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Die
Erfindung betrifft einen Spulenkörper
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Spulenkörper sind
bekannt zur Verwendung bei Elektromaschinenspulen und Elektromotorenspulen.
Die Elektromaschinenspulen und/oder Elektromotorenspulen umfassen
einen Polzahn, den Spulenkörper
sowie eine auf den Spulenkörper
gewickelte Wicklung, welche aus wenigstens einem Spulendraht gewickelt
ist.
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Elektromaschinenspulen,
insbesondere Elektromotorenspulen, werden beispielsweise zur Ausbildung
eines Stators verwendet. Der Stator wiederum wird insbesondere in
Generatoren und Elektromotoren verwendet. Der Stator ist rund, gegebenenfalls
oval, ausgebildet und weist eine Statorzentralachse auf. Um diese
Statorzentralachse rotiert eine weiters vom Generator bzw. Elektromotor
umfasster Rotor, welcher – bei
Außenläufern – den Stator
in einer Ebene normal zur Statorzentralachse umschließt oder – bei Innenläufern – vom Stator
in der Ebene normal zur Statorzentralachse umschlossen ist.
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Bekannt
ist, dass der Spulenkörper
auf einen Polzahn aufgesteckt wird. Dazu ist ein Polschuh des Polzahns
entweder entsprechend ausgebildet, sodass der Spulenkörper auf
den Polzahn aufgeschoben werden kann, oder der Polschuh des Polzahns kann
von einem Hauptkörper
des Polzahns getrennt werden, wobei der Spulenkörper auf den Hauptkörper aufgeschoben
werden kann und der Polschuh anschließend wieder mit dem Hauptkörper verbunden
wird. Beide Herstellungsweisen des weisen jedoch Nachteile auf.
Entweder ist die Formgebung des Polschuhs beschränkt, wobei der Magnetfluss
im Polzahn nicht optimal ist oder es sind zusätzliche Bearbeitungsschritte
zur Herstellung des Polzahnes und zum Zusammenbau der Elektromaschinenspulen
bzw. der Elektromotorenspulen nötig.
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Es
ist weiters bekannt, dass Spulen geteilt ausgebildet sind, wobei
die Teilung des Spulenkörpers
entlang einer zur Statorzentralachse parallel angeordneten Längswandung
des Spulenkörpers
ausgebildet ist. Derart umfasst der Spulenkörper zwei Spulenkörperteile,
welche als erste Spulenschale und als zweite Spulenschale bezeichnet
werden können.
Zur Herstellung der Elektromaschinenspule, insbesondere der Elektromotorenspule,
wird die erste Spulenschale auf den fertig vorgeformten Polzahn von
einer ersten Seite des Polzahns in Richtung der Spulenzentralachse
auf den Polzahn aufgeschoben und die zweite Spulenschale wird von
einer der ersten Seite gegenüberliegenden
zweite Seite des Polzahns in Gegenrichtung der Spulenzentralachse
auf den Polzahn aufgeschoben. Dabei werden die beiden Spulenkörperteile
zusammengeschoben und bilden derart den den Polzahn umschließenden Spulenkörper aus.
Vorteilhaft dabei ist, dass der Polzahn eine den Magnetfluss optimierende
Geometrie aufweisen kann und dass der Zusammenbau der Elektromaschinenspule,
insbesondere der Elektromotorenspule, einfach ist. Nachteilig dabei
ist, dass die Teilung zusätzliches
Volumen beansprucht und den Wärmefluss
vom Spulendraht auf den Polzahn beeinträchtigt. Bei modernen Leistungsanwendungen, insbesondere
Hochleistungs-anwendungen, ist jedoch eine volumensparende Bauweise
des Stators und der gute Wärmeabtransport
aus der Wicklung von hoher Bedeutung.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher einen Spulenkörper der eingangs genannten
Art anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden
können,
mit welchem die Elektromaschinenspule, insbesondere die Elektromotorenspule, einfach
zusammengebaut werden kann sowie einen magnetflussoptimierten Polzahn
aufweisen kann, welche einen hohen Wärmeübergang zwischen dem Spulenkörper und
dem Polzahn ermöglicht
und mit welcher ein die Elektromaschinenspule, insbesondere die
Elektromotorenspule, umfassender Stator volumensparend zusammengesetzt
werden kann.
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Erfindungsgemäß wird dies
durch die Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
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Durch
den Spalt in zumindest einer der wenigstens zwei Stirnwandungen
des Spulenkörpers kann
der Spulenkörper
an dieser Stirnwandung geöffnet
und geteilt werden, womit der Spulenkörper auf den fertig vorgeformten
Polzahn aufgeschoben werden kann. Vorteilhaft dabei ist, dass die – zur Statorzentralachse
parallelen – Längswandungen
des Spulenkörpers
vollflächig
am Polzahn anliegen können
und dabei – da
insbesondere durchbrechungsfrei – mit besonders kleinen Toleranzen
und mit geringer Wandstärke
ausgebildet sein können.
