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Die Erfindung betrifft eine Isoliermaske für einen Stator nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Stator und eine elektrische Maschine mit einer solchen Isoliermaske sowie ein Herstellungsverfahren für einen Stator mit einer solchen Isoliermaske.
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Stand der Technik
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Die zunehmende Elektrifizierung vor allem in mobilen Anwendungen führt zu einem Bedarf von elektrischen Maschinen mit erhöhter Leistungsdichte. Solche Maschinen nutzen meist segmentierte Statoren, da auf diese Weise gegenüber Vollschnitt-Statoren kleinere Baulängen und höhere Kupferfüllfaktoren möglich sind. Segmentierte Statoren haben den Nachteil, dass ihre Fertigung signifikant aufwändiger und damit fehleranfälliger ist, da wesentlich mehr Einzelteile zusammengeführt und zusammengebaut werden. Beispielsweise müssen gemäß dem Stand der Technik für jedes Segment des Stators jeweils zwei Isoliermasken bereitgestellt werden, während ein Vollschnitt-Stator in der Regel nur insgesamt zwei Isoliermasken benötigt, jeweils einen für jede der beiden axialen Stirnseiten.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile
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Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Isoliermaske für einen Stator, aufweisend eine Mehrzahl von Einzelmasken, welche für die Verwendung auf Statorsegmenten des Stators ausgebildet sind. Die Mehrzahl von Einzelmasken ist um einen gedachten Statormittelpunkt angeordnet, insbesondere weitgehend kreisförmig. Erfindungsgemäß sind jeweils zueinander benachbarte Einzelmasken mit wenigstens einem Verbindungselement miteinander verbunden, wobei das Verbindungselement derart ausgebildet ist, dass in einem ersten Zustand des Verbindungselements die jeweils beiden Einzelmasken einen vorgegebenen tangentialen ersten Abstand zueinander aufweisen und dass in einem zweiten Zustand des Verbindungselements der Abstand zwischen den beiden Einzelmasken veränderbar ist auf einen tangentialen zweiten Abstand welcher größer oder kleiner ist als der erste Abstand.
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Das hat den Vorteil, dass mit einer solchen Isoliermaske die Fertigung des Stators vereinfacht werden kann. Dadurch, dass die jeweils einem Statorsegment zugeordnete Einzelmasken mittels der Verbindungselemente zu einer einzelnen Isoliermaske miteinander verbunden sind, kann auf für einen segmentierten Stator für jeweils eine Stirnseite nur eine einzelne Isoliermaske verwendet werden.
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Dabei soll unter einer weitgehend kreisförmigen Anordnung insbesondere eine solche Anordnung verstanden werden, welche um weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10%, besonders bevorzugt weniger als 5% von einer kreisförmigen Anordnung abweicht.
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Weiterhin kann eine solche Isoliermaske den Vorteil aufweisen, dass auf diese Weise alle Statorsegmente mittels wenigstens einer Isoliermaske in einem zueinander vorgebbaren Abstand - dem ersten Abstand oder zweiten Abstand - um einem gedachten Statormittelpunkt anordenbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, die Statorsegmente ohne zusätzliches Werkzeug zum Positionieren bzw. Anordnen - wie es im Stand der Technik üblich ist - zu bewickeln.
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Dabei soll unter einer Einzelmaske eine Isoliermaske für ein Statorsegment verstanden werden verstanden werden, welche zumindest für die elektrische Isolierung von wenigstens einer axialen Stirnseite des Statorsegments gegenüber wenigstens einer Spulenwicklung vorgesehen ist. Typischerweise weist ein Statorsegment jeweils einen Statorzahn auf. Vorteilhaft soll unter einer Einzelmaske ein bevorzugt einstückiges Bauteil verstanden werden, insbesondere ein Bauteil aufweisend einen Isolator. Typischerweise sind die Einzelmasken Bauteile, welche überwiegend, bevorzugt weitgehend vollständig aus Kunststoff ausgebildet sind. Vorteilhaft sind die Einzelmasken dazu ausgebildet, auf ein Statorsegment aufgesetzt bzw. aufgeschoben zu werden, insbesondere auf eine der axialen Stirnseiten des Statorsegments.
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Vorteilhaft entspricht die Zahl der Einzelmasken einer Isoliermaske der Anzahl der Statorzähne bzw. der Statorsegmente. Bevorzugt sind für jedes Statorsegment jeweils zwei Einzelmasken vorgesehen, die in entgegengesetzter Axialrichtung von oben und unten auf das Statorsegment bzw. auf den Statorzahn aufgesetzt werden, bzw. in anderen Worten jeweils von oben und unten auf die beiden axialen Stirnseiten des Statorsegments bzw. des Statorzahns aufgesetzt werden. Es ist aber auch denkbar, dass auf einem Stator nur auf einer axialen Stirnseite eine Isoliermaske angeordnet wird, bevorzugt auf der der Elektronik zugewandten Stirnseite
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Die Einzelmasken sind durch wenigstens ein Verbindungselement zu einer Isoliermaske miteinander verbunden. Darunter, dass die Einzelmasken mittels eines Verbindungselement miteinander verbunden sind, soll insbesondere verstanden werden, dass die Einzelmasken zumindest in dem ersten Zustand des Verbindungselements miteinander verbunden sind. Es ist denkbar, dass die Anzahl der Verbindungselemente der Anzahl der Einzelmasken oder einem Vielfachen der Anzahl der Einzelmasken entspricht, so dass beispielsweise zwei benachbarte Einzelmasken mit einem oder zwei Verbindungselementen verbunden sind, welche jeweils nur genau diese beiden Einzelmasken verbinden. Es ist aber auch denkbar, dass ein Verbindungselement mehr als zwei Einzelmasken miteinander verbindet, beispielsweise ist es denkbar, dass ein gabelförmiges Verbindungselement drei Ausläufer hat, welche mit drei Einzelmasken verbunden sind. Es ist insbesondere denkbar, dass ein Verbindungselement alle Einzelmasken der Isoliermaske miteinander verbindet, beispielsweise ist es möglich, dass das Verbindungselement um den gedachten Statormittelpunkt verläuft, etwas kreisförmig, und innerhalb oder außerhalb von den Einzelmasken angeordnet ist und jede der Einzelmasken an einem radial inneren oder radial äußeren Punkt kontaktiert bzw. verbunden ist.
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Vorteilhaft sind benachbarte Einzelmasken mit dem sie verbindenden Verbindungselemente einstückig ausgebildet. Unter einstückig soll in diesem Zusammenhang insbesondere stoffschlüssig verbunden, wie beispielsweise durch einen Schweißprozess und/oder einen Klebeprozess usw. und besonders vorteilhaft angeformt verstanden werden, wie durch die Herstellung aus einem Guss und/oder durch die Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren.
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Es ist auch möglich, dass die Isoliermaske mehrstückig bzw. aus mehreren Teilstücken ausgebildet ist, insbesondere jeweils die Einzelmasken und die Verbindungselemente als Teilstücke ausgebildet sind. Es ist auch denkbar, dass jeweils eine Anzahl an Einzelmasken einstückig mit einem oder zwei Verbindungselementen ausgebildet sind. Beispielsweise ist es denkbar, dass je zwei Einzelmasken mit einem Verbindungsstück formschlüssig oder kraftschlüssig verbunden ist.
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Dadurch, dass die Verbindungselemente einen ersten Zustand aufweisen, in welchem jeweils zwei benachbarte Einzelmasken einen vorgegebenen tangentialen ersten Abstand zueinander haben, und in einen zweiten Zustand überführbar sind, hat den Vorteil, dass die Isoliermaske über mehrere Prozessschritte bei der Herstellung als Halteelement dienen kann, wodurch der Prozess weiter vereinfacht wird. Beispielsweise ist es denkbar, dass in einem ersten Zustand der erste Abstand groß ist, so dass die Statorzähne einfach bewickelbar sind, insbesondere zum Nadelwickeln. Im zweiten Zustand ist es möglich, dass der zweite Abstand so weit verkleinert ist, dass die Statorsegmente unmittelbar aneinander anliegen oder sich kontaktieren, so dass diese ihre finale Position im Stator annehmen und mit einem weiteren Prozessschritt in dieser Position zueinander fixierbar sind
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Es ist grundsätzlich denkbar, dass das Verbindungselement derart ausgebildet ist, dass der Abstand zwischen den Einzelmasken veränderbar ist, indem das Verbindungselement beweglich und/oder verformbar, insbesondere plastisch oder elastisch verformbar, ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Verbindungselement als ein Klappenmechanismus oder als ein elastisches Federelement ausgebildet sein. Derartige Verbindungselement können bevorzugt mehrfach zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand wechseln.
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Es ist auch denkbar, dass das Verbindungselement derart ausgebildet ist, dass der Abstand zwischen den Einzelmasken veränderbar ist, indem das Verbindungselement durchtrennt und/oder entfernt wird, beispielsweise durch ein Scheidwerkzeug oder ein Stanzwerkzeug. In diesem Fall liegt ein erster Zustand mit einem definierten ersten tangentialen Abstand vor, wenn das Verbindungselement wenigstens zwei Einzelmasken verbindet. Nach dem Durchtrennen bzw. Entfernen des Verbindungselements sind die vorher verbundenen Einzelmasken frei beweglich, so dass ein zweiter Zustand vorliegt, in welchem ein zweiter tangentialer Abstand durch entsprechendes Anordnen der Einzelmasken einstellbar ist.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der Isoliermaske möglich.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform liegt vor, wenn das Verbindungselement jeweils zwei benachbarte Einzelmasken in dem tangentialen ersten Abstand miteinander verbindet und eine Trennstelle aufweist, so dass durch das Trennen der beiden Einzelmasken an der Trennstelle der zweite Zustand mit einem beliebigen tangentialen zweiten Abstand herstellbar ist. Das ermöglicht das Bereitstellen eines starren Verbindungselements, welches den ersten Abstand besonders zuverlässig sicherstellt, beispielsweise für das Wickeln der Spulen. Weiterhin ermöglicht die Trennstelle eine besonders einfache und damit zuverlässige Abtrennung der beiden Einzelmasken. Die Trennstelle kann insbesondere als eine Sollbruchstelle ausgebildet sein, beispielsweise durch eine Einkerbung oder Einschnürung am Verbindungselement. Es ist auch denkbar, dass die Sollbruchstelle bzw. Trennstelle durch eine Verjüngung am bzw. entlang des Verbindungselements ausgebildet ist.
