DE10324666A1

DE10324666A1 - Elektrische Maschine mit einem Ständer und einem Läufer

Info

Publication number: DE10324666A1
Application number: DE10324666A
Authority: DE
Inventors: Erich Bott; Reiner Seufert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-23
Also published as: US20050012413A1

Abstract

Elektrische Maschine mit einem Ständer (1) und einem Läufer, wobei zumindest der Ständer ausgeprägte Pole (11) aufweist, die mit Zahnspulen bestückbar sind, wobei sich die Zahnspule auf einem Spulenkörper (3) befindet, wobei der Spulenkörper (3) Kontaktträger (15) aufweist, in die Wicklungsanfang (13) und Wicklungsende (14) der Spule einsetzbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Ständer und einem Läufer, wobei zumindest der Ständer ausgeprägte Pole aufweist, die mit Zahnspulen bestückbar sind, wobei sich die Zahnspule auf einem Spulenkörper befindet.
Eine derartige elektrische Maschine ist aus der US 4 633 114 bekannt. Dabei ist die Spule auf einen Träger gewickelt, der eine Vorrichtung aufweist, die den Träger am Pol des Ständers fixiert.

Die US 3 339 097 zeigt einen mit einer Wicklung versehenen Spulenkörper, der an einem Pol einer elektrische Maschine positioniert ist.

Bei elektrischen Maschinen, die mit direkt bewickelten Spulen aufgebaut sind, stellt sich das Problem, die Wicklungsenden zu fixieren; an der Spulenisolation ist kein Platz vorhanden. Lose Wicklungsenden sind jedoch insbesondere für eine automatische Schaltung vollkommen ungeeignet.

Die Wicklungsenden mussten bisher aufwendig manuell miteinander und/oder mit den elektrischen Anschlussleitungen verbunden werden, die Verbindungsstellen isoliert und an den Wicklungen fixiert werden.

Nachteilig dabei ist u.a. der erhöhte personelle Montageaufwand und die damit verbundene mangelnde Reproduzierbarkeit der elektrischen Kontaktierungen.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Möglichkeit zur Kontaktierung und zur Verschaltung der Wicklung einer elektrischen Maschine zu schaffen, die ge gebenenfalls durch automatische Vorrichtungen realisierbar ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt dadurch, dass der Spulenkörper Kontaktträger aufweist, in die Wicklungsanfang und Wicklungsende der jeweiligen Spule einsetzbar ist.

Damit wird eine zuverlässige Kontaktierung von Wicklungsanfang und Wicklungsende mit einem Kontaktträger geschaffen, der eine Verschaltung der jeweiligen Spulen auch mit anderen Spulen in einfacher Art und Weise gestattet.

Nach dem Bewickeln des Spulenkörpers, wird an dem Spulenkörper ein Kontaktträger befestigt, dieser kann aber auch über ein Filmscharnier bereits mit am Spulenkörper angeformt sein. Bei einem bereits angeformten Kontaktträger wird dieser nach dem Bewickeln des Spulenkörpers in den Wickelkorridor einer automatischen Wicklungseinrichtung geschwenkt.

Vorteilhafterweise erfolgt Befestigung des Kontaktträgers am Spulenkörper über Rasthaken. Damit ist eine sichere Fixierung des Kontaktträgers am Spulenkörper gewährleistet.

In vorteilhafter Weise weist der Kontaktträger eine oder mehrere Formkonturen auf, welche als Fixierstellen für Wicklungsenden oder andere Bauelemente wie z.B. Thermosensoren geeignet sind.

Diese Fixierstellen können als angeformte Konturen, wie z.B. Schlitze oder auch zu umwickelnde Dome ausgebildet sein.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt ebenfalls durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine, in dem ein Wicklungsanfang einer auf einem Spulenkörper befindlichen Spule von einer freibeweglichen Wicklungseinrichtung festgehalten, die Wicklung durch eine automatische Wicklungseinrichtung erstellt und das Wicklungsende dieser nunmehr am Spulenkörper befindlichen Spule von einem Wickelarm nach Fertigstellung der Wicklung dieser Spule derart festgehalten wird, dass der Wickelkopf nunmehr frei zugänglich ist. Damit ist es möglich einen oder auch mehrere Kontaktträger, die vorzugsweise als ein Kunststoffformteil ausgebildet sind, auf dem Spulenkörper zu positionieren, z.B. durch Aufrasten des Kontaktträgers am Spulenträger an zumindest einer Stirnseite der elektrischen Maschine zu positionieren.

