DE202013012260U1 - Coil carrier for a stator winding of an electric motor - Google Patents
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Abstract
Spulenträger (9) für eine Statorwicklung eines Elektromotors, mit einem im Wesentlichen rechteckförmigen Hohlkörper (10) mit einer von zwei Längswänden (12a, 12b) und zwei Querwänden (13a, 13b) begrenzten Stecköffnung (11) zum Aufsetzen des Hohlkörpers (10) auf einen Statorzahn (3), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Längswände (12a, 12b) derart ausgebildet ist, dass diese im Zuge des Aufsetzens des Hohlkörpers (10) auf den Statorzahn (3) eine Dehnung in Längs- und/oder Querrichtung (L, Q) erfährt.Coil carrier (9) for a stator winding of an electric motor, with a substantially rectangular hollow body (10) with one of two longitudinal walls (12a, 12b) and two transverse walls (13a, 13b) limited insertion opening (11) for placing the hollow body (10) a stator tooth (3), characterized in that at least one of the longitudinal walls (12a, 12b) is formed such that it in the course of placing the hollow body (10) on the stator tooth (3) an elongation in the longitudinal and / or transverse direction ( L, Q) learns.
Description
Die Erfindung betrifft einen Spulenträger für eine Statorwicklung eines Elektromotors mit einem im Wesentlichen rechteckförmigen Hohlkörper mit einer von zwei Längswänden und zwei Querwänden begrenzten Stecköffnung zum Aufsetzen des Hohlkörpers auf einen Statorzahn. Sie betrifft weiter einen Stator mit einer Anzahl derartiger Spulenträger.The invention relates to a coil carrier for a stator winding of an electric motor having a substantially rectangular hollow body with a limited by two longitudinal walls and two transverse walls plug opening for placing the hollow body on a stator tooth. It further relates to a stator with a number of such coil carrier.
Aus der
Im Zuge der Montage des jeweiligen Spulenträgers wird dieser in einer kombinierten Schwenk- und Steckfügebewegung formschlüssig auf den entsprechenden Statorzahn aufgeschoben. Die Schwenk- und Steckfügebewegung erfolgt über mindestens einen innenseitig an eine der Querwände angeformten Schwenknocken und mindestens einen innenseitig an der gegenüberliegenden Querwand angeformten Klemmnocken, so dass im Zuge des Aufsteckens des Spulenträgers auf den Statorzahn sowohl eine Klemmwirkung als auch ein zusätzliches Verpressen des als Blech- oder Lamellenpaket ausgeführten Stators erfolgt.In the course of assembly of the respective bobbin this is pushed in a combined pivot and insertion movement form-fitting manner on the corresponding stator tooth. The pivoting and insertion movement takes place via at least one inside of one of the transverse walls molded swivel cams and at least one inside of the opposite transverse wall molded clamping cam, so that in the course of Aufsteckens of the bobbin on the stator tooth both a clamping action and an additional pressing of the sheet metal as or lamella package executed stator occurs.
Aufgrund von Bauteiltoleranzen sowohl am Spulenträger als auch am Statorzahn entsteht im Zuge der Montage des bewickelten, aus Kunststoff bestehenden Spulenträgers trotz des beschriebenen kombinierten Schwenk- und Steck-Fügeprozesses mit axialer Klemmwirkung des jeweiligen Spulenträgers zwischen diesem und dem Statorzahn eine Luftstrecke. Diese, thermisch als Isolator wirkende Luftstrecke entsteht insbesondere bei bestimmten Lastfällen (Schwerlastfall) eines mit einem solchen Stator ausgeführten Elektromotors. Die thermische Isolation erhöht das Temperaturniveaus des Elektromotors in solche Bereiche, in denen die üblichen Isolationswerkstoffe deren Wirkung verlieren und/oder in Folge einer Übertemperatur üblicherweise angeschlossene Elektronikbauteile durch Überhitzung beschädigt oder sogar zerstören werden können.Due to component tolerances both on the coil carrier and on the stator tooth is formed during assembly of the wound, made of plastic bobbin despite the described combined pivoting and plug-joining process with axial clamping action of the respective bobbin between this and the stator tooth an air gap. This thermally acting as an insulator air gap arises in particular in certain load cases (heavy load case) of a running with such a stator electric motor. The thermal insulation increases the temperature levels of the electric motor in those areas in which the usual insulation materials lose their effect and / or due to an excess temperature usually connected electronic components can be damaged by overheating or even destroyed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der genannten Nachteile einen besonders geeigneten Spulenträger sowie einen damit bestückten Stator für einen Elektromotor anzugeben.The invention has for its object to provide a particularly suitable coil support and a stator equipped therewith for an electric motor while avoiding the disadvantages mentioned.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des Spulenträgers durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 2 und bezüglich des Stators durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.The above object is achieved with respect to the bobbin by the features of claim 1 or 2 and with respect to the stator by the features of claim 7. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the respective subclaims.
