DE102022213148A1 - Insulating mask for a stator, stator, electrical machine and manufacturing method for a stator - Google Patents

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Jan Kuestner
Klaus-Dieter Haefele
Martin Heyder
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Isoliermaske (10) für einen Stator (14), sowie einen Stator (14) und ein Verfahren zum Herstellen eines Stators (14), aufweisend eine Mehrzahl von Einzelmasken (28), die axial auf separierbare Statorsegmente (26) des Stators (14) aufsetzbar sind, wobei die Einzelmasken (28) kreisförmig um einen gedachten Statormittelpunkt (32) angeordnet sind, wobei jeweils zueinander benachbarte Einzelmasken (28) an Verbindungsbereichen (31) mittels einem Verbindungselement (30) monolithisch miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungselement (30) an den Verbindungsbereichen (31) jeweils eine Trenngeometrie (50) zum Auftrennen der Isoliermaske (10) in Einzelmasken (28) aufweist, die als Einkerbung (50) ausgebildet ist, um den Materialquerschnitt an den Verbindungsbereichen (31) zu reduzieren.The invention relates to an insulating mask (10) for a stator (14), as well as a stator (14) and a method for producing a stator (14), having a plurality of individual masks (28) which can be placed axially on separable stator segments (26) of the stator (14), wherein the individual masks (28) are arranged in a circle around an imaginary stator center point (32), wherein adjacent individual masks (28) are monolithically connected to one another at connecting regions (31) by means of a connecting element (30), wherein the connecting element (30) has a separating geometry (50) at the connecting regions (31) for separating the insulating mask (10) into individual masks (28), which is designed as a notch (50) in order to reduce the material cross-section at the connecting regions (31).

Description

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.The invention relates to an insulating mask for a stator according to the preamble of the independent claim. The invention further relates to a stator and an electrical machine with such an insulating mask, as well as a manufacturing method for a stator with such an insulating mask.

Stand der TechnikState of the art

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.Increasing electrification, especially in mobile applications, is leading to a need for electrical machines with increased power density. Such machines usually use segmented stators, as this allows for smaller overall lengths and higher copper fill factors compared to solid-section stators. Segmented stators have the disadvantage that their production is significantly more complex and therefore more prone to errors, as significantly more individual parts have to be brought together and assembled. For example, according to the state of the art, two insulation masks must be provided for each segment of the stator, while a solid-section stator usually only requires a total of two insulation masks, one for each of the two axial end faces.

Mit der US 20090229383 A1 ist ein Stator bekannt geworden, der Einzelzahnsegmente aufweist, auf denen jeweils eine Isoliermaske aufgesetzt ist. Die Isoliermasken sind dabei getrennt hergestellt und gelenkig miteinander verbunden, sodass die Einzelzahnsegmente von einer ringförmigen Anordnung zu einer linearen Kette aufgebogen werden können, um die einzelnen Zähne besser bewirken zu können. Ein solches Herstellungsverfahren hat jedoch den Nachteil, dass eine vollständig andere Produktionslinie aufgebaut werden muss, verglichen zum Bewickeln von sogenannten Vollschnitt-Statoren, bei denen der Statorgrundkörper als starrer Statorring ausgebildet ist, von dem sich die Statorzähne radial nach innen erstrecken.With the US20090229383 A1 A stator has become known that has individual tooth segments, each of which has an insulating mask placed on it. The insulating masks are manufactured separately and connected to one another in an articulated manner, so that the individual tooth segments can be bent from a ring-shaped arrangement to a linear chain in order to be able to better affect the individual teeth. However, such a manufacturing process has the disadvantage that a completely different production line has to be set up compared to the winding of so-called full-cut stators, in which the stator base body is designed as a rigid stator ring from which the stator teeth extend radially inwards.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass die Isoliermaske an einer axialen Seite des Stators als einstückiges, ringförmiges Bauteil ausgebildet werden kann, so dass viele Einzelmasken in einem einzigen Fertigungsschritt gleichzeitig auf die entsprechenden Statorsegmente aufgesetzt werden können. Da die Einzelmasken jedoch monolithisch über die Verbindungselemente fest miteinander verbunden sind, die radial über den Außenumfang der Statorsegmente hinausragen, besteht das Notwendigkeit die Verbindungselemente bei der Fertigung des Stators vollständig abzutrennen. Durch die Ausbildung von Einkerbungen im Verbindungsbereich zwischen den Einzelmasken und den Verbindungselementen kann mittels einem Stanz- oder Schnittwerkzeug eine saubere Trennfläche erzeugt werden. Dadurch wird verhindert, dass Überreste der Verbindungselemente radial über die Außenkontur der Statorsegmente hinaus stehen. Anderseits können durch die definierte Trenngeometrie an den Verbindungsbereichen die Verbindungselemente mit einem klar definierten Prozess entfernt werden, ohne dass Gefahr besteht, dass Reste der Verbindungselemente den Produktionsprozess behindern.The device according to the invention and the method according to the invention with the features of the independent claims have the advantage that the insulating mask can be formed on one axial side of the stator as a one-piece, ring-shaped component, so that many individual masks can be placed on the corresponding stator segments at the same time in a single production step. However, since the individual masks are firmly connected to one another monolithically via the connecting elements, which protrude radially beyond the outer circumference of the stator segments, it is necessary to completely separate the connecting elements during the production of the stator. By forming notches in the connection area between the individual masks and the connecting elements, a clean separation surface can be created using a punching or cutting tool. This prevents remnants of the connecting elements from protruding radially beyond the outer contour of the stator segments. On the other hand, the defined separation geometry at the connection areas means that the connecting elements can be removed using a clearly defined process without there being a risk that remnants of the connecting elements will hinder the production process.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Besonders günstig ist es, wenn die Verbindungselemente - insbesondere vollständig - radial außerhalb der Einzelmasken angeordnet sind, da diese dann den Wickelprozess und die Anordnung der Verbindungsdrähte zwischen den Statorsegmenten nicht behindern. Spritzgusstechnisch können solche Bügelformen der Verbindungselemente in einfacher Weise zwischen den Einzelmasken ausgebildet werden, ohne dass das Werkzeugprinzip geändert werden muss. Außerdem können so die bogenförmigen Verbindungselemente derart elastisch ausgebildet werden, dass unterschiedliche tangentiale Abstände zwischen den einzelnen Statorsegmenten trotz der vollständig verbundenen Verbindungselemente einstellbar sind.The measures listed in the dependent claims make it possible to develop advantageous further developments and improvements to the designs specified in the independent claims. It is particularly advantageous if the connecting elements are arranged - in particular completely - radially outside the individual masks, as they then do not hinder the winding process and the arrangement of the connecting wires between the stator segments. Using injection molding technology, such bow shapes of the connecting elements can be formed in a simple manner between the individual masks without having to change the tool principle. In addition, the arc-shaped connecting elements can be designed to be so elastic that different tangential distances between the individual stator segments can be set despite the completely connected connecting elements.

Besonders vorteilhaft sind die Einkerbungen an den Verbindungsbereichen am radial äußeren Umfang der Einzelmasken ausgebildet. Dadurch können die Verbindungselemente vollständig mit einem sauberen Schnitt von den Einzelmasken abgetrennt werden, so dass danach keine Rückstände der Verbindungselemente radial über den Außenumfang der Statorsegmente hinaus ragen. Dadurch kann der bewickelte Stator ungehindert in ein Statorgehäuse eingeschoben werden.The notches in the connection areas are particularly advantageously designed on the radially outer circumference of the individual masks. This allows the connecting elements to be completely separated from the individual masks with a clean cut, so that no residue of the connecting elements protrudes radially beyond the outer circumference of the stator segments. This allows the wound stator to be inserted into a stator housing without hindrance.