Anschließend werden die Wicklungsenden, d.h. Wicklungsanfang und -ende) durch die Wickelvorrichtung zu den auf den Kontaktträger vorhandenen Fixierstellen geführt. Diese Fixierstellen an dem Kontaktträger können angeformte Konturen wie z.B. Schlitze oder auch zu umwickelnde Dome sein. Daran anschließend wird dann der überstehende Draht der Wicklungsenden an vorgegebener Stelle gekappt.

In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, z.B. durch Widerstandsschweißen den Wicklungsdraht mit einem an ihm anliegenden Kontaktelement welches ebenfalls im Kontaktträger befestigt ist, zu verbinden. Auch zwei Wicklungsdrähte, welche über ihre Fixierstellen so gehalten sind, dass diese nunmehr aneinanderliegen können nunmehr durch Widerstandsschweißen direkt elektrisch kontaktiert werden.

Werden die Kontakte mit einer Platine verbunden, bietet der Kontaktträger außerdem gleichzeitig eine thermische Abschottung dieser Platine zur Wicklung.

Diese Platine gestattet Verschaltungsvarianten der einzelnen Spulen, bzw. Spulengruppen in einfacher Art und Weise, da durch die Kontaktträger die zu verschaltenden Kontaktierungsstellen bei sämtlicher Maschinen gleicher Bauart absolut identisch sind.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im fol genden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 ein sternförmiges Ständerblechpaket,
2 ein Jochpaket,
3, 4 einen Spulenkörper mit und ohne Phasentrenner,
5 einen Spulenkörper mit Kontaktträger und Steckerkontakten in Explosionsdarstellung,
6 einen zusammengesetzten Spulenkörper mit Kontaktträger und Steckerkontakten,
7 eine Seitenansicht eines zusammengebauten Ständers einer elektrischen Maschine.
1 zeigt ein sternförmiges Paket eines Ständers 1 einer nicht näher dargestellten elektrischen Maschine, das geblecht oder auch gesintert ausgeführt sein kann. Die radial nach außen weisenden Pole 11 sind beispielhaft dachförmig ausgeführt, um in ein Jochpaket 2 eingesetzt werden zu können. Es sind dabei auch grundsätzlich andere Formgestaltungen der radial äußeren Bereiche der Pole 11 möglich, um in ein Jochpaket 2 eingesetzt und dort positioniert und fixiert zu werden. Beispielsweise können diese Bereiche rechteckförmig oder schwalbenschwanzförmig geformt sein.
2 zeigt ein geblecht ausgeführtes Jochpaket 2 in das das sternförmige Paket des Ständers 1, sobald es mit Wicklungen 12 versehene Spulenkörper 3 aufweist, eingesetzt wird. Dabei werden die üblichen thermischen und mechanischen Einsetzverfahren angewandt. Gegebenenfalls rastet der Spulenkörper 3 an seinem jeweiligen Pol 11 in einer dafür vorgesehenen Nut ein.
In 3 ist in perspektivischer Darstellung der Spulenkörper 3 mit einem offenen Filmscharnier 5 eines Phasentrenners 4 darstellt. In diesem "Zustand", kann der Spulenkörper 3 mit einer Wicklung 12, also einer Spule versehen werden. Dabei werden die gängigen automatischen und/oder halbautomatischen Wicklungsvorrichtungen verwendet. Der Wicklungsanfang 14 wird von einer frei beweglichen, nicht näher dargestellten Einrichtung, der Wickelvorrichtung festgehalten. Dabei wird die Wicklung 12 erstellt und das Wicklungsende 13 von einem Wickelarm nach Fertigstellung dieser Wicklung 12 derart festgehalten, dass der Wickelkopf 16 zumindest auf einer Stirnseite der Wicklung 12 frei zugänglich ist. Nun ist es möglich, einen oder auch mehrere Kontaktträger 15 auf dem Spulenkörper 3 in die dafür vorgesehene Ausnehmungen 6 einzurasten.