Vorteilhaft dabei ist, dass der vollflächige Kontakt der Wärmeübertragung
lediglich einen geringen Kontaktwiderstand entgegensetzt. Vorteilhaft
dabei ist weiters, dass die geringe Wandstärke des Spulenkörpers – welcher – in bekannter
Weise – aus
einem elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere Kunststoff,
ausgebildet ist, welche Werkstoffe üblicherweise eine geringere Wärmeleitfähigkeit
als der Metall umfassende Polzahn aufweisen, einen geringen inneren
Wärmewider stand
aufweist. In Summe des geringen Kontaktwärmewiderstandes und des geringen
inneren Wärmewiderstandes
ergibt sich dabei in vorteilhafter Weise ein geringer Gesamtwärmewiderstand.
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Die
Unteransprüche,
welche ebenso wie der Anspruch 1 gleichzeitig einen Teil der Beschreibung bilden,
betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Elektromaschinenspule, insbesondere
eine Elektromotorenspule, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 22, welcher einen Spulenkörper gemäß einen dem Anspruch 1 oder
den Unteransprüchen
umfasst.
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Die
Erfindung betrifft auch einen Stator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
24, welcher wenigstens zwei Elektromaschinenspulen, insbesondere
Elektromotorenspulen, gemäß dem Anspruch 22
umfasst.
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Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen,
in welchen lediglich bevorzugte Ausführungsformen beispielhaft dargestellt
sind, näher
beschrieben.
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Dabei
zeigt:
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1 schematisch
den Polzahn in Fronansicht, in welcher Fronansicht die Blickrichtung
parallel zur Statorzentralachse gerichtet ist,
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2 den
Polzahn der 1 – von oben – in Draufsicht,
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3 den
Polzahn der 1 im Schnitt A-A,
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4 schematisch
einen herkömmlichen Spulenkörper geschnitten
entlang der Schnittfläche A-A
in Schrägansicht,
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5 den
Polzahn der 1 und den Spulenkörper einer
besonders bevorzugten ersten Ausführungsform im Schnitt A-A,
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6 die
den Spalt aufweisende Stirnwandung des Spulenkörpers der 5 im
Detail im Schnitt A-A,
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7 den
Spulenkörper
der 5 geschnitten entlang der Schnittfläche A-A
in Schrägansicht,
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8 die
den Spalt aufweisende Stirnwandung des Spulenkörpers der 5 in
der Ansicht gemäß 7 im
Detail,
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9 den
Polzahn der 1 und den Spulenkörper einer
vorteilhaften zweiten Ausführungsform
im Schnitt A-A, und
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10 den
Polzahn der 1 und den Spulenkörper einer
vorteilhaften dritten Ausführungsform im
Schnitt A-A.
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Die 5 bis 10 zeigen
einen Spulenkörper 1 zum
direkten Bewickeln mit wenigstens einem Spulendraht, wobei der Spulenkörper 1 wenigstens
zwei Längswandungen 12 und
wenigstens zwei Stirnwandungen 11 aufweist, wobei die Längswandungen 12 und
die Stirnwandungen 11 zum Umschließen eines Polzahnes 2 ausgebildet
sind. Zur einfachen Aufsteckbarkeit des Spulenkörpers auf einen Polzahn 2 bei
gleichzeitig guter Wärmeübertragbarkeit
vom Spulendraht auf den Polzahn wird vorgeschlagen, dass der Spulenkörper 1 an
zumindest einer der wenigstens zwei Stirnwandungen 11 einen Spalt 13 aufweist,
und dass ein den wenigstens einen Spalt 13 einerseits begrenzender
erster Spaltbereich 131 des Spulenkörpers 1 und ein den
Spalt andererseits begrenzender zweiter Spaltbereich 132 des Spulenkörpers 1 relativ
zueinander bewegbar sind. Der Spalt 13 ist von oben nach
unten durchgängig durch
den Spulenkörper 1 ausgebildet,
sodass der Spulenkörper 1 im
Bereich des Spaltes 13 durchgängig geteilt ist, sodass der
erste Spaltbereich 131 der zweite Spaltbereich 132,
insbesondere im Wesentlichen in einer Parallelbewegung, zu einander
relativ bewegbar sind, um die Spaltbreite des jeweiligen Spalts 13 wesentlich
zu verändern.
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Vorteilhaft
dabei ist, dass die Längswandungen 12 des
Spulenkörpers 1 vollflächig auf
Längsflächen eines
Hauptkörpers
des Polzahnes 2 anliegen können, womit ein geringer Wärmekontaktwiderstand
zwischen den Längsflächen des
Hauptkörpers und
den Längswandungen 12 des
Spulenkörpers 1 gewährleistet
sein kann.
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Vorteilhaft
dabei ist weiters, dass die Längswandungen 12 des
Spulenkörpers 1 mit
kleinen Toleranzen in der Wandstärke
ausgebildet sein können, womit
die Längswandungen 12,
welche eine der Anwendung entsprechende Mindestwandstärke aufweisen
müssen,
besonders nahe an dieser Mindestwandstärke und besonders dünn ausgebildet
sein können.
