DE202008017892U1

DE202008017892U1 - Statorsegment und Stator

Info

Publication number: DE202008017892U1
Application number: DE202008017892U
Authority: DE
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2007-07-10
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2018-05-17
Also published as: DE102008023923A1

Abstract

Statorsegment für einen in Umfangsrichtung in mindestens zwei Statorsegmente unterteilten Stator eines Elektromotors,
wobei an den axialen Endbereichen des Statorsegments jeweils eine Endkappe vorgesehen ist,
insbesondere wobei auf der Oberfläche des Statorsegments eine elektrische Isolierschicht vorgesehen ist,
insbesondere wobei jedes Statorsegment eine Wicklung trägt und/oder mit einer Wicklung versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Statorsegment einen Stapel von Eisenblechstücken aufweist,
wobei das Statorsegment und die Endkappen als Verbundteil ausgeführt sind,
wobei die Endkappen jeweils als direkt an das Statorsegment angegossenes Kunststoffspritzgussteil ausgeführt sind und
wobei in den Eisenblechstücken vorhandene Ausnehmungen durch den Kunststoff verfüllt sind, so dass zumindest ein axial verlaufender Steg gebildet ist, der die axial gegenüberliegenden Endkappen verbindet, insbesondere einstückig.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator und ein Statorsegment.
Der Stator einer elektrischen Maschine besteht meist aus einem Stapel dünner und isolierter Dynamobleche, die zu einem kompakten Statorkern zusammengesetzt werden. Durch die dünnen Bleche werden im Eisen auftretende Wirbelströme reduziert und dadurch bedingte Verluste abgeschwächt.
Zum Verbinden der einzelnen Bleche sind verschiedene Verfahren bekannt. Ein Verschweißen der Bleche führt ebenso wie eine Stanzpaketierung zu Kurzschlüssen zwischen den einzelnen Blechen, wodurch die Wirbelstromverluste stark erhöht werden.
Aus der DE 1064617 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Statorkerns bekannt, bei dem die einzelnen Dynamoblechschnitte zusammengeklebt werden. Das Verfahren ist jedoch zeitaufwändig und teuer.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Statorkern auf kostengünstige und einfache Weise aus Dynamoblechschnitten aufzubauen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Statorsegment nach den in Anspruch 1 oder 10 und bei dem Stator nach den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Stator für einen Elektromotor sind,
Statorsegment für einen in Umfangsrichtung in mindestens zwei Statorsegmente unterteilten Stator eines Elektromotors,
wobei an den axialen Endbereichen des Statorsegments jeweils eine Endkappe vorgesehen ist,
wobei das Statorsegment einen Stapel von Eisenblechstücken aufweist,
wobei das Statorsegment und die Endkappen als Verbundteil ausgeführt sind,
wobei die Endkappen jeweils als direkt an das Statorsegment angegossenes Kunststoffspritzgussteil ausgeführt sind und
wobei in den Eisenblechstücken vorhandene Ausnehmungen durch den Kunststoff verfüllt sind, so dass zumindest ein axial verlaufender Steg gebildet ist, der die axial gegenüberliegenden Endkappen verbindet, insbesondere einstückig.
Von Vorteil ist dabei, dass das auf einfache Weise ein kompaktes Statorsegment herstellbar ist, das einstückig ist, das einfach in der Handhabung ist, und dessen Einzelbleche vollständig elektrisch isolierbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Stator auf der Wicklung jedes Statorsegments einen Phasentrenner zwischen den einzelnen Statorsegmenten auf. Von Vorteil dabei ist, dass bei geringem Baumaß Spannungsdurchschläge zwischen den Wicklungen benachbarter Statorsegmente im Rahmen der üblichen Nutzung des Stators verhindert sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Stator eine Isolierschicht als direkt an das Statorsegment angegossenes Kunststoffspritzgussteil auf. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist statt Kunststoff ein beliebiger elektrisch isolierender Werkstoff verwendet. Von Vorteil ist dabei, dass die Isolierschicht in bedarfsgerechter Ausführung, also als Kunststoff mit geringer elektrischer Leitfähigkeit, direkt, also formschlüssig, auf dem Blechpaket anbringbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Stator Endkappen auf, die als direkt an das Statorsegment angegossenes Kunststoffspritzgussteil ausgeführt ist. