EP3164930A1 - Coil for an electric machine - Google Patents

Coil for an electric machine

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Publication number
EP3164930A1
EP3164930A1 EP15725358.4A EP15725358A EP3164930A1 EP 3164930 A1 EP3164930 A1 EP 3164930A1 EP 15725358 A EP15725358 A EP 15725358A EP 3164930 A1 EP3164930 A1 EP 3164930A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
winding
coil
wire
region
free
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.)
Withdrawn
Application number
EP15725358.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ralf RÖNNEBECK
Christian Brückner
Michael Meier
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.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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 ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP3164930A1 publication Critical patent/EP3164930A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • 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
    • H02K2203/06—Machines characterised by the wiring leads, i.e. conducting wires for connecting the winding terminations
    • 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 present invention relates to a coil for an electric machine according to the preamble of claim 1.
  • a generic coil is made with plastic wound bodies, which have a winding area for receiving a wire winding and wherein the winding area in each case by a provided for contact with a laminated stator core of an electric machine winding carrier and two the winding area limiting and with the winding carrier connected leg is formed.
  • the coil ends are connected there with a plurality of common ring conductors of an immediately adjacent interconnection arrangement, for example in a triangular or star connection, and thus mechanically fixed, the coil ends being guided as short as possible to their interconnection point.
  • Such an arrangement is subject to operational reasons, in particular in conjunction with an internal combustion engine occurring in a vehicle drive train vibrations. This can lead to relative movements and to a permanent alternating load of coil winding and interconnection arrangement, in particular, the coil ends are loaded. As a result, an insulating sheath of the winding wire can be damaged and a short circuit between the lying at different potential conductor elements can be generated. In the worst case, wire breaks can occur in this area, which can lead to a performance restriction or failure of an electrical machine.
  • the present invention is based on the cited prior art the object of providing a coil of the type mentioned above, which offers greater resistance and greater reliability under the influence of vibrations. This object is achieved by a generic coil with the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
  • the coil proposed here in particular a coil for a stator of an electrical machine, initially comprises a winding body having a winding region, which is formed by a winding carrier and two limbs delimiting the winding region and connected to the winding carrier, and wherein at least one leg has a first wire guiding region. Furthermore, the coil comprises a winding arranged on the coil body of a winding wire having a Wicklungs gardenings Scheme and a Wicklungsend Scheme and each extending from the Wicklungs managings Trial and the Wicklungsend Scheme coil ends, wherein a coil end is disposed on the first wire guide region and there emerges from the coil.
  • the winding start region or winding end region is to be understood as meaning that part of the coil winding on which the winding wire enters a circumferential winding coil winding direction or emerges from the coil winding direction and thereby experiences a change in direction with respect to the wire wound around the coil.
  • the winding start region and the winding end region represent the immediate beginning or the end of the coil winding.
  • These regions can optionally additionally be mechanically fixed by using a baked enamel wire as a winding wire by baking with the remaining winding.
  • measures implemented on a limb are to be understood which essentially restrict the winding wire or the coil ends to a predetermined position of the limb in its freedom of movement and guide the coil ends at least in one direction, whereby a certain backlash may be possible.
  • a restriction of the freedom of movement can also be given in two or in all three independent spatial directions.
  • the coil wire can also pass the first wire guide area without a change of direction, which, in conjunction with a certain amount of play clearance, can happen. a virtually unhindered passage to a coil wiring arrangement allows, at which the coil ends are set or can be.
  • the coil is characterized in particular in that a coil end between the winding start region or the winding end region and the first wire guide region has a free-wire section, in which the winding wire is laid cantilevered.
  • the basic idea is to allow the spool ends formed on the spool to move freely, in particular free vibration, rather than defining them, as disclosed in the prior art, over their entire length on the spool itself.
  • a wire deformation forced thereby is impressed into a comparatively larger length portion, whereby a deformation per unit length becomes smaller.
  • a hitherto repeatedly occurring and finally leading to brittle fracture plastic deformation of the winding wire can be largely avoided by the winding wire is at least predominantly mechanically loaded in the elastic deformation region and thus leading to fraction leading damage mechanisms are subordinate.
  • a coil end can be routed to direct, that is about the shortest path between the Wicklungs gardenings Scheme and / or the Wicklungsend Scheme and the first wire guide region to create a certain freedom from vibration.
  • the free-wire section can advantageously have a length which is greater than the distance from the winding start region or winding end region and the first wire guide region. As a result, the external forces acting per unit length can be further reduced, with a natural vibration frequency of the free-wire section also decreasing. A greater length of the coil ends thus causes a better compensation of motion with respect to mechanical interference.
  • the winding body can have a second wire guide region at the leg opposite the first wire guide region, to which the winding start region and / or the winding end region are attached. are / are.
  • this second wire guide region serves to deflect the wire from the wire winding direction in the direction of the opposite leg and, on the other hand, causes a strain relief of the winding wire at the winding start region and winding end region.
  • a pin, a projection, a Umlenknut or the like may be formed on the leg.
  • the free wire section thus extends between the first wire guide region and the second wire guide region.
  • the free-wire section may have an approximately U-shaped bay, which may be formed, for example, approximately in a winding plane of the coil winding or perpendicular to the winding plane.
  • the formation of such a bay a considerable extension of the free-wire section is possible in a simple manner.
  • This measure can be applied in particular to a coil in which the winding start region and / or the winding end region are formed spatially adjacent to the limb with the first wire guide region through which the winding wire leaves the coil.
  • the free-wire section can also be designed to be at least partially helical in order to facilitate the degradation of an externally impressed vibration energy.
