EP4511953A1 - Stator einer elektrischen maschine - Google Patents

Stator einer elektrischen maschine

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Publication number
EP4511953A1
EP4511953A1 EP23712880.6A EP23712880A EP4511953A1 EP 4511953 A1 EP4511953 A1 EP 4511953A1 EP 23712880 A EP23712880 A EP 23712880A EP 4511953 A1 EP4511953 A1 EP 4511953A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator
contact
conductor
disks
winding
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.)
Pending
Application number
EP23712880.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Felix BENSING
Jannik Stammler
Christian Bonk
Johannes Riedl
Daniel Kuehbacher
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 EP4511953A1 publication Critical patent/EP4511953A1/de
Pending 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
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/30—Manufacture of winding connections
    • H02K15/33—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals
    • 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
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots

Definitions

  • the invention is based on a stator of an electrical machine according to the preamble of the main claim.
  • a stator of an electrical machine is already known from EP3138184 B1, which has a stator body with a stator axis and an electrical stator winding, stator teeth being formed on the stator body and stator slots being formed between the stator teeth, the stator body comprising stator disks to form a laminated core, wherein the stator winding has a plurality of interconnected conductor elements, wherein in the stator slots pairs of conductor ends of a plurality of conductor elements are electrically contacted at a contact point in the respective stator slot to form contact connections, in that contact surfaces of the pairs of conductor ends are brought into contact by means of contact forces. The contact forces are generated by wedging the conductor ends of the respective conductor elements in the stator slots. Due to cumulative tolerances per contact connection, it is difficult to reproducibly produce high-quality contact connections.
  • the stator according to the invention of an electrical machine with the characterizing features of the main claim has the advantage that the production of the stator winding is improved and / or simplified by the contact connections, in particular the contact forces for forming the contact connections, by rotating at least one of the stator disks of the stator body , in particular from individual stator disks or from one or more groups of stator disks.
  • the stator winding according to the invention can be produced in this way without cohesive joining, for example without welding the conductor elements.
  • the can Stator winding can be formed from preformed conductor elements and plugged together, so that interlacing of the conductor elements can be omitted during the production of the stator winding.
  • stator disks lie in the axial region of the respective contact point and press at least indirectly on the contact surfaces with tooth flanks in the circumferential direction in order to mutually contact the contact surfaces of the respective contact connection. In this way, the stator disks generate clamping contact forces to produce the contact connections.
  • one of the two conductor ends of the respective contact connection has a recess, in particular a notch
  • the other conductor end of the contact connection has a projection, in particular a square pin, which projects into the recess of one conductor end
  • the recess and the projection have contact surfaces corresponding to the respective contact connection.
  • the angular projection of the respective conductor end of the respective conductor pair can have parallel or oblique contact surfaces.
  • the recess of one conductor end of the respective contact connection is designed to be longer in the axial direction with respect to the stator axis than the projection of the other conductor end of the respective contact connection, whereby a compensating gap is formed in each case.
  • tolerances can be compensated for that have an influence on the respective contact connection, for example a width of the stator slot, a width of the conductor cross section of the conductor element, a thickness of a lacquer insulation of the conductor elements.
  • both conductor ends of the respective contact connection each have a projection or a recess and that an additional connecting element is provided as a third contact partner of the respective contact connection, which connects the two conductor ends of the respective contact connection to one another, in particular by enclosing the two projections or by arranging them in the two recesses of the two conductor ends, and which is in particular sleeve-shaped or pin- or peg-shaped.
  • an additional connecting element is provided as a third contact partner of the respective contact connection, which connects the two conductor ends of the respective contact connection to one another, in particular by enclosing the two projections or by arranging them in the two recesses of the two conductor ends, and which is in particular sleeve-shaped or pin- or peg-shaped.
  • a cohesive joining means in particular a soft solder or a coating comprising silver and/or nickel, is provided between the contact partners of the respective contact connection, in particular in the compensating gap or on the additional connecting element.
  • a material connection can be achieved between the conductor ends of the respective contact connection, whereby the contact transfer resistance between the conductor ends can be reduced or the electrical conduction between the conductor ends can be improved.
  • the material bond is formed by bringing the stator to a temperature above the softening temperature of the joining agent during production.
  • the contact surfaces of the respective contact connection are designed parallel or quasi-parallel to tooth flanks of the respective stator slot.
  • the contact connection can be designed as a plug connection.
  • an additional element for generating an additional contact force is provided in the respective stator slot, which is in particular a spring element or a crimping element. In this way it is ensured that the Contact forces of the respective contact connection are maintained permanently and at a sufficient level over the life of the stator.
  • a slot insulation is provided in the area of the contact points between the respective stator slot and the conductor elements located in the stator slot, which is in particular sleeve-shaped or sleeve-shaped. In this way, it is avoided that the stator disks, which are twisted to form the contact connection, damage insulation of the conductor elements due to the contact forces they exert. This ensures that the stator body remains electrically insulated from the stator winding.
  • the conductor elements of the stator winding are formed from flat or rectangular wire and each have a rectangular conductor cross section.
  • the twisted stator disks in particular sheet metal lamellas, are fixed in the stator body, in particular by welding the twisted stator disks to adjacent stator disks or by a press fit between the stator body and a stator housing that encloses the stator, for example. This ensures that the contact forces can be maintained permanently.
  • the stator winding is divided into at least two winding parts in the axial direction with respect to the stator axis, each winding part being formed from a plurality of conductor elements, with conductor ends of one winding part each forming one of the contact connections with one of the conductor ends other winding part are contacted, in particular non-positively by rotating the specific stator disks.