Die Einkerbungen können besonders günstig als Tangentialkerben ausgebildet werden, die im Verbindungsbereich entlang dem äußeren Umfang der Einzelmasken verlaufen. Die Tangentialkerben können dabei an der axial oberen, und/oder an der axial unteren Seite der Verbindungselemente ausgeformt sein. Dadurch kann eine optimale Trenngeometrie für ein in Axialrichtung angreifendes Schneidwerkzeug geschaffen werden.The notches can be designed particularly advantageously as tangential notches that run along the outer circumference of the individual masks in the connection area. The tangential notches can be formed on the axially upper and/or axially lower side of the connecting elements. This makes it possible to create an optimal separation geometry for a cutting tool that acts in the axial direction.

Alternativ oder zusätzlich können auch Einkerbungen in Axialrichtung an den Verbindungsbereichen ausgespart werden, die als Axialkerben an der tangentialen Außenseite und/oder der tangentialen Innenseite der bogenförmigen Verbindungselemente ausgeformt sind. Dadurch kann der Materialquerschnitt an der Trennstelle zusätzlich reduziert werden, wodurch das Verbindungselement mit einer geringeren Scherkraft abgetrennt werden kann.Alternatively or additionally, notches in the axial direction can be cut out at the connection areas, which serve as axial notches on the tangential outer side and/or the tangential inner side of the arc-shaped connecting elements. This allows the material cross-section at the separation point to be further reduced, which means that the connecting element can be separated with a lower shear force.

Um eine glatte, ebene Schnittfläche zu erzeugen, kann die radiale Innenwand der Einkerbung näherungsweise parallel zur radial äußeren Umfangsfläche der Einzelmasken ausgebildet werden. Die radial gegenüberliegende Außenwand der Einkerbung ist dann entsprechend um den Kerbwinkel abgewinkelt zur radial äußeren Tangentialfläche der Einzelmasken ausgerichtet. Dadurch verbleibt nach dem Abscheren der Verbindungselement kein Absatz oder Stanzgrad zurück.In order to produce a smooth, flat cutting surface, the radial inner wall of the notch can be designed approximately parallel to the radial outer circumferential surface of the individual masks. The radially opposite outer wall of the notch is then angled by the notch angle to the radial outer tangential surface of the individual masks. This means that no step or punching remains after the connecting element has been sheared off.

Dabei wird am Grund der Einkerbung ein spitzer Keil mit dem Keilwinkel ausgeschnitten, so dass gezielt Spannungsspitzen an der gewünschten Trennstelle im Verbindungsbereich erzeugt werden. Dadurch wird die Trennenergie zielgerichtet in die Trennstelle eingeleitet, wodurch einerseits die erforderliche Trennkraft reduziert wird, und dadurch auch die Standzeit der Trennwerkzeuge erhöht wird.A pointed wedge with the wedge angle is cut out at the bottom of the notch so that targeted stress peaks are generated at the desired separation point in the connection area. This directs the separation energy into the separation point in a targeted manner, which on the one hand reduces the required separation force and also increases the service life of the separation tools.

Die gesamte Isoliermaske mit dem durch die Verbindungselemente verbundenen Einzelmasken kann sehr kostengünstig als Kunststoff-Spritzgussteil hergestellt werden. In die Kunststoff-Oberfläche können durch das Spritzgusswerkzeug in einfacher Weise die Einkerbung ausgebildet werden. Der Kunststoff kann dann mit relativ geringer Kraft an den Einkerbungen mittels einem Trenn- oder Schneidwerkzeug abgeschnitten werden.The entire insulating mask with the individual masks connected by the connecting elements can be manufactured very cost-effectively as a plastic injection-molded part. The notches can be easily formed in the plastic surface using the injection molding tool. The plastic can then be cut off at the notches using a separating or cutting tool with relatively little force.

Durch die relativ dünne Ausbildung der Verbindungselemente mit Radialstegen und Tangentialstegen können ohne großen Kraftaufwand zwei benachbarte Einzelmasken in Tangentialrichtung gegeneinander bewegt werden. Dadurch ist es möglich, nach dem Aufsetzten der einstückigen Maske auf die ringförmig angeordneten Statorsegmente den Durchmesser des Statorrings aufzuweiten, um die Statorzähne besser bewickeln zu können, beispielsweise mittels Nadelnwickeln. Danach können die Statorsegmente radial zum Statormittelpunkt hin zusammengefügt werden, wobei die Verbindungselemente entweder vor, oder nach dem radialen Zusammenfügen der Statorsegmente abgetrennt werden können.The relatively thin design of the connecting elements with radial webs and tangential webs means that two adjacent individual masks can be moved against each other in a tangential direction without much effort. This makes it possible to widen the diameter of the stator ring after placing the one-piece mask on the ring-shaped stator segments in order to be able to wind the stator teeth better, for example by means of needle winding. The stator segments can then be joined together radially towards the stator center, whereby the connecting elements can be separated either before or after the stator segments are joined together radially.

Die einstückige Isoliermaske für eine axiale Seite des Statorgrundkörpers setzt sich aus mehreren Einzelmasken für die mehreren Statorsegmente zusammen. Dabei deckt ein Statorjochabschnitt den Jochbereich, und ein Statorzahnabschnitt den Statorzahn ab, um die Wicklung gegenüber dem Statorgrundkörper elektrisch zu isolieren. Die Verbindungselemente zwischen zwei benachbarten Einzelmasken sind dann jeweils an den einander gegenüberliegenden Enden der Jochabschnitte angeformt, insbesondere als radial nach außen ragende Radialstege, die über einen weiteren Steg einstückig in Umfangsrichtung miteinander verbunden sind. Mit einer solchen Isoliermaske kann die Fertigung des Stators vereinfacht werden. Dadurch, dass die jeweils einem Statorsegment zugeordnete Einzelmasken mittels der Verbindungselemente zu einer einzigen Isoliermaske miteinander verbunden sind, braucht bei einem segmentierten Stator für jeweils eine Stirnseite nur eine einzige Isoliermaske aufgesetzt zu werden. The one-piece insulating mask for an axial side of the stator base body is made up of several individual masks for the several stator segments. A stator yoke section covers the yoke area and a stator tooth section covers the stator tooth in order to electrically insulate the winding from the stator base body. The connecting elements between two adjacent individual masks are then formed on the opposite ends of the yoke sections, in particular as radial webs that project radially outwards and are connected to one another in one piece in the circumferential direction via a further web. With such an insulating mask, the manufacture of the stator can be simplified. Because the individual masks assigned to a stator segment are connected to one another by means of the connecting elements to form a single insulating mask, only a single insulating mask needs to be put on for each end face of a segmented stator.

Zur elektrischen Kontaktierung der Einzelzahnspulen sind im Jochabschnitt der Einzelmasken Kontaktelemente angeformt. Diese sind bevorzugt als Aufnahmen für Schneid-Klemm-Elemente (SKV) ausgebildet, die einstückig mit den Einzelmasken ausgebildet sind. In diese Aufnahmen kann insbesondere der Wickeldraht in Radialrichtung eingelegt werden, um mit den axial eingefügten Schneid-KlemmElementen verbunden zu werden.To electrically contact the individual tooth coils, contact elements are formed in the yoke section of the individual masks. These are preferably designed as receptacles for insulation displacement elements (IDC), which are formed in one piece with the individual masks. In particular, the winding wire can be inserted in the radial direction into these receptacles in order to be connected to the axially inserted insulation displacement elements.

