WO2009135465A2 - Spule für eine elektrische maschine und herstellungsverfahren für eine spule - Google Patents

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    • Y10T29/49071—Electromagnet, transformer or inductor by winding or coiling

Definitions

  • the invention relates to a coil, in particular for an electrical machine according to the preamble of claim 1, a stator according to the preamble of claim 16, a method for producing a coil according to the preamble of claim 19, and a method for producing a stator according to the preamble of Claim 22.
  • a disadvantage of the known system of the prior art is that the conductor loops are subsequently introduced into the grooves of the already prepared stators and fixed with expensive procedures, in particular must be contacted.
  • Object of the present invention is to provide a simple and safe to manufacture coil or a stator for an electric machine, which also has a high degree of filling of conductive material, as well as to provide a reliable manufacturing process for a coil or a stator.
  • a coil in particular for an electrical machine, in particular for a transformer or an electromechanical converter, in particular an electric motor, for conducting an electric current for generating a magnetic field
  • the coil is composed of individual windings, and the windings are formed substantially as a flat body, so that a dense packing with superposed turns is achieved, and in each case one turn having at least one circumferential trace except for at least one electrical interruption on one side, and the trace of a turn at one point has an electrically conductive connection with a trace of an adjacent turn, wherein the turns, moreover, substantially with each other are electrically isolated.
  • the solution to the problem provides a simple to build coil of individual turns in the sense of divided flat sections, the winding heads, which are formed on top sides of the coil, are greatly reduced, since the conductive connections are provided on the side and preferably not in the head region of the coil , This requires a smaller axial space of the electric machine, which is very important for many applications that suffer in particular from lack of space. It also leads to material savings.
  • a safe and simple way of contacting between different windings of a coil is when the substantially gap-shaped interruptions between adjacent turns are arranged in particular offset and / or wherein the electrically conductive connections between adjacent turns are arranged, wherein the electrically conductive connection in particular arranged directly adjacent to the substantially gap-shaped interruption of a turn.
  • the working area in the production is better utilized when the substantially gap-shaped interruptions and / or the electrically conductive connections fertilize the turns for each of the successive turns each offset by a predetermined distance from the connection and / or interruption of the previous turn.
  • the following connection can be made in this way, even in tight packs without disturbing an adjacent connection.
  • a simplified and reliable assembly of the coil from the wind tongues is given when the substantially gap-shaped interruptions and / or the electrically conductive connections of the windings are arranged on a longitudinal side of the coil.
  • turns in particular the flat cross sections of the turns adapted to the respective requirements, in particular within a coil, are designed differently, the turns in particular formed as a rectangular flat body are.
  • a simple and inexpensive production is possible if the turns of a conductive sheet metal material, in particular a copper strip, formed, in particular stamped, are.
  • a secure construction is provided if the windings are electrically insulated from one another except for the electrically conductive connection, in particular by means of a thin insulating layer, in particular of paper and / or lacquer and / or oxide. It is advantageous if the electrically conductive connection between the windings by means of brazing and / or mechanical pressure and / or soldering under protective gas atmosphere or the like is to be made.
  • the production by means of brazing under a protective atmosphere allows a fast and safe production, wherein in particular a plurality of turns can be electrically connected in one step. This can be done for example by means of a rapid inductive heating done in a short time.
  • connection means can be galvanically and / or brought by a small plate to the point to be connected and the turns are placed on each other. Then, a bias voltage for generating a short-time heating can be applied to the melting temperature, wherein preferably a protective gas atmosphere is applied.
  • the coil is to be assembled outside the electrical machine, including the electrically conductive connections between the windings and only then to be inserted into the electrical machine.
  • the coil can thus be electrically connected to inaccessible in the inserted state points, which provides a larger workspace.
  • the finished coil can be stored separately from the stator or flexibly used in various electrical machines, as well as transformers.
  • the coil is introduced into the stator in such a way that the essentially gap-shaped interruptions and / or the electrically conductive connections are arranged in a slot region of the stator.
  • a reliable electrical contact is made possible if a contact region for the electrical connection is provided on at least one end turn of the coil, the contact region being provided in particular with a solder line for a soldering process, in particular with a tin layer, and / or the contact region in particular dere is stripped and / or in particular for further electrical contact welding beads or welding hump has.
  • the contact areas can be generated after or before the installation of the coil in an electrical machine.
  • the windings are provided with a layer which reduces or protects the corrosion.