Dazu weist der Spulenträger für eine Stator- oder Spulenwicklung eines Elektromotors einen Hohlkörper mit einer Stecköffnung zum Aufsetzen auf einen Statorzahn auf. Der Hohlkörper ist vorzugsweise im Wesentlichen rechteckförmig und weist zwei Längswände sowie zwei Querwände auf, die die Stecköffnung begrenzen und vorzugsweise umfangsseitig vollständig umschließen. Zumindest eine der Längswände ist derart ausgebildet, dass diese im Zuge des Aufsetzens des Hohlkörpers auf den Statorzahn eine Dehnung, insbesondere in Längs- und/oder Querrichtung, erfährt.For this purpose, the coil carrier for a stator or coil winding of an electric motor on a hollow body with a plug-in opening for placement on a stator tooth. The hollow body is preferably substantially rectangular and has two longitudinal walls and two transverse walls which delimit the plug-in opening and preferably completely enclose the circumference. At least one of the longitudinal walls is designed such that it undergoes an expansion, in particular in the longitudinal and / or transverse direction, in the course of placing the hollow body on the stator tooth.
Alternativ oder zusätzlich ist die oder jede Längswand des Hohlkörpers konkav ausgebildet, d. h. nach innen gewölbt oder gekrümmt. Besonders bevorzugt ist der Hohlkörper bzw. dessen Stecköffnung tailliert ausgebildet, indem geeigneterweise beide Längswände des Hohlkörpers konkav ausgebildet, d. h. jeweils nach innen gewölbt bzw. gekrümmt, ausgebildet sind.Alternatively or additionally, the or each longitudinal wall of the hollow body is concave, d. H. domed or curved inward. Particularly preferably, the hollow body or its insertion opening is formed waisted by suitably formed both longitudinal walls of the hollow body concave, d. H. each curved inward or curved, are formed.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist an den Hohlkörper mindestens ein die Stecköffnung zumindest teilweise umschließender Flanschkragen angeformt. Vorzugsweise weist der Hohlkörper einen inneren und einen äußeren Flanschkragen auf. Im Montage- bzw. Fügeendzustand liegt der Hohlkörper und damit der Spulenträger mit dem inneren Flanschkragen an einem den Statorzähnen gemeinsamen inneren Statorpolschuh an, während der äußere Flanschkragen auf der gegenüberliegenden Öffnungsseite der Stecköffnung im Bereich des einem ringförmigen Statorjoch zugewandten Freiendes des Statorzahns angeordnet ist.In an advantageous embodiment, at least one flange collar which at least partially surrounds the plug opening is integrally formed on the hollow body. Preferably, the hollow body has an inner and an outer flange collar. In the assembly or Fügeendzustand of the hollow body and thus the coil carrier is located with the inner flange collar on a common stator Statorzähnen Statorpolschuh, while the outer flange collar is disposed on the opposite opening side of the insertion opening in the region of an annular Statorjoch facing Freiendes the stator tooth.
Besonders bevorzugt ist an zumindest eine der Querwände innenseitig mindestens eine in die Stecköffnung ragende Rippenkontur angeformt. Zweckmäßigerweise weisen beide Querwände innenseitig jeweils mindestens eine sich in Steckrichtung erstreckende Rippenkontur auf. Die jeweilige Rippenkontur ist rampenartig ausgeformt, wobei die Rampenanstiege der in Längsrichtung des Spulenträgers gegenüberliegenden Rippenkonturen in Steckrichtung gegensinnig verlaufen.Particularly preferably, at least one of the transverse walls is integrally formed on the inside with at least one rib contour protruding into the insertion opening. Expediently, both transverse walls each have at least one rib contour extending on the inside in the direction of insertion. The respective rib contour is formed like a ramp, wherein the ramp increases the opposite in the longitudinal direction of the bobbin rib contours in the direction of insertion in opposite directions.