Vorteilhaft dabei ist, dass die elektrisch isolierende und wärmeisolierende
Wandstärke
dabei gering ist, womit auch ein geringer innerer Wärmewiderstand
des Spulenkörpers 1 gewährleistet
werden kann. Vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist weiters, dass
das für
den Stator verfügbare
Volumen besser mit Spulendraht befüllt werden kann, womit der
Füllgrad
des Stators, welcher dem Volumen des sämtlichen Spulendrahtes im Stator
geteilt durch das gesamte Statorvolumen entspricht, erhöht werden kann
bzw. das gesamt benötigte
Statorvolumen bei vorgegebener Leistung gering gehalten werden kann.
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Bei
zeitgemäßen Leistungsanwendungen, insbesondere
Hochleistungsanwendungen, beispielsweise im Automobilbau für Hybridautomobile und/oder
Elektrofahrzeuge, werden kleine, leistungsstarke Elektromotoren
und/oder Generatoren benötigt.
Ein großes
Problem bei hohen Leistungen ist dabei die Wärmeabfuhr aus dem Spulendraht
der Wicklung, welcher Spulendraht sich beim – stromdurchflossenen – Betrieb
erwärmt.
Diese Wärmeabfuhr kann
mittels der gegenständlichen
Erfindung deutlich verbessert werden, womit die Leistung der Elektromaschinenspule,
insbesondere Elektromotorenspule, und/oder des Stators gegenüber herkömmlichen Elektromaschinenspulen
deutlich gesteigert werden kann und/oder eine lange Lebensdauer
der Elektromaschinenspule, insbesondere Elektromotorenspule, gewährleistet
werden kann.
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Derart
kann sowohl die volumenschonenden Bewickelbarkeit des Spulenkörpers 1 als
auch die gute Abtransportierbarkeit von – beim Stromdurchfluss des
Spulendrahtes – in
der Wicklung entstehender Wärme
gewährleistet
werden.
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Insbesondere
kann hiezu vorgesehen sein, dass die Längswandungen 12 des
Spulenkörpers 1 vollflächig, also
durchbrechungsfrei und spaltfrei, ausgebildet sind, wie dies gemäß den bevorzugten ersten,
zweiten und dritten Ausführungsformen
des Spulenkörpers 1 vorgesehen
ist. Die erste Ausführungsform
des Spulenkörpers 1 ist
in 5 bis 8 dargestellt. Die zweite Ausführungsform
des Spulenkörpers 1 ist
in 9 dargestellt. Die dritte Ausführungsform des Spulenkörpers 1 ist
in 10 dargestellt.
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In
vorteilhafter Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass am Hauptkörper 21 des
Polzahns 2 und/oder auf dem Spulenkörper 1 eine Wärmeleitbeschichtung
vorgesehen ist, wobei vorgesehen ist, dass die Wärmeleitbeschichtung zwischen
dem Polzahn 2 und dem Spulenkörper 1 und/oder zwischen dem
Spulenkörper 1 und
dem Spulendraht 3 ausgebildet ist. Am Spulenkörper 1 kann
die Wärmeleitbeschichtung
an der dem Polzahn 2 zugewandten Fläche und/oder an der dem Polzahn 2 abgewandten Fläche vorgesehen
sein. Vorteilhaft dabei ist, dass der Wärmeübergang zwischen dem Polzahn 2 und dem
Spulenkörper 1 und/oder
zwischen dem Spulenkörper 1 und
dem Spulendraht 3 weiter verbessert werden kann. Vorteilhaft
dabei ist, dass durch die vorteilhafte Ausbildung des Spulenkörpers 1,
die Wärmeleitbeschichtung
beim Zusammenbau von Polzahn 2 und Spulenkörper 1 wenig
bis nicht abgeschabt bzw. abgeschert wird.
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Insbesondere
kann die Wärmeleitbeschichtung
pastös,
beispielsweise als Wärmeleitpaste,
ausgebildet sein. Vorteilhaft dabei ist, dass die Wärmeleitbeschichtung
Oberflächenunebenheiten
ausgleichen kann.
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Insbesondere
kann die Wärmeleitbeschichtung
haftvermittelnd, beispielsweise als Wärmeleitkleber, ausgebildet
sein. Vorteilhaft dabei ist, dass derart der weiter verbesserte
Wärmeübergang
dauerhaft gewährleistet
werden kann. Insbesondere kann der Wärmeleitkleber auch als Wärmeleitklebefolie
ausgebildet sein.
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Insbesondere
kann der Spulenkörper 1 aus einem
Thermo-, Duroplastwerkstoff oder einem Thermo- und/oder Duroplastwerkstoff umfassenden
Kompositwerkstoff ausgebildet sein. Insbesondere kann der Spulenkörper 1 mittels
Gießen,
bevorzugt mittels Spritzgießen,
hergestellt sein.
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In 1 bis 3 ist
der Polzahn 2 in unterschiedlichen Ansichten dargestellt.