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Weiterhin von Vorteil ist es, wenn die Einzelmasken jeweils einen radial außen angeordneten Jochabschnitt aufweisen, welcher zum Abdeckend eines Jochbereichs des Statorsegments ausgebildet ist, und dass jeweils ein Verbindungselement mit jeweils an von zwei zueinander benachbarten Einzelmasken zueinander gerichteten tangentialen Seiten der jeweiligen Jochabschnitte verbunden ist. Dabei ist unter einer tangentialen Seite die Seite zu verstehen, welche angrenzend an dem tangentialen Zwischenbereich zwischen zwei benachbarten Einzelmasken angeordnet ist. Das ermöglicht eine kompakte Bauweise der Isoliermaske, welche im Herstellungsprozess einfach handhabbar ist.
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Vorteilhaft ist der Jochabschnitt einstückig mit der Einzelmaske ausgebildet. Es ist denkbar, dass die Einzelmaske einen radial innen angeordneten Zahnabschnitt aufweist, welcher zum Abdecken des Statorzahns bzw. einer Statorzahnstirnfläche ausgebildet ist. Vorteilhaft ist der Zahnabschnitt einstückig mit der Einzelmaske ausgebildet.
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Die Isoliermaske wird weiter verbessert, wenn das wenigstens eine Verbindungselement weitgehend vollständig außerhalb von einem gedachten ersten Radius und weitgehend vollständig innerhalb von einem gedachten zweiten Radius angeordnet ist, wobei der erste Radius den kleinsten Abstand der Jochabschnitte zum gedachten Statormittelpunkt definiert und der zweite Radius den größten Abstand der Jochabschnitte zum gedachten Statormittelpunkt definiert. Anders formuliert liegt eine vorteilhafte Isoliermaske vor, wenn das wenigstens eine Verbindungselement weitgehend vollständig zwischen dem ersten Radius und dem zweiten Radius angeordnet ist. Auf diese Weise kann bei der Herstellung des Stators, insbesondere bei einem Pre-Cut Stator, beim Vereinzeln der Statorsegmente das wenigstens eine Verbindungselement besonders einfach und zuverlässig mit getrennt werden, beispielsweise beim Vereinzeln der Statorsegmente mit Hilfe von Keilen. Insbesondere können Trennstellen bzw. Sollbruchstellen des wenigstens einen Verbindungslements bzw. der Verbindungselemente außerhalb von dem gedachten ersten Radius und innerhalb von dem gedachten zweiten Radius angeordnet sein.
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Darunter, dass ein Element weitgehend vollständig außerhalb oder innerhalb von einem Bereich angeordnet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Element zu wenigstens 80%, bevorzugt wenigstens 90%, besonders bevorzugt wenigstens 95% seines Volumens, seiner Masse oder seiner Oberfläche außerhalb oder innerhalb von dem Bereich angeordnet ist.
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Eine alternative Verbesserung der Isoliermaske ist möglich, wenn das wenigstens eine Verbindungselement zumindest einen herausragenden Abschnitt aufweist, welcher außerhalb des zweiten Radius oder innerhalb des ersten Radius angeordnet ist. Damit wird ein Trennen des wenigstens einen Verbindungselements bzw. der Verbindungselemente vereinfacht, weil das Trennwerkzeug dazu nur außerhalb der Statorgrundfläche zu dem herausragenden Abschnitt angeführt werden muss. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Verbindungselement beim Einlegen in einen Werkzeugträger für den Stator bzw. die Statorsegmente aufgetrennt wird. Vorteilhaft ist eine Trennstelle bzw. Sollbruchstelle am herausragenden Abschnitt angeordnet. Es ist denkbar, dass das Verbindungselement weitgehend vollständig außerhalb des zweiten Radius oder innerhalb des ersten Radius angeordnet ist, beispielsweise kann das Verbindungselement an jeweils einer Seite der Einzelmasken verbunden sein, welche entlang des zweiten Radius oder ersten Radius verläuft.
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Eine Isoliermaske, bei welcher das wenigstens eine Verbindungselement mit den Jochabschnitten radial außen verbunden ist, ermöglicht einen besonders guten Wickelprozess. Dadurch, dass das wenigstens eine Verbindungselement bzw. die Verbindungselemente außen verbunden ist bzw. sind, kann beispielsweise eine Wickeldüse viel einfacher in einem Bereich zwischen zwei Einzelmasken geführt werden. Insbesondere kann auf diese Weise das Verbindungselement weitgehend vollständig außerhalb des zweiten Radius angeordnet sein. Ein weiterer Vorteil davon, dass das wenigstens eine Verbindungselement bzw. die Verbindungselemente mit den Jochabschnitten radial außen verbunden sind ist, dass eine Trennstelle bzw. Sollbruchstelle des Verbindungselements unmittelbar am Jochabschnitt angeordnet sein kann. Das ermöglicht ein restloses Abtrennen des Verbindungselements von den Einzelmasken.
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Darunter, dass das Verbindungselement mit den Jochabschnitten radial außen verbunden ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Verbindungselement an einer Außenseite der Einzelmaske, welche am zweiten Radius angeordnet ist bzw. entlang des zweiten Radius verläuft, mit der Einzelmaske verbunden ist.
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Eine besonders günstig herstellbare Variante liegt vor, wenn das wenigstens eine Verbindungselement als Angusselement ausgebildet ist, bevorzugt aufweisend einen Anspritzrahmen und/oder eine Anspritzspinne. Vorteilhaft ist die Isoliermaske vollständig als Spritzgussteil ausgebildet. Besonders vorteilhaft weist die Isoliermaske genau ein Verbindungselement auf, welche alle Einzelmasken miteinander verbindet.
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Das hat den zusätzlichen Vorteil, dass optimaler Spritzguss-Prozess gewährleistet werden kann. Dadurch, dass das Verbindungselement, welches im Herstellungsprozess des Stators abgetrennt wird, als Angusselement dient, kann in den Einzelmasken eine bessere Qualität gewährleistet werden. Insbesondere kann eine optimale Anspritzposition ausgewählt werden, beispielsweise aus einer Mold-Flow-Simulation. Zusätzlich kann eine optimale Position, an welcher das Verbindungselement mit den jeweiligen Einzelmasken verbunden ist, gewählt werden, so dass die Einzelmasken eine optimierte Struktur aufweisen, beispielsweise können auf diese Weise Wandstärkeänderungen durch ungünstig positionierte Verbindungselemente vermieden werden. Insgesamt ist damit die Bereitstellung einer hochwertigen, robusten und damit zuverlässigen Isoliermaske möglich.
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In vorteilhaften Ausbildungen ist das wenigstens eine Verbindungselement als Filmscharnier ausgebildet, wobei zwei benachbarte Einzelmasken in einem ersten, zusammengeklappten Zustand des Filmscharniers einen tangentialen End-Abstand aufweisen und wobei zwei benachbarte Einzelmasken in einem zweiten, aufgeklappten Zustand des Filmscharniers einen tangentialen Wickel-Abstand aufweisen, welcher größer ist als der End-Abstand. Damit können die in die Isoliermaske eingelegten Statorsegmente zum Wickeln durch Aufklappen des Filmscharniers in den Wickel-Abstand gebracht werden und anschließend durch Zuklappen wieder zusammengeführt werden. Dadurch wird der Schritt des Durchtrennens des wenigstens einen Verbindungselements bzw. der Verbindungselemente nicht mehr notwendig, was den Herstellungsprozess vereinfacht.
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Eine weitere Verbesserung ist möglich, wenn die Isoliermaske an wenigstens einer Einzelmaske ein Kontaktierelement zur elektrischen Kontaktierung aufweist, insbesondere eine Tasche für eine Schneid-Klemm-Verbindung. Das hat den Vorteil, dass auf der Isoliermaske nur so viele Kontaktierelemente angeordnet werden können, wie notwendig sind. Beispielsweise können die sieben Taschen für Schneid-KlemmVerbindungen (SKV) eines 12/10 Pre-Cut Stators mit Delta 2-fach Parallelverschaltung beliebig auf die zwölf Einzelmasken verteilt werden, so dass fünf der Einzelmasken keine SKV-Tasche aufweisen. Würde man wie im Stand der Technik für jedes Statorsegment eine einzelne Isoliermaske verwenden, bräuchte man für Isoliermasken mit und ohne SKV-Taschen jeweils ein anderes Werkzeug und damit nahezu die doppelten Werkzeugkosten und einen deutlich komplexeren Fertigungsprozess. Daher werden im Stand der Technik üblicherweise stets Isoliermasken mit SKV-Taschen verwendet, obwohl nicht alle gebraucht werden. Damit lässt sich mit der vorliegenden Erfindung gegenüber den Stand der Technik Material einsparen.
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In alternativen Ausführungsformen sind auch andere Kontaktierelemente als Taschen für SKV denkbar, beispielsweise Hot-Stacking-Haken, welche nach oben öffnend die Verbindungsdrähte aufnehmen, oder zwei Pins, welche ein Abspannen von Verlägedrähten ermöglichen, so dass eine Verschalteplatte kontaktierbar sind,
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Die Isoliermaske wird weiter verbessert, wenn die Einzelmasken einen Zahnabschnitt aufweisen, welcher zum Abdecken eines sich aus dem Jochbereich erstreckenden Statorzahns des Statorsegments ausgebildet sind, wobei um den Zahnabschnitt um eine gedachte, radiale Zahnerstreckungsachse verlaufende Rillen angeformt sind, welche zum Verlegen eines Wickeldrahts vorgesehen sind. Insbesondere können die Rillen an den axialen Stirnseiten des Zahnabschnitts angeordnet sein. Das ermöglicht einen zuverlässigeren Wickelprozess. Es ist auch denkbar, dass die Zahnabschnitte jeweils einen oder zwei sich in Axialrichtung erstreckende Bereiche aufweisen, welche zur zumindest teilweisen Abdeckung und elektrischen Isolierung der Statorzähne entlang der Axialrichtung bzw. vorgesehenen Rotationsachse isolieren. Anders formuliert sind die sich axiale erstreckenden Bereiche der Zahnanschnitte dazu ausgebildet, die Statorzähne in den Statorzahnzwischenräumen bzw. in den Statornuten zumindest teilweise abzudecken und elektrische vor dem Wickeldraht zu isolieren.