Anschließend werden die Wicklungsenden 13, 14 durch die Wickelvorrichtung zu den auf dem Kontaktträger 15 vorhandenen Fixierstellen 17 geführt. Diese Fixierstellen 17 sind vorzugsweise an dem Kontaktträger 15 angeformte Konturen, wie z.B. Schlitze oder zu umwickelnde Dome. Anschließend wird der über diese Fixierstellen überstehende Wicklungsdraht der Wicklung 12 an vorgegebener Stelle gekappt. Durch diese Fixierung der Wicklungsenden 13, 14 wird nunmehr die Möglichkeit einer automatische Schaltung, d.h. eine elektrische Verbindung der Wicklungen 12 der elektrischen Maschine geschaffen.
Eine Möglichkeit gemäß 5, 6 sind Schneidklemmkontakte 18, welche in eine entsprechende Formkontur des Kontaktträgers 15 eingeführt werden, um den dort vorfixierten Wicklungsdraht 13 und 14 zu kontaktieren. Über Schweiß, Löt-, Klemm-, Steck- oder Grimpverbindungen an das Schneidkontaktelement 18 wird eine Verbindung von diesem zu weiteren Wicklungsenden 13, 14 benachbarter oder entfernter Wicklungsenden bzw. Wicklungsanfänge 13, 14 anderer Kontaktträger 15 oder zu Verbindungseinheiten z.B. einer Platine oder elektrischen Anschlussleitungen geschaffen.
Die Schneidkontaktelemente 18 gestatten es auch, mehrere Drähte oder Wicklungsenden 13, 14 gleichzeitig zu kontaktieren. Dadurch wird bereits durch das Einbringen des Schneidklemmkontakts 18 in den Kontaktträger 15 eine elektrische Verbindung zwischen Wicklungen 12 und/oder Anschlussleitungen geschaffen.
Eine weitere Möglichkeit der elektrischen Kontaktierung ist durch Widerstandschweißen gegeben, dabei werden die Wicklungsenden 13, 14 mit einem an dem Kontaktträger 15 anliegenden weiteren Kontaktelement welches im Kontaktträger 15 befestigt ist, elektrisch verbunden. Ebenso können zwei oder mehrere Wicklungsdrähte, die über ihre Fixierstellen 17 so gehalten sind, dass diese aneinanderliegend durch Widerstandsschweißen direkt elektrisch miteinander kontaktiert werden.
Die Kontaktträger 15, auch mit ihren Schneidkontaktelementen 18 gemäß 7 können nunmehr in einfacher Art und Weise durch eine nicht näher dargestellte stirnseitig aufzubringende Platine elektrisch kontaktiert werden; so bietet der Kontaktträger 15 auch gleichzeitig eine thermische Abschottung dieser Platine zur Wicklung 12.

Claims

Elektrische Maschine mit einem Ständer (1) und einem Läufer, wobei zumindest der Ständer (1) ausgeprägte Pole (11) aufweist, die mit als Zahnspulen ausgebildeter Wicklung (12) bestückbar sind, wobei sich die Zahnspule auf einem Spulenkörper (3) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (3) zumindest einen Kontaktträger (15) aufweist, in die Wicklungsanfang (13) und Wicklungsende (14) der Spule einsetzbar sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (15) am Spulenkörper (3) befestigbar ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (15) am Spulenkörper (3) einrastbar ist.
Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Wicklungsanschlüsse (13, 14) an die auf dem Kontaktträger (15) vorhandenen Fixierstellen (17) geführt sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (15) angeformte Konturen, wie z.B. Schlitze oder umwickelte Dome als Fixierstellen (17) aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Stanzpaketieren des Blechs des Ständers (1), – Einsetzen der bereits bewickelten Spulenkörper (3) auf die Pole (11) des Ständers (1), – Aufsetzen der Kontaktträger (15) auf die jeweiligen Spulenkörper (3), – Einsetzen von Schneidklemmkontakten (18) auf die Kontaktträger (15) zur elektrischen Verschaltung.