  • a flexible construction of an electrical machine is possible if the two end turns each have a contact region, wherein the two contact regions of the end turns are arranged at a winding end and / or a respective contact region is provided at one of the two opposite winding ends.
  • turns are provided with an adhesive layer to each other except for the areas of the electrically conductive connections of the turns, in particular for a thermally activatable bonding process, wherein the adhesive layer in particular thicker than the insulating layer is.
  • stator of an electromechanical transducer with an inner or outer rotor wherein the stator has at least one coil according to one of claims 1 to 17, wherein the stator has a divided structure, in particular a star-yoke structure, and Coil in the sense of a single tooth coil is placed on a tooth of the star.
  • the turns of a single tooth coil are formed smaller near a foot portion of a tooth than in a shoulder portion of a tooth.
  • a simplified construction and a cost-saving production is possible if several coils are provided at their contact areas with a contact unit for simultaneous contacting.
  • the object is also achieved by a method for producing a coil, in particular according to one of the preceding claims 1 to 15, wherein substantially rectangular, flat turns, which have a substantially gap-shaped interruption in a longitudinal region, are arranged one above the other and each adjacent turns by means a connection method in the longitudinal region, wherein the coil is preferably assembled outside the electrical machine, including the electrically conductive connections between the windings and only then inserted into the electrical machine.
  • electrically conductive connections between the windings are carried out simultaneously by means of soldering, in particular brazing, in particular under a protective gas atmosphere and / or mechanical pressure or the like, in particular between several or all windings.
  • a thermally activatable adhesive is preferably used for mechanically fixing the windings to one another, in particular before the windings are insulated from one another.
  • the object is also achieved by a method for producing a stator, in particular according to one of claims 16 to 18, with a coil, according to one of claims 1 to 15, in particular produced by a method of claims 19 to 21, wherein the coil outside the Stators of individual, flat turns piled up and soldered together for the production of individual, electrically conductive connections in the slot portion of the stator, and then each as a spool pack on each tooth of a star of a star-yoke construction and then placed after occupation of the star Star is inserted into the yoke.
  • FIG. 1 shows a schematic section through a star-yoke construction of an electric machine with coils
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of the star yoke
  • FIG. 5 shows a schematic perspective illustration of a part of a coil
  • FIG. 6a, b, c schematic representation of turns of a coil
  • Fig. 7a, b schematic representation of turns of a coil.
  • Fig. 1 shows a schematic section through a star-yoke structure 15 of an electric machine with coils 1.
  • a constant width for example 0th , 33 mm, has.
  • the winding cross-sectional dimensioning of the innermost turn 2 to the outermost steadily increase.
  • the width of a first turn is approximately 3.3 mm
  • the thickness is approximately 1 mm
  • the longitudinal side is 112 mm, groove area 14.
  • the dimensions of the windings then preferably increase, for example, adapted to the slot geometry the further windings with a width of about 10, 6 mm, a constant thickness of about 1 mm x and a longitudinal side of about 124 mm.
  • the insulation between two windings is about 0.2 mm thick.
  • the interruption 4 is at a first turn about 3 mm up to 5 mm wide at the top turn and the conductive connection 7 about 5 mm wide.
  • Fig. 2 shows a star-yoke structure 15 with coils 1 on all teeth 16 in an electric machine.
  • the protruding contact areas 23 corresponding to The coils 1 are provided as contact points for the current termination of the current.
  • Fig. 3 shows a schematic section through a star 17.
  • the turns 2 are shown schematically, so that the smallest turn 2 rests against the foot region 20 of the tooth 16 and followed by rising larger turns 2 to the largest turn 2 at the shoulder region 21 of the tooth 16 is constructed.
  • Fig. 4 shows a schematic sectional view of a star 17 with teeth 16 and a yoke 19, in which the star 17, as soon as the coils 1 are placed on the teeth 16, is inserted.
  • Fig. 5 shows a schematic perspective view of a portion of a coil 1.
  • the superposed windings 2 are each separated by insulating layers 24.
  • Each turn 2 has an interruption 7 and is contacted with an adjacent turn 2 through a connection 7.
  • the outermost turn 2 has a winding end with a contact region 23 for applying a current.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of turns 2 of a coil 1 in plan view and in cross section.
  • a turn 2 from the foot region of a tooth 16 is shown by way of example, which has a contact region 23 for a current connection at a winding end on a narrow side 25 of the coil 1 and a conductive connection 4 to an adjacent turn 2.