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Es ist alternativ auch denkbar, dass der Zahnabschnitt nur im Wesentlichen die axiale Stirnseite der Statorzähne überdeckt und die Statorzähne in den Statornuten beispielsweise mit einem Isolierpapier isoliert werden.
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Eine weitere Verbesserung ist möglich, wenn sich in Axialrichtung erstreckenden Bereichen der Zahnabschnitte wenigstens abschnittsweise eine glatte Fläche ohne Rillen aufweisen, welche zum Führen von Trennkeilen, insbesondere für die Herstellung von Pre-Cut-Statoren vorgesehen sind. Das ermöglicht eine zuverlässigere Auftrennung von Pre-Cut Statoren, da so die Rillen nicht durch Trennkeile beschädigt werden können oder nicht die Trennkeile falsch führen können. Es ist denkbar, dass die sich in Axialrichtung erstreckenden Bereichen der Zahnabschnitte zwei oder mehrere glatte Fläche aufweisen, welche jeweils durch wenigstens eine sich in Axialrichtung erstreckende Rille für den Wickeldraht getrennt sind.
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Vorteilhaft ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators aus mehreren separaten Statorsegmenten, die einen Jochbereich aufweisen, von denen sich jeweils ein Statorzahn radial nach innen erstreckt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- - Bereitstellen einer Isoliermaske, insbesondere einer Isoliermaske gemäß der vorliegenden Erfindung, aufweisend eine Mehrzahl von Einzelmasken, welche um einen gedachten Statormittelpunkt angeordnet, bevorzugt weitgehend kreisförmig angeordnet sind und jeweils zueinander benachbarte Einzelmasken mit wenigstens einem Verbindungselement miteinander verbunden sind,
- - Anordnen der Statorsegmente in jeweils eine Einzelmaske,
- - Anordnen der Statorsegmente mit den Statorzähnen radial zum Statormittelpunkt hin ausgerichtet, und mit einem tangentialen Wickel-Abstand zwischen benachbarten Jochbereichen,
- - Bewickeln der Statorzähne mittels Nadelwickeln, insbesondere mit Einzelzahnspulen,
- - Radiales Zusammendrücken der Statorsegmente in einen End-Abstand, insbesondere bis sich die Jochbereiche der Statorsegmente tangential berühren,
- - Mechanisches Verbinden der einzelnen Statorsegmente.
Das Verfahren bietet den Vorteil, dass sich die Prozesskette für einen segmentierten Stator sich nicht von der Prozesskette zur Fertigung eines Vollschnitt-Stators unterscheidet, abgesehen vom Trennen in Einzelzähne bei Pre-Cut Statoren. Damit lassen sich weitgehend schon bestehende und erprobte Fertigungsanlagen weiter nutzen.
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Insbesondere ist es auch möglich, dass durch die Anordnung der separaten Statorsegmente um einen gedachten Statormittelpunkt, bevorzugt kreisförmig, alle Statorsegmente in einem Prozess-Schritt mit einem ununterbrochenen durchgewickelten Wickeldraht wie ein Vollschnitt-Stator mittels Nadelwickeln bewickelt werden kann. Dabei entfällt die elektrische Kontaktierung der einzeln bewickelter Statorsegmente und durch den tangentialen Wickel-Abstand zwischen den Statorsegmenten ist es möglich, trotzdem einen hohen Kupferfüllfaktor - wie beim Bewickeln von Einzelzahnsegmenten - zu erzielen. Die Verbindungsdrähte zwischen den Einzelzahnspulen können vorteilhaft im gleichen Werkzeug mit dem radialen Zusammendrücken der Statorsegmente gleichzeitig radial nach innen gedrückt werden, so dass vorteilhaft ein zusätzlicher Montageschritt für die endgültige Positionierung der Verbindungsdrähte entfällt.
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Vorteilhaft ist jedem Statorsegment bzw. jedem Statorzahn genau eine Einzelmaske zugeordnet. Es ist denkbar, dass die bereits vereinzelten Statorsegmente in der Isoliermaske bzw. in den Einzelmasken angeordnet werden. Es ist auch denkbar, dass die noch in einem Statorgrundkörper zusammenhängenden bzw. zumindest teilweise miteinander verbundenen Statorsegmente in die Isoliermaske bzw. in die Einzelmasken angeordnet werden. Diese werden vor dem Bewickeln getrennt, bevorzugt in einem Schritt zusammen mit dem Trennen der Einzelmasken bzw. beim Überführen des Verbindungselements in den zweiten Zustand.
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Insbesondere soll unter dem Anordnen der Statorsegmente in jeweils einer Einzelmaske verstanden werden, dass entweder bereits einzelne oder vereinzelte Statorsegmente in der Isoliermaske bzw. zusammenhängenden Einzelmasken angeordnet werden, es soll jedoch auch verstanden werden, dass die Statorsegmente in einer untereinander verbundenen Anordnung in der Isoliermaske angeordnet werden, beispielsweise als Statorgrundkörper, insbesondere Pre-Cut Statorgrundkörper, welche zu einem späteren Prozessschritt, beispielsweise vor dem Bewickeln, vereinzelt werden.
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Bei dem radialen Zusammendrücken der Statorsegmente in Varianten mit einem als Filmscharnier ausgebildeten Verbindungselement werden die Filmscharniere zusammengeklappt, so dass die zueinander benachbarten Einzelmasken den tangentialen End-Abstand zueinander aufweisen.
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Es ist grundsätzlich möglich, dass der Stator mit einer oder zwei Isoliermasken hergestellt wird. Bei Verfahren mit zwei Isoliermasken können diese in unmittelbar aufeinanderfolgenden (Teil-)Prozessschritten an den Statorsegmenten bzw. am Statorgrundkörper angeordnet werden. Alternativ können erst die Statorsegmente bzw. der Statorgrundkörper in der ersten Isoliermaske angeordnet werden, anschließend weitere Prozessschritte durchgeführt werden, beispielsweise das Vereinzeln eines Pre-Cut-Statorgrundkörpers, und danach die zweite Isoliermaske angeordnet werden.
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Besonders vorteilhaft ist ein Herstellungs-Verfahren bei welchem ein umlaufend geschlossener, mittels Pre-Cut-Technik hergestellter Statorgrundkörper, aufweisend die Statorsegmente, welcher in der Isoliermaske derart angeordnet wird, dass die Statorsegmente jeweils in eine Einzelmaske angeordnet werden, und beim Vereinzeln des Statorgrundkörpers zu einzelnen Statorsegmenten, insbesondere mittels Trennkeilen, die Isoliermaske durch Trennen des wenigstens einen Verbindungselements in einzelne Einzelmasken aufgetrennt wird, welche jeweils an den Statorsegmenten angeordnet sind, und dass anschließend die vereinzelten Statorzähne bewickelt werden. Vorteilhaft wird dabei das Vereinzeln des Statorgrundkörpers zu einzelnen Statorsegmenten mit dem gleichen Prozessschritt wie das auftrennen der Isoliermaske in Einzelmasken durchgeführt, insbesondere mit dem gleichen Werkzeug. Beispielsweise ist es denkbar, dass die Trennkeile ein entsprechend angeordnetes Schneidelement aufweisen, welches beim Einführen des Trennkeils zwischen die Statorsegmente die Verbindungselemente auftrennt.
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Bei der Pre-Cut-Technik sind die Statorsegmente aus einzelnen Lamellenschichten zusammengesetzt. Dabei sind einzelne Statorsegmente aus einer umlaufend geschlossenen Lamellenschicht mittels Pre-Cut-Technik ausgestanzt, so dass die zueinander benachbarten Statorsegmente jeder Lamellenschicht mittels einer Sollbruchstelle miteinander verbunden bleiben. Dazu werden die Statorsegmente jeder Lamellenschicht zuerst nur teilweise durchgestanzt, und in einem weiteren Schritt wieder in die ursprüngliche axiale Position zurückgedrückt werden, sodass die einzelnen Statorsegmente nur durch kleine plastische Verformungen miteinander verbunden bleiben. Danach werden mehrere Lamellenschichten zu einem Statorgrundkörper - insbesondere mittels Stanzpaketieren - axial zusammengesetzt.
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Der Statorgrundkörper wird zu einzelnen Statorsegmenten vereinzelt, insbesondere durch Trennkeile. Dabei kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Statorgrundkörper vor dem Vereinzeln in die Isoliermaske eingelegte werden, so dass beim Vereinzeln die Isoliermaske mit aufgetrennt wird, so dass die einzelnen Statorsegmente mit den Einzelmasken versehen sind. Danach können diese Statorsegmente zum Bewickeln mit einem Segmententräger fixiert werden, und nach deren Bewickeln radial wieder zum Stator zusammengefügt werden, genau in der Weise, wie die Statorsegmente zuvor über die Sollbruchstellen miteinander verbunden waren.
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Alternativ ist ein Herstellungsverfahren vorteilhaft, bei welchem ein umlaufend geschlossener, mittels Pre-Cut-Technik hergestellter Statorgrundkörper, aufweisend die Statorsegmente, welche mit Verbindungselementen miteinander verbunden sind, in der Isoliermaske derart angeordnet wird, dass die Statorsegmente jeweils in eine Einzelmaske angeordnet werden und anschließend der Statorgrundkörpers zu einzelnen Statorsegmenten vereinzelt wird, insbesondere mittels Trennkeilen. Anschließend werden die vereinzelten Statorzähne bewickelt und die Isoliermaske durch Trennen der Verbindungselemente in einzelne Einzelmasken aufgetrennt wird. Dabei werden die Verbindungselemente bevorzugt in einem Unterprozessschritt beim Bewickeln, insbesondere in der Wickelmaschine getrennt oder direkt nach dem Bewickeln.
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Vorteilhaft ist auch ein Herstellungsverfahren bei welchem einzelne bzw. vereinzelte Statorsegmente in der Isoliermaske derart angeordnet werden, dass die Statorsegmente jeweils in eine Einzelmaske angeordnet werden, anschließend die Statorzähne bewickelt werden und anschließend die Einzelmasken durch Trennen des wenigstens einen Verbindungselements aufgetrennt werden. Das hat den Vorteil, dass die Isoliermaske beim Bewickeln die Statorsegmente fixiert. Insbesondere fungiert die Isoliermaske als Segmententräger.