  • the stator disks according to the invention By twisting the stator disks according to the invention, many contact connections are produced in one go within the stator slots.
  • the winding parts of the stator winding can be plugged together in the axial direction and electrically connected to the stator winding by rotating the stator disks according to the invention, forming a large number of the contact connections according to the invention. This can be done in particular without cohesive joining, for example without welding, of the conductor elements of the winding parts.
  • the invention further relates to an electrical machine with a stator according to the invention.
  • Fig.l shows a stator of an electrical machine with stator disks twisted according to the invention for non-positive electrical contacting of pairs of conductor ends within the stator slots of the stator,
  • FIG. 2 is a sectional view of an individual stator slot of the stator according to FIG. 1,
  • FIG. 3 is a view of a detail X according to FIG. 2 according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 4 is a view of the detail X according to FIG. 2 according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 5 is a view of the detail X according to FIG. 2 according to a third exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a pair of conductor ends according to the invention for forming one of the contact connections according to a first embodiment of the first exemplary embodiment
  • FIG. 7 shows a pair of conductor ends according to the invention for forming one of the contact connections according to a second embodiment of the first exemplary embodiment
  • FIG. 8 shows a pair of conductor ends according to the invention for forming one of the contact connections according to a third embodiment of the first exemplary embodiment
  • Fig. 9 shows a pair of conductor ends according to the invention with an additional element to generate an additional contact force. Description of the exemplary embodiments
  • Fig.l shows a partial view of a stator of an electrical machine with stator disks rotated according to the invention for non-positive electrical contacting of pairs of conductor ends within the stator slots of the stator.
  • the stator 1 according to the invention of an electrical machine 2 has a stator body 3 and an electrical stator winding 4. Stator teeth 5 are formed on the stator body 3 and stator slots 6 are formed between the stator teeth 5.
  • the stator body 3 includes stator disks 7, in particular sheet metal lamellas made of electrical steel to form a laminated core and/or other disks, for example cover disks.
  • stator disks 7 shown in Fig.l and Fig.2 are shown comparatively thick for reasons of illustration and can each also include a group of stator disks, in particular sheet metal lamellas.
  • the stator winding 4 comprises a large number of interconnected conductor elements 8.
  • pairs 9 of conductor ends 82 of several conductor elements 8 are electrically contacted at a contact point 10 in the respective stator slot 6 to form contact connections 11, in that contact surfaces 12 of the pairs 9 of conductor ends 8e are brought into contact by means of contact forces.
  • contact connections 11 either a single electrical conductor per stator slot 6 or a conductor bundle comprising several electrical conductors can be present in the stator slots 6.
  • the conductors of the conductor bundle lie one above the other in the radial direction with respect to a stator axis 3.1, as shown in FIG.
  • the conductor elements 8 of the stator winding 4 are formed, for example, from flat or rectangular wire and each have a rectangular conductor cross section. Furthermore, the conductor elements 8 of the stator winding 4 can each have, for example, lacquer insulation 8i.
  • stator winding 4 is only shown in one of the stator slots 5 in FIG.
  • the stator winding 4 forms a winding head 4.1 on the two end faces of the stator body 3.
  • Fig.2 shows a sectional view of a single stator slot 6 of the stator 1 according to Fig.l.
  • Fig.3 shows a view of a detail X according to Fig.2 according to a first exemplary embodiment.
  • the contact connections 11, in particular the contact forces for forming the contact connections 11, are generated by rotating at least one of the stator disks 7 of the stator body 3, in particular of individual stator disks 7 or of one or more groups of stator disks 7.
  • the contact connections 11 can, as shown in FIGS. 3 to 5, be produced by rotating stator disks 7 or groups 14 of stator disks 7 in opposite directions.
  • the stator disks 7 are rotated by a rotation angle ⁇
  • the twisted stator disks 7 are fixed in the stator body 3, in particular by welding the twisted stator disks 7 to adjacent stator disks 7 or by a press fit between the stator body 3 and a stator housing surrounding the stator body 3.
  • the stator winding 4 can be divided in the axial direction with respect to the stator axis 3.1 into at least two winding parts in a manner not shown, each winding part being formed from a plurality of conductor elements 8. According to the invention, the conductor ends 8e of one winding part can each be contacted to form one of the contact connections 11 with one of the conductor ends 8e of another winding part, in particular non-positively by rotating the specific stator disks 7.
  • the twisted stator disks 7 lie in the axial region of the respective contact point 10 with respect to the stator axis 3.1 and press with tooth flanks 7.1 in the circumferential direction with respect to the stator axis 3.1 at least indirectly on the contact surfaces 12 for mutual contacting of the contact surfaces 12 of the respective contact connection 11.
  • the contact points 10 of the pairs of conductor ends 8e lying in the same stator slot 6 as well as their contact connections 11 can lie in the respective stator slot 6 at the same or at different axial positions.
  • the conductor ends 8e of at least one of the contact connections 11 are plugged together in pairs in a form-fitting manner.
  • the contact surfaces 12 of the respective contact connection 11 are parallel or quasi-parallel to tooth flanks 4.1 of the respective stator groove 4. After the pairs of conductor ends 8e have been axially plugged together, the contact surfaces 12 of the respective contact connections 11 are pressed against one another by means of the twisted stator disks 7.
  • one of the two conductor ends 8e of the respective contact connection 11 has a recess 16, in particular a notch, and the other conductor end 8e of the contact connection 11 has a projection 17, in particular a square pin, which projects into the recess 16 of one conductor end 8e.
