DE10352814A1 - Elektrische Maschine - Google Patents

Abstract

Um insbesondere die Montage von Zahnspulen (6) an einem Blechpaket (1) eines Stators (5) zu verbessern, wird ein erfindungsgemäßer Blechschnitt vorgeschlagen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem genuteten Stator, in dessen Nuten sich Zahnspulen befinden.
• Bei elektrischen Maschinen werden die Spulen in Nuten eingezogen, d.h. die Spulen werden vorgefertigt und dann in die Maschine mittels geeigneter Form in die jeweiligen Nuten gezogen. Es gibt auch Maschinen bei denen als Zahnspulen ausgeprägte Wicklungen vorhanden sind, die jeweils nur einen Zahn umfassen. Diese vorgefertigten Zahnspulen werden von außen auf einen sternförmig aus Blechen geschichteten Spulenträger gesteckt, der wiederum in seinem Ständerjoch eingedrückt wird. Des Weiteren können die Wicklungen elektrischer Maschinen auch aus vorgefertigten Spulen bestehen, die dann Draht für Draht in die Nuten des Stators eingeträufelt werden.
• Diese Verfahren sind in der Fertigung nur sehr aufwendig umsetzbar. Sie haben die Nachteile, dass der Wickelkopf teilweise sehr groß ausfällt und der Nutfüllfaktor relativ niedrig ist. Des Weiteren sind insbesondere bei einem zweiteiligen Blechschnitt Stege zwischen den Statorzähnen notwendig, um eine mechanische Stabilität des Sternpakets zu gewährleisten. Dies führt allerdings dazu, dass ein Teil des Flusses der zur Drehmomentenbildung dienen könnte, kurzgeschlossen und damit wirkungslos wird. Die vorgestellte Träufelwicklung ist arbeits- und zeitaufwendig.
• Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Methode anzugeben und eine dadurch geschaffene elektrische Maschine vorzustellen, bei der ohne großartigen Arbeitsaufwand eine Wicklungen in den Nuten platziert werden kann.
• Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch eine elektrische Maschine mit folgenden Merkmalen:
• – Stator mit Nuten, wobei die Nuten im wesentlichen rechteckige Querschnittsflächen aufweisen und paarweise parallelflankig ausgeführt sind, wobei die zwischen den Nuten befindlichen Zähne abwechselnd rechteckige und dreieckige Querschnitte aufweisen,
• – Zahnspulen, die auf die Zähne mit rechteckiger Querschnittsfläche positioniert sind.
• Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt auch durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators mit folgenden Schritten:
• – Stanzpaketieren der Bleche des Stators,
• – Positionieren der Zahnspulen um die Zähne mit rechteckigem Querschnitt,
• – Vergießen der Zahnspulen mit dem Blechpaket.
• Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Blechpaketschnittes können die Zahnspulen nun direkt auf die rechteckig geformten Zähne gesetzt werden, ohne jeden Draht einzeln einzulegen zu müssen oder ohne dass der Blechschnitt des Stators axial geteilt werden muss. Die Zahnspulen werden dabei vorteilhafterweise vorgefertigt und in der Nut in einfacher Art und Weise durch Vergießen und/oder Nutverschlusskeile gesichert. Die Zahnspule ist dabei um einen Spulenkörper gewickelt oder bildet einen eigenen Verband ohne Spulenkörper.
• Um die Begrenzungsfläche des Luftspaltes seitens des Stators im Bereich der Zähne äquidistant zu gestalten, sind vorteilhafterweise die jeweils dem Luftspalt zugewandten Zahnformen dementsprechend gestaltet.
• Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn mehrere z.B. drei oder vier Nuten nebeneinander parallelflankig ausgeführt sind. Dabei sind insbesondere bei ungeradzahliger Anzahl von parallelflankigen Nuten Spulenhälften unterschiedlicher Zahnspulen in einer Nut vorhanden.
• Indem die Nuten mit einem kleinen Winkel (kleiner 5 Grad) zueinander positioniert sind, wird insbesondere durch einen Vergussvorgang eine Keilwirkung für die Zahnspulen in der Nut geschaffen, so dass die Zahnspulen dauerhaft in der Nut gehalten werden.
• Aufgrund des erhöhten Nutfüllgrades verbessern sich die elektrischen Leistungs- und Drehmomentparameter gegenüber einer herkömmlichen elektrischen Maschine. Außerdem reduzieren sich die Fertigungszeiten der elektrischen Maschinen.
• Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den schematisch dargestellten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