Da zur Montage des Spulenkörpers 1 am
Polzahn 2 ein Polschuh 22 des Polzahns 2 bzw.
ein Polkopf 23 des Polzahns 2 nicht vom Hauptkörper 21 des
Polzahns 2 abgenommen werden muss, kann der Polzahn 2 einstückig ausgebildet
sein, wie dies in 1 schematisch dargestellt ist.
Vorteilhaft dabei ist, dass der Polzahn 2 dennoch frei
dreidimensional frei geformt werden kann und einen optimalen Magnetfluss
gewährleisten kann.
Der Polzahn 2 kann insbesondere Eisenblech, bevorzugt im
Wesentlichen Eisenblech, hiebei also zu mehr als 85 Masseprozent,
umfassen.
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Den
Spulenkörper 1 nach
unten kann eine Bodenwandung 14 und nach oben eine Deckwandung
begrenzen, welche Bodenwandung 14 und Deckwandung die Wicklung
zum Polschuh 22 bzw. zum Polkopf 23 des Polzahns 2 elektrisch
isolieren. Die Bodenwandung 14 und die Deckwandung können insbesondere
normal sowohl auf die Stirnwandung 11 als auch auf die
Längswandungen 12 stehen.
Der Spalt 13 verläuft
dabei auch in der Bodenwandung 14 und in der Deckwandung,
womit der Spalt 13 von oben nach unten durchgängig ausgebildet
ist. Durch den durchgängigen
Spalt 13 sind die Stirnwandung 11, die Bodenwandung 14 und
die Deckwandung im Bereich des Spaltes 13 vollständig durchbrochen
derart, dass der den jeweiligen Spalt 13 einerseits begrenzende
erste Spaltbereich 131 des Spulenkörpers 1 und der den
jeweiligen Spalt 13 andererseits begrenzende zweite Spaltbereich 132 des
Spulenkörpers 1 relativ
zueinander bewegbar sind, um die Spaltbreite des jeweiligen Spalts 13 wesentlich
zu verändern,
sodass der Spulenkörper 1 auf den
Hauptkörper 21 des
Polzahns 2 aufgeschoben werden kann, ohne dass der Polschuh 22 oder
der Polkopf 23 des Polzahns 2 vom Hauptkörper 21 zu lösen sind.
Der Spalt 13 kann, gemäß seiner
Form bzw. Funktion, auch als Schlitz, als Unterbrechung, als Trennung,
als Schlitzung oder als Teilung bezeichnet werden, wobei der Spalt 13 den
Spulenkörper 1 in
diesem Sinne unterbricht, trennt, teilt und schlitzt.
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In 4 ist
ein herkömmlicher
Spulenkörper 10 dargestellt,
welcher herkömmliche
Spulenkörper 10 vollflächige, also
durchbrechungs- und spaltfreie, Längswan dungen 12 und
Stirnwandungen 11 aufweist. Der entlang der Schnittfläche A-A
geschnittene Spulenkörper 1 kann
um die Schnittfläche
A-A gespiegelt werden, womit die Bodenwandung 14 die Deckwandung
ausbildet, und kann derart – bis
auf eine gegebenenfalls ausgebildete Rinnen 18 zur formschlüssigen Aufnahme
des wenigstens einen Spulendrahtes – den kompletten Spulenkörper 1 ausbilden.
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Die
Längswandungen 12 des
Spulenkörpers 1 sind
parallel einer ersten Spulenkörperlängsrichtung 9 angeordnet.
Entlang der Spulenkörperlängsrichtung 9 werden
die Länge
des Spulenkörpers 1 und
die Länge
des Hauptkörpers 21 des
Polzahns 2 gemessen. Die Spulenkörperlängsrichtung 9 ist
zur parallelen Anordnung zur Statorzentralachse vorgesehen, wobei
im Stator bzw. in einer den Stator umfassenden Elektromaschine,
insbesondere in einem Elektromotor, die Spulenkörperlängsrichtung 9 und die
Statorzentralachse parallel ausgerichtet sind. Derart sind im Stator
die Längswandungen 12 parallel
zur Statorzentralachse angeordnet.
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Entlang
einer zur Spulenkörperlängsrichtung 9 normalen
Spulenkörperquerrichtung 91 werden
die Breite des Spulenkörpers 1 und
die Breite des Hauptkörpers 21 des
Polzahns 2 gemessen. Der Spulenkörper 1 ist derart
ausgebildet, dass die maximal mögliche
Spaltbreite des Spaltes 13 mindestens größer oder
gleich der Breite des Hauptkörpers 21 ist, sodass
der Spulenkörpers 1 auf
den Hauptkörper 21 des
Polzahns 2 im Wesentlichen in Richtung der Spulenkörperquerrichtung 91 oder
in Richtung der Spulenkörperlängsrichtung 9 aufgeschoben
werden kann. Eine Innenbreite zwischen den Längswandungen 12 ausgebildete
Innenbreite des Spulenkörpers 1 entspricht
im Wesentlichen der Breite des Hauptkörpers 21 des Polzahnes 2,
da der Spulenkörpers 1 zum
Aufschieben auf diesen Polzahn 2 vorgesehen ist. Somit
ist vorgesehen, dass der Spulenkörpers 1 derart
ausgebildet ist, dass der Spalt 13 wenigstens bis auf eine
der Innenbreite des Spulenkörpers 1 entsprechenden
Spaltbreite vergrößert werden
kann.