  • Fig. 6b shows a cross section through a turn 2 of Fig. 6a including two adjacent insulating layers 24 and an electrical connection 4 between two turns. 2
  • Fig. 6c shows a winding 2, wherein the contact region 23 is provided at a different position of the winding end of a narrow side 25.
  • Fig. 7a) and b) show schematic representations of turns 2 of a coil 1.
  • the windings 2 have staggered interruptions 4, and different widths of the conductor tracks, wherein a narrower and b is formed wider.
  • the windings are insulated with insulating layers, wherein in each case to directly or more distant adjacent turns a conductive connection is established.
  • Variation 1 shows that a one-sided insulation 24 may be provided.
  • the interruptions are arranged on the longitudinal side of the windings 2, in order to allow a simplified assembly of the coil from the windings, preferably only then being inserted into the tooth.

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Abstract

Spule (1) insbesondere für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Transformator oder einen elektromechanischen Wandler, insbesondere einen elektrischen Motor, zur Leitung eines elektrischen Stromes zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, wobei die Spule aus einzelnen Windungen (2) zusammengesetzt ist, und die Windungen (2) im wesentlichen als Flachkörper ausgebildet sind, so dass eine dichte Packung bei übereinander angeordneten Windungen (2) erreicht wird, und jeweils eine Windung (2) zumindest eine umlaufende Leiterbahn aufweist bis auf zumindest eine elektrische Unterbrechung an einer Seite, und die Leiterbahn einer Windung (2) an einer Stelle eine elektrisch leitende Verbindung mit einer Leiterbahn einer benachbarten Windung (2) aufweist, wobei die Windungen (2) im übrigen im wesentlichen untereinander elektrisch isoliert sind.

Description

Spule für eine elektrische Maschine und Herstellungsverfahren für eine Spule
Die Erfindung betrifft eine Spule insbesondere für eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , einen Stator nach dem Oberbegriff von Anspruch 16, ein verfahren zur Herstellung einer Spule nach dem Oberbegriff von Anspruch 19, und ein Verfahren zur Herstellung eines Stators nach dem Oberbegriff von Anspruch 22.
Bekannt ist es, ein mäanderförmiges Wicklungssystem herzustellen, wie in WO 01/54250 offenbart.
Nachteilig bei dem bekannten System des Stands der Technik ist es, dass die Leiterschleifen nachträglich in die Nuten der bereits vorbereiteten Statoren einzubringen sind und mit aufwendigen Verfahren befestigt, insbesondere kontaktiert werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfach und sicher herzustellende Spule bzw. einen Stator für eine elektrische Maschine zu liefern, die bzw. der zugleich einen hohen Füllgrad aus leitendem Material aufweist, sowie ein zuverlässiges Herstellungsverfahren für eine Spule bzw. einen Stator bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Spule insbesondere für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Transformator oder einen elektromechanischen Wandler, insbesondere einen elektrischen Motor, zur Leitung eines elektrischen Stromes zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, wobei die Spule aus einzelnen Windungen zusammengesetzt ist, und die Windungen im wesentlichen als Flachkörper ausgebildet sind, so dass eine dichte Packung bei übereinander angeordneten Windungen erreicht wird, und jeweils eine Windung zumindest eine umlaufende Leiterbahn aufweist bis auf zumindest eine elektrische Unterbrechung an einer Seite, und die Leiterbahn einer Windung an einer Stelle eine elektrisch leitende Verbindung mit einer Leiterbahn einer benachbarten Windung aufweist, wobei die Windungen im übrigen im wesentlichen untereinander elektrisch isoliert sind.
Die Lösung der Aufgabe liefert eine einfach aufzubauende Spule aus einzelnen Windungen im Sinne von geteilten flachen Schnitten, wobei die Wickelköpfe, die an Kopfseiten der Spule entstehen, stark verkleinert sind, da die leitenden Verbindungen an der Seite und vorzugsweise nicht im Kopfbereich der Spule vorgesehen sind. Dies bedingt einen kleineren axialen Bauraum der elektrischen Maschine, was für viele Anwendungen, die insbesondere unter Raummangel leiden, sehr wichtig ist. Zudem führt es zu Materialeinsparungen.
Aufgrund der flachen Ausbildung der Windungen kann bei gleicher Nutfläche, die zum Ansetzen und Halten der Spule vorgesehen ist, und Windungszahl mehr leitendes Material, insbesondere Kupfer, untergebracht werden. Dies führt dazu, dass der Spulenwiderstand verringert wird und ein größeres Drehmoment im Feldschwächbereich erreicht wird. Zudem können bei gleicher Nutfläche mehr Windungen untergebracht werden, so dass ein größerer Fluss möglich ist und somit ein größeres Dreh- moment. Die Spulen können außerhalb der elektrischen Maschine fertiggestellt und vorab geprüft werden.