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Vorzugsweise wird über das wenigstens eine Verbindungselement bzw. die Verbindungselemente ein Wickel-Abstand zwischen den Einzelmasken und somit den Statorsegmenten herstellt. Nach dem Wickeln und Trennen des wenigstens einen Verbindungselements bzw. der Verbindungselemente können die Statorsegmente in den Einzelmasken radial zusammengedrückt werden. Diese Variante ist denkbar für herkömmliche Statorsegmente oder Pre-Cut Statorsegmente, wobei der Pre-Cut Statorgrundkörper vor dem Anordnen der Statorsegmente in die Isoliermaske vereinzelt wird. Nach dem Wickeln und Trennen des wenigstens einen Verbindungselements bzw. der Verbindungselemente können die Pre-Cut Statorsegmente in den Einzelmasken radial zusammengedrückt werden so dass die Statorsegmente genau in der Weise zusammengefügt werden, wie sie zuvor über die Sollbruchstellen miteinander verbunden waren.
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In einer weiteren vorteilhaften Variante des Verfahrens ist das wenigstens eine, bevorzugt eine Mehrzahl von Verbindungselementen als Filmscharniere ausgebildet. Dabei weisen zwei benachbarte Einzelmasken in einem ersten, zusammengeklappten Zustand des Filmscharniers einen tangentialen End-Abstand auf. In einem zweiten, aufgeklappten Zustand des Filmscharniers weisen zwei benachbarte Einzelmasken einen tangentialen Wickel-Abstand auf, welcher größer ist als der End-Abstand. Die Statorsegmente werden jeweils in Einzelmasken angeordnet und die Statorzähne in der Isoliermaske mit dem Filmscharnier bzw. den Filmscharnieren in zweiten, aufgeklappten Zustand bewickelt und nach dem Bewickeln das Filmscharnier bzw. die Filmscharniere wieder in den ersten Zustand zusammengeklappt. Auch diese Variante hat den Vorteil, dass die Isoliermaske beim Bewickeln die Statorsegmente fixiert und insbesondere als Segmententräger fungiert. Zusätzlich hat die Verwendung des Filmscharniers bzw. der Filmscharniere als Verbindungselemente den Vorteil, dass keine Schneide- oder Trennwerkzeuge im Herstellungsprozess notwendig sind.
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Ein besonders vorteilhaftes Herstellungsverfahren liegt vor, wenn ein umlaufend geschlossener, mittels Pre-Cut-Technik hergestellter Statorgrundkörper, aufweisend die Statorsegmente, welche mit Sollbruchstellen miteinander verbunden sind, in der Isoliermaske derart angeordnet wird, dass die Statorsegmente jeweils in eine Einzelmaske angeordnet werden. Beim Anordnen des Statorgrundkörpers in der Isoliermaske liegen die Filmscharniere in ersten, zusammengeklappten Zustand vor. Beim anschließenden Vereinzeln des Statorgrundkörpers zu einzelnen Statorsegmenten, insbesondere mittels Trennkeilen, werden die Filmscharniere der Isoliermaske zumindest teilweise aufgeklappt, und die Filmscharniere anschließend, falls notwendig, zum Bewickeln der Statorzähne in den zweiten Zustand vollständig aufgeklappt. Nach dem Wickeln können die Filmscharniere in den ersten, zusammengeklappten Zustand geklappt werden, so dass die Pre-Cut Statorsegmente in den Einzelmasken radial zusammengedrückt werden, so dass die Statorsegmente genau in der Weise zusammengefügt werden, wie sie zuvor über die Sollbruchstellen miteinander verbunden waren.
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Das Herstellungsverfahren wird weiter verbessert, wenn die Statorsegmente nach dem radialen Zusammendrücken mittels Kleben oder Schweißen - insbesondere Laserschweißen - oder Verklemmen miteinander mechanisch verbunden werden - und insbesondere axial in ein Statorgehäuse eingefügt werden. Auf diese Weise werden die Statorsegmente fest zueinander fixiert. Vorteilhaft werden zwei benachbarte Statorsegmente am äußeren Umfang miteinander verbunden, beispielsweise mittels Laserschweißen. Alternativ können die Statorsegmente auch miteinander durch einen Formschluss verbunden werden, beispielsweise mittels einer Verbindungsnase auf einem Statorsegment mit einer entsprechenden Ausnehmung am benachbarten Statorsegment, welche entsprechend miteinander verklemmt werden. Dadurch, dass die die Statorsegmente in ein Statorgehäuse eingefügt werden, werden die Statorsegmente dauerhaft in einer exakten Position zueinander gehalten. Vorteilhaft können die Statorsegmente in ein Statorgehäuse eingepresst werden. Dies kann beispielsweise mittels thermischen Schrumpfpressen ausgeführt werden.
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Von Vorteil ist auch ein Stator, hergestellt mit einer Isoliermaske gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder mit einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein solcher Stator ermöglicht bessere Kupferfüllfaktoren und kleinere Baulängen - und damit eine höhere Leistungsdichte - als Vollschnitt-Statoren, kann aber nahezu genauso einfach hergestellt werden wie ein Vollschnitt-Stator.
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Ein Stator, bei welchem die Jochbereiche an ihrem Außenumfang kreisbogenförmige Abschnitte und/oder mit einer ebenen Fläche ausgebildet sind, und insbesondere die Statorsegmente aus einzelnen axial gestapelten Blechlamellen zusammengesetzt sind, hat den Vorteil, dass auf diese Weise der Außendurchmesser des Statorgrundkörpers reduziert werden kann. In einer weiteren Variante können sich auch abgeflachte Bereiche und näherungsweise kreisrunde Bereiche in Umfangsrichtung abwechseln, um bei einem mittels Pre-Cut-Technik hergestellten Statorgrundkörpers das exakte Zusammenfügen der Statorsegmente zu gewährleisten.
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In vorteilhaften Varianten weist der Stator genau sechs oder neun oder zwölf oder achtzehn Statorsegmente bzw. Statorzähne auf, wobei insbesondere alle Einzelzahnspulen der Statorsegmente über einen einzigen durchgewickelten Wickeldraht miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann eine kann ein Stator mit großer Leistungsdichte bei kleinem Bauraum zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise sind jeweils radial genau zwei gegenüberliegende Statorsegmente unmittelbar nacheinander bewickelt, so dass sich der Wickeldraht zwischen den gegenüberliegenden Statorsegmenten näherungsweise über den halben Außenumfang des Statorgrundkörpers erstreckt.
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Vorteilhaft wird der Stator für eine elektrische Maschine verwendet, bei der der Rotor integrierte Permanentmagnete aufweist. Diese Permanentmagnete können beispielsweise speichenartig (Längsrichtung der Magnete in Radialrichtung) oder Tangential (Längsrichtung in Umfangsrichtung) angeordnet werden. Der Stator des Elektromotors kann beispielsweise kostengünstig in ein Gehäuseteil eingeklebt werden. Vorzugsweise ist der Stator mittels einer Elektronikeinheit elektronisch kommutierbar.
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Besonders vorteilhaft ist die vorliegende Erfindung für Motortopologien von Permanenterregten Synchronmotoren mit kleinen Stator-Durchmessern, insbesondere unter 35 mm, insbesondere beispielsweise 3/2, 6/4, 9/6, 12/8, 12/10, 12/14, 15/10, 18/12, 18/14, 18/16 der 18/20-Topologien.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Isoliermaske, des Stators un der elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine elektrische Maschine mit einem Stator mit einer erfindungsgemäßen Isoliermaske,
- 2 und 3 Detailansichten der Isoliermaske,
- 4 bis 9 verscheiden Varianten der Isoliermaske,
- 10 bis 14 eine Variante der Isoliermaske in verschiedenen Stadien des Herstellungsverfahrens,
- 15 bis 18 eine weitere Variante der Isoliermaske in verschiedenen Stadien des Herstellungsverfahrens,
- 19 Detailansichten einer Einzelmaske und
- 20 bis 23 verschiedene Ausführungsformen von Kontaktierelementen.
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Beschreibung
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In den verschiedenen Ausführungsvarianten erhalten gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen.
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1 zeigt eine Isoliermaske 10 gemäß der vorliegenden Erfindung in einer elektrische Maschine 12 in einer Explosionsdarstellung. Die Isoliermaske 10 ist an einem Stator 14 angeordnet. Die elektrische Maschine 12 weist ein Statorgehäuse 16 zur Aufnahme des Stators 14 auf. Die elektrische Maschine 10 ist als Innenläufer-Maschine ausgebildet, in welcher ein nicht abgebildeter Rotor innerhalb vom Außenstator 14 angeordnet ist.
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Weiterhin weist die elektrische Maschine 10 einen Elektronikkasten 18 auf. Der Elektronikkasten 18 weist eine Elektronik, insbesondere Leistungselektronik auf, welche zur Ansteuerung von Statorspulen des Stators 14 vorgesehen ist.
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Die Isoliermaske 10 ist beispielhaft an der Elektronik-Seite angeordnet, also an der dem Elektronikkasten 18 zugewandten Stirnseite des Stators 14. Der Elektronikkasten 18 weist Schneid-Klemm-Verbindungs-Elemente (SKV-Elemente) 20 zur elektrischen Kontaktierung des Stators 14 auf. Auf der Isoliermaske 10 sind als Kontaktierelemente 21 Taschen 22 für die Schneid-Klemm-Verbindungen (SKV-Taschen) ausgebildet, in welche der Wickeldraht eingelegt wird. In diese SKV-Taschen 22 können die korrespondierenden SKV-Elemente 20 eingesteckt werden, mittels denen die elektrischen Wicklungen des Stators 14 kontaktiert werden. Die Isoliermaske 10 weist beispielhaft vier Kontaktierelemente 21 auf, siehe 2.
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Beispielhaft ist die elektrische Maschine 12 als eine EC-Maschine mit 6/4 Motortopologie ausgebildet, daher weist der Stator 14 sechs Statorzähne 24, welche jeweils an einem Statorsegment 26 angeordnet sind. Der nicht abgebildete Rotor weist vier Pole auf.