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Im
Stator sind wenigstens zwei Polzähne 2 im
Wesentlichen radial, also im Wesentlichen kreisförmig, um die Statorzentralachse
angeordnet.
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Der
Stator kann dabei, wie in den Fig. dargestellt, für einen
Innenläufer
vorgesehen sein, bei welchem Innenläufer der Rotor im Wesentlichen
innerhalb des Stators angeordnet ist.
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Der
Stator kann ebenfalls, wie nicht dargestellt, für einen Außenläufer vorgesehen sein, bei welchem
Außenläufer der
Rotor im Wesentlichen um den Stator herum ist.
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Weiters
kann vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Polzähne 2 miteinander
einstückig
ausgebildet sind, womit ein im Wesentlichen einstückiger Statorgrundkörper ausgebildet
ist. Der vorteilhafte Spulenkörper 1 kann
hiebei weiterhin einfach am Polzahn 2 angeordnet werden,
womit jeweils ein Spulenkörper 1 einfach
an jedem der wenigstens zwei Polzähnen 2 montierbar
ist.
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Die
nicht parallel zur Spulenkörperlängsrichtung 9 angeordneten
Wandungen des Spulenkörpers 1 können insbesondere
als Stirnwandungen 11 bezeichnet werden, wobei die Stirnwandungen 11 bevorzugt
im Wesentlichen normal zur Spulenkörperlängsrichtung 9 und
normal auf die Längswandungen 12 angeordnet
sein können.
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Wenn
der Spulenkörper 1 rechteckig
ausgebildet ist, wie dies üblicherweise
im Stator vorgesehen ist, weist dieser genau zwei Längswandungen 12 und
zwei Stirnwandungen 11 auf, wie die in 4 bis 10 dargestellt
ist.
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Die
Längswandungen 12 des
Spulenkörpers 1 sind
oftmals größer als
die Stirnwandungen 11, wie dies gemäß den drei Ausführungsformen
vorgesehen ist. In Frontsicht auf die Stirnwandung 11,
also in Blickrichtung normal auf die Stirnwandung 11, bildet diese
eine Stirnwandungsfläche
aus. In Frontsicht auf die Stirnwandung 11, also in Blickrichtung
normal auf die Stirnwandung 11, weist diese eine Längswandungsfläche aus.
Oftmals ist die Stirnwandungsfläche
kleiner als die Längswandungsfläche, welches gemäß der ersten,
zweiten und dritten Ausführungsform
vorgesehen ist. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Längswandungen 12 des
Spulenkörpers 1 wenigstens
1,5fach so groß wie
die Stirnwandungen 11 des Spulenkörpers 1 sind, wobei
die Längswandungsfläche wenigstens
1,5fach so groß wie
die Stirnwandungsfläche
ist. Dabei kann die Wärmeabfuhr
vom Spulendraht entlang der Längswandungen 12 besonders
hoch sein.
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In
vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der erste Spaltbereich 131 und
der zweite Spaltbereich 132 zueinander gerichtet sind,
wie dies bei der ersten Ausführungsform
und der zweiten Ausführungsform
des Spulenkörpers 1 der
Fall ist.
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In
vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass der erste Spaltbereich 131 und
der zweite Spaltbereich 132 einander überlappen, wie dies bei der dritten
Ausführungsform
des Spulenkörpers 1 der Fall
ist. Dadurch kann die Kriechstromstrecke deutlich erhöht werden,
sodass eine hohe elektrische Spannung an den Spulendraht angelegt
werden kann.
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In
Weiterbildung kann vorgesehen sein, der erste Spaltbereich 131 und
der zweite Spaltbereich 132 zueinander beabstandet sind,
wenn der Spulenkörper 1 unbelastet
ist. Vorteilhaft dabei ist, dass beim Bewickeln mit dem Spulendraht
die Breite des Spaltes 13 aufgrund einer auf den Spulendraht
wirkenden Wickel zugkraft verringert wird, sodass der Spulenkörper 1,
insbesondere die Längswandungen 12 des
Spulenkörpers 1,
an den Hauptkörper 21 des Polzahnes 2 angepresst
wird. Dies verbessert den Wärmeübergang
zwischen dem Spulenkörper 1 und dem
Hauptkörper 21 deutlich,
womit mehr Verlustleistung aus dem Spulendraht abgeleitet werden kann,
womit ein hoher elektrischer Strom durch den Spulendraht fließen kann.
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Insbesondere
wenn der erste Spaltbereich 131 und der zweite Spaltbereich 132 einander überlappen,
kann vorgesehen sein, dass der erste Spaltbereich 131 und
der zweite Spaltbereich 132 einander bereichsweise kontaktieren.