Durch die Kontaktierung der leitenden Verbindungen im Seitenbereich der Spule steht ein sehr großer Bauraum für die gesamte Kontaktierung der Windungen zur Verfügung.
Eine sichere und einfache Art der Kontaktierung zwischen verschiedenen Windungen einer Spule liegt vor, wenn die im wesentlichen spaltförmigen Unterbrechungen zwischen benachbarten Windungen insbesondere versetzt angeordnet sind und/oder wobei die im elektrisch leitenden Verbindungen zwischen benachbarten Windungenversetzt angeordnet sind, wobei die elektrisch leitende Verbindung insbesondere in direkter Nachbarschaft zu der im wesentlichen spaltförmigen Unterbrechung einer Windung angeordnet ist.
Der Arbeitsbereich bei der Herstellung wird besser ausgeschöpft, wenn die im wesentlichen spaltförmigen Unterbrechungen und/oder die elektrisch leitenden Verbin- düngen der Windungen für jede der aufeinanderfolgenden Windungen jeweils um eine vorbestimmte Strecke versetzt gegenüber der Verbindung und/oder Unterbrechung der vorhergehenden Windung angeordnet sind. Zudem kann auf diese Weise auch bei engen Packungen ohne Störung einer benachbarten Verbindung die folgende Verbindung hergestellt werden.
Ein vereinfachter und zuverlässiger Zusammenbau der Spule aus den Windzungen ist gegeben, wenn die im wesentlichen spaltförmigen Unterbrechungen und/oder die elektrisch leitenden Verbindungen der Windungen an einer Längsseite der Spule angeordnet sind.
Zum Erreichen einer dichteren Packung können unterschiedliche Formen und Aufbaumöglichkeiten genutzt werden, wenn die Eigenschaften der Windungen, insbesondere die Flachquerschnitte der Windungen an die jeweiligen Anforderungen an- gepasst, insbesondere auch innerhalb einer Spule, unterschiedlich ausgebildet sind, wobei die Windungen insbesondere als rechteckförmige Flachkörper ausgebildet sind.
Eine einfache und kostengünstige Herstellung ist möglich, wenn die Windungen aus einem leitenden Blechbandmaterial, insbesondere einem Kupferband, ausgebildet, insbesondere gestanzt, sind.
Ein sicherer Aufbau ist gegeben, wenn die Windungen bis auf die elektrisch leitende Verbindung voneinander elektrisch isoliert sind, insbesondere mittels einer dünnen Isolierungsschicht, insbesondere aus Papier und/oder Lack und/oder Oxid. Vorteilhaft ist es, wenn die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Windungen mittels Hartlöten und/oder mechanischen Druck und/oder Löten unter Schutzgasatmosphäre oder dergleichen vorzunehmen ist. Die Herstellung mittels Hartlöten unter Schutzatmosphäre ermöglicht eine schnelle und sichere Herstellung, wobei insbesondere mehrere Windungen in einem Arbeitsschritt elektrisch verbunden werden können. Dies kann beispielsweise mittels eine schnellen induktiven Aufheizung geschehen in kurzer Zeit geschehen. Insbesondere kann zudem ein Verbindungsmittel galvanisch und/oder durch ein Plättchen an die zu verbindende Stelle gebracht werden und die Windungen aufeinander gelegt werden. Dann kann eine Vorspannung zur Erzeugung einer Kurzzeiterwärmung auf Schmelztemperatur angelegt werden, wobei vorzugsweise eine Schutzgasatmosphäre angelegt wird.
Eine starke Vereinfachung hinsichtlich eines Zusammenbaus von elektrischen Maschinen ist gegeben, wenn die Spule außerhalb der elektrischen Maschine zusammenzusetzen ist, einschließlich der elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Windungen und erst anschließend in die elektrische Maschine einzusetzen ist. Die Spule kann somit auch an im eingesetzten Zustand unzugänglichen Stellen elektrisch verbunden werden, was einen größeren Arbeitsbereich bereitstellt. Zudem kann die fertige Spule getrennt vom Stator gelagert werden oder auch flexibel in unterschiedlichen elektrischen Maschinen, wie auch Transformatoren eingesetzt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn nach dem Zusammenbau die Spule derart in den Stator eingebracht sind, dass die im wesentlichen spaltförmigen Unterbrechungen und/oder die elektrisch leitenden Verbindungen in einem Nutbereich des Stators angeordnet sind.