  • the recess 16 and the projection 17 of the respective contact connection 11 have corresponding contact surfaces 12.
  • the recess 16 of one conductor end 8e of the respective contact connection 11 can be designed to be longer in the axial direction with respect to the stator axis 3.1 than the projection 17 of the other conductor end 8e of the respective one Contact connection 11, whereby a compensation gap 18 is formed.
  • a slot insulation 21 can be provided between the respective stator slot 6 and the conductor elements 8 lying in the respective stator slot 6, which is in particular sleeve-shaped or sleeve-shaped.
  • Fig.4 shows a view of the detail X according to Fig.2 according to a second exemplary embodiment.
  • both conductor ends 8e of the respective contact connection 11 each have a projection 17.
  • an additional connecting element 19 is provided as a third contact partner of the respective contact connection 11, which connects the two conductor ends 8e of the respective contact connection 11 connected to each other, in particular by enclosing the two projections 17 in a sleeve-like manner.
  • Fig.5 shows a view of the detail X according to Fig.2 according to a third exemplary embodiment.
  • both conductor ends 8e of the respective contact connection 11 each have a recess 16.
  • an additional connecting element 19 is provided as a third contact partner of the respective contact connection 11, which connects the two conductor ends 8e of the respective contact connection 11 to one another, in particular by arranging or protruding of the connecting element 19 into or into the two recesses 16 of the two conductor ends 8e.
  • the additional connecting element 19 is designed in the shape of a pin or peg.
  • a cohesive joining means in particular a soft solder or a coating comprising silver and / or nickel, can be provided in addition to the positive and frictional connection according to the invention to be able to create a material connection.
  • FIG. 6 shows a pair of conductor ends according to the invention for forming one of the contact connections according to a first embodiment of the first exemplary embodiment.
  • the projection 17 of one conductor end 8e which is designed as a square, offset pin, is completely enclosed by the other conductor end 8e after being inserted into the recess 16 of the other conductor end 8e and is therefore no longer visible.
  • the recess 16 of one conductor end 8e is designed as a notch, which is continuous in the direction of a height or width of the conductor end 8e.
  • the recess 16 forms a fork-shaped conductor end 8e.
  • the projection 17 of the other conductor end 8e which is designed as a square peg, is inserted between the prongs 15 of the fork-shaped conductor end 8e to produce a tenon-shaped or shear-tenon-shaped (conceptually based on wooden connections or wooden beam connections) contact connection 11.
  • the notch 16 and the pin 17 can be correspondingly wedge-shaped so that the contact connection 11 can absorb an axial pull-out force against unwanted separation of the contact connection 11 after the contact forces have been generated by rotating the stator disks 7.
  • the conductor ends of the respective pair of conductor ends can also form a so-called straight sheet, conceptually based on wooden connections or wooden beam connections.
  • FIG. 8 shows a pair of conductor ends according to the invention for forming one of the contact connections according to a third embodiment of the first exemplary embodiment
  • the contact connection is designed in the form of a tenon blade joint.
  • Fig. 9 shows a pair of conductor ends according to the invention with an additional element to generate an additional contact force.
  • an additional element 20 can be provided in the area of the contact points 10 to generate an additional contact force that presses the contact surfaces 12 against each other, which is in particular a spring element or a crimping element and is designed, for example, in the form of a sleeve or clip.
  • the additional element 20 can, for example, bite into the material of the conductor ends 8e with tips 20.1.

Landscapes

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

Abstract

Stator (1) einer elektrischen Maschine (2), der einen Statorkörper (3) mit einer Statorachse (3.1) und eine elektrische Statorwicklung (4) aufweist, wobei am Statorkörper (3) Statorzähne (5) und zwischen den Statorzähnen (5) Statornuten (6) ausgebildet sind, wobei der Statorkörper (3) Statorscheiben (7) umfasst, insbesondere Blechlamellen zur Bildung eines Blechpakets und/oder Deckscheiben, wobei die Statorwicklung (4) eine Vielzahl von miteinander verbundenen Leiterelementen (8) umfasst, wobei in den Statornuten (6) Paare (9) von Leiterenden (8e) mehrerer Leiterelemente (8) an einer Kontaktstelle (10) in der jeweiligen Statornut (6) zur Bildung von Kontaktverbindungen (11) elektrisch kontaktiert sind, indem jeweils Kontaktflächen (12) der Paare (9) von Leiterenden (8e) mittels von Kontaktkräften (13) in Kontakt gebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktverbindungen (11), insbesondere die Kontaktkräfte (13) zur Bildung der Kontaktverbindungen (11), durch Verdrehen von zumindest einer der Statorscheiben (7) des Statorkörpers (3), insbesondere von einzelnen Statorscheiben (7) oder von einer oder mehreren Gruppen (14) von Statorscheiben (7), erzeugt sind.