Derart kann die zuverlässige Überlappung
gewährleistet
werden. Insbesondere können
der zweite Spaltbereich 132 und der erste Spaltbereich 131 einander
derart überlappen,
dass sie beim Bewickeln mit dem Spulendraht zueinander relativ verschiebbar
sind. Vorteilhaft dabei ist, dass der Spulenkörper 1, insbesondere
die Längswandungen 12 des
Spulenkörpers 1,
weiterhin beim Bewickeln mit dem Spulendraht an den Hauptkörper 21 des
Polzahnes 2 angepresst werden können um eine hohe Wärmeleitfähigkeit
zwischen dem Polzahn 2 und dem Spulenkörper 1 zu gewährleisten.
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Insbesondere
kann – und
wie in 5 bis 8 dargestellt ist – vorgesehen
sein, dass der Spulenkörper 1 lediglich
in einer der Stirnwandungen 11 einen Spalt 13 aufweist
und derart klammerförmig ausgebildet
ist und zum umklammernden Umschließen des Polzahns 2 vorgesehen
ist. Zur Anordnung des Spulenkörpers 1 gemäß der ersten
Ausführungsform
am Polzahn 2 wird der Spulenkörper 1 derart aufgebogen,
dass die beiden Spaltbereiche 131 und 132 voneinander
entfernt werden und derart der Spalt 13 vergrößert wird
um auf den Hauptkörper 21 des
Polzahnes 2 aufgeschoben zu werden. Derart wird der klammerförmige Spulenkörper 1 einseitig aufgebogen
und ist zum umklammernden Aufstecken auf den Hauptkörper 21 des
Polzahnes 2 geeignet. Beim Aufstecken wird der gesamte
Spulenkörper 1 dabei
im Wesentlichen lediglich in einer Richtung parallel zur Spulenkörperlängsrichtung 9 relativ
zum Polzahn 2 bewegt. Sobald der Spulenkörper 1 vollständig am
Polzahn 2 aufgeschoben ist, können der erste Spaltbereich 131 und
der zweite Spaltbereich 132 im Wesentlichen insbesondere
selbsttätig
zueinander schnappen und umgreifen derart den Hauptkörper 21 des
Polzahns 2. Derart kann die einfache und zuverlässige Montage
des Spulenkörpers 1 am Polzahn 2 gewährleistet
werden. Vorteilhaft dabei ist, dass das voneinander Wegbiegen der
beiden Spaltbereiche 131 und 132 bei langen Längswandungen 12 einfach
erfolgen kann. Lange Längswandungen 12 sind
in vorteilhafterweise bei einem herkömmlichen Stator üblich, wobei
dabei die Länge
der Längswandung 12 wenigstens
150%, insbesondere wenigstens 200%, der Länge der Stirnwandung 12 beträgt.
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In
diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass in der zu jener Stirnwandung 11,
in welcher der Spalt 13 ausgebildet ist, beabstandeten
weiteren Stirnwandung 11 des Spulenkörpers 1 Mittel zur
Verformbarkeit des Spulenkörpers 1,
insbesondere Dünnstellen,
an welchen die Wandstärke
des Spulenkörpers 1 verringert
ist, oder Aussparungen, ausgebildet sind, welche die Relativbewegbarkeit des
ersten Spaltbereichs 131 zum zweiten Spaltbereich 132 zu
verbessern. Die Aussparungen können dabei
insbesondere im Bereich der Bodenwandung 14 und/oder der
Deckwandung ausgebildet sein, womit Bereiche der Bodenwandung 14 und/oder
der Deckwandung fehlen, womit der erste Spaltbereich 131 und
der zweite Spaltbereich 132 mit besonders wenig Kraftaufwand
zueinander relativbewegt werden können.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, dass der klammerförmige Spulenkörper 1 derart
ausgebildet ist, dass der erste Spaltbereich 131 und der
zweite Spaltbereich 132 beim Verändern der Spaltbreite im Wesentlichen
parallel zueinander bewegt werden, womit der Spulenkörper 1 beim
Aufschieben auf den Hauptkörper 21 wenig
zusätzlichen
Raumbedarf hat.
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In
anderer Weiterbildung des Spulenkörpers 1 – und wie
dies bei den zweiten und dritten Ausführungsformen vorgesehen ist – kann in
vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass der Spulenkörper 1 in zwei
zueinander parallelen Stirnwandungen 11 jeweils einen Spalt 13 aufweist
und derart zweiteilig ausgebildet ist. In diesem Zusammenhang kann
insbesondere vorgesehen sein, dass der zweiteilige Spulenkörper 1 eine
erste Spulenkörperschale 111 und
eine zweite Spulenkörperschale 112 umfasst, wie
dies schematisch in 9 abgebildet ist. Zur Montage
der Spulenkörperschalen 111, 112 am
Polzahn 1 werden diese in Richtung parallel zu den Stirnflächen 11 auf
den Polzahn 2 aufgeschoben, wobei die beiden Spulenkörperschalen 111, 112 in
Richtung zueinander geschoben werden. Im fertig zusammen geschoben
Zustand der beiden Spulenkörperschalen 111, 112 können der
erste Spaltbereich 131 und der zweite Spaltbereich 132 zueinander
beabstandet sein bzw. einander überlappen,
welches einerseits in 9 dargestellt ist und andererseits
in 10 dargestellt ist.