  • Such an embodiment may be particularly, but not exclusively, applied to coils in which the winding start region and / or the winding end region is formed remote from the leg with the first wire guide region through which the winding wire leaves the coil and the winding wire at the other leg a second wire guide portion is guided.
  • 1 a, b show two different representations of single tooth coils for a stator of an electric machine with two coil ends fixed to form a free wire section on a leg of a winding body;
  • Fig. 2a-d different representations of single-tooth coils for a stator of an electric machine with two fixed to form a free-wire section on two legs of a bobbin coil ends.
  • FIGS. 2 a - d each show a coil 10, in particular for arrangement on teeth of a stator of an electric machine (not shown here), for example for a stator of a permanently excited synchronous machine.
  • the coil 10 comprises two end faces, as end caps on a stator tooth can be arranged winding body 20, 60 made of a plastic, each having a winding region 22, 62.
  • the winding area 22, 62 is defined by a winding carrier 24, 64 intended for engagement with a stator tooth and two limbs 30, 40 bounding the winding area 22, 62 and connected to the winding carrier 24, 64; 70, 80 formed.
  • the winding body 20 corresponds to an already known winding body. Between the winding bodies 20, 60, a further winding region 12a is formed on both sides, which extends in the mounted state of the coil 10 on the stator to a stator tooth.
  • a wire winding 82 or coil winding 82 is arranged from a bendable and relatively dimensionally stable winding wire 82d, in particular a copper enameled wire.
  • the wire winding 82 thus occupies the space formed by the winding areas 12a, 22 and 62.
  • the coil 10 has two free coil ends 82a, 82e or winding ends 82a, 82e, which are both fixed on the winding body 20 and also together on the leg 40 or guided there. When viewed from the outside, the coil ends 82a, 82e pass over the coil 10 into a winding start region 84a and a winding end region 84e.
  • the winding start region 84a or the winding end region 84e should be understood to mean that part of the coil winding 82 at which the winding wire 82d enters a circumferential winding coil winding direction or emerges from the coil winding direction and experiences a change in direction with respect to the wire 82d wound around coil 10d ,
  • the winding start region 84a and the winding end region 84e represent the immediate start and the end of the coil winding 82, respectively.
  • the reference numeral 42a designates a wire insertion portion and 42b a wire lead-out portion.
  • the determination or guidance of the winding ends 82a, 82e serves on the one hand the shape retention of the wire winding 82, on the other hand, thereby the free coil ends or winding ends 82a, 82e are spatially aligned in a predetermined manner, so as for interconnection, for example by welding, soldering, crimping or similar methods to stand ready at a location outside of the coil 10. Allen with Figs.
  • the free-wire section 86 also has a length that is greater than the distance from the winding start region 84a or the winding end region 84e and the first wire guide region 42.
  • the free-wire sections 86a-d additionally in each case a U-shaped bay 88, which is formed in Fig. 1 a approximately in the winding plane of the coil winding 82 and in Fig. 1 b perpendicular to the winding plane.
  • the winding plane is to be understood as the plane defined by a rotation of the winding wire 82d on the coil winding 82.
  • the winding start region 84 a and the winding end region 84 b are spatially adjacent to the leg 40 with the first wire guide region 42 through which the winding wire 82 d leaves the coil 10.
  • the winding body 20 has a second wire guide region 44 on the leg 30 opposite the first wire guide region 42; 44a, b, on which the winding start region 84a and the winding end region 84e are arranged.
  • This second wire guide region 44 on the one hand serves to deflect the wire from the wire winding direction in the direction of the opposite leg 40 and on the other hand causes a strain relief of the winding wire 82d at the winding start region 84a and at the winding end region 84e.
  • the second wire guide region 44 in FIG. 2a comprises two pins 45a, b projecting from the leg 30 and, in FIGS. 2b-d, respectively protruding hooks 46a, b.
  • the free-wire sections 86e-m thus each extend between the first wire guide region 42 and the second wire guide region 44. While the free-wire sections 86e, f in Fig. 2a extend in the shortest path between the wire guide portions 42 and 44, the free-wire sections 86g, h in Fig. 2b on a bay 88, in particular a widened U-shaped bay, which in the present case approximately perpendicular to Winding plane of the coil winding 82 is formed.
  • the free-wire sections 86i, k; 86I, m for facilitating the degradation of externally imprinted oscillations helical regions 90, 92 with different orientation on the winding body 20 on.
  • the regions 90 are simply coiled in FIG. 2c and formed with a helical plane arranged perpendicular to the winding plane of the coil 10.
  • the regions 92 in FIG. 2 d are coiled several times, their spiral plane coinciding approximately with the winding plane of the coil 10.
  • a helical plane is to be understood as meaning a mean plane resulting in one revolution of the winding wire 82d.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

Described is a coil (10) for a stator of an electric machine, comprising a winding member (20, 60) that has a winding portion (22, 62) formed by a winding support (24, 64) and two legs (30, 40; 70, 80) which delimit the winding portion (22, 62) and are connected to the winding support (24, 64); at least one leg (40) includes a first wire guiding section (42a, 42b); the coil (10) further comprising a coil winding (82) which is disposed on the winding member (20, 60) and which consists of a winding wire (82d) having an initial winding section (84a), a final winding section (84b) and coil ends (82a, 82e) extending from the initial winding section (84a) and the final winding section (84b), one coil end (82a, 82e) is disposed in the first wire guiding section (42a, 42b), where the coil end emerges from the coil (10). According to the invention, a coil end (82a, 82e) located between the initial winding section (84a) or the final winding section (84b) and the first wire guiding section (42a, 42b) has a free wire portion (86) in which the winding wire (82d) is laid in a coreless manner.