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2 zeigte eine Detailansicht der Isoliermaske 10 des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels. Die Isoliermaske 10 weist beispielhaft sechs Einzelmasken 28 auf, welche mit Verbindungselementen 30 miteinander verbunden sind. 3 zeigt die Isoliermaske 10 in einer axialen Draufsicht und auf den Stator 14 montiert. Wie deutlich zu erkennen ist, sind die Einzelmasken 28 um einen gedachten Statormittelpunkt 32 angeordnet.
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Im in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungselemente 30 in einem ersten Zustand und halten die Einzelmasken 28 auf einem ersten tangentialen Abstand 36. Der erste tangentiale Abstand 36 beträgt beispielhaft von einer tangentialen Erstreckung 38 der Einzelmaske 28 bzw. des Jochabschnitts.
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Der Stator 14 weist mehrere Statorsegmente 26 auf, beispielsweise sechs, welche jeweils einen Statorzahn 24 aufweisen. Die Statorsegmente 26 bilden einen Statorgrundkörper 34. Der Außendurchmesser des Statorgrundkörpers ist beispielsweise kleiner als 35 mm. Im in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Statorsegmente 26 beispielhaft T-förmig ausgebildet und weisen radial außen einen Jochbereich aufweisen, von dem sich radial nach innen der Statorzahn 24 mit einem Zahnschaft erstreckt. Am radial inneren Ende der Zahnschäfte sind Zahnfüße ausgebildet, die dann die Magnetpole für den radial innerhalb des Stators 14 gelagerten Rotor ausbilden. In 2 sind die Einzelmasken 28 auf den Statorsegmenten 26 angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Einzelmasken 28 radial außen einen Jochabschnitt 40 auf, welcher weitgehend die axiale Stirnseite des Jochbereichs des Statorsegments 26 überdeckt.
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Darunter, dass ein Element eine Fläche weitgehend überdeckt, soll insbesondere verstanden werden, dass das Element die Fläche zu wenigstens 80%, bevorzugt wenigstens 90%, besonders bevorzugt wenigstens 95% überdeckt.
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Vom Jochabschnitt 40 aus erstreckt sich radial nach innen ein Zahnabschnitt 42, welcher weitgehend die axiale Stirnseite des Statorzahns 24 abdeckt. Beispielhaft weist der Zahnabschnitt 42 auch jeweils zwei Bereiche auf, welche sich entlang einer Axialrichtung auf beiden Seiten des Statorzahns 24 erstrecken, siehe 2. In der axialen Draufsicht sind die Einzelmasken 28 beispielhaft T-förmig ausgebildet, passend zur Geometrie der Stirnseite der Statorsegmente 26, siehe 3.
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Die Jochabschnitte 40 definieren einen gedachten ersten Radius 44 um den gedachten Statormittelpunkt 32, wobei der erste Radius 44 den kleinsten Abstand der Jochabschnitte 40 zum Statormittelpunkt 32 definiert. Weiterhin definieren die Jochabschnitte 40 auch einen gedachten zweiten Radius 46 um den gedachten Statormittelpunkt 32, wobei der zweite Radius 46 den größten Abstand der Jochabschnitte 40 zum Statormittelpunkt 32 definiert.
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Die Verbindungselemente 30 sind weitgehend außerhalb vom zweiten Radius 46. Beispielhaft sind die Verbindungselemente 30 U-förmig bzw. nach Art einer Schlaufe ausgebildet. Beispielhaft ist das Verbindungselement 30 weitgehend vollständig außerhalb des zweiten Radius 46 angeordnet und stellt damit einen herausragenden Abschnitt 48 des Verbindungselements 30 dar. Die Verbindungselemente 30 kontaktieren jeweils zwei Einzelmaske 28 am radial äußeren Rand der Jochabschnitte 40. Dabei kontaktieren die Verbindungselemente 30 jeweils beispielhaft unmittelbar an von zwei zueinander benachbarten Einzelmasken 28 zueinander gerichteten tangentialen Seiten der jeweiligen Jochabschnitte 40. Von einem Jochabschnitt 40 einer Einzelmaske ausgehend erstreckt sich das in 3 gezeigte Verbindungselement 30 zunächst radial nach außen und weist dann über den ersten tangentialen Abstand 36 einen halbkreisbogenförmigen Verlauf in Richtung der benachbarten Einzelmaske 28 auf und erstreckt sich dann entgegen der Radialrichtung auf den Jochabschnitt 40 der benachbarten Einzelmaske 28 und verbindet sich mit dieser. Die in den 2 und 3 gezeigten schlaufenartigen Verbindungselemente 30 mit nach radial außen herausragenden Abschnitt 48 sind einfach abschneidbar bzw. abstanzbar bzw. abtrennbar.
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Die in den 2 und 3 gezeigte Isoliermaske 10 ist insbesondere für ein Verfahren zur Herstellung eines Stators 14 geeignet, bei welchem die Isoliermaske 10 in einem Unterprozessschritt beim Bewickeln der Statorzähne 24 in einer Nadelwickel-Maschine bzw. Nadelwickel-Anlage oder direkt nach dem Bewickeln getrennt werden. Beispielsweise könnte das Verfahren zur Herstellung des Stators 14 wie folgt aussehen: Einsetzten der Pre-Cut Statorgrundkörpers 34 im umgetrennten Zustand in ein Trennwerkzeug und Vereinzeln der Pre-Cut Statorsegmente 26, beispielsweise durch Doppelkeile pro Wickelraum zwischen den Statorzähnen 24. Im nächsten Schritt wird die erste untere bzw. der Elektronik-Seite gegenüberliegende Isoliermaske 10 ohne Kontaktierelemente 21 ins Nadel-Wickelwerkzeug gesetzt und anschließend die getrennten Statorsegmente 26 in diese untere Isoliermaske 10 eingesetzt. Im nächsten Schritt wird die zweite, obere elektronikseitige Isoliermaske 10 mit Kontaktierelementen 21 auf die Statorsegmente 26 aufgesetzt. Anschließend werden die Statorzähne 24 mit Nadelwickel bewickelt und die Einzelmasken 28 aufgetrennt, indem beispielsweise die Verbindungselemente 30 durch ein Schneid- oder Stanzwerkzeug durchtrennt bzw. abgetrennt werden. Diese bewickelten Segmente können nun in einer Stator-Zusammenbau-Anlage zum Stator zusammengefügt und fixiert werden.
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4 zeigt eine Variante der in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsform der Isoliermaske 10. Die in 4 gezeigte Isoliermaske 10 hat im Wesentlichen die gleichen Eigenschaften und Merkmale wie die Isoliermaske aus 3, der Hauptunterschied ist die Form des Verbindungselements 30. Beispielhaft ist das Verbindungselement 30 weitgehend vollständig außerhalb des zweiten Radius 46 angeordnet und stellt damit einen herausragenden Abschnitt 48 des Verbindungselements 30 dar. Die Verbindungselemente 30 kontaktieren jeweils zwei Einzelmaske 28 am radial äußeren Rand der Jochabschnitte 40. Dabei kontaktieren die Verbindungselemente 30 jeweils beispielhaft unmittelbar an von zwei zueinander benachbarten Einzelmasken 28 zueinander gerichteten tangentialen Seiten der jeweiligen Jochabschnitte 40. Von einem Jochabschnitt 40 einer Einzelmaske 28 ausgehend erstreckt sich das in 4 gezeigte Verbindungselement 30 zunächst radial nach außen und weist dann zunächst einen viertelkreisbogenförmigen Verlauf auf, welcher in einen geraden Abschnitt übergeht, welche sich im Wesentlichen in tangentialer Richtung erstreckt. Anschließend folgt ein viertelkreisbogenförmiger Verlauf des Verbindungselements 30, welcher in einen Abschnitt führt, welcher sich dann entgegen der Radialrichtung auf den Jochabschnitt 40 der benachbarten Einzelmaske 28 hin erstreckt und mit sich dieser kontaktiert bzw. verbindet. Auf diese Weise haben die in 4 gezeigten Verbindungselemente 30 eine vergleichbare Erstreckung in Radialrichtung wie die Verbindungselemente in 3, haben jedoch eine deutlich größere tangentiale Erstreckung. Damit kann auch ein größerer tangentialer Abstand 36 der Einzelmasken 28 zueinander bereitgestellt werden. Beispielhaft beträgt im ersten Zustand der Verbindungselemente 30 der tangentiale Abstand 36 in der in 4 gezeigten Variante 70% der tangentialen Erstreckung 38 der Einzelmaske 28 bzw. des Jochabschnitts 40.
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Die in 4 gezeigten schlaufenartigen bzw. bügelartigen Verbindungselemente 30 mit nach radial außen herausragenden Abschnitt 48 können sind einfach abschneidbar bzw. abstanzbar bzw. abtrennbar. Der gegenüber der Variante in 3 größere tangentiale Abstand 36 ermöglicht ein einfacheres Nadelwickeln, da das Wickelwerkzeug bzw. die Wickeldüse mehr tangentialen Raum zwischen den Statorzähnen 24 zur Verfügung hat. Vorteilhaft ist in solchen Varianten der durch die Verbindungselemente 30 hergestellte erste tangentiale Abstand 36 so gewählt, dass er dem notwendigen Abstand im Nadelwickelprozess entspricht. Vorteilhaft ist der erste tangentiale Abstand 36 so groß, dass die Nadelwickeldüse den tangentialen Zwischenraum zwischen den Statorzähnen 24 durchfahren kann und um den Statorzahn 24 mit der maximalen Windungszahl bewickeln kann und auch danach noch genug Raum ist, dass die Düse zwischen den bewickelten Zähnen durchfahren kann.
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5 zeigt die Isoliermaske 10 aus 4 montiert auf die Statorsegmente 26 und mit bereits getrennten bzw. entfernten Verbindungselementen 30. Es sind deutlich die Abtrennstellen 50 zu erkennen, welche unmittelbar am radial äußeren Rand der Einzelmasken 28 bzw. am zweiten Radius 46 angeordnet sind. Damit sind die Verbindungselemente 30 in einem zweiten Zustand, in welchem die Einzelmasken 26 einen tangentialen zweiten Abstand 52 zueinander aufweisen, welcher anders ist als der tangentiale erste Abstand 36 im ersten Zustand. Beispielhaft sind die Statorsegmente 26 mit dem Einzelmasken 28 unmittelbar aneinander angeordnet, der tangentiale zweiten Abstand 52 beträgt 22% der tangentialen Erstreckung 38 der Einzelmaske 28 bzw. des Jochabschnitts 40.
