EP2878068A2 - Spulenträger mit integrierten haltern für ein phasenisolationspapier - Google Patents

Spulenträger mit integrierten haltern für ein phasenisolationspapier

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Publication number
EP2878068A2
EP2878068A2 EP13733271.4A EP13733271A EP2878068A2 EP 2878068 A2 EP2878068 A2 EP 2878068A2 EP 13733271 A EP13733271 A EP 13733271A EP 2878068 A2 EP2878068 A2 EP 2878068A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
end wall
edge
retaining
coil
retaining lug
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP13733271.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Fischer
Martin Juretko
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2878068A2 publication Critical patent/EP2878068A2/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
    • H02K3/345—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation between conductor and core, e.g. slot insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/325—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation for windings on salient poles, such as claw-shaped poles
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    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
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    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/12—Machines characterised by the bobbins for supporting the windings

Definitions

  • the invention relates to coils for electric machines or electric power machines.
  • the invention relates to a bobbin for a coil of an electric machine, a stator for an electric machine and a
  • Electric machines such.
  • electric motors have a stator and a rotor, wherein usually at least the stator has a plurality of coils which generate a magnetic field upon application of electrical energy, which sets the rotor in rotation.
  • the stator has a plurality of coils which generate a magnetic field upon application of electrical energy, which sets the rotor in rotation.
  • Isolation paper or other phase insulation element between the coils are placed to prevent, for example, at
  • Insulation damage to the coil wire of the coils creates an undesirable electrical contact between adjacent coils.
  • stator can be impregnated with coils and phase insulation element, d. H. sprayed with a resin or dipped in a resin.
  • phase insulating or phase insulating paper which is located between two coils or phases of the stator to electrically isolate them from each other, moves in position. After impregnation of the stator, however, this displaced phase insulation element is fixed in its displaced position and can no longer be moved or repositioned. Thus, it may happen that during operation of an electric machine, a rotor comes into contact with the shifted phase insulation element, whereby, for example, undesirable
  • phase-insulating element fixed in a faulty position may render the corresponding stator no longer suitable for further use, ie. H. Represents rejects.
  • a bobbin for a coil is a
  • the bobbin has a spool core and a closure wall having a first edge and a second edge.
  • the first edge is arranged opposite the second edge and the end wall is executed, one wound around the spool core
  • the coil carrier is characterized characterized in that the end wall comprises a first retaining tab and a second retaining tab, the first retaining tab extending in an extension plane of the end wall from the first edge in a first spreading direction along a first center axis of the first retaining tab and the second retaining tab extending in the plane of extent of the first retaining tab End wall extends from the second edge in a second direction Abragment along a second central axis of the second retaining lug.
  • the end wall may be arranged in a plane orthogonal to a longitudinal axis of the spool core and configured to hold the spool wire wound around the spool core in this wound position and not be able to slip therefrom in the longitudinal direction of the spool core.
  • the end wall can be, for example, a plastic part or plastic molded part or another flat element made of electrically non-conductive material.
  • End wall has an approximately T-shaped cross section, wherein the end wall is the horizontally extending portion of the cross section and extends laterally beyond the spool core at least in two directions.
  • the first retaining lug may extend in a plane of the end wall and perpendicularly protrude from a first edge of the end wall, but may also include an angle other than 90 degrees to the first edge of the end wall, so that the first retaining lug obliquely or transversely to the first Edge of the end wall runs.
  • the first retaining lug and the second retaining lug can be designed, in particular, to have a phase-insulating element which is connected to the electrical
  • Isolating a coil from another coil is executed in one
  • the first center axis has an offset distance with respect to the second center axis.
  • identical bobbin carriers can be arranged adjacent to one another on a stator such that in each case the first edge of a bobbin connects to the second edge of an adjacent bobbin or vice versa, wherein the first retaining lug at the first edge to the second retaining lug at the second edge is offset, so that the retaining lugs of adjacent coil carriers do not come into contact with each other.
  • the offset distance is greater than a sum of half of a first width of the first retaining lug and half of a second width of the second retaining lug.
  • Central axis and the second center axis for example, be taken into account that the first width of the first retaining lug deviates from the second width of the second retaining lug.
  • At least two retaining lugs are arranged on the first edge and at least two retaining lugs on the second edge, wherein a projection of the retaining lugs on the first edge on the central axis of the end wall with a projection of the retaining lugs on the second edge on the central axis End wall does not overlap.
  • the retaining lugs and the retaining lugs are opposite, which do not touch at each of these edges arranged retaining lugs, since their projection on the central axis of the end wall does not overlap, which means that all retaining lugs to each other have a corresponding offset distance as described above.
  • the retaining lugs and the retaining lugs are opposite, which do not touch at each of these edges arranged retaining lugs, since their projection on the central axis of the end wall does not overlap, which means that all retaining lugs to each other have a corresponding offset distance as described above.
  • End wall made in one piece.
  • a stator for an electric machine wherein the stator has a first coil carrier as above and in the
  • the first coil carrier and the second coil carrier along a circumferential direction of the stator are arranged so that a central axis of the end wall of the first coil carrier and the second coil carrier is parallel to a central axis of the stator.