Description

Spule für eine elektrische Maschine  Coil for an electric machine
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spule für eine elektrischen Maschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 . The present invention relates to a coil for an electric machine according to the preamble of claim 1.
Aus der DE 198 50 818 A1 ist eine gattungsgemäße Spule mit aus Kunststoff gefertigten Wickelkörpern bekannt, welche einen Wickelbereich zur Aufnahme einer Drahtwicklung aufweisen und wobei der Wickelbereich jeweils durch einen zur Anlage an einem Statorblechpaket einer elektrischen Maschine vorgesehenen Wickelträger und zwei den Wickelbereich begrenzende und mit dem Wickelträger verbundene Schenkel gebildet ist. Die Spulenenden werden dort mit mehreren gemeinsamen Ringleitern einer unmittelbar benachbarten Verschaltungsanordnung beispielsweise in einer Dreieck- oder Sternschaltung verbunden und damit mechanisch festgelegt, wobei die Spulenenden auf einem möglichst kurzem Wege zu deren Verschaltungs- punkt geführt werden. From DE 198 50 818 A1 a generic coil is made with plastic wound bodies, which have a winding area for receiving a wire winding and wherein the winding area in each case by a provided for contact with a laminated stator core of an electric machine winding carrier and two the winding area limiting and with the winding carrier connected leg is formed. The coil ends are connected there with a plurality of common ring conductors of an immediately adjacent interconnection arrangement, for example in a triangular or star connection, and thus mechanically fixed, the coil ends being guided as short as possible to their interconnection point.
Eine solche Anordnung unterliegt betriebsbedingt, insbesondere im Zusammenwirken mit einem Verbrennungsmotor in einem Fahrzeugantriebsstrang auftretenden Vibrationen. Dabei kann es zu Relativbewegungen und zu einer permanenten Wechselbelastung von Spulenwicklung und Verschaltungsanordnung kommen, wobei insbesondere die Spulenenden belastet werden. Als Folge kann eine Isolationshülle des Wickeldrahtes beschädigt und ein Kurzschluss zwischen den auf unterschiedlichem Potential liegenden Leiterelementen erzeugt werden. Im ungünstigsten Fall können in diesem Bereich Drahtabrisse auftreten, welche zu einer Leistungseinschränkung oder zu einem Ausfall einer elektrischen Maschine führen können. Such an arrangement is subject to operational reasons, in particular in conjunction with an internal combustion engine occurring in a vehicle drive train vibrations. This can lead to relative movements and to a permanent alternating load of coil winding and interconnection arrangement, in particular, the coil ends are loaded. As a result, an insulating sheath of the winding wire can be damaged and a short circuit between the lying at different potential conductor elements can be generated. In the worst case, wire breaks can occur in this area, which can lead to a performance restriction or failure of an electrical machine.
Der vorliegenden Erfindung liegt von dem genannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Spule der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche unter dem Einfluss von Vibrationen eine größere Widerstandsfähigkeit und eine größere Funktionssicherheit bietet. Diese Aufgabe wird durch eine gattungsgemäße Spule mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. The present invention is based on the cited prior art the object of providing a coil of the type mentioned above, which offers greater resistance and greater reliability under the influence of vibrations. This object is achieved by a generic coil with the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Die hier vorgeschlagene Spule, insbesondere eine Spule für einen Stator einer elektrischen Maschine umfasst zunächst einen Wickelkörper mit einem Wickelbereich, welcher durch einen Wickelträger und zwei den Wickelbereich begrenzende und mit dem Wickelträger verbundene Schenkel gebildet ist und wobei zumindest ein Schenkel einen ersten Drahtführungsbereich aufweist. Weiterhin umfasst die Spule eine an dem Wickelkörper angeordnete Spulenwicklung aus einem Wickeldraht mit einem Wicklungsanfangsbereich und einem Wicklungsendbereich und mit sich jeweils von dem Wicklungsanfangsbereich und dem Wicklungsendbereich erstreckenden Spulenenden, wobei ein Spulenende an dem ersten Drahtführungsbereich angeordnet ist und dort aus der Spule austritt. The coil proposed here, in particular a coil for a stator of an electrical machine, initially comprises a winding body having a winding region, which is formed by a winding carrier and two limbs delimiting the winding region and connected to the winding carrier, and wherein at least one leg has a first wire guiding region. Furthermore, the coil comprises a winding arranged on the coil body of a winding wire having a Wicklungsanfangsbereich and a Wicklungsendbereich and each extending from the Wicklungsanfangsbereich and the Wicklungsendbereich coil ends, wherein a coil end is disposed on the first wire guide region and there emerges from the coil.
Als Wicklungsanfangsbereich bzw. als Wicklungsendbereich soll derjenige Teil der Spulenwicklung verstanden werden, an dem der Wickeldraht in eine umlaufende gewundene Spulenwickelrichtung eintritt bzw. von der Spulenwickelrichtung austritt und dabei einer Richtungsänderung gegenüber dem umlaufend als Spule gewickelten Draht erfährt. Mit anderen Worten stellen der Wicklungsanfangsbereich und der Wicklungsendbereich den unmittelbaren Beginn bzw. das unmittelbare Ende der Spulenwicklung dar. Diese Bereiche können gegebenenfalls zusätzlich durch die Verwendung eines Backlackdrahtes als Wickeldraht durch Verbacken mit der verbleibenden Wicklung mechanisch festgelegt werden. The winding start region or winding end region is to be understood as meaning that part of the coil winding on which the winding wire enters a circumferential winding coil winding direction or emerges from the coil winding direction and thereby experiences a change in direction with respect to the wire wound around the coil. In other words, the winding start region and the winding end region represent the immediate beginning or the end of the coil winding. These regions can optionally additionally be mechanically fixed by using a baked enamel wire as a winding wire by baking with the remaining winding.