Description

Beschreibung
Titel
Stator einer elektrischen Maschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Stator einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist schon ein Stator einer elektrischen Maschine aus der EP3138184 Bl bekannt, der einen Statorkörper mit einer Statorachse und eine elektrische Statorwicklung aufweist, wobei an dem Statorkörper Statorzähne und zwischen den Statorzähnen Statornuten ausgebildet sind, wobei der Statorkörper Statorscheiben zur Bildung eines Blechpakets umfasst, wobei die Statorwicklung eine Vielzahl von miteinander verbundenen Leiterelementen aufweist, wobei in den Statornuten Paare von Leiterenden mehrerer Leiterelemente an einer Kontaktstelle in der jeweiligen Statornut zur Bildung von Kontaktverbindungen elektrisch kontaktiert sind, indem jeweils Kontaktflächen der Paare von Leiterenden mittels von Kontaktkräften in Kontakt gebracht sind. Die Kontaktkräfte werden erzeugt, indem die Leiterenden der jeweiligen Leiterelemente in den Statornuten verkeilt werden. Aufgrund von sich aufsummierenden Toleranzen pro Kontaktverbindung ist es schwierig, qualitativ gute Kontaktverbindungen reproduzierbar herzustellen.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Stator einer elektrischen Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Herstellung der Statorwicklung verbessert und/oder vereinfacht wird, indem die Kontaktverbindungen, insbesondere die Kontaktkräfte zur Bildung der Kontaktverbindungen, durch Verdrehen von zumindest einer der Statorscheiben des Statorkörpers, insbesondere von einzelnen Statorscheiben oder von einer oder mehreren Gruppen von Statorscheiben, erzeugt sind. Die erfindungsgemäße Statorwicklung kann auf diese Weise ohne stoffschlüssiges Fügen, beispielsweise ohne Schweißen der Leiterelemente hergestellt werden. Außerdem kann die Statorwicklung aus vorgeformten Leiterelementen gebildet und zusammengesteckt sein, so dass ein Verschränken der Leiterelemente bei der Herstellung der Statorwicklung entfallen kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Stators einer elektrischen Maschine möglich.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die verdrehten Statorscheiben im axialen Bereich der jeweiligen Kontaktstelle liegen und mit Zahnflanken in Umfangsrichtung zumindest mittelbar auf die Kontaktflächen drücken zur gegenseitigen Kontaktierung der Kontaktflächen der jeweiligen Kontaktverbindung. Auf diese Weise erzeugen die Statorscheiben klemmende Kontaktkräfte zur Herstellung der Kontaktverbindungen.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Leiterenden zumindest einer der Kontaktverbindungen formschlüssig zusammengesteckt sind. Auf diese Weise können ausreichend große Kontaktflächen für die Kontaktverbindungen gebildet werden.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn nach einem ersten Ausführungsbeispiel eines der beiden Leiterenden der jeweiligen Kontaktverbindung eine Ausnehmung, insbesondere Ausklinkung, und das andere Leiterende der Kontaktverbindung einen in die Ausnehmung des einen Leiterendes vorstehenden Vorsprung, insbesondere einen eckigen Zapfen, aufweist, wobei Ausnehmung und Vorsprung der jeweiligen Kontaktverbindung korrespondierende Kontaktflächen haben. Auf diese Weise wird eine sehr einfache und leicht zu montierende Steckverbindung als Kontaktverbindung erreicht. Der eckige Vorsprung des jeweiligen Leiterendes des jeweiligen Leiterpaars kann dabei parallele oder schräge Kontaktflächen aufweisen.
Auch vorteilhaft ist, wenn die Ausnehmung des einen Leiterendes der jeweiligen Kontaktverbindung in axialer Richtung bezüglich der Statorachse jeweils länger ausgebildet ist als der Vorsprung des anderen Leiterendes der jeweiligen Kontaktverbindung, wodurch jeweils ein Ausgleichsspalt gebildet ist. Auf diese Weise können Toleranzen ausgeglichen werden, die einen Einfluss auf die jeweilige Kontaktverbindung haben, beispielsweise eine Breite der Statornut, eine Breite des Leiterquerschnitts des Leiterelementes, eine Dicke einer Lackisolation der Leiterelemente. Desweiteren vorteilhaft ist, wenn nach einem zweiten Ausführungsbeispiel beide Leiterenden der jeweiligen Kontaktverbindung jeweils einen Vorsprung oder jeweils eine Ausnehmung aufweisen und dass ein zusätzliches Verbindungselement als dritter Kontaktpartner der jeweiligen Kontaktverbindung vorgesehen ist, das die beiden Leiterenden der jeweiligen Kontaktverbindung miteinander verbindet, insbesondere durch Umschließen der beiden Vorsprünge bzw. durch Anordnen in den beiden Ausnehmungen der beiden Leiterenden, und das insbesondere hülsenförmig bzw. stift- oder zapfenförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise können große Kontaktflächen erreicht werden. Außerdem kann bei der Herstellung der Kontaktverbindungen jeweils eine plastische Verformung der drei Kontaktpartner erzeugt werden, wodurch die durch die Statorscheiben aufzubringenden klemmenden Kontaktkräfte niedriger ausgeführt werden können.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn zwischen den Kontaktpartnern der jeweiligen Kontaktverbindung, insbesondere im Ausgleichsspalt oder am zusätzlichen Verbindungselement, ein stoffschlüssiges Fügemittel, insbesondere ein Weichlot oder eine Beschichtung umfassend Silber und/oder Nickel, vorgesehen ist. Auf diese Weise kann zusätzlich zum Form- und Kraftschluss ein Stoffschluss zwischen den Leiterenden der jeweiligen Kontaktverbindung erreicht werden, wodurch der Kontaktübergangswiderstand zwischen den Leiterenden verringert bzw. die elektrische Leitung zwischen den Leiterenden verbessert werden kann. Der Stoffschluss bildet sich, indem der Stator bei der Herstellung auf eine Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Fügemittels gebracht wird.