  • the stator is characterized in that the first retaining lug of the first
  • a width of the gap is less than a sum of the first length of the first retaining lug and the second length of the second retaining lug, so that the first retaining lug and the second retaining lance in a direction along its central axis at least partially overlap ,
  • the retaining lugs of the first edge protrude in the direction of the second edge of the end wall of the adjacent coil support and vice versa accordingly. Due to the offset of the retaining lugs on the first edge and the retaining lugs on the second edge to each other, the retaining lugs do not touch, but extend in an overlapping portion in the plane of extension of the end walls side by side. It should be noted that adjacent coils can also be arranged so that the extension planes of the respective end walls not coincide and do not run parallel to each other, but intersect. In such a case, the retaining lugs of the respective
  • Coil carrier transverse to each other, as they follow the course of the corresponding extension plane of the end wall.
  • the lugs overlapping in a space can fix a phase insulating member in the gap, so that the phase insulating member does not protrude beyond the extension plane of the end wall.
  • stator continues to engage
  • phase insulation member for electrically insulating the coil wire on the first coil support from the coil wire on the second coil support, wherein the phase insulation element is disposed in the space and wherein the first retaining lug and the second retaining lance are executed, the phase insulation element with respect to a direction of movement transverse to the plane of extension to fix the first end wall and the second end wall in the space.
  • the coil carrier has a T-shaped cross-section, wherein the vertically extending element of the T-shaped cross-section corresponds to the coil core and the horizontally extending element of the T-shaped cross section corresponds to the end wall.
  • the coil wire is wound around the spool core and is prevented by the end wall from leaving this position.
  • the phase insulation element for example in the form of a phase insulation paper, is arranged between two adjacent coil carriers so that in each case the coil wires or coil windings are electrically insulated from one another around the coil core.
  • Phase insulation element in particular perform no movement in the direction of the end wall or beyond, since in this case the coil windings adjacent coil carrier can touch, so that when damaged insulation of the coil wire, a malfunction of the stator can be caused.
  • an electric machine with a stator is specified as described above and below.
  • Fig. 1 shows a schematic cross-sectional view of a coil with a coil carrier according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows a schematic plan view of a coil carrier according to a
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a terminal wall of a
  • Spool carrier according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of two adjacent coil carriers according to an exemplary embodiment of the invention.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of two adjacent coil carrier according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows a schematic isometric view of two adjacent coil carriers according to an exemplary embodiment of the invention.
  • Fig. 7 shows an isometric view of a stator according to a
  • Fig. 1 shows a coil 100 with a bobbin 110.
  • the bobbin 110 has a bobbin 112 and an end wall 115, wherein the End wall 115 orthogonal to the spool core 112 extends.
  • first surface 113 has a first surface 113 and a second surface 114, wherein the first surface 113 is configured to secure the bobbin to a stator, and wherein the end wall 115 is disposed on the second surface 114. It can be seen from the illustration that the first surface
  • a coil wire 120 is wound several times.
  • FIG. 2 shows an end wall 115, which spans an extension plane 117. In a non-visible, behind the end wall 115 lying
  • the end wall may have an opening in which breakthrough of the spool core is arranged, whereby the end wall is not a continuous sheet-like element in this alternative embodiment.
  • the end wall 115 has a first edge 118 and a second edge 119, the first edge and the second edge facing each other. At the first edge, the first retaining lug 130 and at the second edge 119, the second retaining lug 140 is arranged. The first retaining lug 130 protrudes in a Abragment 131 from the first edge
  • the first retaining lug 130 extends along the central axis 132 of the first retaining lug.
  • the first retaining lug 130 has a width 133.
  • the second retaining lug 140 extends from the end wall of the second edge 119 in a direction of distraction 141 of the second retaining lug along the central axis 142 of the second retaining lug and in this case has a width 143.
  • the central axis 132 and the center axis 142 have an offset distance 153 relative to one another.
  • the center axes 132, 142 are parallel to each other and each perpendicular to the first edge or to the second edge.
  • the first edge and the second edge are opposite to each other at the end wall and also run parallel to each other.
  • FIG. 3 shows an end wall 115 with a first retaining lug 130 and a second retaining lug 140.
  • the first retaining lug 130 and the second retaining lug 140 respectively close a first angle of inclination 136 and a second angle of inclination
  • the inclination angle 136, 146 may have 90 degrees or a value deviating therefrom.
  • Embodiment less than 90 degrees, in particular 75 degrees or 60 degrees.
  • FIG. 3 shows the projections of the first retaining lug 130 or the second retaining lug 140 on the central axis 116 of the end wall 115.
  • the vertical projection of the first retaining lug 130 is from the first position surface 134 and the vertical projection of the second
  • the offset distance 154 of the projection surfaces 134, 144 shows that the first retaining lug 130 and the second retaining lug 140 are offset relative to one another in such a way that the retaining lugs of identically arranged adjacent coil supports, wherein the first edge of the end wall and the second edge of the adjacent end wall are opposite, do not overlap, but partly run depending on the length of the retaining lugs next to each other or run transversely to each other.
  • the first coil 100 has two retaining lugs 130A, 130B at the first edge and two retaining lugs 140A, 140B at the second edge.
  • the retaining lugs 130A, 130B have a length 135 and the retaining lugs 140A, 140B have a length 145, these lengths being the extent of the projection of the retaining lugs from the edge of the
  • the end wall 215 of the second coil 200 is designed to be identical to the end wall 115 of the first coil 100. Accordingly, the comments on the first coil 100 apply analogously to the second coil 200.
  • both the length 135 may differ from the length 145 as well as the retaining lugs may have different lengths on the same edge.
  • the adjacent coils 100, 200 form between them a gap 180 having a width 181.
  • a gap 180 having a width 181.