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In
vorteilhafter Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Spulenkörper 1 im
Bereich des wenigstens einen Spaltes 13 ein weiteres Isoliermedium 3 umfasst.
Das weitere Isoliermedium 3 kann dabei dünnschichtig
als Dünnschichtisoliermedium 31,
insbesondere als Isolierfolie oder als Isolierpapier, ausgebildet
sein oder kann dabei als Formteil 32, insbesondere als
Spritzgussteil, ausgebildet ist. Ebenso ist ein weiteres Isoliermedium 3 umfassend ein
Dünnschichtisoliermedium 31,
insbesondere Isolierfolie oder Isolierpapier, und Formteil, insbesondere
Spritzgussteil, möglich.
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Bei
der beispielhaft dargestellten ersten Ausführungsform ist das weitere
Isoliermedium 3 als Formteil 32 ausgebildet. Bei
der beispielhaft dargestellten zweiten Ausführungsform ist das weitere
Isoliermedium 3 als Dünnschichtisoliermedium 31,
insbesondere als Isolierfolie oder als Isolierpapier, ausgebildet.
Bei der beispielhaft dargestellten zweiten Ausführungsform ist kein weiteres
Isoliermedium 3 vorgesehen.
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In
vorteilhafter Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Spulenkörper 1 Rinnen 18 zur
bereichsweisen formschlüssigen
Aufnahme wenigstens eines Spulendrahtes aufweist. In diesem Zusammenhang
sind an den Längswandungen 12 des
Spulenkörpers 1 die
Rinnen 18 parallel zur Bodenwandung 14 ausgerichtet,
womit die Spulendrähte
in diesem Bereich zur Bodenwandung 14 parallel ausgerichtet geordnet
gewickelt werden können.
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Mit
derartigen Spulenkörpern 1,
insbesondere gemäß der ersten,
zweiten oder dritten Ausführungsform,
kann eine besonders vorteilhafte Elektromaschinenspule, insbesondere
Elektromotorenspule, zusammengesetzt werden. Die Elektromaschinenspule,
insbesondere Elektromotorenspule, umfasst den den Hauptkörper 21 aufweisenden
Polzahn 2, den Spulenkörper 1,
welcher den Hauptkörper 21 umschließt, und
die auf den Spulenkörper 2 gewickelte
Wicklung, wobei die Wicklung aus wenigstens einem Spulendraht gewickelt
ist. Sofern der Spulenkörper 1 Rinnen 18 aufweist,
welche Rinnen 18 den Spulendraht in vorgebbarer Anordnung
formschlüssig
aufnehmen kann, kann die Wicklung der Elektromaschinenspule, insbesondere
Elektromotorenspule, als geordnete Wicklung bezeichnet werden.
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In
Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Spalt 13 im
Wesentlichen normal zur Spulenkörperlängsrichtung 9 und
im Wesentlichen normal zur Spulenkörperquerrichtung 91 angeordnet
ist, wie dies in den 5 bis 10 dargestellt
ist.
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Wenigstens
zwei dieser Elektromaschinenspulen, insbesondere Elektromotorenspulen,
können zu
einem Stator zusammengesetzt werden, wobei vorgesehen ist, dass
die Elektromaschinenspulen, insbesondere Elektromotorenspulen, ringförmig um die
Statorzentralachse angeordnet sind, wobei die Stirnwandungen 11 des
Spulenkörpers 1 im
Wesentlichen normal zur Statorzentralachse und die Längswandungen 12 des
Spulenkörpers 1 im
Wesentlichen parallel zur Statorzentralachse angeordnet sind.
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In
vorteilhafter Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das weitere
Isoliermedium 3 mit dem Polzahn 2 klebeverbunden
ist. Derart kann das weitere Isoliermedium 3 vor dem Aufstecken
des klammerförmigen
Spulenkörpers 1 oder
der ersten Spulenkörperschale 111 und
zweiten Spulenkörperschale 112 am
Polzahn 2 lagefest angeordnet werden, womit der Zusammenbau
der Elektromaschinenspule, insbesondere Elektromotorenspule, besonders einfach
sein kann.
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In
Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Spulenkörper 1 mit
dem Polzahn 2 klebeverbunden ist. Derart kann der Wärmewiderstand
der Kontaktfläche
vom Spulenkörper 1 zum
Polzahn 2 weiter vermindert werden.
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Die
Wicklung der Spule kann eine variierende Anzahl von Wickellagen
aufweisen und derart als konische Wicklung bezeichnet werden. Insbesondere
kann dabei die Spule als konische Spule bezeichnet werden.
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Der
Spulendraht kann rund, also als Runddraht, oval, also als Ovaldraht,
quadratisch, also als quadratischer Draht, und/oder rechteckig,
also als Flachdraht, ausgebildet sein.