Als Drahtführungsbereich sollen an einem Schenkel ausgeführte Maßnahmen verstanden werden, welche den Wickeldraht bzw. die Spulenenden an einer vorbestimmten Position des Schenkels im Wesentlichen in dessen Bewegungsfreiheit einschränken und die Spulenenden zumindest in einer Richtung führen, wobei eine gewisse Spielfreiheit möglich sein kann. Selbstverständlich kann eine Einschränkung der Bewegungsfreiheit auch in zwei oder in allen drei unabhängigen Raumrichtungen gegeben sein. Der Spulendraht kann den ersten Drahtführungsbereich auch ohne eine Richtungsänderung passieren, was in Verbindung mit einer gewissen Spielfrei- heit ein nahezu ungehindertes Durchtreten zu einer Spulenverschaltungsanordnung ermöglicht, an der die Spulenden festgelegt sind bzw. werden können. As a wire guiding region, measures implemented on a limb are to be understood which essentially restrict the winding wire or the coil ends to a predetermined position of the limb in its freedom of movement and guide the coil ends at least in one direction, whereby a certain backlash may be possible. Of course, a restriction of the freedom of movement can also be given in two or in all three independent spatial directions. The coil wire can also pass the first wire guide area without a change of direction, which, in conjunction with a certain amount of play clearance, can happen. a virtually unhindered passage to a coil wiring arrangement allows, at which the coil ends are set or can be.
Gemäß der Erfindung zeichnet sich die Spule insbesondere dadurch aus, dass ein Spulenende zwischen dem Wicklungsanfangsbereich oder dem Wicklungsendbereich und dem ersten Drahtführungsbereich einen Freidrahtabschnitt aufweist, in welchem der Wickeldraht freitragend verlegt ist. Der grundlegende Gedanke ist darin zu sehen, den an der Spule ausgebildeten Spulenenden eine freie Bewegung, insbesondere eine freie Schwingung zu ermöglichen, anstatt diese wie im Stand der Technik offengelegt, über deren gesamte Länge an der Spule selbst festzulegen. Zum Beispiel bei infolge von betriebsbedingten Vibrationen auftretenden Bauteilverwindungen wird eine dadurch erzwungene Drahtverformung in einen vergleichsweise größeren Längenabschnitt eingeprägt, wodurch eine Verformung pro Längeneinheit geringer wird. Eine bisher wiederholt auftretende und schließlich zum Sprödbruch führende plastischen Verformung des Wickeldrahtes kann weitestgehend vermieden werden, indem der Wickeldraht zumindest überwiegend mechanisch in dessen elastischen Verformungsbereich belastet wird und dadurch zum Bruch führende Schädigungsmechanismen untergeordnet sind. According to the invention, the coil is characterized in particular in that a coil end between the winding start region or the winding end region and the first wire guide region has a free-wire section, in which the winding wire is laid cantilevered. The basic idea is to allow the spool ends formed on the spool to move freely, in particular free vibration, rather than defining them, as disclosed in the prior art, over their entire length on the spool itself. For example, in case of component distortions occurring as a result of operational vibrations, a wire deformation forced thereby is impressed into a comparatively larger length portion, whereby a deformation per unit length becomes smaller. A hitherto repeatedly occurring and finally leading to brittle fracture plastic deformation of the winding wire can be largely avoided by the winding wire is at least predominantly mechanically loaded in the elastic deformation region and thus leading to fraction leading damage mechanisms are subordinate.
Ein Spulenende kann auf direkten, das heißt etwa dem kürzestem Wege zwischen dem Wicklungsanfangsbereich und/oder dem Wicklungsendbereich und dem ersten Drahtführungsbereich unter Erzeugung einer gewissen Schwingungsfreiheit verlegt werden. In einer Weiterbildung kann mit Vorteil der Freidrahtabschnitt eine Länge aufweisen, welche größer ist als der Abstand von Wicklungsanfangsbereich oder Wicklungsendbereich und dem ersten Drahtführungsbereich. Dadurch können die pro Längeneinheit einwirkenden äußeren Kräfte noch weiter reduziert werden, wobei auch eine Eigenschwingungsfrequenz des Freidrahtabschnitts absinkt. Eine größere Länge der Spulenenden bewirkt demnach einen besseren Bewegungsausgleich gegenüber mechanischen Störeinflüssen. A coil end can be routed to direct, that is about the shortest path between the Wicklungsanfangsbereich and / or the Wicklungsendbereich and the first wire guide region to create a certain freedom from vibration. In one development, the free-wire section can advantageously have a length which is greater than the distance from the winding start region or winding end region and the first wire guide region. As a result, the external forces acting per unit length can be further reduced, with a natural vibration frequency of the free-wire section also decreasing. A greater length of the coil ends thus causes a better compensation of motion with respect to mechanical interference.
Mit weiterem Vorteil kann der Wickelkörper an dem, dem ersten Drahtführungsbereich gegenüberliegenden Schenkel einen zweiten Drahtführungsbereich aufweisen, an welchem der Wicklungsanfangsbereich und/oder der Wicklungsendbereich ange- ordnet sind/ist. Dieser zweite Drahtführungsbereich dient einerseits der Drahtumlen- kung aus der Drahtwickelrichtung in Richtung des gegenüberliegenden Schenkels und bewirkt andererseits eine Zugentlastung des Wickeldrahtes am Wicklungsanfangsbereich und Wicklungsendbereich. Konstruktiv kann zu diesem Zweck beispielsweise ein Zapfen, ein Vorsprung, eine Umlenknut oder dergleichen an dem Schenkel ausgebildet sein. Der Freidrahtabschnitt erstreckt sich somit zwischen dem ersten Drahtführungsbereich und dem zweiten Drahtführungsbereich. With further advantage, the winding body can have a second wire guide region at the leg opposite the first wire guide region, to which the winding start region and / or the winding end region are attached. are / are. On the one hand, this second wire guide region serves to deflect the wire from the wire winding direction in the direction of the opposite leg and, on the other hand, causes a strain relief of the winding wire at the winding start region and winding end region. Constructively, for this purpose, for example, a pin, a projection, a Umlenknut or the like may be formed on the leg. The free wire section thus extends between the first wire guide region and the second wire guide region.