  • In the intermediate space 180 is a
  • Phase insulation element 300 shown.
  • the phase insulating member 300 may form the gap 180 in a direction transverse or orthogonal to the plane of extent of the
  • End wall 115 projects in the direction of the end wall 215 and the retaining lug
  • Fig. 5 shows an embodiment in which the retaining lugs no
  • the first retaining lug 130 has a tongue 138 which also extends in the direction of the direction of removal of the first retaining lug and the second retaining lug 140 has a recess 148, the notch opposite to the
  • the notch 148 is a complementary appearance to the tongue 138 and the tongue 138 projects into the notch 148 when two coils 100, 200 are juxtaposed.
  • Zipper-like protrusion of the tongue 138 of the first retaining lug 130 into the notch 148 of the second retaining lug 140 also prevents a phase insulating member 300 located in the gap 180 from moving in a direction transverse to the plane of extension of the end wall of a bobbin.
  • FIG. 6 shows an isometric illustration of two coils 100, 200 arranged next to one another.
  • the coils 100, 200 each have a coil carrier with a coil core 112, 212 and a terminating wall 115, 215, with a coil wire 120, 220 around each coil core 112, 212 is wound.
  • the phase insulating member 300 is disposed in the space 180 between the coils 100, 200 and configured to electrically insulate the coil wires 120, 220 from each other. It can be seen from the illustration that the first edge 118 of the end wall 115 of the first coil 100 adjacent to the second edge 119 of the end wall 215 of the second coil 200, that is, that these edges are opposite each other and form the gap 180 between the first coil 100 and the second coil 200. In the course of the arrangement of the coils 100, 200 on a stator (not shown), it may happen that the phase insulation element 300 itself
  • phase insulation element 300 may also be displaced during other manufacturing or assembly steps of a stator or an electric machine. Just this
  • Fig. 7 shows a stator 400 for an electric machine, wherein the stator is circular and a plurality of coils along the stator
  • Circumferential direction of the stator 400 are arranged so that each of the
  • Stators runs.
  • the end walls 115, 215 of the coils 100, 200 have in the radial direction of the stator on the central axis 410 of the stator.
  • Each end wall 115, 215 of the coils 100, 200 may be of identical design and staggered retaining lugs 130, 240, with just the overlapping in a gap retaining lugs 130, 240 ensure that a befindliches in the space
  • Phase isolation element can not move in the radial direction of the stator toward the central axis 410 of the stator.
  • Phase insulating member 300 would move in the radial direction toward the central axis 410 of the stator, it may happen that a rotatably mounted in the stator rotor during its rotation on the projecting phase insulating element grinds or strikes, so that there are noises and / or functional impairments of the Stators or the whole
  • phase insulating member 300 in the gap can be easily done by inserting the phase insulating member in the longitudinal direction of the stator along the mounting direction arrows 315A, 315B in parallel to the center axis 410 in the space.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Insulating Of Coils (AREA)

Abstract

Es ist ein Spulenträger (110) für eine Spule (100) einer Elektromaschine (400) angegeben. Der Spulenträger weist einen Spulenkern (112) und eine Abschlusswand (115) mit einem ersten Rand (118) und einem zweiten Rand (119) auf. Der erste Rand ist dem zweiten Rand gegenüberliegend angeordnet ist und die Abschlusswand ist ausgeführt, einen um den Spulenkern wickelbaren Spulendraht (120) in einer gewickelten Position zu halten. Die Abschlusswand weist eine erste Haltenase (130) und eine zweite Haltenase (140) auf, wobei die erste Haltenase sich in einer Erstreckungsebene (117) der Abschlusswand von dem ersten Rand in einer ersten Abragerichtung (131) entlang einer ersten Mittelachse (132) der ersten Haltenase erstreckt und die zweite Haltenase sich in der Erstreckungsebene (117) der Abschlusswand von dem zweiten Rand in einer zweiten Abragerichtung (141) entlang einer zweiten Mittelachse (142) der zweiten Haltenase erstreckt.

Description

Beschreibung Titel
Spulenträger mit integrierten Haltern für ein Phasenisolationspapier Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Spulen für Elektromaschinen oder Elektrokraftmaschinen. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Spulenträger für eine Spule einer Elektromaschine, einen Stator für eine Elektromaschine sowie eine
Elektromaschine mit einem solchen Stator.
Stand der Technik
Elektromaschinen wie z. B. Elektromotoren weisen einen Stator und einen Rotor auf, wobei üblicherweise zumindest der Stator über eine Mehrzahl von Spulen verfügt, welche unter Beaufschlagung von elektrischer Energie ein Magnetfeld erzeugen, welches den Rotor in eine Rotation versetzt. Zur gegenseitigen elektrischen Isolierung der Spulen voneinander kann beispielsweise ein
Isolationspapier oder ein sonstiges Phasenisolationselement zwischen den Spulen platziert werden, um zu verhindern, dass beispielsweise bei
Isolierungsschäden an dem Spulendraht der Spulen ein unerwünschter elektrischer Kontakt zwischen benachbarten Spulen entsteht.
DE 10 2010 042 677 AI zeigt einen solchen Stator für eine elektrische Maschine mit einer entsprechenden Spulenanordnung.