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist statt Kunststoff ein beliebiger elektrisch isolierender Werkstoff verwendet. Von Vorteil ist dabei, dass die Endkappen mit verschiedenen Funktionsbereichen, wie Führung des Wickeldrahtes, Ablagemöglichkeiten für Drahtenden oder ähnlichem, aus Kunststoff mit geringer elektrischer Leitfähigkeit, direkt an den axialen Enden des Blechpaketes anbringbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Stator die Isolierschicht und die Endkappen einstückig als direkt an das Statorsegment angegossenes Kunststoffspritzgussteil auf.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist statt Kunststoff ein beliebiger elektrisch isolierender Werkstoff verwendet. Von Vorteil ist dabei, dass die Isolierschicht und die Endkappen aus Kunststoff mit geringer elektrischer Leitfähigkeit, direkt auf dem Blechpaket anbringbar sind. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch das einstückige Kunststoffteil eine Verbesserung der Verbindung der Einzelbleche ermöglicht ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist bei dem Statorsegment ein Phasentrenner formschlüssig mit der Isolierschicht verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass beim Aufbringen der Isolierschicht der Phasentrenner an seiner Position fixierbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist bei dem Statorsegment der Phasentrenner einstückig mit der Isolierschicht ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass Isolierschicht und Phasentrenner aus einem einzelnen Material gefertigt sind, das in einem einzelnen Arbeitsschritt anbringbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind bei dem Statorsegment in den Eisenblechen vorhandene Ausnehmungen durch Kunststoff verfüllt. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist statt Kunststoff ein beliebiger elektrisch isolierender Werkstoff verwendet. Von Vorteil ist dabei, dass dadurch axial verlaufende Stege entlang der Normalenrichtung der Segmente erzeugbar sind, die die beiden Endkappen miteinander verbinden. Hierdurch ist eine weitere Verstärkung der Verbindung der Einzelbleche erreichbar.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren zur Herstellung von Statorsegmenten sind, dass in einem ersten Schritt Eisenbleche einer bestimmten Anzahl lose gestapelt werden, in einem zweiten Schritt eine Isolierschicht und Endkappen an die beiden Enden des Eisenblechstapels aus einem Kunststoff angespritzt werden, in einem dritten Schritt eine Wicklung auf das Statorsegment gewickelt wird.
Von Vorteil ist dabei, dass die Eisenbleche nicht stoffschlüssig verbunden sind, was beispielsweise durch Schweißen oder Stanzen erreicht würde, sondern als Verbundteil ausgeführt sind. Ein weiterer Vorteil dabei ist, dass eine kompakte Einheit geschaffen wird, die einfach handhabbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird vor dem Anspritzen der Isolierschicht ein Phasentrenner im Wickelbereich auf den Stapel aus Eisenblechen platziert. Von Vorteil ist dabei, dass beim Einlegen der Eisenbleche in die Spritzgussform der Phasentrenner an die für ihn vorgesehene Stelle eingelegt wird. Die Isolierschicht aus Kunststoff fixiert den Phasentrenner an dieser Stelle. Nach der Bewicklung des Statorsegments wird der Phasentrenner über die Wicklung gelegt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist für den Stator der magnetische Ring aus den erfindungsgemäßen Statorsegmenten zusammengesetzt wird.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Statorsegment in Schnittansicht gezeichnet.
In der 2 ist dieses erfindungsgemäße Statorsegment in Schrägansicht gezeichnet.
In der 3 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Statorsegments in Schnittansicht gezeichnet.
In den 4a und 4b ist diese weitere Ausführungsform zwei Schrägansichten gezeichnet, wobei die 4a auf das Joch des Statorsegments blickt, während 4b eine um etwa 180° gedrehte Schrägansicht zeigt.
Die 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verbindung der Eisenbleche.