Im Rahmen der hier grundsätzlich vorgeschlagenen Lösung kann der Freidrahtabschnitt eine etwa U-förmige Bucht aufweisen, welche beispielsweise etwa in einer Wickelebene der Spulenwicklung oder senkrecht zur Wickelebene ausgebildet sein kann. Durch die Ausbildung einer solchen Bucht ist auf einfache Weise eine erhebliche Verlängerung des Freidrahtabschnitts möglich. Diese Maßnahme kann insbesondere bei einer Spule angewandt werden, bei welcher der Wicklungsanfangsbereich und/oder der Wicklungsendbereich räumlich benachbart zu dem Schenkel mit dem ersten Drahtführungsbereich ausgebildet sind durch welchen der Wickeldraht die Spule verlässt. In the context of the solution basically proposed here, the free-wire section may have an approximately U-shaped bay, which may be formed, for example, approximately in a winding plane of the coil winding or perpendicular to the winding plane. The formation of such a bay a considerable extension of the free-wire section is possible in a simple manner. This measure can be applied in particular to a coil in which the winding start region and / or the winding end region are formed spatially adjacent to the limb with the first wire guide region through which the winding wire leaves the coil.
Gemäß einer zu der vorstehend erläuterten alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung kann der Freidrahtabschnitt zur Ermöglichung des Abbaus einer von extern eingeprägter Schwingungsenergie auch zumindest teilweise wendeiförmig ausgebildet sein. Eine solche Ausführung kann insbesondere, jedoch nicht ausschließlich bei Spulen angewandt werden, bei welcher der Wicklungsanfangsbereich und/oder der Wicklungsendbereich räumlich entfernt zu dem Schenkel mit dem ersten Drahtführungsbereich ausgebildet ist durch welchen der Wickeldraht die Spule verlässt und wobei der Wickeldraht an dem anderen Schenkel mittels eines zweiten Drahtführungsbereichs geführt wird. According to an alternative or additional embodiment explained above, the free-wire section can also be designed to be at least partially helical in order to facilitate the degradation of an externally impressed vibration energy. Such an embodiment may be particularly, but not exclusively, applied to coils in which the winding start region and / or the winding end region is formed remote from the leg with the first wire guide region through which the winding wire leaves the coil and the winding wire at the other leg a second wire guide portion is guided.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Figuren dargestellten Ausführungsform beispielhaft erläutert. The invention will be explained by way of example with reference to an embodiment shown in the figures.
Es zeigen: Fig. 1 a, b zwei verschiedene Darstellungen von Einzelzahnspulen für einen Stator einer elektrischen Maschine mit zwei unter Ausbildung eines Freidrahtabschnittes an einem Schenkel eines Wickelkörpers festgelegten Spulenenden; Show it: 1 a, b show two different representations of single tooth coils for a stator of an electric machine with two coil ends fixed to form a free wire section on a leg of a winding body;
Fig. 2a-d verschiedene Darstellungen von Einzelzahnspulen für einen Stator einer elektrischen Maschine mit zwei unter Ausbildung eines Freidrahtabschnittes an zwei Schenkeln eines Wickelkörpers festgelegten Spulenenden.  Fig. 2a-d different representations of single-tooth coils for a stator of an electric machine with two fixed to form a free-wire section on two legs of a bobbin coil ends.
Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten oder vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt. Identical objects, functional units or comparable components are denoted by the same reference numerals across the figures. Further, summary reference numbers are used for components and objects that occur multiple times in one embodiment or in one representation, but are described together in terms of one or more features. Components or objects which are described by the same or by the same reference numerals may be the same, but possibly also different, in terms of individual, several or all features, for example their dimensions, unless otherwise explicitly or implicitly stated in the description.
Die Fig. 1 a, b und die Fig. 2a-d zeigen jeweils eine Spule 10, insbesondere zur Anordnung an Zähnen eines hier nicht dargestellten Stators einer elektrischen Maschine, beispielsweise für einen Stator einer permanent erregten Synchronmaschine. 1 a, b and FIGS. 2 a - d each show a coil 10, in particular for arrangement on teeth of a stator of an electric machine (not shown here), for example for a stator of a permanently excited synchronous machine.