DE 20 2010 014 425 Ul zeigt einen Stator für einen elektrischen Motor, wobei der Stator ein isolierendes Element aufweist, welches ausgeführt ist,
Phasenpotenzial-Schienen des Stators voneinander zu isolieren. Zur mechanischen Fixierung bzw. elektrischen Isolierung der einzelnen
Komponenten kann der Stator samt Spulen und Phasenisolationselement imprägniert werden, d. h. mit einem Harz besprüht oder in ein Harz getaucht werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung wird ein verbesserter Aufbau eines Spulenträgers ermöglicht, welcher den Anteil der Ausschussware einzelner Spulenträger sowie kompletter Statoren reduzieren kann.
Im Zuge der Fertigung von Statoren für Elektromaschinen kann es dazu kommen, dass sich ein Phasenisolationselement oder Phasenisolationspapier, welches sich zwischen zwei Spulen bzw. Phasen des Stators befindet, um diese elektrisch voneinander zu isolieren, in seiner Position verschiebt. Nach dem Imprägnieren des Stators ist dieses verschobene Phasenisolationselement allerdings in seiner verschobenen Position fixiert und kann nicht mehr bewegt bzw. repositioniert werden. Damit kann es dazu kommen, dass während eines Betriebs einer Elektromaschine ein Rotor in Kontakt mit dem verschobenen Phasenisolationselement kommt, wodurch beispielsweise unerwünschte
Betriebsgeräusche oder Funktionsstörungen auftreten können. Das in einer fehlerhaften Position festgemachte Phasenisolationselement kann dazu führen, dass der entsprechende Stator für eine weitere Verwendung nicht mehr geeignet ist, d. h. Ausschussware darstellt.
Es ist ein Spulenträger für eine Spule einer Elektromaschine, ein Stator für eine Elektromaschine sowie eine Elektromaschine gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche angegeben. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Spulenträger für eine Spule einer
Elektromaschine angegeben, wobei der Spulenträger einen Spulenkern und eine Abschlusswand mit einem ersten Rand und einem zweiten Rand aufweist. Dabei ist der erste Rand dem zweiten Rand gegenüberliegend angeordnet und die Abschlusswand ist ausgeführt, einen um den Spulenkern wickelbaren
Spulendraht in einer gewickelten Position zu halten. Der Spulenträger ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusswand eine erste Haltenase und eine zweite Haltenase aufweist, wobei die erste Haltenase sich in einer Erstreckungsebene der Abschlusswand von dem ersten Rand in einer ersten Abragerichtung entlang einer ersten Mittelachse der ersten Haltenase erstreckt und wobei die zweite Haltenase sich in der Erstreckungsebene der Abschlusswand von dem zweiten Rand in einer zweiten Abragerichtung entlang einer zweiten Mittelachse der zweiten Haltenase erstreckt.
Die Abschlusswand kann beispielsweise in einer Ebene orthogonal zu einer Längsachse des Spulenkerns angeordnet sein und ausgeführt sein, dass der um den Spulenkern gewickelte Spulendraht in dieser gewickelten Position gehalten wird und nicht in Längsrichtung des Spulenkerns von diesem abrutschen kann.
Bei der Abschlusswand kann es sich beispielsweise um ein Kunststoffteil oder Kunststoffformteil oder ein sonstiges flächig ausgeführtes Element aus elektrisch nicht leitendem Material handeln. Damit bildet der Spulenkern mit der
Abschlusswand einen in etwa T-förmigen Querschnitt, wobei die Abschlusswand den horizontal verlaufenden Teil des Querschnitts darstellt und seitlich zumindest in zwei Richtungen über den Spulenkern hinausragt.
Die erste Haltenase kann sich in einer Ebene der Abschlusswand erstrecken und senkrecht von einem ersten Rand der Abschlusswand abragen, sie kann allerdings auch einen Winkel abweichend von 90 Grad zu dem ersten Rand der Abschlusswand einschließen, so dass die erste Haltenase schräg oder quer zu dem ersten Rand der Abschlusswand verläuft. Diese Ausführungen gelten sinngemäß auch für die zweite Haltenase und den zweiten Rand der
Abschlusswand.
Die erste Haltenase und die zweite Haltenase können insbesondere dazu ausgeführt sein, ein Phasenisolationselement, welches zum elektrischen
Isolieren einer Spule von einer anderen Spule ausgeführt ist, in einer
vorgeschriebenen oder gewünschten Position zu fixieren, so dass das betreffende Phasenisolationselement während eines Fertigungs- oder
Montagevorgangs einer Spule oder des Stators nicht verschoben werden kann. Gemäß einer Ausführungsform weist die erste Mittelachse mit Bezug zu der zweiten Mittelachse einen Versatzabstand auf.
Damit können beispielsweise baugleiche Spulenträger so benachbart zueinander an einem Stator angeordnet werden, dass sich jeweils der erste Rand eines Spulenträgers an den zweiten Rand eines benachbarten Spulenträgers bzw. umgekehrt anschließt, wobei die erste Haltenase an dem ersten Rand zu der zweiten Haltenase an dem zweiten Rand versetzt ist, so dass die Haltenasen benachbarter Spulenträger nicht in Berührung miteinander geraten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Versatzabstand größer als eine Summe der Hälfte einer ersten Breite der ersten Haltenase und der Hälfte einer zweiten Breite der zweiten Haltenase.