Vorteilhaft ist, wenn die Kontaktflächen der jeweiligen Kontaktverbindung parallel oder quasi-parallel zu Zahnflanken der jeweiligen Statornut ausgebildet sind. Auf diese Weise kann die Kontaktverbindung als Steckverbindung ausgeführt sein. Die Kontaktflächen der jeweiligen Kontaktverbindungen werden nach dem axialen Zusammenstecken der Paare von Leiterenden mittels der verdrehten Statorscheiben gegeneinander gedrückt.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn in der jeweiligen Statornut ein Zusatzelement zur Erzeugung einer zusätzlichen Kontaktkraft vorgesehen ist, das insbesondere ein Federelement oder ein Crimpelement ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Kontaktkräfte der jeweiligen Kontaktverbindung in Summe dauerhaft und in ausreichender Höhe über die Lebensdauer des Stators aufrechterhalten bleiben.
Weiter vorteilhaft ist, wenn im Bereich der Kontaktstellen zwischen der jeweiligen Statornut und den in der Statornut liegenden Leiterelementen jeweils eine Nutisolation vorgesehen ist, die insbesondere hülsenförmig oder manschettenförmig ist. Auf diese Weise wird vermieden, dass die zur Bildung der Kontaktverbindung verdrehten Statorscheiben durch die von ihnen ausgeübten Kontaktkräfte eine Isolierung der Leiterelemente beschädigen. Somit wird sichergestellt, dass der Statorkörper gegenüber der Statorwicklung elektrisch isoliert bleibt.
In vorteilhafter Weise sind die Leiterelemente der Statorwicklung aus Flach- bzw. Rechteckdraht gebildet sind und haben jeweils einen rechteckförmigen Leiterquerschnitt.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die verdrehten Statorscheiben, insbesondere Blechlamellen, im Statorkörper fixiert sind, insbesondere durch Verschweißen der verdrehten Statorscheiben mit benachbarten Statorscheiben oder durch eine Presspassung zwischen dem Statorkörper und einem Statorgehäuse, das den Stator beispielsweise umschließt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Kontaktkräfte dauerhaft aufrechterhalten werden können.
Nach einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass die Statorwicklung in axialer Richtung bezüglich der Statorachse in zumindest zwei Wicklungsteile geteilt ist, wobei jeder Wicklungsteil aus einer Vielzahl von Leiterelementen gebildet ist, wobei Leiterenden des einen Wicklungsteils jeweils unter Bildung einer der Kontaktverbindungen mit einem der Leiterenden eines anderen Wicklungsteils kontaktiert sind, insbesondere kraftschlüssig durch Verdrehen der bestimmten Statorscheiben. Durch das erfindungsgemäße Verdrehen der Statorscheiben werden also innerhalb der Statornuten viele Kontaktverbindungen in einem Zuge hergestellt. Die Wicklungsteile der Statorwicklung können auf diese Weise in axialer Richtung zusammengesteckt und durch das erfindungsgemäße Verdrehen der Statorscheiben zu der Statorwicklung elektrisch verbunden werden, unter Bildung einer Vielzahl der erfindungsgemäßen Kontaktverbindungen. Dies kann insbesondere ohne stoffschlüssiges Fügen, beispielsweise ohne Verschweißen, der Leiterelemente der Wicklungsteile erfolgen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Stator.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Fig.l zeigt einen Stator einer elektrischen Maschine mit erfindungsgemäß verdrehten Statorscheiben zur kraftschlüssigen elektrischen Kontaktierung von Paaren von Leiterenden innerhalb der Statornuten des Stators,
Fig.2 eine Schnittansicht einer einzelnen Statornut des Stators nach Fig.l,
Fig.3 eine Ansicht eines Details X nach Fig.2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig.4 eine Ansicht des Details X nach Fig.2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig.5 eine Ansicht des Details X nach Fig.2 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig.6 ein erfindungsgemäßes Paar von Leiterenden zur Bildung einer der Kontaktverbindungen gemäß einer ersten Ausführung des ersten Ausführungsbeispiels,
Fig.7 ein erfindungsgemäßes Paar von Leiterenden zur Bildung einer der Kontaktverbindungen gemäß einer zweiten Ausführung des ersten Ausführungsbeispiels,
Fig.8 ein erfindungsgemäßes Paar von Leiterenden zur Bildung einer der Kontaktverbindungen gemäß einer dritten Ausführung des ersten Ausführungsbeispiels und
Fig.9 ein erfindungsgemäßes Paar von Leiterenden mit einem Zusatzelement zur Erzeugung einer zusätzlichen Kontaktkraft. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig.l zeigt eine Teilansicht eines Stators einer elektrischen Maschine mit erfindungsgemäß verdrehten Statorscheiben zur kraftschlüssigen elektrischen Kontaktierung von Paaren von Leiterenden innerhalb der Statornuten des Stators.
Der erfindungsgemäße Stator 1 einer elektrischen Maschine 2 weist einen Statorkörper 3 und eine elektrische Statorwicklung 4 auf. Am Statorkörper 3 sind Statorzähne 5 und zwischen den Statorzähnen 5 Statornuten 6 ausgebildet. Der Statorkörper 3 umfasst Statorscheiben 7, insbesondere Blechlamellen aus Elektroblech zur Bildung eines Blechpakets und/oder andere Scheiben, beispielsweise Deckscheiben.
Die in Fig.l und Fig.2 dargestellten Statorscheiben 7 sind aus Darstellungsgründen vergleichsweise dick dargestellt und können jeweils auch eine Gruppe von Statorscheiben, insbesondere Blechlamellen, umfassen.