Ein Stator, bei welchem die Jochbereiche an ihrem Außenumfang als kreisbogenförmige Abschnitte und/oder mit einer ebenen Fläche ausgebildet 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 Precut-Technik hergestellten Statorgrundkörper das exakte Zusammenfügen der Statorsegmente an ihrem Trennbereich zu gewährleisten. Bei der Precut-Technik oder Klick-Cut-Technik werden die einzelnen Blechschichten aus ringförmigen Statorlamellen in einzelne Kreissegmente zur Ausbildung der Statorsegmente zerteilt. Die einzelnen Statorsegmente bleiben jedoch über Sollbruchstellen mittels unvollständigen Durchstanzen, oder mittels einem Formschluss in Tangentialrichtung miteinander verbunden, um vor dem Bewickeln einfacher transportiert werden zu können. Für einen solchen nach dem Precut-Verfahren gefertigten Stator ist die erfindungsgemäße einstückige Isoliermaske besonders geeignet, da diese als ein einziges Bauteil auf die Statorsegmente aufgesetzt werden kann, und anschließend mit den Blechsegmenten radial auf gespreizt werden kann, um die Statorzähne zu bewickeln.A stator in which the yoke areas on their outer circumference are designed as circular arc-shaped sections and/or with a flat surface has the advantage that the outer diameter of the stator base body can be reduced in this way. In another variant, flattened areas and approximately circular areas can alternate in the circumferential direction in order to ensure that the stator segments are joined together precisely at their separation area in a stator base body manufactured using the precut technique. In the precut technique or click-cut technique, the individual sheet metal layers of ring-shaped stator lamellae are divided into individual circular segments to form the stator segments. The individual stator segments, however, remain connected to one another via predetermined breaking points by means of incomplete punching or by means of a positive connection in the tangential direction in order to be easier to transport before winding. For such a stator manufactured using the precut process, the one-piece insulating mask according to the invention is particularly suitable, since it can be placed on the stator segments as a single component and can then be spread radially with the sheet metal segments in order to wind the stator teeth.

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 ununterbrochenen Wickeldraht miteinander verbunden sind. Auf diese Weise 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 Verbindungsdraht zwischen den gegenüberliegenden Statorsegmenten näherungsweise über den halben Außenumfang des Statorgrundkörpers erstreckt.In advantageous variants, the stator has exactly six or nine or twelve or eighteen stator segments or stator teeth, whereby in particular all individual tooth coils of the stator segments are connected to one another via a single uninterrupted winding wire. In this way, a stator with high power density can be produced with a small Installation space must be made available. For example, exactly two opposing stator segments are wound radially one after the other, so that the connecting wire between the opposing stator segments extends approximately over half the outer circumference of the stator base body.

Ein solcher erfindungsgemäßer Stator eignet sich besonders für die Verwendung in einer elektrischen Maschine, die als elektronisch kommutierter Motor ausgebildet ist. Dabei ist radial innerhalb des bewickelten Stators ein drehbarer Rotor gelagert, dessen Rotormagnete durch die elektronisch kommutierten Wicklungen in Drehbewegung versetzt werden können. Dabei kann beispielsweise axial oberhalb des Stators eine Elektronikeinheit angeordnet werden, die elektrisch mit den Einzelzahnspulen kontaktiert ist. Beispielhaft ist die elektrische Maschine als eine EC-Maschine mit einer 6/4 Motortopologie ausgebildet, wobei der Stator sechs Statorzähne aufweist, welche jeweils an einem Statorsegment angeordnet sind. Der Rotor weist hierbei vier Pole auf, die durch Permanentmagnete ausgebildet sind.Such a stator according to the invention is particularly suitable for use in an electrical machine that is designed as an electronically commutated motor. A rotatable rotor is mounted radially inside the wound stator, the rotor magnets of which can be set in rotation by the electronically commutated windings. For example, an electronic unit that is electrically contacted with the single-tooth coils can be arranged axially above the stator. For example, the electrical machine is designed as an EC machine with a 6/4 motor topology, with the stator having six stator teeth, each of which is arranged on a stator segment. The rotor has four poles that are formed by permanent magnets.

Bei dem erfindungsgemäßen Fertigungsverfahren können alle Einzelmasken für die einzelnen Statorsegmente an einer axialen Seite in einem Verfahrensschritt aufgesetzt werden, da alle Einzelmasken mittels der Verbindungselemente fest miteinander zu einer ringförmigen Isoliermaske verbunden sind. Durch die Einkerbungen an den Verbindungsbereichen zu den Verbindungselementen hin können letztere rückstandslos mit einer glatten Trendfläche abgetrennt werden, sodass diese beim Einsetzen des bewickelten Stators in ein Statorgehäuse nicht mehr stören. Dabei kann die einstückige, ringförmige Isoliermaske auf die Statorsegmente aufgesetzt werden, solange diese in Tangentialrichtung aneinander anliegen. Alternativ kann die einstückige Isoliermaske derart ausgebildet sein, dass diese auf die Statorsegmente aufgesetzt werden kann, die dabei einen tangentialen Abstand zueinander aufweisen. Weiterhin ist es möglich, die Verbindungselemente zwischen den Einzelmasken derart elastisch auszubilden, dass die Verbindungselemente dem radialen Aufspreizen und/oder Zusammendrücken der Statorsegmente folgen können, bevor diese von den Einzelmasken abgetrennt werden. Je nach gewähltem Fertigungsverfahren können die Verbindungselemente an den Einkerbungen vor oder nach dem Zusammendrücken der Statorsegmente rückstandslos abgetrennt werden. Auf diese Weise kann auch bei einem Precut- oder Click-Cut-Fertigungsverfahren der Montageaufwand für die Isoliermasken der einzelnen Statorsegmente deutlich reduziert werden.In the manufacturing process according to the invention, all individual masks for the individual stator segments can be placed on one axial side in one process step, since all individual masks are firmly connected to one another by means of the connecting elements to form an annular insulating mask. Due to the notches in the connection areas to the connecting elements, the latter can be separated without residue with a smooth trend surface, so that they no longer interfere when inserting the wound stator into a stator housing. The one-piece, annular insulating mask can be placed on the stator segments as long as they are in contact with one another in the tangential direction. Alternatively, the one-piece insulating mask can be designed in such a way that it can be placed on the stator segments, which are at a tangential distance from one another. It is also possible to design the connecting elements between the individual masks to be elastic in such a way that the connecting elements can follow the radial spreading and/or compression of the stator segments before they are separated from the individual masks. Depending on the manufacturing process selected, the connecting elements can be separated without leaving any residue at the notches before or after the stator segments are pressed together. In this way, the assembly effort for the insulation masks of the individual stator segments can be significantly reduced, even with a pre-cut or click-cut manufacturing process.

Zeichnungendrawings

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele 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 bis 4 verschiedene Ausführungen von Isoliermasken, anhand von Detailansichten derer Verbindungselemente.
In the drawings, embodiments according to the present invention are shown and explained in more detail in the following description. They show
  • 1 an electrical machine with a stator with an insulating mask according to the invention,
  • 2 to 4 different designs of insulating masks, based on detailed views of their connecting elements.