Durch den so festgelegten Mindestversatzabstand zwischen der ersten
Mittelachse und der zweiten Mittelachse kann beispielsweise berücksichtigt werden, dass die erste Breite der ersten Haltenase von der zweiten Breite der zweiten Haltenase abweicht. Dies gilt natürlich für den Fall, dass jede Mittelachse die erste Haltenase bzw. die zweite Haltenase mittig durchläuft, d. h. dass für jede Haltenase gilt, dass die Mittelachse die jeweilige Haltenase bei der halben Breite durchläuft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind an dem ersten Rand zumindest zwei Haltenasen und an dem zweiten Rand zumindest zwei Haltenasen angeordnet, wobei eine Projektion der Haltenasen an dem ersten Rand auf die Mittelachse der Abschlusswand sich mit einer Projektion der Haltenasen an dem zweiten Rand auf die Mittelachse der Abschlusswand nicht überlappt.
In anderen Worten bedeutet dies, dass bei benachbarten Spulenträgern, in welchen sich der zweite Rand und der erste Rand bzw. umgekehrt
gegenüberliegen, die jeweils an diesen Rändern angeordneten Haltenasen nicht berühren, da ihre Projektion auf die Mittelachse der Abschlusswand sich nicht überlappt, was bedeutet, dass alle Haltenasen zueinander einen entsprechenden Versatzabstand wie oben geschildert aufweisen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Haltenasen und die
Abschlusswand einstückig ausgeführt.
Dies kann insbesondere einen Fertigungsprozess des Spulenträgers oder zumindest der Abschlusswand vereinfachen. Weiterhin kann dies zu einer erhöhten mechanischen Festigkeit der Haltenasen führen, da die Haltenasen nicht über zusätzliche Befestigungselemente mit der Abschlusswand verbunden sind, sondern in dieser Ausführungsform gerade einstückig ausgeführt sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Stator für eine Elektromaschine angegeben, wobei der Stator einen ersten Spulenträger wie oben und im
Folgenden beschrieben und einen zweiten Spulenträger wie oben und im Folgenden beschrieben aufweist. Dabei sind der erste Spulenträger und der zweite Spulenträger entlang einer Umfangsrichtung des Stators so angeordnet, dass eine Mittelachse der Abschlusswand des ersten Spulenträgers und des zweiten Spulenträgers parallel zu einer Mittelachse des Stators verläuft. Der Stator ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haltenase der ersten
Abschlusswand und die zweite Haltenase der zweiten Abschlusswand des zweiten Spulenträgers in einen Zwischenraum zwischen der ersten
Abschlusswand und der zweiten Abschlusswand ragen, wobei eine Breite des Zwischenraums geringer ist als eine Summe der ersten Länge der ersten Haltenase und der zweiten Länge der zweiten Haltenase, so dass sich die erste Haltenase und die zweite Haltenase in einer Richtung entlang ihrer Mittelachse zumindest teilweise überlappen.
Stehen sich beispielsweise der erste Rand der ersten Abschlusswand und der zweite Rand der zweiten Abschlusswand benachbarter Spulenträger gegenüber, so bedeutet dies, dass die Haltenasen des ersten Randes in Richtung des zweiten Randes der Abschlusswand des benachbarten Spulenträgers ragen und entsprechend umgekehrt. Durch den Versatz der Haltenasen an dem ersten Rand und der Haltenasen an dem zweiten Rand zueinander berühren sich die Haltenasen nicht, sondern verlaufen in einem Überlappungsabschnitt in der Erstreckungsebene der Abschlusswände nebeneinander. Es sei darauf hingewiesen, dass benachbarte Spulen auch so angeordnet sein können, dass die Erstreckungsebenen der jeweiligen Abschlusswände nicht zusammenfallen und auch nicht parallel zueinander verlaufen, sondern sich schneiden. In einem solchen Fall können die Haltenasen der jeweiligen
Spulenträger quer zueinander verlaufen, da sie jeweils dem Verlauf der entsprechenden Erstreckungsebene der Abschlusswand folgen.
Durch diese Anordnung können die sich in einem Zwischenraum überlappenden Haltenasen ein Phasenisolationselement in dem Zwischenraum befestigen, und zwar so, dass das Phasenisolationselement nicht über die Erstreckungsebene der Abschlusswand hinausragt.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Stator weiterhin ein
Phasenisolationselement zum elektrischen Isolieren des Spulendrahtes auf dem ersten Spulenträger von dem Spulendraht auf dem zweiten Spulenträger auf, wobei das Phasenisolationselement in dem Zwischenraum angeordnet ist und wobei die erste Haltenase und die zweite Haltenase ausgeführt sind, das Phasenisolationselement mit Bezug zu einer Bewegungsrichtung quer zu der Erstreckungsebene der ersten Abschlusswand und der zweiten Abschlusswand in dem Zwischenraum zu fixieren.