Die Spule 10 umfasst zwei stirnseitig, als Endkappen an einem Statorzahn anordbare Wickelkörper 20, 60 aus einem Kunststoff, welche jeweils einen Wickelbereich 22, 62 aufweisen. Der Wickelbereich 22, 62 ist durch einen zur Anlage an einem Statorzahn bestimmten Wickelträger 24, 64 und zwei den Wickelbereich 22, 62 begrenzende und mit dem Wickelträger 24, 64 verbundene Schenkel 30, 40; 70, 80 gebildet. Der Wickelkörper 20 entspricht soweit einem bereits bekannten Wickelkörper. Zwischen den Wickelkörpern 20, 60 ist beidseitig ein weiterer Wickelbereich 12a ausgebildet, der sich im montierten Zustand der Spule 10 am Stator an einem Statorzahn erstreckt. An den Wickelkörpern 20, 60 ist eine Drahtwicklung 82 bzw. Spulenwicklung 82 aus einem biegefähigen und relativ formstabilen Wickeldraht 82d, insbesondere einem Kupferlackdraht angeordnet. Die Drahtwicklung 82 nimmt somit den aus den Wickelbereichen 12a, 22 und 62 gebildeten Raum ein. Es ist zu erkennen, dass die Spule 10 zwei freie Spulenenden 82a, 82e bzw. Wicklungsenden 82a, 82e aufweist, die beide am Wickelkörper 20 und darüber hinaus auch gemeinsam am Schenkel 40 festgelegt bzw. dort geführt sind. Die Spulenenden 82a, 82e gehen von außen kommend betrachtet an der Spule 10 in einen Wicklungsanfangsbereich 84a und einem Wicklungsendbereich 84e über. The coil 10 comprises two end faces, as end caps on a stator tooth can be arranged winding body 20, 60 made of a plastic, each having a winding region 22, 62. The winding area 22, 62 is defined by a winding carrier 24, 64 intended for engagement with a stator tooth and two limbs 30, 40 bounding the winding area 22, 62 and connected to the winding carrier 24, 64; 70, 80 formed. The winding body 20 corresponds to an already known winding body. Between the winding bodies 20, 60, a further winding region 12a is formed on both sides, which extends in the mounted state of the coil 10 on the stator to a stator tooth. At the winding bodies 20, 60, a wire winding 82 or coil winding 82 is arranged from a bendable and relatively dimensionally stable winding wire 82d, in particular a copper enameled wire. The wire winding 82 thus occupies the space formed by the winding areas 12a, 22 and 62. It can be seen that the coil 10 has two free coil ends 82a, 82e or winding ends 82a, 82e, which are both fixed on the winding body 20 and also together on the leg 40 or guided there. When viewed from the outside, the coil ends 82a, 82e pass over the coil 10 into a winding start region 84a and a winding end region 84e.
Als Wicklungsanfangsbereich 84a bzw. als Wicklungsendbereich 84e soll derjenige Teil der Spulenwicklung 82 verstanden werden, an dem der Wickeldraht 82d in eine umlaufende gewundene Spulenwickelrichtung eintritt bzw. von der Spulenwickelrich- tung austritt und dabei einer Richtungsänderung gegenüber dem umlaufend als Spule 10 gewickelten Draht 82d erfährt. Mit anderen Worten stellen der Wicklungsanfangsbereich 84a und der Wicklungsendbereich 84e den unmittelbaren Beginn bzw. das unmittelbare Ende der Spulenwicklung 82 dar. The winding start region 84a or the winding end region 84e should be understood to mean that part of the coil winding 82 at which the winding wire 82d enters a circumferential winding coil winding direction or emerges from the coil winding direction and experiences a change in direction with respect to the wire 82d wound around coil 10d , In other words, the winding start region 84a and the winding end region 84e represent the immediate start and the end of the coil winding 82, respectively.
Zur Führung der Spulenenden 82a, e sind an dem Schenkel 40, hier nutförmig bzw. schlitzförmig ausgeführte erste Drahtführbereiche 42 vorgesehen, in welche der Wickeldraht 82d eingelegt, dort mit einem gewissen Spielraum an drei Seiten geführt wird und wobei der Spulendraht 82d ohne eine Richtungsänderung nahezu ungehindert in Richtung einer hier nicht dargestellten Spulenverschaltungsanordnung hindurchtreten kann. To guide the coil ends 82a, e are provided on the leg 40, here groove-shaped or slot-shaped first wire guide portions 42, in which the winding wire 82d inserted there is guided with a certain margin on three sides and wherein the coil wire 82d almost without a change in direction can pass unhindered in the direction of a coil wiring arrangement, not shown here.
Mit der Bezugsziffer 42a ist ein Drahteinführbereich und mit der Bezugsziffer 42b ein Drahtausführbereich bezeichnet. Die Festlegung bzw. Führung der Wicklungsenden 82a, 82e dient einerseits dem Formerhalt der Drahtwicklung 82, andererseits sollen dadurch die freien Spulenenden bzw. Wicklungsenden 82a, 82e in einer vorbestimmten Weise räumlich ausgerichtet werden, um so für eine Verschaltung beispielweise durch Verschweißen, Verlöten, Verkrimpen oder ähnliche Verfahren an einem außerhalb der Spule 10 befindlichen Ort bereit zu stehen. Allen mit den Fig. 1 a, b; 2a-d dargestellten Spulen 10 ist gemeinsam, dass die Spulenenden 82a, 82e zwischen dem Wicklungsanfangsbereich 84a bzw. dem Wicklungsendbereich 84e und dem ersten Drahtführungsbereich 42, also dem Drahteinführbereich 42a und dem Drahtausführbereich 42b einen Freidrahtabschnitt 86a-m aufweisen, in welchem der Wickeldraht 82d freitragend verlegt ist. Durch diese Freidrahtabschnitte 86 können sich die Spulenenden 82a, 82e unter dem Einfluss von externen Vibrationen frei bewegen und damit eine eingetragene Energie zerstörungsfrei abbauen. The reference numeral 42a designates a wire insertion portion and 42b a wire lead-out portion. The determination or guidance of the winding ends 82a, 82e serves on the one hand the shape retention of the wire winding 82, on the other hand, thereby the free coil ends or winding ends 82a, 82e are spatially aligned in a predetermined manner, so as for interconnection, for example by welding, soldering, crimping or similar methods to stand ready at a location outside of the coil 10. Allen with Figs. 1 a, b; 2a-d coils 10, in common, that the coil ends 82a, 82e between the coil start region 84a and the coil end region 84e and the first wire guide region 42, ie the wire insertion region 42a and the wire execution region 42b have an open-wire portion 86a-m, in which the winding wire 82d cantilevered. By these free-wire sections 86, the coil ends 82a, 82e can move freely under the influence of external vibrations and thus degrade a registered energy nondestructively.