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6 zeigt eine weitere Variante der Isoliermaske 10 aus 3. Die in 6 gezeigte Isoliermaske 10 hat im Wesentlichen die gleichen Eigenschaften und Merkmale wie die Isoliermaske aus 3, der Hauptunterschied ist die Form und Art des Verbindungselements 30. Die Isoliermaske 10 ist mit einem Spritzgussverfahren hergestellt und der Anguss bzw. Anspritzrahmen bildet ein Verbindungselement 30 aus, welches alle Einzelmasken 28 miteinander verbindet. In 6 ist das Verbindungselement 30 bzw. der Anspritzrahmen beispielsweise als radial äußerer Anspritzrahmen ausgebildet.
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Wie in 6 deutlich zu erkennen ist, weist das Verbindungselement 30a einen Grundrahmen 30a auf, welcher um den gedachten Statormittelpunkt 32 herum verläuft uns außerhalb des zweiten Radius 46 angeordnet. Beispielhaft ist der Grundrahmen 30a hexagonal ausgebildet, wobei jede der sechs Seiten des Grundrahmens einem der sechs Einzelmasken 28 zugeordnet ist. In Varianten mit n Einzelmasken 28 ist es denkbar, dass der Grundrahmen 30a in der Form eines n-Ecks ausgebildet ist. Es sind aber auch andere Geometrien denkbar, beispielsweise ein kreisrund oder weitgehend kreisrund ausgebildeter Grundrahmen 30a. Beispielhaft verlaufen die Seiten des Grundrahmens 30a entlang der Längserstreckungsrichtung bzw. Umfangserstreckungsrichtung der jeweils zugeordneten Einzelmaske 28 bzw. dem zugeordneten Jochabschnitt 40.
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Das Verbindungselement 30 weist Stege 30b auf. Von jeder Seite des Grundrahmens 30a erstrecken sich beispielhaft jeweils zwei Stege 30b radial nach innen. Beide Stege 30b sind im ersten Zustand mit der ihnen zugeordneten Einzelmaske 28 verbunden. Die Stege 30b kontaktieren die ihnen zugeordnete Einzelmaske 28 am radial äußeren Rand der Jochabschnitte 40. Damit ist das gesamte Verbindungselement 30 weitgehend vollständig außerhalb des zweiten Radius 46 angeordnet und stellt damit einen vollständig herausragenden Abschnitt 48 des Verbindungselements 30 dar.
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Beispielhaft weisen die Stege 30b an der Kontaktstelle zu der Einzelmaske 28 Einschnürungen 54 auf, an welchen die Stege 30b eingeschnürt sind bzw. spitz auf die Einzelmaske 28 zulaufen. Beispielhaft haben die Stege 30b einen runden Querschnitt. Die Einschnürungen 28 sind beispielhaft als Kegelstümpfe ausgebildet, welche mit ihrer Spitze mit einer Einzelmaske 28 verbunden sind. Zusätzlich können die Stege 30b an den Verbindungsstellen zu dem Grundrahmen 30a Sollbruchstellen 56 aufweisen. Damit können die Stege 30b im Fertigungsprozess einfach herausgebrochen werden, so dass der zweite Zustand des Verbindungselement 30, in welchem die Einzelmasken frei bewegbar sind, einfach hergestellt werden kann. In 6 ist eine Isoliermaske 10 abgebildet, in welcher bei zwei Einzelmasken 28 jeweils ein Steg 30b herausgetrennt worden ist. Deutlich zu erkennen sind an der Stelle der herausgelösten Stegs 30b die jeweilige abgetrennte Sollbruchstelle 56 am Grundrahmen 30a sowie eine Abtrennstelle 50 an der Einzelmaske 28.
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7 zeigt eine alternative Variante der Isoliermaske 10 aus 6. Auch hier ist das Verbindungselement 30 mit einem Spritzgussverfahren hergestellt, wobei der Anguss ein Verbindungselement 30 ausgebildet, welches alles Einzelmasken 28 miteinander verbindet. Die Ausführung in 7 unterscheidet sich von der Ausführung in 6 dadurch, dass das Verbindungselement 30 nicht als radial äußerer Anspritzrahmen ausgebildet ist, sondern als radial innere Anspritzspinne. Wie in 7 zu erkennen ist, weist das Verbindungselement 30 eine Grundachse 30c auf, welche sich entlang einer gedachten Symmetrieachse bzw. Rotationsachse der Isoliermaske 10 verläuft. Anders formuliert verläuft die Grundachse 30c in Axialrichtung durch den gedachten Statormittelpunkt 32.
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Von der Grundachse 30c am Statormittelpunkt 32 aus erstrecken sich beispielhaft sechs Stege 30b radial nach außen. Jeder Einzelmaske 28 ist beispielhaft ein Steg 30b zugeordnet. Die Stege 30b sind im ersten Zustand jeweils mit der ihnen zugeordneten Einzelmaske 28 verbunden. Die Stege 30b kontaktieren die ihnen zugeordnete Einzelmaske 28 am radial inneren Rand der Zahnschnitte 42 der Isoliermasken. Damit ist das gesamte Verbindungselement 30 weitgehend vollständig innerhalb des ersten Radius 44 angeordnet und stellt damit einen vollständig herausragenden Abschnitt 48 des Verbindungselements 30 dar.
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Die beiden in den 6 und 7 gezeigten Varianten von Verbindungselementen 30 als Angusselement aus einem Spritzgussverfahren mit nach radial außen bzw. innen herausragenden Abschnitt 48 sind einfach abschneidbar bzw. abstanzbar bzw. abtrennbar.
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In 8 und 9 zeigen eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Isoliermaske 10. Die Isoliermaske 10 weist beispielhaft zwölf Einzelmasken 28, welche mit Verbindungselementen 30 miteinander verbunden sind. Eine solche Isoliermaske 10 ist für einen Stator 14 mit zwölf Statorsegmenten 26 bzw. mit zwölf Statorzähnen 24 vorgesehen. Beispielsweise ist ein solcher Stator geeignet für eine Maschine mit einer 12/8, 12/10 oder 12/14-Topologie, also insbesondere mit einem Rotor welcher acht, zehn oder 14 Pole aufweist.
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8 zeigt eine axiale Draufsicht auf einen Ausschnitt der Isoliermaske 10 mit vier sichtbaren Einzelmasken 28. 9 zeigt eine Detailansicht in Radialrichtung von radial außen auf zwei Einzelmasken 28. Zwei benachbarte Einzelmasken 28 sind jeweils mit zwei Verbindungselementen 30 verbunden. Wie deutlich zu erkennen ist, weisen die Verbindungselemente 30 in der axialen Draufsicht jeweils eine Verjüngung bzw. Einschnürung 54 auf. In der radialen Seitenansicht weist beispielhaft das obere, näher an der axialen Stirnseite angeordnete Verbindungselement 30 eine Verjüngung bzw. Einschnürung 54 auf. Das hat den Vorteil, dass beide Verbindungselemente 30 mit einem Werkzeug mit einem Schnitt, insbesondere einem axialen Stanzschnitt zu trennen bzw. in einem Schneidwerkzeug in einem Schritt zu zerschneiden.-Vorteilhaft ist dabei zumindest in einer axialen Richtung, besonders vorteilhaft in beiden axialen Richtung ein Freiraum hinter dem jeweiligen Verbindungselement 30 vorgesehen, so dass ein kompletter Durchschlag bzw. Durchschnitt möglich ist.
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Die Einzelmasken 28 sind, ähnlich wie in den hervorgehenden Ausführungsformen, in der axialen Draufsicht T-förmig ausgebildet. Die Einzelmasken 28 weisen radial außen einen Jochabschnitt 40 und einen sich nach radial innen erstreckenden Zahnabschnitt 42 auf. Die Jochabschnitte 40 definieren den gedachten ersten Radius 44 sowie den gedachten zweiten Radius 46 um den gedachten, in den 8 und 9 nicht abgebildeten Statormittelpunkt 32.
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Wie deutlich zu erkennen ist, sind die beiden Verbindungselemente 30 innerhalb vom zweiten Radius 46 und außerhalb von ersten Radius 44 angeordnet. Anders formuliert sind die Verbindungselemente 30 zwischen den zueinander gerichteten tangentialen Seiten der jeweiligen Jochabschnitte 40 von zwei zueinander benachbarten Einzelmasken 28 angeordnet. Die Verbindungselemente 30 erstrecken sich in tangentialer Richtung bzw. in Umfangsrichtung. Dabei kontaktieren bzw. verbinden die Verbindungselemente 30 jeweils beispielhaft direkt an den zueinander gerichteten tangentialen Seiten der jeweiligen Jochabschnitte 40 der zwei zueinander benachbarten Einzelmasken 28. Auf diese Weise bilden die Verbindungselemente 30 Brücken zwischen den Einzelmasken 28 aus, im gezeigten Ausführungsbeispiel vorteilhaft jeweils zwei Brücken. Der Vorteil einer solchen doppelten oder mehrfachen Zahl von Verbindungselementen 30 zwischen zwei benachbarten Einzelmasken 28 ist die Erhöhung der Stabilität und Verwindungssteifigkeit der gesamten Isoliermaske 10.
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Beispielhaft beträgt im ersten Zustand der Verbindungselemente 30 der tangentiale erste Abstand 36 in der in 9 gezeigten Variante 16% der tangentialen Erstreckung 38 der Einzelmaske 28 bzw. des Jochabschnitts 40. Der zweite Zustand der Verbindungselemente 30 ist durch Trennen bzw. Zerschneiden der Verbindungselemente 30 hergestellbar.
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Die in den 8 und 9 gezeigte Ausführung der Isolationsmaske 10 ist besonders gut für die Verwendung mit einem Pre-Cut Statorgrundkörper 34 geeignet. Vorteilhaft können die Verbindungselemente 30 beim Auftrennen des Pre-Cut Statorgrundkörpers 34 in einzelne Statorsegmente 34 mit aufgetrennt werden, so dass einseitig oder zweiseitig isolierte Statorsegmente 34 vorliegen und bewickelt werden können.