Wie bereits dargestellt, weist der Spulenträger einen T-förmigen Querschnitt auf, wobei das vertikal verlaufende Element des T-förmigen Querschnittes dem Spulenkern entspricht und das horizontal verlaufende Element des T-förmigen Querschnittes der Abschlusswand entspricht. Der Spulendraht ist dabei um den Spulenkern gewickelt und wird von der Abschlusswand daran gehindert, diese Position zu verlassen. Das Phasenisolationselement, beispielsweise in Form eines Phasenisolationspapiers, ist zwischen zwei benachbarten Spulenträgern so angeordnet, dass jeweils die Spulendrähte bzw. Spulenwicklungen um den Spulenkern elektrisch voneinander isoliert werden. Hierbei soll dass
Phasenisolationselement insbesondere keine Bewegung in Richtung der Abschlusswand oder über diese hinaus vollziehen, da sich in diesem Fall die Spulenwicklungen benachbarter Spulenträger berühren können, so dass bei beschädigter Isolierung des Spulendrahtes eine Fehlfunktion des Stators hervorgerufen werden kann. Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Elektromaschine mit einem Stator wie oben und im Folgenden beschrieben angegeben. Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung einer Spule mit einem Spulenträger gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Spulenträger gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Abschlusswand eines
Spulenträgers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung zweier benachbarter Spulenträger gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung zweier benachbarter Spulenträger gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 6 zeigt eine schematische isometrische Darstellung zweier benachbarter Spulenträger gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 7 zeigt eine isometrische Darstellung eines Stators gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgetreu. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung gleiche Bezugsziffern verwendet, so betreffen diese gleiche oder ähnliche Elemente.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine Spule 100 mit einem Spulenträger 110. Der Spulenträger 110 weist einen Spulenkern 112 und eine Abschlusswand 115 auf, wobei die Abschlusswand 115 orthogonal zu dem Spulenkern 112 verläuft. Der Spulenkern
112 hat eine erste Oberfläche 113 und eine zweite Oberfläche 114, wobei die erste Oberfläche 113 ausgeführt ist, den Spulenkern an einem Stator zu befestigen und wobei an der zweiten Oberfläche 114 die Abschlusswand 115 angeordnet ist. Es ist der Darstellung zu entnehmen, dass die erste Oberfläche
113 der zweiten Oberfläche 114 gegenüberliegt. Um den Spulenkern 112 ist ein Spulendraht 120 mehrfach gewickelt.
Fig. 2 zeigt eine Abschlusswand 115, welche eine Erstreckungsebene 117 aufspannt. In einem nicht einsehbaren, hinter der Abschlusswand 115 liegenden
Bereich ist mit einer gestrichelten Linie der Spulenkern 112 angedeutet. In einer alternativen Ausführungsform kann die Abschlusswand einen Durchbruch aufweisen, in welchem Durchbruch der Spulenkern angeordnet ist, womit die Abschlusswand kein durchgängiges flächiges Element in dieser alternativen Ausführungsform ist. Die Abschlusswand 115 weist einen ersten Rand 118 und einen zweiten Rand 119 auf, wobei der erste Rand und der zweite Rand sich einander gegenüberliegen. An dem ersten Rand ist die erste Haltenase 130 und an dem zweiten Rand 119 ist die zweite Haltenase 140 angeordnet. Die erste Haltenase 130 ragt in einer Abragerichtung 131 von dem ersten Rand
118 ab, wobei die erste Haltenase 130 sich entlang der Mittelachse 132 der ersten Haltenase erstreckt. Die erste Haltenase 130 weist eine Breite 133 auf. Die zweite Haltenase 140 erstreckt sich von der Abschlusswand von dem zweiten Rand 119 in einer Abragerichtung 141 der zweiten Haltenase entlang der Mittelachse 142 der zweiten Haltenase und weist dabei eine Breite 143 auf.
Entlang der Mittelachse 116 der Abschlusswand weisen die Mittelachse 132 und die Mittelachse 142 aufeinander bezogen einen Versatzabstand 153 auf. In Fig. 2 verlaufen die Mittelachsen 132, 142 parallel zueinander und jeweils senkrecht zu dem ersten Rand bzw. zu dem zweiten Rand. Der erste Rand und der zweite Rand liegen an der Abschlusswand einander gegenüber und verlaufen ebenfalls parallel zueinander.
Fig. 3 zeigt eine Abschlusswand 115 mit einer ersten Haltenase 130 und einer zweiten Haltenase 140. Die erste Haltenase 130 bzw. die zweite Haltenase 140 schließen einen ersten Neigungswinkel 136 bzw. einen zweiten Neigungswinkel
146 zu dem ersten Rand bzw. dem zweiten Rand ein. Der Neigungswinkel 136, 146 kann dabei 90 Grad oder einen hiervon abweichenden Wert aufweisen. Beispielsweise kann jeder der Neigungswinkel in einer alternativen
Ausführungsform kleiner als 90 Grad, insbesondere 75 Grad oder 60 Grad aufweisen.
Weiterhin sind der Fig. 3 die Projektionen der ersten Haltenase 130 bzw. der zweiten Haltenase 140 auf die Mittelachse 116 der Abschlusswand 115 zu entnehmen. Die senkrechte Projektion der ersten Haltenase 130 ist dabei von der ersten Positionsfläche 134 und die senkrechte Projektion der zweiten
Haltenase 140 auf die Mittelachse 116 von der Projektionsfläche 144 dargestellt. Der Versatzabstand 154 der Projektionsflächen 134, 144 zeigt, dass die erste Haltenase 130 und die zweite Haltenase 140 so gegeneinander versetzt sind, dass sich die Haltenasen baugleicher nebeneinander angeordneter Spulenträger, wobei der erste Rand der Abschlusswand und der zweite Rand der benachbarten Abschlusswand sich gegenüberliegen, nicht überlappen, sondern teilweise in Abhängigkeit von der Länge der Haltenasen nebeneinander verlaufen oder quer zueinander verlaufen.
Fig. 4 zeigt zwei nebeneinander liegende Spulen 100, 200. Die erste Spule 100 weist an dem ersten Rand zwei Haltenasen 130A, 130 B und an dem zweiten Rand zwei Haltenasen 140A, 140B auf. Die Haltenasen 130A, 130B weisen eine Länge 135 und die Haltenasen 140A, 140B eine Länge 145 auf, wobei diese Längen das Ausmaß des Abragens der Haltenasen von dem Rand der
Abschlusswand darstellen.