In allen zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen weist der Freidrahtabschnitt 86 zudem eine Länge auf, welche größer ist als der Abstand von Wicklungsanfangsbereich 84a bzw. dem Wicklungsendbereich 84e und dem ersten Drahtführungsbereich 42. In den Fig. 1 a und 1 b weisen die Freidrahtabschnitte 86a-d zusätzlich jeweils eine U-förmige Bucht 88 auf, welche in Fig. 1 a etwa in der Wickelebene der Spulenwicklung 82 und in Fig. 1 b senkrecht zur Wickelebene ausgebildet ist. Als Wickelebene ist dabei die durch einen Umlauf des Wickeldrahtes 82d an der Spulenwicklung 82 definierte Ebene zu verstehen. In den mit den Fig. 1 a, b dargestellten Spulen 10 sind der Wicklungsanfangsbereich 84a und der Wicklungsendbereich 84b räumlich benachbart zu dem Schenkel 40 mit dem ersten Drahtführungsbereich 42 ausgebildet durch welchen der Wickeldraht 82d die Spule 10 verlässt. In all the exemplary embodiments illustrated, the free-wire section 86 also has a length that is greater than the distance from the winding start region 84a or the winding end region 84e and the first wire guide region 42. In FIGS. 1a and 1b, the free-wire sections 86a-d additionally in each case a U-shaped bay 88, which is formed in Fig. 1 a approximately in the winding plane of the coil winding 82 and in Fig. 1 b perpendicular to the winding plane. The winding plane is to be understood as the plane defined by a rotation of the winding wire 82d on the coil winding 82. In the coils 10 illustrated in FIGS. 1 a, b, the winding start region 84 a and the winding end region 84 b are spatially adjacent to the leg 40 with the first wire guide region 42 through which the winding wire 82 d leaves the coil 10.
In den mit den Fig. 2a-d dargestellten Ausführungsbeispielen weist der Wickelkörper 20 an dem, dem ersten Drahtführungsbereich 42 gegenüberliegenden Schenkel 30 einen zweiten Drahtführungsbereich 44; 44a, b auf, an welchem der Wicklungsanfangsbereich 84a und der Wicklungsendbereich 84e angeordnet sind. Dieser zweite Drahtführungsbereich 44 dient einerseits der Drahtumlenkung aus der Drahtwickelrichtung in Richtung des gegenüberliegenden Schenkels 40 und bewirkt andererseits eine Zugentlastung des Wickeldrahtes 82d am Wicklungsanfangsbereich 84a und am Wicklungsendbereich 84e. Zu diesem Zweck umfasst der zweite Drahtführungsbereich 44 in Fig. 2a zwei vom Schenkel 30 vorstehende Zapfen 45a, b und in den Fig. 2b-d jeweils vorstehende Haken 46a, b. Die Freidrahtabschnitte 86e-m erstrecken sich somit jeweils zwischen dem ersten Drahtführungsbereich 42 und dem zweiten Drahtführungsbereich 44. Während die Freidrahtabschnitte 86e, f in Fig. 2a auf dem kürzestem Wege zwischen den Drahtführungsbereichen 42 und 44 verlaufen, weisen die Freidrahtabschnitte 86g, h in Fig. 2b eine Bucht 88 auf, insbesondere eine aufgeweitete U-förmige Bucht, die vorliegend etwa senkrecht zur Wickelebene der Spulenwicklung 82 ausgebildet ist. In the exemplary embodiments illustrated with FIGS. 2a-d, the winding body 20 has a second wire guide region 44 on the leg 30 opposite the first wire guide region 42; 44a, b, on which the winding start region 84a and the winding end region 84e are arranged. This second wire guide region 44 on the one hand serves to deflect the wire from the wire winding direction in the direction of the opposite leg 40 and on the other hand causes a strain relief of the winding wire 82d at the winding start region 84a and at the winding end region 84e. For this purpose, the second wire guide region 44 in FIG. 2a comprises two pins 45a, b projecting from the leg 30 and, in FIGS. 2b-d, respectively protruding hooks 46a, b. The free-wire sections 86e-m thus each extend between the first wire guide region 42 and the second wire guide region 44. While the free-wire sections 86e, f in Fig. 2a extend in the shortest path between the wire guide portions 42 and 44, the free-wire sections 86g, h in Fig. 2b on a bay 88, in particular a widened U-shaped bay, which in the present case approximately perpendicular to Winding plane of the coil winding 82 is formed.
In den mit den Fig. 2c und 2d dargestellten Spulen 10 weisen die Freidrahtabschnitte 86i, k; 86I, m zur Ermöglichung des Abbaus von extern eingeprägten Schwingungen wendeiförmige Bereiche 90, 92 mit unterschiedlicher Orientierung am Wickelkörper 20 auf. Dabei sind in Fig. 2c die Bereiche 90 einfach gewendelt und mit einer senkrecht zur Wickelebene der Spule 10 angeordneten Wendelebene ausgebildet. Die Bereiche 92 in Fig. 2d sind mehrfach gewendelt, wobei deren Wendelebene etwa mit der Wickelebene der Spule 10 zusammenfällt. Als Wendelebene soll in diesem Zusammenhang eine sich bei einem Umlauf des Wickeldrahts 82d ergebende mittlere Ebene verstanden werden. In the coils 10 shown in FIGS. 2c and 2d, the free-wire sections 86i, k; 86I, m for facilitating the degradation of externally imprinted oscillations helical regions 90, 92 with different orientation on the winding body 20 on. In this case, the regions 90 are simply coiled in FIG. 2c and formed with a helical plane arranged perpendicular to the winding plane of the coil 10. The regions 92 in FIG. 2 d are coiled several times, their spiral plane coinciding approximately with the winding plane of the coil 10. In this context, a helical plane is to be understood as meaning a mean plane resulting in one revolution of the winding wire 82d.