Die Statorwicklung 4 umfasst eine Vielzahl von miteinander verbundenen Leiterelementen 8.
In den Statornuten 6 sind Paare 9 von Leiterenden 82 mehrerer Leiterelemente 8 an einer Kontaktstelle 10 in der jeweiligen Statornut 6 zur Bildung von Kontaktverbindungen 11 elektrisch kontaktiert, indem jeweils Kontaktflächen 12 der Paare 9 von Leiterenden 8e mittels von Kontaktkräften in Kontakt gebracht sind. Nach der Bildung der Kontaktverbindungen 11 kann in den Statornuten 6 jeweils entweder ein einziger elektrischer Leiter pro Statornut 6 oder ein mehrere elektrische Leiter umfassendes Leiterbündel vorliegen. Die Leiter des Leiterbündels liegen wie in Fig.l dargestellt in radialer Richtung bezüglich einer Statorachse 3.1 übereinander.
Die Leiterelemente 8 der Statorwicklung 4 sind beispielsweise aus Flach- bzw. Rechteckdraht gebildet und haben jeweils einen rechteckförmigen Leiterquerschnitt. Weiterhin können die Leiterelemente 8 der Statorwicklung 4 beispielsweise jeweils eine Lackisolation 8i aufweisen.
Zur Veranschaulichung der Erfindung ist in Fig.l die Statorwicklung 4 nur in einer der Statornuten 5 dargestellt. Die Statorwicklung 4 bildet an den beiden Stirnseiten des Statorkörpers 3 jeweils einen Wickelkopf 4.1 aus. Fig.2 zeigt eine Schnittansicht einer einzelnen Statornut 6 des Stators 1 nach Fig.l.
Fig.3 zeigt eine Ansicht eines Details X nach Fig.2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kontaktverbindungen 11, insbesondere die Kontaktkräfte zur Bildung der Kontaktverbindungen 11, durch Verdrehen von zumindest einer der Statorscheiben 7 des Statorkörpers 3, insbesondere von einzelnen Statorscheiben 7 oder von einer oder mehreren Gruppen von Statorscheiben 7, erzeugt sind. Die Kontaktverbindungen 11 können, wie in Fig.3 bis Fig.5 gezeigt, durch entgegengesetztes Verdrehen von Statorscheiben 7 oder Gruppen 14 von Statorscheiben 7 erzeugt sein. Die Verdrehung der Statorscheiben 7 erfolgt jeweils um einen Verdrehwinkel <|) um die Statorachse 3.1.
Die verdrehten Statorscheiben 7 sind im Statorkörper 3 fixiert, insbesondere durch Verschweißen der verdrehten Statorscheiben 7 mit benachbarten Statorscheiben 7 oder durch eine Presspassung zwischen dem Statorkörper 3 und einem den Statorkörper 3 umgebenden Statorgehäuse.
Die Statorwicklung 4 kann in axialer Richtung bezüglich der Statorachse 3.1 in nicht dargestellter Weise in zumindest zwei Wicklungsteile geteilt sein, wobei jeder Wicklungsteil aus einer Vielzahl von Leiterelementen 8 gebildet ist. Dabei können erfindungsgemäß die Leiterenden 8e des einen Wicklungsteils jeweils unter Bildung einer der Kontaktverbindungen 11 mit einem der Leiterenden 8e eines anderen Wicklungsteils kontaktiert sein, insbesondere kraftschlüssig durch Verdrehen der bestimmten Statorscheiben 7.
Die verdrehten Statorscheiben 7 liegen bezüglich der Statorachse 3.1 im axialen Bereich der jeweiligen Kontaktstelle 10 und drücken mit Zahnflanken 7.1 in Umfangsrichtung bezüglich der Statorachse 3.1 zumindest mittelbar auf die Kontaktflächen 12 zur gegenseitigen Kontaktierung der Kontaktflächen 12 der jeweiligen Kontaktverbindung 11. Die Kontaktstellen 10 der in derselben Statornut 6 liegenden Paare von Leiterenden 8e sowie deren Kontaktverbindungen 11 können in der jeweiligen Statornut 6 an derselben oder an unterschiedlichen axialen Positionen liegen.
Die Leiterenden 8e zumindest einer der Kontaktverbindungen 11 sind paarweise formschlüssig zusammengesteckt.
Die Kontaktflächen 12 der jeweiligen Kontaktverbindung 11 sind parallel oder quasiparallel zu Zahnflanken 4.1 der jeweiligen Statornut 4 ausgebildet. Die Kontaktflächen 12 der jeweiligen Kontaktverbindungen 11 werden nach dem axialen Zusammenstecken der Paare von Leiterenden 8e mittels der verdrehten Statorscheiben 7 gegeneinander gedrückt.
Eines der beiden Leiterenden 8e der jeweiligen Kontaktverbindung 11 weist nach dem ersten Ausführungsbeispiel eine Ausnehmung 16, insbesondere Ausklinkung, und das andere Leiterende 8e der Kontaktverbindung 11 einen in die Ausnehmung 16 des einen Leiterendes 8e vorstehenden Vorsprung 17, insbesondere einen eckigen Zapfen, auf. Die Ausnehmung 16 und der Vorsprung 17 der jeweiligen Kontaktverbindung 11 haben korrespondierende Kontaktflächen 12. Dabei kann die Ausnehmung 16 des einen Leiterendes 8e der jeweiligen Kontaktverbindung 11 in axialer Richtung bezüglich der Statorachse 3.1 jeweils länger ausgebildet sein als der Vorsprung 17 des anderen Leiterendes 8e der jeweiligen Kontaktverbindung 11, wodurch jeweils ein Ausgleichsspalt 18 gebildet ist.