BeschreibungDescription

1 zeigte eine Draufsicht auf eine Isoliermaske 10, die auf einem Stator 14 für eine elektrische Maschine 12 angeordnet ist. Der Stator 14 weist mehrere separierbare Statorsegmente 26 auf - beispielsweise sechs - welche jeweils einen Statorzahn 24 aufweisen. Die Statorsegmente 26 bilden zusammen einen ringförmigen Statorgrundkörper 34, der nach dem Bewickeln der einzelnen Statorsegmente 26 mittels Einzelzahnspulen 20 wieder in gleicher Weise nach der Precut-Technik zusammengesetzt wird. Die Isoliermaske 10 weist mehrere Einzelmasken 28 auf, welche mittels Verbindungselementen 30 miteinander verbunden sind. Die Einzelmasken 28 sind um einen gedachten Statormittelpunkt 32 angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel befinden sich die Verbindungselemente 30 in einem ersten Zustand und halten die Einzelmasken 28 auf einem ersten tangentialen Abstand 36. Der erste tangentiale Abstand 36 des ersten Zustands ist hier dadurch definiert, dass die einzelnen Statorsegmente 26 in Tangentialrichtung 9 an einem Trennbereich 27 aneinander anliegen, wobei diese insbesondere über Sollbruchstellen oder formschlüssige Click-Elemente zu dem Statorring 34 miteinander verbunden sind. Im Ausführungsbeispiel der 1 sind die Statorsegmente 26 beispielhaft T-förmig ausgebildet und weisen radial außen einen Jochbereich 23 auf, von dem sich radial nach innen der Statorzahn 24 mit einem Zahnschaft erstreckt. Am radial inneren Ende der Zahnschäfte sind Zahnfüße 25 ausgebildet, die dann die Magnetpole für den radial innerhalb des Stators 14 gelagerten Rotor 13 ausbilden. In 1 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 23 des Statorsegments 26 überdeckt, insbesondere wenigstens 80% der Stirnseite. Vom Jochabschnitt 40 aus erstreckt sich radial nach innen ein Statorzahnabschnitt 42, welcher weitgehend die axiale Stirnseite des Statorzahns 24 überdeckt. Vorzugsweise weist der Statorzahnabschnitt 42 auch zwei axiale Bereiche auf, welche sich jeweils entlang der Axialrichtung 8 auf beiden Seiten des Statorzahns 24 erstrecken. Der Statorring 34 weist in den Trennbereichen 27 kreisförmige Abschnitte 17 mit einem Außendurchmesser 46 durch den gedachten Statormittelpunkt 32 auf, wobei zwischen den Trennbereichen 27 der Statorring 34 abgeflachte Abschnitte 18 im tangentialen Umfangsbereich der Statorzähne 24 aufweist. 1 showed a top view of an insulating mask 10 that is arranged on a stator 14 for an electrical machine 12. The stator 14 has several separable stator segments 26 - for example six - each of which has a stator tooth 24. The stator segments 26 together form an annular stator base body 34, which is reassembled in the same way using the precut technique after the individual stator segments 26 have been wound using single-tooth coils 20. The insulating mask 10 has several individual masks 28 that are connected to one another using connecting elements 30. The individual masks 28 are arranged around an imaginary stator center point 32. In the exemplary embodiment, the connecting elements 30 are in a first state and hold the individual masks 28 at a first tangential distance 36. The first tangential distance 36 of the first state is defined here by the fact that the individual stator segments 26 abut one another in the tangential direction 9 at a separating area 27, wherein these are connected to one another in particular via predetermined breaking points or form-fitting click elements to form the stator ring 34. In the exemplary embodiment of the 1 the stator segments 26 are T-shaped for example and have a yoke area 23 on the outside radially, from which the stator tooth 24 with a tooth shaft extends radially inward. Tooth feet 25 are formed on the radially inner end of the tooth shafts, which then form the magnetic poles for the rotor 13 mounted radially inside the stator 14. In 1 the individual masks 28 are arranged on the stator segments 26. In the exemplary embodiment shown, the individual masks 28 have a yoke section 40 on the radial outside, which largely covers the axial end face of the yoke region 23 of the stator segment 26, in particular at least 80% of the end face. A stator tooth section 42 extends radially inward from the yoke section 40, which largely covers the axial end face of the stator tooth 24. The stator tooth section 42 preferably also has two axial regions, which each extend along the axial direction 8 on both sides of the stator tooth 24. The stator ring 34 has in the separation areas 27 circular sections 17 with an outer diameter 46 through the imaginary stator center point 32, wherein between the separation areas 27 the stator ring 34 has flattened sections 18 in the tangential circumferential area of the stator teeth 24.

Die Verbindungselemente 30 sind weitgehend außerhalb des Außendurchmessers 46 angeordnet. Beispielhaft sind die Verbindungselemente 30 U-förmig oder bogenförmig ausgebildet. Die Verbindungselemente 30 kontaktieren jeweils zwei benachbarte Einzelmaske 28 an Verbindungsbereichen 31, die an den tangentialen Enden der jeweiligen Jochabschnitte 40 ausgebildet sind. Von dem Jochabschnitt 40 einer ersten Einzelmaske 28 ausgehend, erstreckt sich das Verbindungselement 30 zunächst radial nach außen und dann über den ersten tangentialen Abstand 36 bogenförmigen zur benachbarten zweiten Einzelmaske 28. An den Verbindungsbereichen 31 sind jeweils Einkerbungen 50 an der Isoliermaske 10 ausgeformt, die als definierte Trenngeometrie das exakte Abtrennen der Verbindungselemente 30 ermöglichen. Die Einkerbungen 50 können sich in Axialrichtung 8 und/oder in Tangentialrichtung 9 entlang der radial äußeren Flächen der Jochbereiche 23 erstrecken. Diese Einkerbungen 50 sind in den Detaildarstellung der 2-4 genauer dargestellt.The connecting elements 30 are arranged largely outside the outer diameter 46. For example, the connecting elements 30 are U-shaped or arc-shaped. The connecting elements 30 each contact two adjacent individual masks 28 at connecting areas 31 which are formed at the tangential ends of the respective yoke sections 40. Starting from the yoke section 40 of a first individual mask 28, the connecting element 30 initially extends radially outwards and then over the first tangential distance 36 in an arc to the adjacent second individual mask 28. In the connecting areas 31, notches 50 are formed on the insulating mask 10, which allow the connecting elements 30 to be separated precisely as a defined separation geometry. The notches 50 can extend in the axial direction 8 and/or in the tangential direction 9 along the radially outer surfaces of the yoke areas 23. These notches 50 are shown in the detailed representation of the 2-4 presented in more detail.