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Beispielsweise könnte das Verfahren zur Herstellung des Stators 14 mit der Isoliermaske 10 gemäß den 8 und 9 wie folgt aussehen: Einsetzten der ersten unteren bzw. der Elektronik-Seite gegenüberliegenden Isoliermaske 10 in ein Trennwerkzeug, einsetzten des Pre-Cut Statorgrundkörpers 34 im umgetrennten Zustand. Im nächsten Schritt wird die zweite, obere elektronikseitige Isoliermaske 10 mit Kontaktierelementen 21 auf den ungetrennten Pre-Cut Statorgrundkörper bzw. dessen zusammenhängenden Statorsegmente 26 aufgesetzt. Anschließend werden die Pre-Cut Statorsegmente 26 vereinzelt, beispielsweise durch das Einführen von Doppelkeile pro Wickelraum zwischen den Statorzähnen 24, wobei die Einzelmasken 28 durch Trennen der Verbindungselemente 30 getrennt werden, beispielsweise durch einen Stanzstempel oder einen Schneidstempel. Bevorzugt erfolgt das Trennen der Einzelmasken 28 im gleichen Prozessschritt wie das Vereinzeln der Pre-Cut Statorsegmente 26 bzw. in einem Unterprozessschritt des Vereinzelns der Pre-Cut Statorsegmente 26. Anschließend werden die vereinzelten und isolierten Statorsegmente 26 in das Nadelwickelwerkzeug eingesetzt und Statorzähne 24 mit bewickelt, bevorzugt im Durchwickelverfahren je nach gewünschten Verschalteprinzip bzw. Wickelschema. Diese bewickelten Statorsegmente 26< können nun in einer Stator-Zusammenbau-Anlage zum Stator zusammengefügt und fixiert werden.
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10 zeigt eine Variante der Isoliermaske 10 aus den 8 und 9. Diese Variante zeichnet sich dadurch aus, dass zwei zueinander benachbarte Einzelmasken 28 mit genau einem Verbindungselement 30 miteinander verbunden sind. Das Verbindungselement 30 ist zwischen dem ersten Radius 44 und dem zweiten Radius 46 angeordnet, beispielhaft unmittelbar am zweiten Radius 46. Das Verbindungselement 30 erstreckt sich in tangentialer Richtung bzw. in Umfangsrichtung. Dabei kontaktiert bzw. verbindet das Verbindungselement 30 jeweils beispielhaft direkt an den zueinander gerichteten tangentialen Seiten der jeweiligen Jochabschnitte 40 der zwei zueinander benachbarten Einzelmasken 28. Auf diese Weise bildet das Verbindungselemente 30 eine Brücke zwischen den Einzelmasken 28 aus. Beispielhaft ist das Verbindungselement bandförmig ausgebildet, es weist eine axiale Erstreckung 58 in Axialrichtung auf. Beispielhaft beträgt diese axiale Erstreckung 58 etwa 40% des ersten tangentialen Abstandes 36 der Einzelmasken 28. Der erste tangentiale Abstand 36 der Einzelmasken 28 entspricht insbesondere einer tangentialen Erstreckung der Verbindungselements 30 bzw. einer Erstreckung des Verbindungselements 30 in Umfangsrichtung. Der Vorteil eine Verbindungselements 30 mit einer ausreichenden Erstreckung 58 in Axialrichtung liegt darin, dass auf diese Weise die Stabilität und Verwindungssteifigkeit der gesamten Isoliermaske 10 erhöht werden kann.
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Im in 10 gezeigten Beispiel weist die Isoliermasek 10 beispielhaft zwölf Einzelmasken 28 auf, welche für die Verwendung mit zwölf Statorsegmenten 26 bzw. zwölf Statorzähnen 24 vorgesehen ist. Abgebildet ist die elektronikseitige Isoliermaske 10. Die Isoliermaske 10 weist insbesondere sieben Kontaktierelemente 21 auf, welche auf den jeweiligen Jochabschnitten 40 von sieben Einzelmasken 28 angeordnet ist. Beispielhaft sind in der Variante auf 10 die Kontaktierelemente 21 als Insulation-Displacement-Connection (IDC)-Taschen ausgebildet. IDC-Taschen sind besondere SKV-Taschen 22, welche eine gasdichte Verbindung zwischen Lackdraht und einem Schneidklemmterminal sicherstellen und damit eine besonders zuverlässige elektrische Verbindung. Vorteilhaft kann die in 10 dargestellte Isoliermaske 10 mit einem Spritzgussverfahren hergestellt werden, bei welcher die Isoliermaske 10 von innen angespritzt wird.
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Zur Veranschaulichung der Schritte eines Herstellungsverfahrens für einen Stator 14 zeigen die 11 bis 13 die Isoliermaske 10 aus 10 zusammen mit dem Statorgrundkörper 34 in unterschiedlichen Phasen des Verfahrens.
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In 11 liegt der Statorgrundkörper 34 bereits in Form von einzelnen bzw. vereinzelten Statorsegmenten 26 vor, auf welchen von einer axialen Stirnseite die elektronikseitige Isoliermaske 10a angeordnet ist und auf der anderen axialen Stirnseite die elektronikabgewandte Isoliermaske 10b. Die elektronikseitige Isoliermaske 10a entspricht der in 10 gezeigten Isoliermaske 10 und weist die Kontaktierelemente 21 auf. Die elektronikabgewandte Isoliermaske 10b ist weitgehend so aufgebaut wir die elektronikseitige Isoliermaske 10a, aber ohne die Kontaktierelemente 21. Beide Isoliermasken 10a, 10b weisen Einzelmasken 28a, 28b auf, welche jeweils mit Verbindungselementen 30a, 30b verbunden sind. Daher sind zwei benachbarte Statorsegmente 26 insgesamt mit zwei Verbindungselementen 30 verbunden, einem elektronikseitigen Verbindungselement 30a von der elektronikseitigen Isoliermaske 10a sowie mit einem elektronikabgewandten Verbindungselement 30b von der elektronikabgewandten Isoliermaske 10b.
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In 11 sind die Verbindungselemente 30 in einem ersten Zustand in welchem die Isoliermasken 10 und damit die Statorsegmente 26 einen ersten tangentialen Abstand 36 zueinander aufweisen. In diesem Zustand liegen die Isoliermasken 10 und Statorsegmente 26 beispielhaft im Wickelwerkzeug vor. Der erste Abstand 36 ermöglicht ein Bewicklen der Statorzähne 24 durch Nadelwickeln. Der tangentiale erste Abstand 36 ist ein tangentialer Wickel-Abstand 60.
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12 zeigt die Satorsegmente 26 nach dem Bewickeln und Durchtrennen der Verbindungselemente 30. Zur Veranschaulichung der Abstände ist der Wickeldraht nicht abgebildet. Die Verbindungselemente 30 wurde beispielsweise im Wickelwerkzeug ausgestanzt. Nach dem Durchtrennen der Verbindungselemente 39 sind diese in einem zweiten Zustand in welchem der Abstand zwischen den Einzelmasken veränderbar ist. Noch haben in 12 die bewickelten Statorsegmente 26 mit den Einzelmasken 28 zueinander den tangentialen ersten Zustand 36, dieser ist jedoch jetzt veränderbar.
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13 zeigt die bewickelten Statorsegmente 26 nach dem Schritt des radialen Zusammendrückens der Statorsegmente 26. Zur Veranschaulichung der Abstände ist auch in 13 der Wickeldraht nicht abgebildet. Nun liegen die Statorsegmente 26 dicht aneinander, der tangentiale zweite Abstand 52 ist weitgehend Null. Der tangentiale zweite Abstand 52 ist insbesondere ein End-Abstand 62. In den nächsten Verfahrensschritt könnten die Statorsegmente 26 mechanisch verbunden bzw. fixiert werden.
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14 zeigt die Statorsegmente 26 mit den beiden Isoliermasken 10 aus der Variante in 11 in einem Zustand nach dem Bewickeln und vor dem Trennen der Verbindungselemente 30. Wie deutlich zu erkennen ist, sind die Statorzähne 24 mit einem Wickeldraht 63 bewickelt nach Art einer Einzelzahnwicklung. Beispielhaft hat der Wickeldraht 63 einen Drahtdurchmesser von etwa 1 mm. Die in 14 gezeigte Drahtführung entspricht beispielhaft einer Delta 2-fach Parallelverschaltung. Die Wicklungen der unterschiedlichen Statorzähne 24 sind mit einem Verbindungsdraht 64 verbunden, welcher sich zumindest abschnittsweise in Tangentialrichtung bzw. Umfangsrichtung erstreckt. Nach dem Bewickeln werden die Statorsegmente 26 radial zusammengedrückt, bis ein End-Zustand mit einem End-Abstand 62 wie beispielsweise in 13 gezeigt, erreicht ist. Dazu weist das Wickelwerkzeug beispielhaft Biegefinger 65 auf, welche radial außen zwischen den Statorsegmenten 26 angeordnet werden. Beim radialen Zusammendrücken der Statorsegmente 26 bewegen sich die Biegefinger 65 radial nach innen auf den gedachten Statormittelpunkt 32 zu und biegen dabei die Verbindungsdrähte 64 radial nach innen. Auf diese Weise stehen die Verbindungsdrähte 64 nicht nach außen über.
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15 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform der Isoliermaske 10. Diese ist strukturell sehr ähnlich zu der Isoliermaske 10 aus den 10 bis 14 und weist beispielhaft auch zwölf Einzelmasken 28 auf. Der wesentliche Unterschied ist, dass die Verbindungselemente 30 zwischen den Einzelmasken als Filmscharniere 66 ausgebildet sind. In 15 sind die Filmscharniere 66 im zusammengeklappten ersten Zustand, in welchem die Einzelmasken 28 der tangentialen ersten Abstand 36 zueinander aufweisen. Der tangentiale erste Abstand 36 entspricht hier dem End-Abstand 62.