• 1 einen Blechschnitt,
• 2 einen Ausschnitt dieses Blechschnitts durch einen Stator einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
• 3 eine geschnittene Seitenansicht eines Stators
• 4 eine perspektivische Darstellung eines Stators
• 5, 6 Spulenkörper
• 7, 8 alternative Blechschnitte
• 1 zeigt einen beispielhaften Schnitt eines Blechpakets 1 eines nicht näher dargestellten Stators 5, der rechteckig und dreieck- bzw. trapezförmig gestaltete Zähne 2,3 abwechselnd in Umfangsrichtung aufweist. Damit sind benachbarte Nuten 7 paarweise parallelflankig ausgeführt. Lediglich die im wesentlichen rechteckförmigen Zähne 2 des Blechpakets 1 werden, wie beispielhaft dargestellt im Fertigungsprozess durch eine im wesentlichen radiale Vorschubrichtung 4 mit einer Zahnspule 6 bestückt.
• 2 zeigt einen Ausschnitt des Blechpakets 1, der insbesondere die parallelflankigen Nuten 7 näher darstellt. Die parallelflankigen Nuten 7 umgeben den im wesentlichen rechteck förmigen Zahn 2. Diese Zähne 2 sind von zwei im wesentlichen dreieckförmigen unbewickelten Zähnen 3 umgeben. Falls der Zahn 2 trapezförmig ausgebildet ist, bilden die beiden Flanken 22 und 23 dieses Zahnes 2 einen Winkel α, der mit Vergussmasse zu einer Verkeilung der Zahnspule 6 in den Nuten 7 führt.
• Bei drei unmittelbar benachbarten parallelflankigen Nuten 7 gemäß 8 ist die mittlere Nut von jeweils einer Spulenhälfte unterschiedlicher Zahnspule 6 belegt. Damit ist dort auch gegebenenfalls ein Phasentrenner 20 erforderlich, der aneinanderliegenden Spulenhälften trennt. Diese mittlere Nut ist dann gegebenenfalls breiter zu dimensionieren.
• Bei vier parallelflankigen Nuten 7 gemäß 7, kann das System der paarweise parallelflankigen Nuten 7 fortgeführt werden, derart, dass sich in einer Nut lediglich eine Spulenhälfte einer Zahnspule 6 befindet.
• Vorteilhafterweise wird bereits beim Stanzen, die dem Luftspalt zugewandte Seite der Zähne 2,3, so gestaltet, dass sich in Umfangsrichtung ein kontinuierlicher Luftspalt ergibt, dergestalt, dass eine Einhüllende R der Zähne 2, 3 einen Radius bildet.
• Außerdem kann die jeweilige Nuttiefe T oder weitere geometrischen Abmessungen der Nuten beim Stanzen den Erfordernissen angepasst werden.
• 3 zeigt in einem Querschnitt des Stators 5 auf der einen Seite das mit den Zahnspulen 6 bestückte Blechpaket 1, wobei lediglich die Zähne 2 mit Zahnspulen 6 bestückt sind. Die Zähne 3 sind unbewickelt und liegen lediglich an den Zahnspulen 6 an. Die andere Seite der 2 zeigt die aufgeschnittenen Zahnspulen 6 und deren Positionierung in der Nut 7. Die Nuten 7 sind vorteilhafterweise durch Nutverschlusskeile 21 verschlossen, die in dementsprechend korrespondierende Aus nehmungen 24 der Zähne 2,3 einsetzbar sind. Das gesamte Blechpaket 1 ist in einem Gehäuse 8 untergebracht, das Mittel zur Fixierung 9 an Arbeitsmaschinen und/oder Kühlkanäle 10 aufweist.
• Die Zahnspulen 6 können sich dabei auf Spulenträgern 6.1 und 6.2 befinden, die am Zahn 2 stoff-, form, oder reibschlüssig fixiert sind. Die Spulenträger 6.1 und 6.2 unterscheiden sich lediglich dadurch, dass auf der einen Seite des Spulenträgers 6.1 ein Phasentrenner 20 vorhanden ist.

Claims (3)

1. Elektrische Maschine mit folgenden Merkmalen: – Stator (5) mit Nuten (7), wobei die Nuten (7) im wesentlichen rechteckige Querschnittsflächen aufweisen und paarweise parallelflankig ausgeführt sind, wobei die zwischen den Nuten befindlichen Zähne (2, 3) abwechselnd rechteckige und dreieckige Querschnitte aufweisen, – Zahnspulen (6), die auf die Zähne (2) mit rechteckiger Querschnittsfläche positioniert sind.
2. Verfahren zur Herstellung eines Stators (5) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Stanzpaketieren der Bleche, – Positionieren der Zahnspulen (6) um die Zähne (2) mit rechteckigem Querschnitt, – Vergießen der Zahnspulen (6) mit dem Blechpaket(1).
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass durch einen kleinen Winkelversatz der Nuten (7) und durch eine Vergussmasse sich eine Verkeilwirkung einstellt, um somit die Fixierung der Zahnspulen (6) am Blechpaket (1) zu verbessern.