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In
Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass parallel zur Spulenkörperlängsrichtung 9 angeordnete
Längsflächen des
Hauptkörpers 21 eine
Oberflächenvergrößerung,
insbesondere eine Rillung, aufweisen. Derart kann die Kontaktfläche zwischen
Polzahn 2 und Spulenkörper 1 vergrößert werden
und der Wärmewiderstand
der Kontaktfläche
vom Spulenkörper 1 zum
Polzahn 2 noch weiter vermindert werden. Die Oberflächenvergrößerung,
insbesondere Rillung, der Längsflächen kann
bei der ersten, zweiten bzw. dritten Ausführungsform des Spulenkörpers 1 vorgesehen
sein. Insbesondere kann die Oberflächenvergrößerung, insbesondere Rillung,
in Richtung der Spulenkörperlängsrichtung 9 ausgerichtet
sein, und dabei kompatibel mit dem Aufschieben des klammerförmigen Spulenkörpers 1 auf
den Polzahn 2 sein. Die Oberflächenvergrößerung, insbesondere Rillung,
der Längsflächen kann
dabei insbesondere derart ausgebildet sein, dass der Spulenkörper 1 eine
im Wesentlichen konstante Wandstärke im
Bereich der Längswandungen 12 aufweist.
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In
Weiterbildung kann weiters vorgesehen sein, dass der wenigstens
eine die Wicklung ausbildende Spulendraht eine feste Beschichtung
aufweist und dass zur formschlüssigen
Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen
dem Spulendraht und dem Spulenkörper 1 anschließend an
das Wickeln der Wicklung in diesem Kontaktbereich die feste Beschichtung
des Spulendrahtes und/oder des festen Spulenkörpers 1 wenigstens
in dem Kontaktbereich thermisch oder chemisch erweicht wird und
der Spulendraht 2 während
dieses Erweichens an den ferromagnetischen Spulenkern 1 angepresst
wird. Derart kann die Verbindung des Spulendrahtes mit dem Spulenkörper 1 derart
verbessert werden, dass sich bereichsweise die Mikrostruktur der
festen Beschichtung des Spulendrahtes an die Mikrostruktur des festen
Spulenkörpers 1 und/oder
gegengleich anpasst und der Spulenddraht wenigstens geringfügig in den dazu
erweichten Spulenkörper 1 einsinkt.
Dadurch kann die Kontaktfläche
zwischen dem Spulendraht und dem Spulenkörper 1 formschlüssig und
wesentlich vergrößert werden,
wodurch der Wärmewiderstand
zwischen dem Spulendraht und dem Spulenkörper 1 deutlich reduziert
werden kann.
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Zwei
Elektromaschinenspulen, insbesondere Elektromotorenspulen, können benachbart
zueinander angeordnet werden, wobei eine erste Wicklung auf einen
ersten Polzahn der Polzähne 2 des
Stators gewickelt ist und eine zweite Wicklung auf einen zweiten
Polzahn der Polzähne 2 des
Stators gewickelt ist und wobei die erste Wicklung und die zweite Wicklung
bereichsweise zueinander gerichtet sind und dabei in diesem Bereich
zwischen der ersten Wicklung und der zweiten Wicklung ein Zwischenraum
ausgebildet ist. In vorteilhafter Weiterbildung kann vorgesehen
sein, dass nach dem Zusammensetzen der Elektromaschinenspulen, insbesondere Elektromotorenspulen,
zum Stator ein Anpresselement in den Zwischenraum zwischen der ersten Wicklung
und der zweiten Wicklung eingesetzt wird. Wenn sich die Wicklung
wärmebedingt
ausdehnt, dient das Anpresselement dazu, dass die Wicklung an den
Spulenkörper 2 angepresst
wird, womit der Wärmekontaktwiderstand
vom Spulendraht auf den Spulenkörper 2 weiter
gesenkt werden kann. Insbesondere kann das Anpresselement linienförmig parallel
zur Spulenkörperlängsrichtung 9 angeordnet werden.
Insbesondere kann das Anpresselement bei Raumtemperatur, also 20°C, und darüber sowohl
die erste Wicklung als auch die zweite Wicklung kontaktieren. Bevorzugt
kann das Anpresselement bei Raumtempera tur und darüber sowohl
an der ersten Wicklung als auch an der zweiten Wicklung anhaften.
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In
diesem Zusammenhang kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
des Stators vorgesehen sein, dass der zweite Polzahn unbewickelt ist.
Dabei kann das Anpresselement unmittelbar zwischen der ersten Wicklung
und dem zweiten Polzahn angeordnet sein, womit das Anpresselement
sowohl am zweiten Polzahn als auch an der ersten Wicklung anliegen
kann bzw. anhaften kann. Auch hiebei ist das Anpresselement vorgesehen,
um die erste Wicklung in vorteilhafter Weise an den ersten Polzahn
anzupressen.
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Weitere
erfindungsgemäße Ausführungsformen
weisen lediglich einen Teil der beschriebenen Merkmale auf, wobei
jede Merkmalskombination, insbesondere auch von verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen,
vorgesehen sein kann.