Bezuqszeichen REFERENCE CHARACTERS
SpuleKitchen sink
a Wickelbereich a winding area
Wickelkörper  bobbin
Wickelbereich  winding area
Wickelbereich  winding area
Wickelträger  winding support
Schenkel  leg
Schenkel  leg
erster Drahtführungsbereich first wire guide area
a Drahteinführbereicha wire insertion area
b Drahtausführbereichb Wire execution area
, a, d zweiter Drahtführungsbereich, a, d second wire guide area
a, b Zapfena, b cones
a, b Haken a, b hook
Wickelkörper  bobbin
Wickelträger  winding support
Schenkel  leg
Schenkel  leg
Drahtwicklung wire winding
a,e Spulenende, Wicklungsendea, e coil end, coil end
d Wickeldrahtd winding wire
a Wicklungsanfangsbereicha winding start area
e Wicklungsendbereiche winding end area
a-m Freidrahtabschnitt a-m free-wire section
Bucht bay
, 92 wendeiförmiger Bereich , 92 helical area

Claims

Patentansprüche claims
1 . Spule (10) für einen Stator einer elektrischen Maschine, umfassend 1 . A coil (10) for a stator of an electrical machine, comprising
- einen Wickelkörper (20, 60) mit einem Wickelbereich (22, 62), welcher durch einen Wickelträger (24, 64) und zwei den Wickelbereich (22, 62) begrenzende und mit dem Wickelträger (24, 64) verbundene Schenkel (30, 40; 70, 80) gebildet ist und wobei zumindest ein Schenkel (40) einen ersten Drahtführungsbereich (42a, b) aufweist,  a winding body (20, 60) having a winding region (22, 62) which is connected by a winding carrier (24, 64) and two limbs (30, 30) bounding the winding region (22, 62) and connected to the winding carrier (24, 64). 40, 70, 80) is formed, and wherein at least one leg (40) has a first wire guide region (42a, b),
- eine an dem Wickelkörper (20, 60) angeordnete Spulenwicklung (82) aus einem Wickeldraht (82d) mit einem Wicklungsanfangsbereich (84a) und einem Wicklungsendbereich (84e) und mit sich jeweils von dem Wicklungsanfangsbereich (84a) und dem Wicklungsendbereich (84e) erstreckenden Spulenenden (82a, 82e), wobei  - A on the winding body (20, 60) arranged coil winding (82) of a winding wire (82d) having a Wicklungsanfangsbereich (84a) and a Wicklungsendbereich (84e) and extending respectively from the Wicklungsanfangsbereich (84a) and the Wicklungsendbereich (84e) Coil ends (82a, 82e), wherein
- ein Spulenende (82a, 82e) an dem ersten Drahtführungsbereich (42a, 42b) angeordnet ist und dort aus der Spule (10) austritt,  a coil end (82a, 82e) is arranged on the first wire guide region (42a, 42b) and exits there from the coil (10),
dadurch gekennzeichnet, dass ein Spulenende (82a, 82e) zwischen dem Wicklungsanfangsbereich (84a) oder dem Wicklungsendbereich (84e) und dem ersten Drahtführungsbereich (42a, 42b) einen Freidrahtabschnitt (86) aufweist, in welchem der Wickeldraht (82d) freitragend verlegt ist. characterized in that a coil end (82a, 82e) between the coil start region (84a) or the coil end region (84e) and the first wire guide region (42a, 42b) comprises a free wire section (86) in which the winding wire (82d) is cantilevered.
2. Spule nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Freidrahtabschnitt (86) eine Länge aufweist, welche größer ist als der Abstand von Wicklungsanfangsbereich (84a) oder Wicklungsendbereich (84e) und dem ersten Drahtführungsbereich (42a, 42b). 2. Coil according to claim 1, characterized in that the free-wire section (86) has a length which is greater than the distance from the winding start region (84a) or winding end region (84e) and the first wire guide region (42a, 42b).
3. Spule nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkörper (20) an dem, dem ersten Drahtführungsbereich (42a, 42b) gegenüberliegenden Schenkel (30) einen zweiten Drahtführungsbereich (44a, 44b) aufweist, an welchem der Wicklungsanfangsbereich (84a) und/oder der Wicklungsendbereich (84e) angeordnet sind/ist und wobei sich der Freidrahtabschnitt (86) zwischen dem ersten Drahtführungsbereich (42a, 42b) und dem zweiten Drahtführungsbereich (44a, 44b) erstreckt. 3. Coil according to claim 1 or 2, characterized in that the winding body (20) at the, the first wire guide region (42 a, 42 b) opposite leg (30) has a second wire guide region (44 a, 44 b), on which the winding start region (84 a ) and / or the coil end portion (84e), and wherein the free wire portion (86) extends between the first wire guide portion (42a, 42b) and the second wire guide portion (44a, 44b).
4. Spule nach Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Freidrahtabschnitt (86) eine U-förmige Bucht (88) aufweist. 4. Coil according to claims 2 or 3, characterized in that the free-wire section (86) has a U-shaped bay (88).
5. Spule nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Freidrahtabschnitt (86) wendeiförmige Bereiche (90, 92) aufweist. 5. Coil according to one of claims 2-4, characterized in that the free-wire section (86) helical regions (90, 92).
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