wickeln 106 der Erregerwicklung um die Zähne umfassen. Auf diese Weise ist die Expansionsschicht 14, die auf und/oder in dem Nutisolationspapier und/oder auf der Innenwand der Nut aufgebracht ist, zwischen der Erregerwicklung und mindestens einem Zahn angeordnet. Ferner kann das Verfahren 100 das Aktivieren 107 der Expansionsschicht und somit ein Erreichen der Eigenschaften einer Imprägnierung 108 des Bauteils umfassen.
2 zeigt ein Nutisolationspapier 10, das eine erste Oberfläche 11 und eine zweite Oberfläche 12 aufweist, wobei auf der ersten Oberfläche 11 eine Expansionsschicht 14 aufgebracht ist. Ferner kann auch auf der zweiten Oberfläche 12 eine Expansionsschicht aufgebracht sein.
3 zeigt ein Nutisolationspapier 10, das mehrere Lagen 13 umfasst, wobei eine Lage 13 durch eine Expansionsschicht 14 gebildet ist. Das Nutisolationspapier 10 weist somit eine integrierte Expansionsschicht auf.
Bezugszeichenliste

100: Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer elektrischen Maschine
101: Anordnen einer Expansionsschicht zwischen Erregerwicklung und Zahn
102: Aufbringen der Expansionsschicht auf eine Innenwand mindestens einer Nut
103: Aufbringen der Expansionsschicht auf einem Nutisolationspapier
104: Verwenden eines Nutisolationspapiers mit einer integrierten Expansionsschicht
105: Einbringen des Nutisolationspapier in eine Nut
106: Wickeln der Erregerwicklung um die Zähne
107: Aktivieren der Expansionsschicht
108: Erreichen der Eigenschaften einer Imprägnierungdes Bauteils
10: Nutisolationspapier
11: erste Oberfläche
12: zweite Oberfläche
13: Lage
14: Expansionsschicht

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 60011313 T2 [0003]

Claims

Verfahren (100) zum Herstellen eines Bauteils einer elektrischen Maschine, wobei das Bauteil mehrere Zähne aufweist, wobei die Zähne Nuten ausbilden, wobei um die Zähne mindestens eine Erregerwicklung gewickelt wird (106), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) ein Anordnen (101) einer Expansionsschicht (14) zwischen der Erregerwicklung und mindestens einem Zahn umfasst.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsschicht (14) aktivierbar ausbildet ist.
Verfahren (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsschicht (14) thermisch aktivierbar ist.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsschicht (14) chemisch aktivierbar ist.
Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) ein Aufbringen (102) der Expansionsschicht (14) auf eine Innenwand mindestens einer Nut umfasst.
Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) ein Aufbringen (103) der Expansionsschicht (14) auf einem Nutisolationspapier (10) umfasst.
Verfahren (100) nach einem der vorangehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) ein Verwenden (104) eines Nutisolationspapiers (10) mit einer integrierten Expansionsschicht (14) umfasst.
Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (100) ein Einbringen (105) des Nutisolationspapiers (10) in eine Nut umfasst.
Nutisolationspapier (10) für eine Nut eines Bauteils einer elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutisolationspapier (10) eine Expansionsschicht (14) aufweist.
Bauteil einer elektrischen Maschine, wobei das Bauteil mehrere Zähne aufweist, wobei die Zähne Nuten ausbilden, wobei um die Zähne mindestens eine Erregerwicklung gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Zähnen und der jeweiligen Erregerwicklung eine Expansionsschicht (14) angeordnet ist.