Die 1 zeigt den Schnitt eines als Eisenblech 1 ausgebildeten Statorblechs, wie es für den Aufbau eines einzelnen Segments für einen segmentierten Stator verwendet wird. Der ringförmige Stator kann in einzelne Segmente unterteilt werden, wobei sich eine Aufteilung in einzelne Pole, bestehend aus jeweils einem Zahn 13 und einem verbindenden Joch 12, anbietet. Die Eisenbleche 1 werden in einer bestimmten Anzahl aufeinandergestapelt, bis die gewünschte Länge des Statorsegments 2 erreicht ist. Dieses Blechpaket ist auf die erfindungsgemäße Art zu verbinden, damit für die weitere Bearbeitung eine stabile Einheit geschaffen wird.
Der Stapel aus einzelnen Eisenblechen 1 muss gegen die Kupferwicklung, die auf dem Zahn 12 aufgewickelt wird und in der 1 nicht dargestellt ist, isoliert werden. Diese Isolierung besteht aus einem Isolierpapier, das in der Figur als Phasentrenner 5 dargestellt ist und der Isolierschicht 4, die aus Kunststoff besteht. Die Kunststoffschicht wird im Spritzgussverfahren direkt auf das Statorsegment aufgebracht. Hierzu werden die lose gestapelten Eisenbleche 1 in eine Spritzgussform gelegt, der Phasentrenner 5 wird am Joch 12 der Statorsegments 2 wie in der 1 dargestellt platziert und der gesamte Bereich des Zahns 13 mit dem isolierenden Kunststoff ummantelt.
Nach dem Bewickeln des Statorsegments 2 wird der Phasentrenner 5 über die Wicklung gelegt. Die Wicklungen benachbarter Segmente sind somit durch zwei Lagen des Phasentrenners 5 voneinander isoliert.
Die 2 zeigt eine Schrägansicht des in der 1 dargestellten Statorsegments 2. Das Joch 12 ist nicht von der Isolierschicht eingehüllt. Der Wickelbereich 10 des Zahns 13 ist komplett von der Isolierschicht 4 ummantelt. Der Phasentrenner 5 ist in dieser Figur nicht dargestellt.
Der Endbereich des Statorsegments, der in der 2 dargestellt ist, wird durch eine spezielle Endkappe 3 abgeschlossen. Diese Endkappe 3 wird einstückig zusammen mit der Isolierschicht an das Statorsegment 2 angegossen.
Die Endkappe 3 besteht aus den beiden Wangen 11, die ein seitliches Verrutschen des Wickeldrahtes im Wickelbereich 10 verhindern. Die auf der Seite des Jochs 12 befindliche Wange 11 umfasst eine Rastnut 9 und eine Öse 8. Die Rastnut 9 wird beim Zusammensetzen der Statorsegmente 2 zu einem geschlossenen Ring benötigt. Hierzu wird ein Haltering aus axialer Richtung her kommend axial aufgeschoben, der die einzelnen Segmente als Ringform zusammenhält und somit verbindet. Eine Rastnase am Haltering, die sich in der Rastnut 9 verhakt, verhindert ein Abrutschen des Halterings. Der Haltering und die daran befindliche Rastnase sind zur besseren Übersicht in der Figur nicht dargestellt. An der Öse 8 lässt sich ein Kabelbinder befestigen, mit dem die Wicklungsdrahtenden am Stator befestigt werden.
Die 3 und 4 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei der das Paket aus Eisenblechen durch Stege 7 verbunden ist.
Die 3 zeigt den Schnitt eines erfindungsgemäßen Eisenblechs 1, das im Bereich des Jochs 12 eine Nut 6 aufweist. Am unteren Ende des Zahns 13 ist ebenfalls eine Nut 6 ausgespart. In die beiden Nuten 6 ist jeweils ein Steg 7 aus Kunststoff eingespritzt. Der Phasentrenner 5 ist derart ausgeführt, dass er die Funktion der in der 1 dargestellten Isolierschicht 4 integriert. Dieser Phasentrenner 5 kann beispielsweise als Isolierpapier ausgeführt sein, das entsprechend der Form des Eisenblechs gefaltet ist und in den Wicklungsbereich 10 eingelegt wird.
Die 4a zeigt eine Schrägansicht des Statorsegments 2, wobei im oberen Bereich das Joch 12 und im unteren Bereich der Zahn 13 zu sehen ist. Im vorderen Bereich der Figur ist die Endkappe 3 gezeigt.
Wie bei der ersten Variante werden die lose gestapelten Eisenbleche 1 in eine Spritzgussform gegeben. Anschließend wird das Isolierpapier, das in dieser Ausführungsform als Phasentrenner 5 verwendet wird, am Wickelbereich 10 des Zahns 13 eingelegt und die Endkappe 3 und der Steg 7 werden aus Kunststoff direkt an das Statorsegment 2 angespritzt.
In der 4b, die das axial um etwa 180° gedrehte Statorsegment 2 zeigt, ist der zweite Steg 7 zu erkennen. Die beiden Stege 7 verbinden die beiden Endkappen 3 miteinander. Auf diese Weise werden die geschichteten Eisenbleche 1 in der gewünschten Form gehalten und bilden in Verbindung mit den Endkappen 3 das Statorsegment 2, das nun bewickelt werden kann.
Die Details der Endkappe 3 wie Wangen 11, Öse 8 und Rastnut 9 erfüllen bei dieser Ausführungsform dieselben Zwecke wie bereits in den 1 und 2 beschrieben.