Vorteilhaft ist es, wenn die Unterbrechung entsprechend den elektrischen Anforderungen angepasst ausgebildet ist.
Ein zuverlässiger elektrischer Kontakt wird ermöglicht, wenn an zumindest einer end- seitigen Windung der Spule ein Kontaktbereich zum Stromanschluss vorgesehen sind, wobei der Kontaktbereich insbesondere mit einem Lotstrich für einen Lötprozess versehen ist, insbesondere mit einer Zinnschicht, und/oder der Kontaktbereich insbeson- dere abisoliert ist und/oder insbesondere zur weiteren elektrischen Kontaktierung Schweißsicken oder Schweißbuckel aufweist. Die Kontaktbereiche können nach oder vor dem Einbau der Spule in eine elektrische Maschine erzeugt werden.
Zur sicheren Lagerung einer Spule außerhalb einer elektrischen Maschine ist es vor- teilhaft, wenn die Wicklungen mit einer und korrosionsvermindernde bzw. - schützende Schicht versehen sind.
Ein flexibler Aufbau einer elektrischen Maschine ist möglich, wenn die zwei endseitigen Windungen jeweils einen Kontaktbereich aufweisen, wobei die beiden Kontaktbereiche der endseitigen Windungen an einem Wicklungsende angeordnet sind und/oder jeweils ein Kontaktbereich an einem der beiden gegenüberliegenden Wicklungsenden vorgesehen ist.
Eine bessere mechanische Verbindung der Windungen untereinander ist möglich, wenn die Windungen insbesondere vor dem elektrischen Kontaktieren bis auf die Bereiche der elektrisch leitenden Verbindungen der Windungen untereinander mit einer Klebeschicht versehen sind, insbesondere für einen thermisch aktivierbaren Klebeprozess, wobei die Klebeschicht insbesondere dicker als die Isolierschicht ist.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch einen Stator eines elektromechanischen Wandlers mit einem Innen- oder Außenrotor wobei der Stator zumindest eine Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 17 aufweist, wobei der Stator einen geteilten Aufbau aufweist, insbesondere einen Stern-Joch-Aufbau , und die Spule im Sinne einer Einzelzahnspule auf einen Zahn des Sterns aufgesetzt ist.
die Windungen einer Einzelzahnspule in der Nähe eines Fußbereichs eines Zahns kleiner ausgebildet sind als in einem Schulterbereich eines Zahns.
Ein vereinfachter Aufbau und eine kostensparende Herstellung ist möglich, wenn meh- rere Spulen an ihren Kontaktbereichen mit einer Kontakteinheit zur gleichzeitigen Kontaktierung versehen sind. Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Spule, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, wobei im wesentlichen rechteckförmige, flache Windungen, die eine im wesentlichen spaltförmige Unterbrechung in einem Längsbereich aufweisen, übereinander angeordnet werden und jeweils benachbarte Windungen mittels eines Verbindungsverfahrens durch eine lei- tende Verbindung in dem Längsbereich verbunden werden, wobei die Spule vorzugsweise außerhalb der elektrischen Maschine zusammengesetzt wird, einschließlich der elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Windungen und erst anschließend in die elektrische Maschine eingesetzt wird.
Vorteilhaft ist es, wenn die elektrisch leitenden Verbindungen zwischen den Windungen mittels Löten, insbesondere Hartlöten, insbesondere unter Schutzgasatmosphäre und/oder mechanischem Druck oder dergleichen insbesondere zwischen mehreren oder allen Windungen gleichzeitg ausgeführt werden.
Zur sicheren Verbindung wird vorzugsweise ein thermisch aktivierbarer Kleber zum mechanischen Fixieren der Windungen untereinander insbesondere vor dem Isolieren der Windungen untereinander eingesetzt.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators, insbesondere nach einem der Ansprüche 16 bis 18, mit einer Spule, nach einem der Ansprüche 1 bis 15, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren der Ansprüche 19 bis 21 , wobei die Spule außerhalb der Stators aus einzelnen, flachen Windungen aufgestapelt und zusammen zur Herstellung einzelner, elektrisch leitender Verbindungen im Nutbereich des Stators verlötet wird, und anschließend jeweils als Spu- lenpacket auf jeweils einen Zahn eines Sterns eines Stern-Joch-Aufbaus aufgesetzt und anschließend nach Besetzung des Sterns der Stern in das Joch eingesetzt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert sind. Die Anführungen in den folgenden Ausführungsformen sind nicht einschränkend sondern lediglich beispielhaft zu verstehen.
Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Stern-Joch-Aufbaus einer elektrischen Maschinejnit Spulen,
Fig. 2 einen Stern Joch-Aufbau in einer elektrischen Maschine,
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Stern mit Spulen,
Fig. 4 schematische Schnittdarstellung Stern-Joch, Fig. 5 eine schematische perspektivische Darstellung eines Teils einer Spule,
Fig. 6a,b,c schematische Darstellung von Windungen einer Spule und
Fig. 7a, b schematische Darstellung von Windungen einer Spule.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Stern-Joch-Aufbau 15 einer elektrischen Maschine mit Spulen 1. Zwischen zwei Spulen 1 zweier Zähne 16 bildet sich nach dem Aufstecken eine freigelassene Nut 22, die vorzugsweise über die Nuttiefe eine konstante Breite, beispielsweise 0,33 mm, hat. Dazu wird aufgrund der Kreisbahnanordnung der Zähne 16 die Windungsquerschnittsdimensionierung von der innersten Windung 2 bis zur äußersten stetig zunehmen. In einem Dimensionie- rungsbeispiel liegt die Breite eine ersten Windung bei etwa 3,3 mm, die Dicke bei etwa 1 mm und die Längsseite bei 112 mm, Nutbereich 14. Die Maße der Windungen nehmen dann beispielhaft vorzugsweise, angepasst an die Nutgeometrie, zu mit den weiter angebrachten Windungen mit einer Breite von etwa10, 6 mm, einer konstant bleibenden Dicke von etwa 1 mm x und einer Längsseite von etwa 124 mm. Die Iso- lierung zwischen zwei Windungen liegt bei etwa 0,2 mm Dicke. Die Unterbrechung 4 ist bei einer ersten Windung etwa ca. 3 mm bis zu 5 mm bei der obersten Windung breit und die leitende Verbindung 7 ca. 5 mm breit.
Fig. 2 zeigt einen Stern-Joch-Aufbau 15 mit Spulen 1 an allen Zähnen 16 in einer elektrischen Maschine. Die herausragenden Kontaktbereiche 23 entsprechend Wi- ckelenden, der Spulen 1 sind als Kontaktstellen für den Stromabschluss der Bestro- mung vorgesehen.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Stern 17. Die Windungen 2 sind schematisch dargestellt, so dass die kleinste Windung 2 am Fußbereich 20 des Zahnes 16 anliegt und gefolgt von steig größeren Windungen 2 bis zu der größten Windung 2 am Schulterbereich 21 des Zahnes 16 aufgebaut ist.
Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Sterns 17 mit Zähnen 16 und eines Jochs 19, in das der Stern 17, sobald die Spulen 1 auf die Zähne 16 aufgesetzt sind, eingeschoben wird.
Fig. 5 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Teils einer Spule 1. Die übereinander angeordneten Windungen 2 sind jeweils durch isolierungsschichten 24 getrennt. Jede Windung 2 hat eine Unterbrechung 7 und ist mit einer benachbar- ten Windung 2 durch eine Verbindung 7 kontaktiert. Die äußerste Windung 2 hat ein Wickelende mit einem Kontaktbereich 23 zum Anlegen eines Stromes.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung von Windungen 2 einer Spule 1 in Aufsicht und im Querschnitt.
In Fig. 6a) ist beispielhaft eine Windung 2 aus dem Fußbereich eines Zahnes 16 gezeigt, die an einem Wickelende an einer Schmalseite 25 der Spule 1 einen Kontaktbereich 23 für einen Stromanschluss aufweist sowie eine leitende Verbindung 4 zu einer benachbarten Windung 2.
Fig. 6b) zeigt einen Querschnitt durch eine Windung 2 aus Fig. 6a einschließlich zweier benachbarter Isolierschichten 24 sowie einer elektrischen Verbindung 4 zwischen zwei Windungen 2.