Um eine möglichst stabile Wicklungslage der Stator- oder Spulenwicklungen auf dem Spulenträger zu erreichen, weist der Hohlkörper außenwandseitig sickenartige Wicklungsnuten auf. Diese erstrecken sich geeigneterweise zumindest über die Eckbereiche zwischen den Längs- und Querwänden des Hohlkörpers. Auch können sich diese Wicklungsnuten über die Querwände und die Eckbereiche zwischen diesen und den Längswänden sowie auch zumindest teilweise entlang der Längswände erstrecken.In order to achieve a stable winding position of the stator or coil windings on the bobbin, the hollow body has outside wall-side bead-like winding grooves. These extend suitably at least over the corner regions between the longitudinal and transverse walls of the hollow body. These winding grooves can also extend over the transverse walls and the corner regions between these and the longitudinal walls and also at least partially along the longitudinal walls.
Im Montagezustand des jeweiligen Spulenträgers auf dem entsprechenden Statorzahn eines vorzugsweise mit einem sternförmigen Statorblechpaket als Statorgrundkörper ausgeführten Stators liegt der jeweilige Spulenträger mit dessen Längswänden des Hohlkörpers an dem entsprechenden Statorzahn spielfrei an. Dies wird besonders bevorzugt durch die spezielle Geometrie des Hohlkörpers und insbesondere dessen Längswände erzielt.In the assembled state of the respective bobbin on the corresponding stator tooth of a preferably designed with a star-shaped stator lamination as Statorgrundkörper stator is the respective bobbin with its longitudinal walls of the hollow body to the corresponding stator tooth clearance. This is particularly preferably achieved by the special geometry of the hollow body and in particular its longitudinal walls.
Bei der Herstellung des Stators wird der jeweilige Spulenträger im Zuge des Aufsteckens auf den zugeordneten Statorzahn zunächst in einer Schrägstellung gegenüber der Statorachse mit einer der Querwände, vorzugsweise mit der oberen Querwand, auf die korrespondierende Schmalseite des Statorzahns aufgesetzt. Anschließend wird der vorzugsweise bereits bewickelte Spulenträger in eine zur Statorachse parallele Endposition verschwenkt und dabei sowohl form- als auch kraftschlüssig auf den Statorzahn aufgesteckt.In the manufacture of the stator of the respective coil carrier is first placed in the course of the attachment to the associated stator tooth in an inclined position relative to the stator with one of the transverse walls, preferably with the upper transverse wall, on the corresponding narrow side of the stator tooth. Subsequently, the coil carrier, which is preferably already wound, is pivoted into an end position parallel to the stator axis and in the process is positively and non-positively plugged onto the stator tooth.
Im Zuge des Verschwenkens des Spulenkörpers wird dessen Hohlkörper aufgrund der speziellen Geometrie der Längsseiten in Längsrichtung bzw. in Querrichtung derart gedehnt, dass dessen Längswände am Statorzahn spielfrei und möglichst vollflächig anliegen. Mit anderen Worten wird durch Überdehnen des Werkstoffs des Spulenträgers bzw. dessen Hohlkörpers eine Spielfreiheit zwischen dem Spulenträger und dem zugeordneten Statorzahn erreicht. Diese Geometrie ist geeigneterweise derart ausgeführt, dass diese den Aufsteckprozess oder Fügeprozess des Spulenträgers nicht beeinträchtigt. Dadurch ist eine Montage mit bereits bestehenden Montage- oder Fertigungsvorrichtungen ermöglicht.In the course of pivoting of the bobbin whose hollow body is stretched in the longitudinal direction or in the transverse direction due to the special geometry of the longitudinal sides so that the longitudinal walls abut the stator tooth clearance and as full as possible. In other words, by overstretching the material of the bobbin or its hollow body a clearance between the bobbin and the associated stator tooth is achieved. This geometry is suitably designed such that it does not affect the Aufsteckprozess or joining process of the bobbin. This allows mounting with existing assembly or manufacturing equipment.