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Diese Variante der Isoliermaske 10 ist besonders geeignet für Pre-Cut Statorgrundkörper 34. In 15 ist die Isoliermaske 10 auf einem Pre-Cut Statorgrundkörper 34 mit noch nicht getrennten Statorsegmenten 26 angeordnet. Beim Trennen der Statorsegmente 26 kann sich das Filmscharnier 66 zumindest teilweise öffnen. Nach dem Vereinzeln können die Filmscharniere 66 für das Wickeln vollständig geöffnet werden. 16 zeigt eine Variation der Isoliermaske 10 aus 15, welche beispielhaft nur sechs Einzelmasken 28 für einen Stator 14 mit sechs Statorsegmenten 26 aufweist, aber als Verbindungselemente 30 die weitgehend gleichen Filmscharniere 66 aufweist. 16 zeigt die Statorsegmente 26 nach dem Bewickeln. Die Filmscharniere 66 sind aufgeklappt im zweiten Zustand mit einem tangentialen zweiten Abstand 52, welcher dem Wickel-Abstand 60 entspricht und größer ist als der zugeklappte erste Abstand 36. Die Wicklungen der verschiedenen Statorzähne 24 sind mit Verbindungsdrähten 64 verbunden, welcher im aufgeklappten zweiten Zustand der Filmscharniere 66 gespannt ist und den tangentialen Abstand zwischen den Statorsegmenten 26 überbrückt.
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17 zeigt die bewickelten Statorsegmente 26 der Ausführungsform aus 16 nach dem radialen Zusammendrücken der Statorsegmente 36. Die Filmscharniere 66 sind im zusammengeklappten ersten Zustand, so dass die Einzelmasken 28 bzw. Statorsegmente 26 wieder den tangentialen ersten Abstand 36 zueinander aufweisen. Der tangentiale erste Abstand 36 entspricht dem End-Abstand 66. In welchem die Statorsegmente 26 mechanisch verbunden werden können. Die Filmscharniere 66 verbleiben im fertigen, bewickelten Stator 14. Das Filmscharnier 66 als Verbindungselement 30 ermöglicht eine verschnittfreie Prozesskette zur Herstellung des Stators 14. 18 ist eine Detailansicht von 17 und zeigt einFilmscharnier 66. Wie deutlich zu erkennen sind, sind die Verbindungsdrähte 64 in 17 radial nach innen gebogen. Das kann beispielsweise mit Hilfe von Biegefingern 65 des Wickelwerkzeugt erfolgen, wie beispielhaft in 14 dargestellt.
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19 zeigt Detailansichten von zwei Varianten von Einzelmasken 28. 19A zeigt eine Einzelmaske 28 bei welcher der Zahnabschnitt 42 um eine gedachte, radiale Zahnerstreckungsachse 68 verlaufende Rillen 70 aufweist. Die Rillen 70 sind zum Führen bzw. Verlegen des Wickeldrahts 63 vorgesehen. In 19A verlaufen die Rillen 70 durchgängig um den Zahnabschnitt 42 herum.
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19B und C zeigen eine Variante von Einzelmasken 28 in unterschiedlichen Perspektiven, in welcher Rillen 70 am Zahnabschnitt 42 angeformt sind, welche durch glatte Flächen 72 ohne Rillen 70 unterbrochen sind. Es sind an jeder der beiden sich in Axialrichtung erstreckenden Bereichen eines Zahnabschnitts 42 jeweils zwei glatte Flächen 72 angeordnet. Ein sich in Axialrichtung erstreckenden Bereichen eines Zahnabschnitts 42 ist der Abschnitt des Zahnabschnitts, welcher im montierten Stator 14 in oder an einer Statornut angeordnet sein wird, also in einem tangentialen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Statorzähnen 24. Beispielhaft sind die zwei glatten Flächen 72 auf einem sich in Axialrichtung erstreckenden Bereichen eines Zahnabschnitts 42 durch zwei Rillen 70 voneinander getrennt. Es ist auch denkbar, dass die zwei glatten Flächen 72 durch eine Rille 70 voneinander getrennt sind. Durch eine oder mehrere Rillen 70 zwischen den glatten Flächen 72 haben den Vorteil, dass sie die Einzelmaske 28 versteifen.
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Die anderen Rillen 70, welche an der axialen Stirnseite des Zahnabschnitts 42, also dem Bereich des Zahnabschnitts 42, welcher dazu vorgesehen ist, die axiale Stirnseite des Statorzahns 24 abzudecken, angeformt sind, enden am Übergangsbereich zum sich in Axialrichtung erstreckenden Bereichen eines Zahnabschnitts 42. Auf diese glatten Flächen 72 können beim Vereinzeln der Statorsegmente 26 die Keile zum Trennen an, insbesondere Doppelkeile.
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20 zeigt eine alternative Ausführungsform der Isoliermaske 10, in welcher die Kontaktierelemente 21 als Pins 74 für die Aufnahme von Hot-Stacking Haken 76 ausgebildet sind. 20A und B zeigen zwei Ansichten der Kontaktierelemente 21. An dem Jochabschnitt 40 der Einzelmaske 28 sind zwei sich in Axialrichtung erstreckende Pins 74 angeformt, an welchen ein Wickeldraht 63 bzw. Verlegedraht abgespannt ist, welcher zur Kontaktierung mit einem Hot-Stacking-Haken 76 einer Verschalteplatte vorgesehen ist. Dazu weist die Verschalteplatte einen Hot-Stacking-Haken 76 auf, welcher nach unten bzw. in Richtung des Kontaktierelements 21 geöffnet ist und zum Umgreifen des zwischen den Pins 74 abgespannten Wickeldraht 63 vorgesehen ist. Dazu muss bei der Montage zur Herstellung des Kontakt der Hot-Stacking-Haken 76 um den Wickeldraht 63 zwischen den beiden Pins 74 zugedrückt bzw. zugebogen werden.
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21A und B zeigen zwei Ansichten auf eine alternative Variante einer Isoliermaske, bei welcher die Kontaktierelemente 21 als Hot-Stacking-Gabeln 78 ausgebildet sind. Beispielhaft sind die Hot-Stacking-Gabeln 78 nach oben bzw. in Axialrichtung vom Stator 14 weggerichtet. Zur Kontaktierung können die Verbindungsdrähte in die Hot-Stacking-Gabeln 78 eingelegt werden.
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Die 22 zeigt eine Detailansicht von Kontaktierelementen 21 einer Isoliermaske 10. Die gezeigte Isoliermaske 10 ist weitgehend so ausgebildet wie die in 2 gezeigte Variante, der wesentliche Unterschied liegt in der Ausbildung der Kontaktierelemente 21. In 22 ist die Isoliermaske 10 bereits auf den Statorelementen 26 bzw. dem Statorgrundkörper 34 angeordnet, die Statorzähne 24 bewickelt und die Statorelemente 26 radial zusammengedrückt, die Verbindungselemente 30 sind abgetrennt. In 22A ist zu besseren Ansicht der Kontaktierelemente 21 der Wickeldraht 63 ausgeblendet. In 22B sind die Verbindungsdrähte 64 gezeigt. Die Kontaktierelemente 21 sind als SKV-Taschen 22 ausgebildet. Wie deutlich zu sehen ist, weisen die SKV-Taschen 22 einen sich in Axialrichtung erstreckenden Schlitz auf, durch welchen jeweils ein Verbindungsdraht 64 radial durchgeführt ist. Es ist auch zu erkennen, dass die SKV-Taschen 22 Führungsnuten 80 aufweisen, welche zum Führen von Verbindungsdrähten 64 in Umfangsrichtung bzw. Tangentialrichtung vorgesehen sind. Die Führungsnuten 80 sind am radial äußeren Rand der SKV-Taschen angeordnet bzw. am zweiten Radius 46. Insbesondere erstrecken sich die Führungsnuten 80 in Umfangsrichtung bzw. in Tangentialrichtung. Auf diese Weise können insbesondere die Verbindungsdrähte 64 zwischen zwei Wicklungen von zwei unterschiedlichen Statorzähnen 24 aufgespannt werden. Insbesondere ist so eine saubere Führung von Verbindungsdrähten 64 möglich, so dass die Verbindungsdrähte nicht radial nach außen vom Stator 14 abstehen.
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Einzelne SKV-Taschen 22 weisen drei in Axialrichtung übereinander angeordnete Führungsnuten 80 auf, andere SKV-Taschen 22 weisen zwei in Axialrichtung übereinander angeordnete Führungsnuten 80 auf. Die Anzahl der Führungsnuten 80 richtet sich nach dem gewünschten Wickelschema bzw. Verschaltungsschema. Die SKV-Taschen 22 der in 2 abgebildeten Varianten haben ebenfalls angeformte Führungsnuten 80. In der in 2 gezeigten Varianten weisen die SKV-Taschen 22 beispielhaft vier oder fünf in Axialrichtung übereinander angeordnete Führungsnuten 80 auf.
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23 zeigt eine Ansicht auf die SKV-Taschen 22 der in 22 gezeigten Variante unter einem anderen Winkel. 23A zeigt die Verbindungsdrähte 64, in 23B sind die Verbindungsdrähte 64 der Übersicht halber ausgeblendet. Die Verbindungselemente 30 zwischen den Einzelmasken 28 sind vollständig abgetrennt, jedoch sind die Abtrennstellen 50 deutlich zu erkennen. In 23A ist auch deutlich eine Leitplanke 82 zu erkennen, welche sich aus dem Jochabschnitt 40 einer Einzelmaske 28 in Axialrichtung erstreckt. Die Leitplanke 82 weist eine ähnliche Geometrie wie die SKV-Taschen 22 auf, hat jedoch keine Tasche zur Aufnahme einer SKV-Klemme. Die Leitplanke 82 weist Führungsnuten 80 auf und ist zum Führen von Verbindungsdrähten 64 vorgesehen.
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Auch in der in 2 abgebildeten Variante sind deutlich Leitplankten 82 mit Führungsnuten 80 zu erkennen. Wie bereits erläutert, liegt der Vorteil der erfindungsgemäßen Isoliermaske 10, dass diese weniger Kontaktierelemente 21 als Einzelmasken 28 aufweisen kann. Vorteilhaft weisen die Einzelmasken 28 ohne Kontaktierelement 21 eine Leitplanke 82 mit Führungsnuten 80 auf. Die in den 2 und 4 gezeigten Varianten weisen beispielhaft jeweils sechs Einzelmasken 21 auf und jeweils vier SKV-Taschen 21 und zwei Leitplanken 82. Die in 10 gezeigte Variante weist beispielsweise zwölf Einzelmasken 21 auf und sieben SKV-Taschen 21 sowie fünf Leitplanken 82.