Im Bereich der Kontaktstellen 10 kann zwischen der jeweiligen Statornut 6 und den in der jeweiligen Statornut 6 liegenden Leiterelementen 8 jeweils eine Nutisolation 21 vorgesehen sein, die insbesondere hülsenförmig oder manschettenförmig ist.
Fig.4 zeigt eine Ansicht des Details X nach Fig.2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel haben beide Leiterenden 8e der jeweiligen Kontaktverbindung 11 jeweils einen Vorsprung 17. Außerdem ist ein zusätzliches Verbindungselement 19 als dritter Kontaktpartner der jeweiligen Kontaktverbindung 11 vorgesehen, das die beiden Leiterenden 8e der jeweiligen Kontaktverbindung 11 miteinander verbindet, insbesondere durch hülsenförmiges Umschließen der beiden Vorsprünge 17.
Fig.5 zeigt eine Ansicht des Details X nach Fig.2 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Nach dem dritten Ausführungsbeispiel haben beide Leiterenden 8e der jeweiligen Kontaktverbindung 11 jeweils eine Ausnehmung 16. Außerdem ist ein zusätzliches Verbindungselement 19 als dritter Kontaktpartner der jeweiligen Kontaktverbindung 11 vorgesehen, das die beiden Leiterenden 8e der jeweiligen Kontaktverbindung 11 miteinander verbindet, insbesondere durch Anordnen bzw. Hineinragen des Verbindungselementes 19 in den bzw. in die beiden Ausnehmungen 16 der beiden Leiterenden 8e. Das zusätzliches Verbindungselement 19 ist nach dem dritten Ausführungsbeispiel stift- oder zapfenförmig ausgebildet.
Zwischen den Kontaktpartnern 8e,19 der jeweiligen Kontaktverbindung 11, insbesondere im Ausgleichsspalt 18 oder am zusätzlichen Verbindungselement 19, kann ein stoffschlüssiges Fügemittel, insbesondere ein Weichlot oder eine Beschichtung umfassend Silber und/oder Nickel, vorgesehen sein, um zusätzlich zum erfindungsgemäßen Form- und Kraftschluss eine stoffschlüssige Verbindung herstellen zu können.
Fig.6 zeigt ein erfindungsgemäßes Paar von Leiterenden zur Bildung einer der Kontaktverbindungen gemäß einer ersten Ausführung des ersten Ausführungsbeispiels.
Nach der ersten Ausführung ist der als eckiger, abgesetzter Zapfen ausgeführte Vorsprung 17 des einen Leiterendes 8e nach dem Einstecken in die Ausnehmung 16 des anderen Leiterendes 8e vollständig von dem anderen Leiterende 8e umschlossen und somit nicht mehr sichtbar.
Fig.7 zeigt ein erfindungsgemäßes Paar von Leiterenden zur Bildung einer der Kontaktverbindungen gemäß einer zweiten Ausführung des ersten Ausführungsbeispiels. Nach der zweiten Ausführung ist die Ausnehmung 16 des einen Leiterendes 8e als Ausklinkung ausgeführt, die in Richtung einer Höhe oder Breite des Leiterendes 8e durchgängig ausgebildet ist. Beispielsweise bildet die Ausnehmung 16 ein gabelförmiges Leiterende 8e. Der als eckiger Zapfen ausgeführte Vorsprung 17 des anderen Leiterendes 8e wird zur Herstellung einer zapfenstoß-förmigen oder scherzapfen-förmigen (begrifflich in Anlehnung an Holzverbindungen bzw. Holzbalkenverbindungen) Kontaktverbindung 11 zwischen die Zinken 15 des gabelförmigen Leiterendes 8e gesteckt. Die Ausklinkung 16 und der Zapfen 17 können korrespondierend keilförmig ausgebildet sein, damit die Kontaktverbindung 11 nach dem Erzeugen der Kontaktkräfte durch das Verdrehen der Statorscheiben 7 eine axiale Ausziehkraft gegen ungewünschtes Trennen der Kontaktverbindung 11 aufnehmen kann.
Alternativ zum Zapfenstoß bzw. Scherzapfen können die Leiterenden des jeweiligen Paars von Leiterenden auch ein sogenanntes gerades Blatt bilden, begrifflich in Anlehnung an Holzverbindungen bzw. Holzbalkenverbindungen.
Fig.8 zeigt ein erfindungsgemäßes Paar von Leiterenden zur Bildung einer der Kontaktverbindungen gemäß einer dritten Ausführung des ersten Ausführungsbeispiels
Nach der zweiten Ausführung ist die Kontaktverbindung zapfenblattstoß-förmig ausgeführt.
Fig.9 zeigt ein erfindungsgemäßes Paar von Leiterenden mit einem Zusatzelement zur Erzeugung einer zusätzlichen Kontaktkraft.
In den Statornuten 6 kann im Bereich der Kontaktstellen 10 jeweils ein Zusatzelement 20 zur Erzeugung einer zusätzlichen, die Kontaktflächen 12 aneinanderdrückenden Kontaktkraft vorgesehen sein, das insbesondere ein Federelement oder ein Crimpelement ist und beispielsweise hülsenförmig oder klammerförmig ausgeführt ist. Das Zusatzelement 20 kann sich beispielsweise mit Spitzen 20.1 in das Material der Leiterenden 8e hineinbeißen.