Die Abschlusswand 215 der zweiten Spule 200 ist baugleich ausgeführt wie die Abschlusswand 115 der ersten Spule 100. Demnach gelten die Ausführungen zu der ersten Spule 100 sinngemäß für die zweite Spule 200.
Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl die Länge 135 von der Länge 145 abweichen kann als auch die Haltenasen an demselben Rand unterschiedliche Längen aufweisen können.
Die benachbarten Spulen 100, 200 bilden zwischen sich einen Zwischenraum 180 mit einer Breite 181. In dem Zwischenraum 180 ist ein
Phasenisolationselement 300 dargestellt. Dadurch, dass die Haltenasen 130A, 240A bzw. 130B, 240B, welche jeweils ein Haltenasenpaar darstellen, sich überlappen, kann das Phasenisolationselement 300 den Zwischenraum 180 in einer Richtung quer oder orthogonal zu der Erstreckungsebene der
Abschlusswand 115, 215 nicht verlassen. Die Haltenase 130A der
Abschlusswand 115 ragt in Richtung der Abschlusswand 215 und die Haltenase
240A der Abschlusswand 215 ragt in entgegengesetzter Richtung zu der Abschlusswand 115, wobei sich diese beiden Haltenasen überlappen und teilweise nebeneinander verlaufen, da sie zueinander einen Querversatz wie oben dargestellt aufweisen und die Summe ihrer Längen 135, 145 größer ist als die Breite 181 des Zwischenraums 180.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in welchem die Haltenasen keinen
Versatzabstand zueinander aufweisen, sich aber dennoch in dem Zwischenraum 180 zwischen den Spulen 100, 200 überlappen. Die erste Haltenase 130 weist eine Zunge 138 auf, welche sich ebenfalls in Richtung der Abragerichtung der ersten Haltenase erstreckt und die zweite Haltenase 140 weist eine Vertiefung bzw. Einkerbung 148 auf, wobei die Einkerbung entgegengesetzt der
Abragerichtung der zweiten Haltenase 140 verläuft. In anderen Worten stellt die Einkerbung 148 eine Komplementärerscheinung zu der Zunge 138 dar und die Zunge 138 ragt in die Einkerbung 148 ein, wenn zwei Spulen 100, 200 nebeneinander angeordnet sind. Durch dieses berührungslose,
reißverschlussartige Hineinragen der Zunge 138 der ersten Haltenase 130 in die Einkerbung 148 der zweiten Haltenase 140 wird ebenfalls verhindert, dass sich ein Phasenisolationselement 300, welches sich in dem Zwischenraum 180 befindet, in einer Richtung quer zu der Erstreckungsebene der Abschlusswand eines Spulenträgers bewegt.
Fig. 6 zeigt eine isometrische Darstellung zweier nebeneinander angeordneter Spulen 100, 200. Die Spulen 100, 200 weisen jeweils einen Spulenträger mit einem Spulenkern 112, 212 und einer Abschlusswand 115, 215 auf, wobei um jeden Spulenkern 112, 212 ein Spulendraht 120, 220 gewickelt ist.
Das Phasenisolationselement 300 ist in dem Zwischenraum 180 zwischen den Spulen 100, 200 angeordnet und ausgeführt, die Spulendrähte 120, 220 voneinander elektrisch zu isolieren. Es ist der Darstellung zu entnehmen, dass der erste Rand 118 der Abschlusswand 115 der ersten Spule 100 benachbart mit dem zweiten Rand 119 der Abschlusswand 215 der zweiten Spule 200 ist, d.h. dass diese Ränder sich gegenüber liegen und den Zwischenraum 180 zwischen der ersten Spule 100 und der zweiten Spule 200 bilden. Im Zuge der Anordnung der Spulen 100, 200 an einem Stator (nicht gezeigt) kann es dazu kommen, dass das Phasenisolationselement 300 sich
beispielsweise in einer Richtung 305 quer zu der Abschlusswand 115, 215 bewegt und so eine elektrische Isolierung der Spulendrähte 120, 220 zueinander nicht mehr in vollem Maße gegeben ist. Das Phasenisolationselement 300 kann sich selbstverständlich auch bei anderen Fertigungs- oder Montageschritten eines Stators oder einer Elektromaschine verschieben. Gerade dieses
Verschieben des Phasenisolationselementes 300 entlang der Richtung 305, d. h. hinaus aus dem Zwischenraum 180, wird durch die sich in dem Zwischenraum 180 überlappenden Haltenasen 130A, 240A und 130B, 240B der ersten
Abschlusswand 115 und der zweiten Abschlusswand 215 vermieden.
Fig. 7 zeigt einen Stator 400 für eine Elektromaschine, wobei der Stator kreisförmig ausgeführt ist und eine Mehrzahl von Spulen entlang der
Umfangsrichtung des Stators 400 so angeordnet sind, dass jeweils die
Mittelachse einer Abschlusswand einer Spule parallel zu der Mittelachse 410 des
Stators verläuft. Die Abschlusswände 115, 215 der Spulen 100, 200 weisen dabei in radialer Richtung des Stators auf die Mittelachse 410 des Stators.