Fig. 6c) zeigt eine Windung 2, wobei der Kontaktbereich 23 an einer anderen Position des Wicklungsendes einer Schmalseite 25 vorgesehen ist. Fig. 7a) und b) zeigen schematische Darstellungen von Windungen 2 einer Spule 1. Die Windungen 2 weisen versetzt angeordnete Unterbrechungen 4 auf, sowie unterschiedliche Breiten der Leiterbahnen, wobei a schmaler und b breiter ausgebildet ist. Im Schnitt AA bzw. BB wird deutlich, dass die Windungen mit Isolierschichten isoliert sind, wobei jeweils zu direkt oder auch weiter entfernten benachbarten Windungen eine leitende Verbindung aufgebaut ist. Variante 1 zeigt, dass auch eine einseitige Isolierung 24 vorgesehen sein kann. Die Unterbrechungen sind an der Längsseite der Windungen 2 angeordnet, um eine vereinfachte Zusammenbau der Spule aus den Windungen zu ermöglichen, wobei vorzugsweise erst anschließend ein Einset- zen in den Zahn erfolgt.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Spule
2 Windung
3 Längsrichtung
4 Unterbrechung
5 Seite
6 Stelle
7 Verbindung
8 Strecke
9 Querschnitt
10 Flachkörper
11 Längsseite
12 Stator
13 EinzelzahnSpule
14 Nutbereich
15 Stern-Joch-Aufbau
16 Zahn
17 Stern
18 Längsbereich
19 Joch
20 Fußbereich
21 Schulterbereich
22 Nut
23 Kontaktbereich
24 Isolierungsschicht
25 Schmalseite

Claims

ANSPRÜCHE
1. Spule (1 ) insbesondere für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Transformator oder einen elektromechanischen Wandler, insbesondere einen elektrischen Motor, zur Leitung eines elektrischen Stromes zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, wobei die Spule aus einzelnen Windungen (2) zusammengesetzt ist, und die Windungen (2) im wesentlichen als Flachkörper ausgebildet sind, so dass eine dichte Packung bei übereinander angeordneten Windungen (2) erreicht wird, und jeweils eine Windung (2) zumindest eine umlaufende Leiterbahn aufweist bis auf zumindest eine elektrische Unterbrechung (4) an einer Seite (5), und die Leiterbahn einer Windung (2) an einer Stelle (6) eine elektrisch leitende Verbindung (7) mit einer Leiterbahn einer benachbarten Windung (2) aufweist, wobei die Windungen (2) im übrigen im wesentlichen untereinander elektrisch isoliert sind.
2. Spule nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen spaltförmigen Unterbrechungen (4) zwischen benachbarten Windungen (2) insbe- sondere versetzt angeordnet sind und/oder wobei die im elektrisch leitenden Verbindungen (7) zwischen benachbarten Windungen (2) versetzt angeordnet sind, wobei die elektrisch leitende Verbindung (7) insbesondere in direkter Nachbarschaft zu der im wesentlichen spaltförmigen Unterbrechung (4) einer Windung (2) angeordnet ist.
3. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen spaltförmigen Unterbrechungen (4) und/oder die elektrisch leitenden Verbindungen (7) der Windungen (2) für jede der aufeinanderfolgenden Windungen (2) jeweils um eine vorbestimmte Strecke (8) versetzt gegenüber der Verbindung und/oder Unterbrechung der vorhergehenden Windung (2) angeordnet sind.
4. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen spaltförmigen Unterbrechungen (4) und/oder die elektrisch leitenden Verbindungen (7) der Windungen (2) an einer Längsseite (11 ) der Spule (1 ) angeordnet sind.
5. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaften der Windungen (2), insbesondere die Flachquerschnitte (9) der Windungen (2) an die jeweiligen Anforderungen angepasst, insbesondere auch innerhalb einer Spule (1), unterschiedlich ausgebildet sind, wobei die Windungen (2) insbesondere als rechteckförmige Flachkörper (10) ausgebildet sind.
6. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen (2) aus einem leitenden Blechbandmaterial, insbesondere einem Kupferband, ausgebildet, insbesondere gestanzt, sind.
7. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen (2) bis auf die elektrisch leitende Verbindung (7) voneinander elektrisch isoliert sind, insbesondere mittels einer dünnen Isolierungsschicht (24), insbesondere aus Papier und/oder Lack und/oder Oxid.
8. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Verbindung (7) zwischen den Windungen (2) mittels Hartlöten und/oder mechanischen Druck und/oder Löten unter Schutzgasatmosphäre oder dergleichen vorzunehmen ist.
9. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (1) außerhalb der elektrischen Maschine zusammenzusetzen ist, einschließlich der elektrisch leitenden Verbindungen (7) zwischen den Windungen (2) und erst anschließend in die elektrische Maschine einzusetzen ist.
10. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Zusammenbau die Spule derart in den Stator (12) eingebracht sind, dass die im wesentlichen spaltförmigen Unterbrechungen (4) und/oder die elektrisch leitenden Verbindungen (7) in einem Nutbereich (14) des Stators (12) angeordnet sind.
11. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechung (4) entsprechend den elektrischen Anforderungen angepasst ausgebildet ist.
12. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer endseitigen Windung (2) der Spule (1 ) ein Kontaktbereich (23) zum
Stromanschluss vorgesehen sind, wobei der Kontaktbereich (23) insbesondere mit einem Lotstrich für einen Lötprozess versehen ist, insbesondere mit einer Zinnschicht, und/oder der Kontaktbereich (23) insbesondere abisoliert ist und/oder insbesondere zur weiteren elektrischen Kontaktierung Schweißsicken oder Schweißbuckel aufweist.
13. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen mit einer und korrosionsvermindernde bzw. -schützende Schicht versehen sind.
14. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei endseitige Windungen jeweils einen Kontaktbereich aufweisen, wobei die beiden Kontaktbereiche der endseitigen Windungen an einem Wicklungsende angeordnet sind und/oder jeweils ein Kontaktbereich an einem der beiden gegenüberliegenden Wicklungsenden vorgesehen ist.
15. Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen insbesondere vor dem elektrischen Kontaktieren bis auf die Bereiche der elektrisch leitenden Verbindungen der Windungen untereinander mit einer Klebeschicht versehen sind, insbesondere für einen thermisch aktivierbaren Klebeprozess, wobei die Klebeschicht insbesondere dicker als die Isolierschicht ist.
16. Stator eines elektromechanischen Wandlers mit einem Innen- oder Außenrotor wobei der Stator zumindest eine Spule nach einem der Ansprüche 1 bis 17 aufweist, wobei der Stator (12) einen geteilten Aufbau aufweist, insbesondere einen Stern-Joch- Aufbau (15), und die Spule im Sinne einer Einzelzahnspule (13) auf einen Zahn (16) des Sterns (17) aufgesetzt ist.
17. Stator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen einer Einzelzahnspule (13) in der Nähe eines Fußbereichs (20) eines Zahns (16) schmaler ausgebildet sind als in einem Schulterbereich (21) eines Zahns (16).
18. Stator nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spulen an ihren Kontaktbereichen mit einer gemeinsamen Kontakteinheit versehen sind zur gleichzeitigen Kontaktierung mehrerer Spulen.
19. Verfahren zur Herstellung einer Spule (1), insbesondere nach einem der vor- hergehenden Ansprüchel bis 15, wobei im wesentlichen rechteckförmige, flache Windungen (2), die eine im wesentlichen spaltförmige Unterbrechung (4) in einem Längsbereich (18) aufweisen, übereinander angeordnet werden und jeweils benachbarte Windungen (2) mittels eines Verbindungsverfahrens durch eine leitende Verbindung (7) in dem Längsbereich (18) verbunden werden, wobei die Spule (1 ) vorzugsweise außerhalb der elektrischen Maschine zusammengesetzt wird, einschließlich der elektrisch leitenden Verbindungen (7) zwischen den Windungen (2) und erst anschließend in die elektrische Maschine eingesetzt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Verbindungen (7) zwischen den Windungen (2) mittels Löten, insbesondere
Hartlöten, insbesondere unter Schutzgasatmosphäre und/oder mechanischem Druck oder dergleichen insbesondere zwischen mehreren oder allen Windungen gleichzeitg ausgeführt werden.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein thermisch aktivierbarer Kleber zum mechanischen Fixieren der Windungen (2) unter- einander insbesondere vor dem Isolieren der Windungen untereinander eingesetzt wird.
22. Verfahren zur Herstellung eines Stators (12), insbesondere nach einem der Ansprüche 16 bis 18, mit einer Spule (1 ), nach einem der Ansprüche 1 bis 15, insbe- sondere hergestellt nach einem Verfahren der Ansprüche 19 bis 21 , wobei die Spule (1 ) außerhalb der Stators (12) aus einzelnen, flachen Windungen (2) aufgestapelt und zusammen zur Herstellung einzelner, elektrisch leitender Verbindungen (7) im Nutbereich (14) des Stators (12) verlötet wird, und anschließend jeweils als Spulenpacket auf jeweils einen Zahn (16) eines Sterns (17) eines Stern-Joch-Aufbaus (15)aufgesetzt und anschließend nach Besetzung des Sterns (17) der Stern (17) in das Joch (19) eingesetzt wird.
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