Claims

Ansprüche
1. Stator (1) einer elektrischen Maschine (2), der einen Statorkörper (3) mit einer Statorachse (3.1) und eine elektrische Statorwicklung (4) aufweist, wobei am Statorkörper (3) Statorzähne (5) und zwischen den Statorzähnen (5) Statornuten (6) ausgebildet sind, wobei der Statorkörper (3) Statorscheiben (7) umfasst, insbesondere Blechlamellen zur Bildung eines Blechpakets und/oder Deckscheiben, wobei die Statorwicklung (4) eine Vielzahl von miteinander verbundenen Leiterelementen (8) umfasst, wobei in den Statornuten (6) Paare (9) von Leiterenden (8e) mehrerer Leiterelemente (8) an einer Kontaktstelle (10) in der jeweiligen Statornut (6) zur Bildung von Kontaktverbindungen (11) elektrisch kontaktiert sind, indem jeweils Kontaktflächen (12) der Paare (9) von Leiterenden (8e) mittels von Kontaktkräften (13) in Kontakt gebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktverbindungen (11), insbesondere die Kontaktkräfte (13) zur Bildung der Kontaktverbindungen (11), durch Verdrehen von zumindest einer der Statorscheiben (7) des Statorkörpers (3), insbesondere von einzelnen Statorscheiben (7) oder von einer oder mehreren Gruppen (14) von Statorscheiben (7), erzeugt sind.
2. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehten Statorscheiben (7) im axialen Bereich der jeweiligen Kontaktstelle (10) liegen und mit Zahnflanken (7.1) in Umfangsrichtung zumindest mittelbar auf die Kontaktflächen (12) drücken zur gegenseitigen Kontaktierung der Kontaktflächen (12) der jeweiligen Kontaktverbindung (11).
3. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterenden (8e) zumindest einer der Kontaktverbindungen (11) formschlüssig zusammengesteckt sind.
4. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Leiterenden (8e) der jeweiligen Kontaktverbindung (11) eine Ausnehmung (16), insbesondere Ausklinkung, und das andere Leiterende (8e) der Kontaktverbindung (11) einen in die Ausnehmung (16) des einen Leiterendes (8e) vorstehenden Vorsprung (17), insbesondere einen eckigen Zapfen, aufweist, wobei die Ausnehmung (16) und der Vorsprung (17) der jeweiligen Kontaktverbindung (11) korrespondierende Kontaktflächen (12) haben.
5. Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (16) des einen Leiterendes (8e) der jeweiligen Kontaktverbindung (11) in axialer Richtung bezüglich der Statorachse (3.1) jeweils länger ausgebildet ist als der Vorsprung (17) des anderen Leiterendes (8e) der jeweiligen Kontaktverbindung (11), wodurch jeweils ein Ausgleichsspalt (18) gebildet ist.
6. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beide Leiterenden (8e) der jeweiligen Kontaktverbindung (11) jeweils einen Vorsprung (17) oder jeweils eine Ausnehmung (16) aufweisen und dass ein zusätzliches Verbindungselement (19) als dritter Kontaktpartner der jeweiligen Kontaktverbindung (11) vorgesehen ist, das die beiden Leiterenden (8e) der jeweiligen Kontaktverbindung (11) miteinander verbindet, insbesondere durch Umschließen der beiden Vorsprünge (17) bzw. durch Anordnen in den beiden Ausnehmungen (16) der beiden Leiterenden (8e), und das insbesondere hülsenförmig bzw. stift- oder zapfenförmig ausgebildet ist.
7. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kontaktpartnern (8e,19) der jeweiligen Kontaktverbindung (11), insbesondere im Ausgleichsspalt (18) oder am zusätzlichen Verbindungselement (19), ein stoffschlüssiges Fügemittel, insbesondere ein Weichlot oder eine Beschichtung umfassend Silber und/oder Nickel, vorgesehen ist.
8. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (12) der jeweiligen Kontaktverbindung (11) parallel oder quasiparallel zu Zahnflanken (5.1) der jeweiligen Statornut (6) ausgebildet sind.
9. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der jeweiligen Statornut (6) ein Zusatzelement (20) zur Erzeugung einer zusätzlichen Kontaktkraft vorgesehen ist, das insbesondere ein Federelement oder ein Crimpelement ist.
10. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Kontaktstellen (10) zwischen der jeweiligen Statornut (6) und den in der Statornut (6) liegenden Leiterelementen (8) jeweils eine Nutisolation (21) vorgesehen ist, die insbesondere hülsenförmig oder manschettenförmig ist. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterelemente (8) der Statorwicklung (4) aus Flach- bzw. Rechteckdraht gebildet sind und jeweils einen rechteckförmigen Leiterquerschnitt haben. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehten Statorscheiben (7) im Statorkörper (3) fixiert sind, insbesondere durch Verschweißen der verdrehten Statorscheiben (7) mit benachbarten Statorscheiben (7) oder durch eine Presspassung zwischen dem Statorkörper (3) und einem Statorgehäuse. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (4) in axialer Richtung bezüglich der Statorachse (3.1) in zumindest zwei Wicklungsteile geteilt ist, wobei jeder Wicklungsteil aus einer Vielzahl von Leiterelementen (8) gebildet ist, wobei Leiterenden (8e) des einen Wicklungsteils jeweils unter Bildung einer der Kontaktverbindungen (11) mit einem der Leiterenden (8e) eines anderen Wicklungsteils kontaktiert sind, insbesondere kraftschlüssig durch Verdrehen der bestimmten Statorscheiben (7). Elektrische Maschine (2) mit einem Stator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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