1: Eisenblech
2: Statorsegment
3: Endkappe
4: Isolierschicht
5: Phasentrenner
6: Nut
7: Steg
8: Öse
9: Rastnut
10: Wickelbereich
11: Wange
12: Joch
13: Zahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 1064617 [0004]

Claims

Statorsegment für einen in Umfangsrichtung in mindestens zwei Statorsegmente unterteilten Stator eines Elektromotors, wobei an den axialen Endbereichen des Statorsegments jeweils eine Endkappe vorgesehen ist, insbesondere wobei auf der Oberfläche des Statorsegments eine elektrische Isolierschicht vorgesehen ist, insbesondere wobei jedes Statorsegment eine Wicklung trägt und/oder mit einer Wicklung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorsegment einen Stapel von Eisenblechstücken aufweist, wobei das Statorsegment und die Endkappen als Verbundteil ausgeführt sind, wobei die Endkappen jeweils als direkt an das Statorsegment angegossenes Kunststoffspritzgussteil ausgeführt sind und wobei in den Eisenblechstücken vorhandene Ausnehmungen durch den Kunststoff verfüllt sind, so dass zumindest ein axial verlaufender Steg gebildet ist, der die axial gegenüberliegenden Endkappen verbindet, insbesondere einstückig.
Statorsegment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endkappen mit dem mindestens einen Steg einstückig ausgebildet sind.
Statorsegment nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Wicklung jedes Statorsegments ein Phasentrenner, insbesondere Isolierpapier, zwischen den einzelnen Statorsegmenten vorgesehen ist.
Statorsegment nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht als direkt an das Statorsegment angegossenes Kunststoffspritzgussteil ausgeführt ist.
Statorsegment nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Endkappe als direkt an das Statorsegment angegossene Kunststoffspritzgussteil ausgeführt ist.
Statorsegment nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht und die Endkappe einstückig ausgeführt sind.
Statorsegment nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasentrenner formschlüssig mit der Isolierschicht verbunden ist.
Statorsegment nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasentrenner einstückig mit der Isolierschicht ausgeführt ist.
Stator für einen Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator in Umfangsrichtung in mindestens zwei Segmente unterteilt ist, wobei die Statorsegmente nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche ausgeführt sind.
Statorsegment, das hergestellt ist, indem – Eisenbleche einer bestimmten Anzahl lose gestapelt sind, – Endkappen an die beiden Enden des Eisenblechstapels aus einem Kunststoff angespritzt sind, wobei in den Eisenblechstücken vorhandene Ausnehmungen durch den Kunststoff verfüllt sind, so dass zumindest ein axial verlaufender Steg gebildet ist, der die axial gegenüberliegenden Endkappen verbindet, insbesondere einstückig, – Insbesondere und eine Wicklung auf das Statorsegment gewickelt ist.
Statorsegment nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anspritzen der Isolierschicht ein Phasentrenner im Wickelbereich auf den Stapel aus Eisenblechen platziert wird.