Jede Abschlusswand 115, 215 der Spulen 100, 200 kann dabei baugleich ausgeführt sein und zueinander versetzte Haltenasen 130, 240 aufweisen, wobei gerade die sich in einem Zwischenraum überlappenden Haltenasen 130, 240 dafür sorgen, dass ein in dem Zwischenraum befindliches
Phasenisolationselement sich nicht in radialer Richtung des Stators hin zu der Mittelachse 410 des Stators bewegen kann. Im Falle, dass das
Phasenisolationselement 300 sich in radialer Richtung hin zu der Mittelachse 410 des Stators bewegen würde, kann es dazu kommen, dass ein in dem Stator drehbar gelagerter Rotor während seiner Drehung an dem herausragenden Phasenisolationselement schleift oder anschlägt, so dass es zu Geräuschen und/oder Funktionsbeeinträchtigungen des Stators bzw. der gesamten
Elektromaschine kommen kann. Gerade dieses wird durch die Erfindung vermieden. Das Platzieren des Phasenisolationselementes 300 in den Zwischenraum kann dennoch einfach erfolgen, indem das Phasenisolationselement in einer Längsrichtung des Stators entlang der Montagerichtungspfeile 315A, 315B parallel zu der Mittelachse 410 in den Zwischenraum eingeschoben wird.

Claims

R. 343060 2014/005911 PCT/EP2013/063465 - 13 - Ansprüche
1 . Spulenträger (1 10) für eine Spule (100) einer Elektromaschine (400), der
Spulenträger aufweisend:
einen Spulenkern (1 12);
eine Abschlusswand (1 15) mit einem ersten Rand (1 18) und einem zweiten
Rand (1 19);
wobei der erste Rand dem zweiten Rand gegenüberliegend angeordnet ist; wobei die Abschlusswand ausgeführt ist, einen um den Spulenkern
wickelbaren Spulendraht (120) in einer gewickelten Position zu halten;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abschlusswand eine erste Haltenase (130) und eine zweite Haltenase
(140) aufweist;
wobei die erste Haltenase sich in einer Erstreckungsebene (1 17) der
Abschlusswand von dem ersten Rand in einer ersten Abragerichtung (131 ) entlang einer ersten Mittelachse (132) der ersten Haltenase erstreckt;
wobei die zweite Haltenase sich in der Erstreckungsebene (1 17) der
Abschlusswand von dem zweiten Rand in einer zweiten Abragerichtung
(141 ) entlang einer zweiten Mittelachse (142) der zweiten Haltenase
erstreckt.
2. Spulenträger nach Anspruch 1 ,
wobei die erste Mittelachse mit Bezug zu der zweiten Mittelachse einen
Versatzabstand (153) aufweist.
3. Spulenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Versatzabstand größer ist als eine Summe der Hälfte einer ersten Breite (133) der ersten Haltenase und der Hälfte einer zweiten Breite (143) der zweiten Haltenase.
4. Spulenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei an dem ersten Rand zumindest zwei Haltenasen (130A, 130B) R. 343060
2014/005911 PCT/EP2013/063465
- 14 - angeordnet sind;
wobei an dem zweiten Rand zumindest zwei Haltenasen (140A, 140B) angeordnet sind;
wobei eine Projektion (134) der Haltenasen an dem ersten Rand auf die Mittelachse (1 16) der Abschlusswand sich mit einer Projektion (144) der
Haltenasen an dem zweiten Rand auf die Mittelachse der Abschlusswand nicht überlappt.
Spulenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Haltenasen (130, 130A, 130B, 140, 140A, 140B) und di
Abschlusswand einstückig ausgeführt sind.
Stator (400) für eine Elektromaschine,
der Stator aufweisend einen ersten Spulenträger (1 10) nach einem der
Ansprüche 1 bis 5 und einen zweiten Spulenträger (210) nach einem der Ansprüche 1 bis 5;
wobei der erste Spulenträger und der zweite Spulenträger entlang einer Umfangsrichtung des Stators so angeordnet sind, dass eine Mittelachse (1 16, 216) der Abschlusswand des ersten Spulenträgers und des zweiten Spulenträgers parallel zu einer Mittelachse (410) des Stators verläuft;
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Haltenase (130) der ersten Abschlusswand (1 15) und die zweite Haltenase (240) der zweiten Abschlusswand (215) des zweiten
Spulenträgers (210) in einen Zwischenraum (180) zwischen der ersten
Abschlusswand und der zweiten Abschlusswand ragen;
wobei eine Breite (181 ) des Zwischenraums (180) geringer ist als eine
Summe der ersten Länge (135) der ersten Haltenase und der zweiten Länge (145) der zweiten Haltenase, so dass sich die erste Haltenase und die zweite Haltenase in einer Richtung entlang ihrer Mittelachse (132, 142) zumindest teilweise überlappen.
Stator nach Anspruch 6,
weiterhin aufweisend ein Phasenisolationselement (300) zum elektrischen Isolieren des Spulendrahtes auf dem ersten Spulenträger von dem
Spulendraht auf dem zweiten Spulenträger;
wobei das Phasenisolationselement in dem Zwischenraum (180) angeordnet R. 343060
2014/005911 PCT/EP2013/063465
- 15 - ist;
wobei die erste Haltenase und die zweite Haltenase ausgeführt sind, das Phasenisolationselement mit Bezug zu einer Bewegungsrichtung (305) quer zu der Erstreckungsebene (1 17) der ersten Abschlusswand und der zweiten Abschlusswand in dem Zwischenraum zu fixieren.
Elektromaschine mit einem Stator nach einem der Ansprüche 6 oder 7.
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