Beispielsweise kann ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des Stators 14 wie folgt verlaufen. Die Isoliermaske 10 mit den miteinander verbundenen Einzelmasken 28 werden von beiden axialen Seiten auf den Statorgrundkörper 34 aufgesetzt, dessen einzelne Statorsegmente 26 hier zu Beginn tangential aneinander anliegen. Dabei ragt zwischen jedem Statorsegment 26 ein Verbindungselement 30 zwischen den beiden benachbarten Einzelmasken 28 radial bogenförmigen über den Außendurchmesser 46 hinaus. Die Verbindungselemente 30 befinden sich hierbei in einem ersten Zustand, bei dem die Einzelmasken 28 den ersten tangentialen Abstand 36 zueinander aufweisen. Danach werden die Statorsegmente 26 aufgetrennt und radial nach außen bewegt, so dass sich zwischen zwei benachbarten Statorsegmenten 26 tangentiale Lücken 37 bilden. In diesem zweiten Zustand werden die elastischen Verbindungselemente 30 in Tangentialrichtung 9 mehr gestreckt, so dass die beiden benachbarten Einzelmasken 28 mit einem zweiten größeren tangentialen Abstand 38 angeordnet werden, wie dies beispielsweise in 2 dargestellt ist. In diesem zweiten Zustand können auf die Statorzähne 24 mittels einem Nadelwickel-Verfahren Einzelzahnspulen 20 gewickelt werden, die vorzugsweise durch einen ununterbrochenen Wickeldraht 70 miteinander verbunden sind. In diesem zweiten Zustand können die Verbindungselemente 30 mittels einem Stanz- oder Schneidwerkzeug an den Einkerbungen 50 sauber abgetrennt werden, derart, dass die Einzelmasken 28 in Radialrichtung 7 nicht über den Umfang des Jochbereichs 23 überstehen. Zur Ausbildung des fertigen Stators 14 werden die einzelnen Statorsegmente 26 wieder in Radialrichtung 7 zum Statormittelpunkt 32 hin bewegt, bis die Jochbereiche 23 wieder tangential aneinander anliegen. Die Statorsegmente 26 werden bevorzugt mittels Precut-Technologie hergestellt, so dass die tangentiale Kontur der Jochbereiche 23 nach dem Zusammenfügen wieder exakt formschlüssig ineinander greifen. Dabei kann vor dem Auftrennen der Statorsegmente 26 eine Sollbruchstelle beim Stanzen stehen gelassen werden, die beim Auftrennen aufbricht. Alternativ können die Statorsegmente 26 in Axialrichtung 8 vollständig durchgetrennt werden, und mittels einem Formschluss bezüglich der Tangentialrichtung 9 vor dem Auftrennen ineinander gehalten werden. (Klick-Cut-Technik). Danach werden die einzelnen Statorsegmente 26 wieder zu einem geschlossenen Statorring 34 verbunden und axial in ein korrespondierendes Statorgehäuse eingepresst. Alternativ können die Verbindungselemente 30 auch erst von den Einzelmasken 28 abgetrennt werden, nachdem die Statorsegmente 26 wieder zu einem geschlossenen Stator Ring 34 zusammengefügt wurden. An zumindest einer der beiden axialen Seiten des Stators 14 sind an den Jochabschnitten 40 der Einzelmasken 28 Kontaktelemente 21 für die Ansteuerung der Einzelzahnspulen 20 ausgeformt. Diese können bevorzugt als axiale Taschen 22 für korrespondierende Schneid-Klemm-Elemente ausgebildet sein, durch die der Wickeldraht 70 in Radialrichtung 7 hindurch geführt wird.For example, a method according to the invention for producing the stator 14 can proceed as follows. The insulating mask 10 with the interconnected individual masks 28 are placed from both axial sides onto the stator base body 34, the individual stator segments 26 of which initially lie tangentially against one another. In this case, between each stator segment 26, a connecting element 30 projects radially arcuately between the two adjacent individual masks 28 beyond the outer diameter 46. The connecting elements 30 are in a first state in which the individual masks 28 have the first tangential distance 36 from one another. The stator segments 26 are then separated and moved radially outwards so that tangential gaps 37 form between two adjacent stator segments 26. In this second state, the elastic connecting elements 30 are stretched further in the tangential direction 9, so that the two adjacent individual masks 28 are arranged with a second larger tangential distance 38, as is the case, for example, in 2 is shown. In this second state, single-tooth coils 20 can be wound onto the stator teeth 24 using a needle winding process, which are preferably connected to one another by an uninterrupted winding wire 70. In this second state, the connecting elements 30 can be cleanly severed at the notches 50 using a punching or cutting tool, such that the individual masks 28 do not protrude beyond the circumference of the yoke region 23 in the radial direction 7. To form the finished stator 14, the individual stator segments 26 are moved again in the radial direction 7 towards the stator center 32 until the yoke regions 23 again lie tangentially against one another. The stator segments 26 are preferably manufactured using precut technology, so that the tangential contour of the yoke regions 23 again engage with one another in a precisely form-fitting manner after they have been joined together. In this case, before the stator segments 26 are separated, a predetermined breaking point can be left during punching, which breaks open when separated. Alternatively, the stator segments 26 can be completely severed in the axial direction 8 and held together by means of a positive connection with respect to the tangential direction 9 before separation (click-cut technique). The individual stator segments 26 are then reconnected to form a closed stator ring 34 and pressed axially into a corresponding stator housing. Alternatively, the connecting elements 30 can also only be separated from the individual masks 28 after the stator segments 26 have been reassembled to form a closed stator ring 34. On at least one of the two axial sides of the stator 14, contact elements 21 for controlling the individual tooth coils 20 are formed on the yoke sections 40 of the individual masks 28. These can preferably be designed as axial pockets 22 for corresponding insulation displacement elements, through which the winding wire 70 is guided in the radial direction 7.

In einem alternativen Fertigungsverfahren werden die einzelnen Statorsegmente 26 zuerst aus dem geschlossenen Statorring 34 vereinzelt, und anschließend wird erst die Isoliermaske 10 mit den miteinander verbundenen Einzelmasken 28 auf die Statorsegmente 26 axial aufgesetzt. Bei dieser Ausführung müssen die Verbindungselemente 30 nicht elastisch ausgebildet sein, da diese dann von den Einzelmasken 28 abgetrennt werden, bevor die Statorsegemnte 26 wieder radial zu einem geschlossenen Statorring 34 zusammengefügt werden. Hier sind die Verbindungselemente 30 zwischen den Einzelmasken 28 ausgebildet, um mittels der einstückigen Isoliermaske 10 in einem einzigen Fertigungsschritt gleichzeitig alle Einzelmasken 28 auf alle Statorsegmente 26 aufzusetzen.In an alternative manufacturing process, the individual stator segments 26 are first separated from the closed stator ring 34, and only then is the insulating mask 10 with the interconnected individual masks 28 placed axially on the stator segments 26. In this design, the connecting elements 30 do not have to be elastic, since they are then separated from the individual masks 28 before the stator segments 26 are reassembled radially to form a closed stator ring 34. Here, the connecting elements 30 are formed between the individual masks 28 in order to place all individual masks 28 on all stator segments 26 simultaneously in a single manufacturing step using the one-piece insulating mask 10.