Die spezielle Geometrie des Hohlkörpers des Spulenträgers ermöglicht somit vorzugsweise, dass einerseits der Fügeprozess nicht beeinflusst und andererseits die Spielfreiheit zwischen dem Spulenträger und dem zugeordneten Statorzahn gewährleistet ist.The special geometry of the hollow body of the bobbin carrier thus preferably makes it possible, on the one hand, not to influence the joining process and, on the other hand, to ensure freedom of play between the bobbin and the associated stator tooth.
Durch die angepasste Geometrie des Spulenträgers bzw. dessen Hohlkörpers kann die elektromagnetische und thermische Auslegung des Elektromotors, der mit einem derartigen Stator mit form- und kraft- oder reibschlüssig gefügten Spulenträgern kosteneffizient ausgelegt werden. Dadurch können bei vergleichsweise geringem Motorbauraum oder entsprechend kleinem Motoraktivteil gleiche oder höhere Abgabeleistungen erreicht werden. Die gegebenenfalls entstehende höhere Verlustleistung in der Motor- oder Statorwicklung kann gezielt über den Spulenträger an das den sternförmigen Statorgrundkörper aufnehmende ringförmige Statorjoch abgeleitet werden. Das unter extremen Betriebsbedingungen auftretende Temperaturniveau verbleibt in einem für die Bauteile und Elektronikkomponenten unkritischen Bereich. Insgesamt kann aufgrund der geeigneten Innengeometrie des Spulenträgers bzw. dessen Hohlkörpers in Abhängigkeit vom verwendeten Werkstoff und der Zahngeometrie des jeweiligen Statorzahns ein optimales thermisches Übergangsverhalten realisiert werden.Due to the adapted geometry of the bobbin or its hollow body, the electromagnetic and thermal design of the electric motor, which can be designed cost-effectively with such a stator with positive and non-positive or frictionally joined coil carriers. As a result, the same or higher power outputs can be achieved with a comparatively small engine compartment or correspondingly small engine active part. The possibly resulting higher power loss in the motor or stator winding can be selectively derived via the coil carrier to the annular stator yoke receiving the star-shaped stator. The temperature level that occurs under extreme operating conditions remains in a range that is not critical for the components and electronic components. Overall, due to the suitable internal geometry of the coil carrier or its hollow body, depending on the material used and the tooth geometry of the respective stator tooth, an optimal thermal transition behavior can be realized.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen.Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show in it.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Den Statorzähnen
Im Montageendzustand ist auf jeden der Statorzähne
In dem in
Die
Aufgrund dieser Geometrie des Hohlkörpers
An den Hohlkörper
An die Querwände
Diese Rippenkonturen
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with each other in other ways, without departing from the subject matter of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Statorgrundkörper/-blechpaketStator base / -blechpaket
- 22
- Stator-/MotorachseStator / motor axis
- 33
- Statorzahnstator tooth
- 44
- Statorpolschuhstator terminal
- 55
- geschlossenes Statorblechclosed stator plate
- 66
- offenes Statorblechopen stator plate
- 77
- Öffnungopening
- 88th
- Fensterwindow
- 99
- Spulenträgercoil carrier
- 1010
- Hohlkörperhollow body
- 1111
- Ein-/DurchstecköffnungInput / insertion opening
- 12a, b12a, b
- Längswandlongitudinal wall
- 13a, b13a, b
- Querwandpartition
- 1414
- Wicklungsnutwinding groove
- 15a, b15a, b
- Schmalseitenarrow side
- 16a, b16a, b
- Innenwölbunginner curvature
- 1717
- großer Fügekragenlarge joint collar
- 1818
- kleiner Fügekragensmall joint collar
- 1919
- Öseeyelet
- 20, 2120, 21
- Rippenkonturrib profile
- 2222
- Vorderkanteleading edge
- 2323
- Endkanteend edge
- LL
- Längsrichtunglongitudinal direction
- Querrichtungtransversely
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: BROSE FAHRZEUGTEILE SE & CO. KOMMANDITGESELLSC, DE Free format text: FORMER OWNER: BROSE FAHRZEUGTEILE GMBH & CO. KOMMANDITGESELLSCHAFT, WUERZBURG, 97076 WUERZBURG, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: FDST PATENTANWAELTE FREIER DOERR STAMMLER TSCH, DE |
|
R158 | Lapse of ip right after 8 years |