In 2 ist vergrößert nur genau ein einziges Verbindungselement 30 abgebildet, das zwei benachbarte Einzelmasken 28 miteinander verbindet. Die Einzelmasken 28 sind axial auf den Statorsegmenten 26 aufgesetzt. Die Einzelmasken 28 befinden sich hier im zweiten Zustand mit dem zweiten tangentialen Abstand 38, der größer ist als der erste tangentiale Abstand 36 im ersten Zustand, bei dem die Statorsegmente 26 tangential aneinander anliegen. Im zweiten Zustand sind in Tangentialrichtung 9 zwischen zwei benachbarten Statorsegmenten 26 die tangentiale Lücken 37 ausgebildet, die das Bewickeln der Statorzähne 14 mit dem darauf angeordneten Jochabschnitten 40 der Einzelmasken 28 ermöglichen. Bei dieser Ausführung weist das Verbindungselement 30 einen längeren schmalen Steg 52 in Tangentialrichtung 9 auf, der über zwei, näherungsweise in Radialrichtung 7 verlaufende Radialstege 53 an den Verbindungsbereichen 31 an die Einzelmasken 28 angebunden ist. Dabei weist der tangentiale Steg 52 beispielsweise einen geringeren Querschnitt auf, als die radialen Stege 53 zu den Verbindungsbereichen 31 hin. Daher sind an den beiden Verbindungsbereichen 31 der beiden Radialstege 53 jeweils Einkerbungen 50 ausgeformt, die hier den Materialquerschnitt der Verbindungsstege 30 im Bereich des Außendurchmessers 46 des Statorgrundkörpers 34 reduzieren. Die Einkerbungen 50 verlaufen hier als Tangentialkerben 55 sowohl an der axial oberen Seite 61 als auch an der axial unteren Seite 62 der Verbindungselemente 30 in Tangentialrichtung 9, und sind vorzugsweise als geradlinige Nuten ausgebildet.In 2 is shown enlarged, just one single connecting element 30, which connects two adjacent individual masks 28 to each other. The individual masks 28 are placed axially on the stator segments 26. The individual masks 28 are here in the second state with the second tangential distance 38, which is greater than the first tangential distance 36 in the first state, in which the stator segments 26 lie tangentially against one another. In the second state, the tangential gaps 37 are formed in the tangential direction 9 between two adjacent stator segments 26, which enable the yoke sections 40 of the individual masks 28 arranged thereon to be wound onto the stator teeth 14. In this embodiment, the connecting element 30 has a longer, narrow web 52 in the tangential direction 9, which is connected to the individual masks 28 at the connecting regions 31 via two radial webs 53 running approximately in the radial direction 7. The tangential web 52 has, for example, a smaller cross-section than the radial webs 53 towards the connecting regions 31. Therefore, notches 50 are formed on the two connecting areas 31 of the two radial webs 53, which here reduce the material cross-section of the connecting webs 30 in the area of the outer diameter 46 of the stator base body 34. The notches 50 run here as tangential notches 55 both on the axially upper side 61 and on the axially lower side 62 of the connecting elements 30 in the tangential direction 9, and are preferably designed as straight grooves.

In 3 sind diese Tangentialkerben 55 in einem axialen Schnitt dargestellt. Die obere und die untere Einkerbung 50 weisen hier jeweils eine ebene, axiale Seitenwand 56 auf, die als radiale Innenwand 56 der Einkerbung 50 ausgebildet ist. Eine radiale Außenwand 58 ist dabei als ebene Fläche ausgebildet, die unter einen Kerbwinkel 57 zur axialen Innenwand 56 angeordnet ist. Dadurch weist die Einkerbung 50 einen spitzen, keilförmigen Nutgrund 59 auf, der als Sollbruchstelle für das Abtrennen des Verbindungselement 30 ausgebildet ist. Der Kerbwinkel 57 liegt beispielsweise im Bereich zwischen 30° und 60°, wobei eine Kerbtiefe 54 der Einkerbung 50 im Bereich zwischen 5 und 20 % der maximalen Höhe 64 des Verbindungselement 30 im Verbindungsbereichen 31 beträgt.In 3 these tangential notches 55 are shown in an axial section. The upper and lower notches 50 each have a flat, axial side wall 56, which is designed as a radial inner wall 56 of the notch 50. A radial outer wall 58 is designed as a flat surface, which is arranged at a notch angle 57 to the axial inner wall 56. As a result, the notch 50 has a pointed, wedge-shaped groove base 59, which is designed as a predetermined breaking point for severing the connecting element 30. The notch angle 57 is, for example, in the range between 30° and 60°, with a notch depth 54 of the notch 50 being in the range between 5 and 20% of the maximum height 64 of the connecting element 30 in the connecting area 31.

4 zeigt weitere Einkerbungen 50 im Verbindungsbereich 31, die hier als Axialkerben 60 ausgebildet sind, die linienförmigen in Axialrichtung 8 verlaufen. Dabei sind an beiden in Tangentialrichtung 9 gegenüberliegenden Seiten 91, 92 der radialen Stege 53 die Axialkerben 60 am Außenumfang der Einzelmasken 28 ausgeformt. Der Querschnitt der Einkerbung 50 der Axialkerben 60 entspricht in 4 näherungsweise dem Querschnitt der Einkerbung 50 der Tangentialkerben 55 gemäß 3. Die radiale Innenseite 56 ist wieder näherungsweise als ebene Fläche in Tangentialrichtung 9 ausgebildet, wobei die radiale Außenwand 58 wieder unter dem Kerbwinkel 57 zur tangentialen Innenwand 56 ausgerichtet ist. Dadurch wird wieder ein spitzer Kerbgrund 59 ausgeformt, an dem das Verbindungselement 30 definiert abgeschert wird. Wie in 2 dargestellt ist, können die Tangentialkerben 55 mit den Axialkerben 60 an einem Ende des Verbindungselement 30 kombiniert werden, sodass das Verbindungselement 30 mit relativ geringer Kraft abgeschnitten werden kann. Aus 3 ist ersichtlich, dass nach dem Abscheren des Verbindungselements 30 an den Einkerbungen 50 die Isoliermaske 10 nicht mehr radial über den Außenumfang 46 des Statorgrundkörpers 34 hinausragt. In 2 und 4 sind die beiden korrespondierenden tangentiale Profile 81, 82 an den Seitenflächen der Statorsegmente 26 sichtbar, die hier beispielsweise nach dem Abtrennen der Verbindungselemente 30 aufgrund des radialen Zusammenführens der Statorsegmente 26 wieder tangential ineinander gefügt werden. Dabei werden Verbindungsdrähte 70 zwischen den einzelnen Statorsegmenten 26 bevorzugt ebenfalls in Radialrichtung 7 nach innen um geformt um eine tangentiale Annäherung der beiden benachbarten Jochbereichen 23 zu ermöglichen. Die Verbindungsdrähte 70 werden hier beispielsweise in Führungselementen 72 gehalten, die an den Einzelmasken 28 angeformt sind. Bevorzugt werden die Führungselemente 72 an der radialen Außenseite der axialen Taschen 22 der Kontaktelemente 21 ausgeformt, bevorzugt als in Tangentialrichtung 9 verlaufende Rillen. Dabei können zwei benachbarte Statorsegmente 26 durch nur einen einzigen Verbindungsdraht 70 oder mittels mehrerer Verbindungsdrähte 70 miteinander verbunden sein. 4 shows further notches 50 in the connection area 31, which are designed here as axial notches 60, which run linearly in the axial direction 8. The axial notches 60 are formed on the outer circumference of the individual masks 28 on both sides 91, 92 of the radial webs 53 that are opposite in the tangential direction 9. The cross section of the notch 50 of the axial notches 60 corresponds in 4 approximately the cross section of the notch 50 of the tangential notches 55 according to 3 . The radial inner side 56 is again formed approximately as a flat surface in the tangential direction 9, with the radial outer wall 58 again being aligned at the notch angle 57 to the tangential inner wall 56. This again forms a pointed notch base 59, at which the connecting element 30 is sheared off in a defined manner. As in 2 As shown, the tangential notches 55 can be combined with the axial notches 60 at one end of the connecting element 30 so that the connecting element 30 can be cut off with relatively little force. 3 It can be seen that after the connecting element 30 has been sheared off at the notches 50, the insulating mask 10 no longer projects radially beyond the outer circumference 46 of the stator base body 34. In 2 and 4 the two corresponding tangential profiles 81, 82 are visible on the side surfaces of the stator segments 26, which here, for example, are tangentially joined together again after the connecting elements 30 have been separated due to the radial merging of the stator segments 26. In this case, connecting wires 70 between the individual stator segments 26 are preferably also shaped inwards in the radial direction 7 in order to enable a tangential approach of the two adjacent yoke regions 23. The connecting wires 70 are held here, for example, in guide elements 72 which are molded onto the individual masks 28. The guide elements 72 are preferably formed on the radial outside of the axial pockets 22 of the contact elements 21, preferably as grooves running in the tangential direction 9. Two adjacent stator segments 26 can be connected to one another by just a single connecting wire 70 or by means of several connecting wires 70.

Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die konkrete Ausbildung und Anordnung der Einkerbungen 50 und der Verbindungselemente 30 variiert werden. Ebenso kann die konkrete Ausbildung, sowie die Anzahl der Statorsegmente 26 und der Einzelmasken 28 Anforderungen der elektrischen Maschine 12 und deren Fertigungsmöglichkeiten angepasst werden. Der Statorgrundkörper 34 kann bevorzugt mittels Precut-technik oder Klick-Cut-technik hergestellt werden, wobei die Statorsegmente 26 nach deren Bewickeln wieder exakt in ihre ursprüngliche Position vor dem Stanzen eingefügt werden. Die Erfindung eignet sich in besonderer Weise für die Verwendung in einem als Innenläufer ausgebildeten EC-Motor, insbesondere für den Drehantrieb von Komponenten oder die Verstellung von Teilen im Kraftfahrzeug, ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt.It should be noted that with regard to the embodiments shown in the figures and in the description, a wide variety of combination options of the individual features are possible. For example, the specific design and arrangement of the notches 50 and the connecting elements 30 can be varied. Likewise, the specific design and the number of stator segments 26 and the individual masks 28 can be adapted to the requirements of the electrical machine 12 and its manufacturing options. The stator base body 34 can preferably be manufactured using pre-cut technology or click-cut technology, wherein the stator segments 26 are inserted exactly into their original position before punching after they have been wound. The invention is particularly suitable for use in an EC motor designed as an internal rotor, in particular for the rotary drive of components or the adjustment of parts in the motor vehicle, but is not limited to this application.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 20090229383 A1 [0003]US 20090229383 A1 [0003]

Claims (15)

Isoliermaske (10) für einen Stator (14), aufweisend eine Mehrzahl von Einzelmasken (28), die axial auf separierbare Statorsegmente (26) des Stators (14) aufsetzbar sind, wobei die Einzelmasken (28) kreisförmig um einen gedachten Statormittelpunkt (32) angeordnet sind, wobei jeweils zueinander benachbarte Einzelmasken (28) an Verbindungsbereichen (31) mittels einem Verbindungselement (30) monolithisch miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungselement (30) an den Verbindungsbereichen (31) jeweils eine Trenngeometrie (50) zum Auftrennen der Isoliermaske (10) in Einzelmasken (28) aufweist, die als Einkerbung (50) ausgebildet ist, um den Materialquerschnitt an den Verbindungsbereichen (31) zu reduzieren.Insulating mask (10) for a stator (14), comprising a plurality of individual masks (28) which can be placed axially on separable stator segments (26) of the stator (14), wherein the individual masks (28) are arranged in a circle around an imaginary stator center point (32), wherein adjacent individual masks (28) are monolithically connected to one another at connecting regions (31) by means of a connecting element (30), wherein the connecting element (30) has a separating geometry (50) at the connecting regions (31) for separating the insulating mask (10) into individual masks (28), which is designed as a notch (50) in order to reduce the material cross-section at the connecting regions (31). Isoliermaske (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (30) bogenförmig ausgebildet sind und sich von einem ersten Verbindungsbereich (30) einer ersten Einzelmaske (28) radial nach außen über den Außenumfang (46) der Statorsegmente (26) hinaus bis zu einem zweiten Verbindungsbereich (31) an einer zweiten, benachbarten Einzelmaske (28) erstrecken.Isolation mask (10) after Claim 1 , characterized in that the connecting elements (30) are arc-shaped and extend from a first connecting region (30) of a first individual mask (28) radially outwards beyond the outer circumference (46) of the stator segments (26) to a second connecting region (31) on a second, adjacent individual mask (28). Isoliermaske (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkerbungen (50) im radialen Bereich des Außenumfangs (46) der Statorsegmente (26) angeordnet sind, so dass insbesondere die Einzelmasken (28) nach dem Abtrennen der Verbindungselemente (30) den Außenumfang (46) der Statorsegmente (26) am Verbindungsbereich (31) radial nach außen nicht überragen.Insulating mask (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the notches (50) are arranged in the radial region of the outer circumference (46) of the stator segments (26), so that in particular the individual masks (28) do not project radially outwards beyond the outer circumference (46) of the stator segments (26) at the connecting region (31) after the connecting elements (30) have been separated. Isoliermaske (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkerbungen (50) im Verbindungsbereich (31) in Tangentialrichtung (9) verlaufen, wobei die Einkerbungen (50) an einer axial oberen Stirnfläche (61) und/oder an einer axialen Unterseite (62) der Verbindungsbereiche (31) ausgebildet sind.Insulating mask (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the notches (50) in the connecting region (31) run in the tangential direction (9), wherein the notches (50) are formed on an axially upper end face (61) and/or on an axial underside (62) of the connecting regions (31). Isoliermaske (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkerbungen (50) im Verbindungsbereich (31) in Axialrichtung (8) verlaufen, wobei die Einkerbungen (50) an einer tangentialen Außenseite (91) und/oder an einer tangentialen Innenseite (92) der bogenförmigen Verbindungselemente (30) ausgebildet sind.Insulating mask (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the notches (50) in the connecting region (31) run in the axial direction (8), wherein the notches (50) are formed on a tangential outer side (91) and/or on a tangential inner side (92) of the arcuate connecting elements (30). Isoliermaske (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkerbung (50) zum Statormittelpunkt (32) hin eine Innenwand (56) aufweist, die sich in Axialrichtung (8) und/oder in Tangentialrichtung (9) erstreckt, und eine radial gegenüberliegende Außenwand (58) aufweist, die einen spitzen Kerbwinkel (57) zur Innenwand (56) bildet.Insulating mask (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the notch (50) has an inner wall (56) towards the stator center (32), which extends in the axial direction (8) and/or in the tangential direction (9), and has a radially opposite outer wall (58) which forms an acute notch angle (57) to the inner wall (56). Isoliermaske (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Innenwand (56) und der radial gegenüberliegenden Außenwand (58) die Einkerbung (50) einen spitzen, keilförmigen Kerbengrund (59) aufweist, der vorzugsweise als Sollbruchstelle ausgebildet ist.Insulating mask (10) according to one of the preceding claims, characterized in that between the inner wall (56) and the radially opposite outer wall (58) the notch (50) has a pointed, wedge-shaped notch base (59), which is preferably designed as a predetermined breaking point. Isoliermaske (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelmasken (28) und die Verbindungselemente (30) monolithisch aus Kunststoff - insbesondere als Spritzgussteil - hergestellt sind, und die Verbindungselemente (30) an den Einkerbungen (50) mittels eines Schneidwerkzeugs abtrennbar ausgebildet sind.Insulating mask (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the individual masks (28) and the connecting elements (30) are made monolithically from plastic - in particular as an injection-molded part - and the connecting elements (30) are designed to be separable at the notches (50) by means of a cutting tool. Isoliermaske (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (30) elastisch verformbar ausgebildet sind, so dass die Verbindungselemente (30) aus einem ersten Zustand mit einem vorgegebenen ersten tangentialen Abstand (36) zwischen den Einzelmasken (28) in einen zweiten Zustand mit einem zweiten tangentialen Abstand (38) zwischen den Einzelmasken (28) umformbar sind, welcher größer ist als der erste Abstand (36).Insulating mask (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting elements (30) are designed to be elastically deformable, so that the connecting elements (30) can be deformed from a first state with a predetermined first tangential distance (36) between the individual masks (28) into a second state with a second tangential distance (38) between the individual masks (28), which is greater than the first distance (36). Isoliermaske (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelmasken (28) jeweils einen Statorzahnabschnitt (42) und einen daran radial nach außen angeformten Jochabschnitt (40) aufweisen, welche zum Abdecken des Statorsegments (26) ausgebildet sind, und dass die Verbindungsbereiche (31) mit den daran angeformten Verbindungselementen (30) jeweils an zwei einander gegenüberliegenden tangentialen Seiten der jeweiligen Jochabschnitte (40) ausgebildet sind.Insulating mask (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the individual masks (28) each have a stator tooth section (42) and a yoke section (40) formed radially outward thereon, which are designed to cover the stator segment (26), and that the connecting regions (31) with the connecting elements (30) formed thereon are each formed on two mutually opposite tangential sides of the respective yoke sections (40). Isoliermaske (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einzelmaske (28) ein Kontaktelement (21) zur elektrischen Kontaktierung einer elektrischen Wicklung (20) aufweist, das insbesondere als eine axiale Tasche (22) für eine Schneid-Klemm-Verbindung ausgebildet ist.Insulating mask (10) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one individual mask (28) has a contact element (21) for electrically contacting an electrical winding (20), which is designed in particular as an axial pocket (22) for an insulation displacement connection. Stator (14) mit mindestens einer Isoliermaske (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (14) aus mehreren Statorsegmenten (26) zusammengesetzt ist, die insbesondere mittels einem Click-Cut-Verfahren oder Precut-Verfahren hergestellt sind, wobei Jochbereiche (23) der Statorsegmente (26) an ihrem Außenumfang (46) an den Verbindungsbereichen (31) kreisbogenförmige Abschnitte (17) und tangential dazwischen ebene Umfangsabschnitte (18) aufweisen, und vorzugsweise die Statorsegmente (26) aus einzelnen axial gestapelten Blechlamellen (16) zusammengesetzt sind.Stator (14) with at least one insulating mask (10) according to one of the Claims 1 until 11 , characterized in that the stator (14) is composed of several stator segments (26) which are produced in particular by means of a click-cut process or precut process, wherein yoke regions (23) of the stator segments (26) have circular arc-shaped sections (17) on their outer circumference (46) at the connecting regions (31) and flat circumferential sections (18) tangentially therebetween, and preferably the stator segments (26) are composed of individual axially stacked sheet metal laminations (16). Elektrische Maschine (12) mit einem Stator (14) nach einem der Ansprüche 12, dadurch gekennzeichnet, dass radial innerhalb des Stators (14) ein Permanentmagnete aufweisender Rotor (13) drehbar gelagert ist - und insbesondere der Stator (14) mittels einer Elektronikeinheit elektronisch kommutierbar ist.Electric machine (12) with a stator (14) according to one of the Claims 12 , characterized in that a rotor (13) having permanent magnets is rotatably mounted radially within the stator (14) - and in particular the stator (14) is electronically commutable by means of an electronic unit. Verfahren zur Herstellung eines Stators (14), aus mehreren separaten Statorsegmenten (26), die jeweils einen Jochbereich (23) aufweisen, von denen sich jeweils ein Statorzahn (24) radial nach innen erstreckt, gekennzeichnet durch folgende Schritte: - Bereitstellen einer Isoliermaske (10), insbesondere einer Isoliermaske (10) nach einem der Ansprüche 1-11, aufweisend eine Mehrzahl von Einzelmasken (28), welche um einen gedachten Statormittelpunkt (32) angeordnet sind und jeweils zueinander benachbarte Einzelmasken (28) mittels wenigstens einem Verbindungselement (30) miteinander verbunden sind, - Anordnen der Statorsegmente (26) mit einem tangentialen Wickel-Abstand (38) zwischen benachbarten Jochabschnitten (40) - Axiales Aufsetzen der Isoliermaske (10) mit den Einzelmasken (28) auf die entsprechend anordneten Statorsegmente (26) - Bewickeln der Statorzähne (24) mittels Nadelwickeln mit Einzelzahnspulen (20), insbesondere mittels einem einzigen ununterbrochenen Wickeldraht (70) - Abtrennen der Verbindungselemente (30) an den Einkerbungen (50) - Radiales Zusammendrücken der Statorsegmente (26) zu einen End-Abstand (36), insbesondere bis sich die Jochbereiche (23) der Statorsegmente (26) tangential berühren, - Mechanisches Verbinden der einzelnen Statorsegmente (26).Method for producing a stator (14) from a plurality of separate stator segments (26), each having a yoke region (23), from which a stator tooth (24) extends radially inward, characterized by the following steps: - providing an insulating mask (10), in particular an insulating mask (10) according to one of the Claims 1 - 11 , comprising a plurality of individual masks (28) which are arranged around an imaginary stator center point (32) and adjacent individual masks (28) are connected to one another by means of at least one connecting element (30), - arranging the stator segments (26) with a tangential winding distance (38) between adjacent yoke sections (40) - axially placing the insulating mask (10) with the individual masks (28) on the correspondingly arranged stator segments (26) - winding the stator teeth (24) by means of needle winding with individual tooth coils (20), in particular by means of a single uninterrupted winding wire (70) - severing the connecting elements (30) at the notches (50) - radially compressing the stator segments (26) to a final distance (36), in particular until the yoke regions (23) of the stator segments (26) touch tangentially, - mechanically connecting the individual Stator segments (26). Verfahren zur Herstellung eines Stators (14), wobei auf einen - mittels Pre-Cut-Technik oder Click-Cut-Technik hergestellten - Statorgrundkörper (34), bei dem einzelne Statorsegmente (26) in einem geschlossenen Statorring (34) angeordnet sind, die Isoliermaske (10) mit den Einzelmasken (28) aufgesetzt wird, und anschließend der Statorring (34) zu einzelnen Statorsegmenten (26) vereinzelt wird, wobei die einzelnen Statorsegmente (26) zusammen mit den Verbindungselemente (30) zwischen den einzelnen Einzelmasken (28) radial aufgeweitet werden, um die vereinzelten Statorzähne (24) zu bewickeln - und insbesondere anschließend die Einzelmasken (28) durch Abtrennen der Verbindungselemente (30) aufgetrennt werden, um die Statorsegemnte (26) wieder radial zu einem Statorring (34) zusammenzufügen.Method for producing a stator (14), wherein the insulating mask (10) with the individual masks (28) is placed on a stator base body (34) - produced by means of pre-cut technology or click-cut technology - in which individual stator segments (26) are arranged in a closed stator ring (34), and then the stator ring (34) is separated into individual stator segments (26), wherein the individual stator segments (26) are radially expanded together with the connecting elements (30) between the individual individual masks (28) in order to wind the isolated stator teeth (24) - and in particular subsequently the individual masks (28) are separated by separating the connecting elements (30) in order to reassemble the stator segments (26) radially to form a stator ring (34).
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090229383A1 (en) 2005-11-07 2009-09-17 Armin Schmidt Apparatus for Determining the Filterability of Fluids, In Particular of Transmission Oils
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