WO2010023117A1

WO2010023117A1 - Elektrische maschine

Info

Publication number: WO2010023117A1
Application number: PCT/EP2009/060549
Authority: WO
Inventors: Siegfried Schustek; Torsten Knorr
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2009-08-14
Publication date: 2010-03-04
Also published as: DE102008041685A1

Abstract

Elektrische Maschine mit einem Rotor (15) und einem Stator (14), wobei der Rotor (15) eine Drehachse (17) aufweist und im Bereich seines Außenumfangs Leiteraufnahmen, vorzugsweise Nuten (46), hat, mit Leitern in den Leiteraufnahmen, wobei zumindest zwei Leiter je Leiteraufnahme angeordnet sind, wobei entweder a. zwei Leiter übereinander in radialer Richtung in der Leiteraufnahme angeordnet sind, die jeweils aus einem ein Profil mit zumindest zwei einander gegenüberliegenden parallelen Seiten aufweisendem Draht sind, wobei die tangentiale Breite (B_t) des Leiters, welcher näher an der Drehachse (17) angeordnet ist, kleiner ist als die tangentiale Breite (B_τ) eines Leiters, welcher weiter von der Drehachse (17) entfernt ist oder zwei Leiter übereinander in radialer Richtung in der Leiteraufnahme angeordnet sind, die jeweils aus einem ein Profil aufweisendem Draht mit zumindest annäherungsweise trapezförmigem Querschnitt sind, wobei die größte tangentiale Breite (B_t) des Leiters, welcher näher an der Drehachse (17) angeordnet ist, kleiner ist als die größte tangentiale Breite (B_τ) eines Leiters, welcher weiter von der Drehachse (17) entfernt ist, wobei der Draht ein geprägter Draht ist.

Description

Beschreibung

Titel

Elektrische Maschine

Stand der Technik

In Startern kommen heutzutage hoch ausgenutzte elektrische Maschinen zum Einsatz. Normalerweise befinden sich 2, 4 oder in Sonderfällen auch mehrere Leiter übereinander in einer Nut. Diese Leiter sind im Allgemeinen als mit Kupferlack ummantelte Runddrähte ausgeführt. Die Engstellen im magnetischen

Kreis stellen die Ankerzähne dar, s. a. DE-3230296 A. Die Abbildung zeigt deutlich, dass die Stelle mit der geringsten Eisenquerschnittsfläche im Bereich des Zahnfußes zu finden ist. In dieser Zone befindet sich das Eisenmaterial am stärksten in der Sättigung.

Zukünftig werden verstärkt höherwertige, mit höherer magnetischer Flussdichte ausgestattete Magnete eingesetzt. Dies bedeutet, dass die Ankerzähne einen noch höheren Fluss, ähnlich wie bei elektrisch erregten Maschinen, führen müssen. Ein höherer Fluss bildet sich nur dann aus und kann nur dann zu höherem Moment und einem höheren Wirkungsgrad führen, wenn er auch von den Ankerzähnen geführt werden kann.

Aus verschiedenen Patenten und Wettbewerberanalysen sind mehrere Ansätze bekannt, die genannten Engstellen in den Ankerzähnen weitestgehend zu eliminieren. Dies lässt sich erreichen durch Verwendung anderer

Leiterquerschnitte und Anpassung der Nutform.

Seit längerer Zeit ist der Einsatz von Kupferdrähten mit rechteckförmigem Profil bekannt. Wenn der Nutquerschnitt entsprechend angepasst wird, kann der Nutfüllfaktor erhöht werden. Bei identischem Leiterquerschnitt befinden sich die Leiter auf einem größeren Teilkreis, d.h. die Nuttiefe wird verringert, die Zahnbreite am Zahnfuß wird erhöht. Des Weiteren wurde von Bosch hat eine kostengünstige Alternative entwickelt, die bereits bei Startern in höheren Leistungssegmenten im Einsatz ist.

Während der Oberleiter noch als Runddraht ausgeführt wird, ist der Unterleiter, beispielsweise durch einen Prägeprozess, im Berech des Blechpakets und der Kommutatoranschlüsse in tangentialer Richtung abgeflacht. Hierdurch lässt sich die Nut leicht „V-förmig" ausbilden und es steht ein vergrößerter Eisenquerschnitt zur Flussführung zur Verfügung.

Ebenfalls bereits bekannt sind auf der gesamten Länge abgeflachte Drähte. Hierbei wird entweder das Wickelelement vollständig mit Hilfe eines Stempels platt gedrückt oder der zugeführte Draht durch Rollen vor dem Formen in eine ovalisierte Form gebracht. Diese Ausführungsform bietet zwar den Vorteil, dass die Nutbreite relativ klein werden kann, jedoch wird die Nut im Gegenzug tiefer. Die Feldlinien müssen einen längeren Weg nehmen, der magnetische Spannungsabfall nimmt trotz geringerer Sättigung zu. Zu dem wird bei dieser Lösung jedoch die Engstelle an den Zahnfüßen nicht ausreichend eliminiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen optimierten Kupferfüllfaktor zu ermöglichen und damit die magnetische Sättigung im Zahn eines Starter-Ankers zu reduzieren.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass durch die Reduzierung des magnetischen Spannungsabfalls die ohnehin schon hohe Ausnutzung der elektrischen Maschine noch gesteigert werden kann. Durch einen erhöhten Fluss steigt der Wirkungsgrad. Als Folge der geringeren Sättigung trotz höherem Fluss sinkt die Stromaufnahme des Starters bei gleichem Drehmoment. Darüber hinaus kann durch die optimierte Nutform bei gleicher oder niedrigerer magnetischer Sättigung des Zahnes ein Kupferdraht mit größerem Durchmesser verwendet werden. Damit erhält man eine höhere Maximalleistung der Gleichstrommaschine, die weitestgehend von der Größe des Ankerwiderstands bestimmt wird. Infolgedessen kann mit dem dickeren Draht eine höhere Leistung im selben Ankerdurchmesser dargestellt werden. Wird dagegen der gleiche Drahtquerschnitt weiter verwendet, so ist eine

Baugrößenreduzierung ermöglicht.

Des Weiteren ist ein zusätzliches Verprägen der anderen beiden Flanken möglich, beispielsweise durch ein Formwerkzeug. Charakteristisch ist dann, dass zusätzlich die beiden anderen Flanken parallel zueinander verlaufen wie in obiger Abbildung auf der rechten Seite zu sehen ist. Es ergibt sich ein Leiter mit einem Querschnitt, der dem eines Rechteck- Profilleiters ähnelt, jedoch mit stärker verrundeten Ecken.

Eine optimale Anpassung der Wicklungsdrähte an eine V-förmige Nut (weiter reduzierte Engstelle im Zahn) erhält man, wenn Ober- und Unterleiter unterschiedlich, und zwar trapezförmig, verprägt werden. Je nach Wahl der Nutisolation ergeben sich unterschiedliche erforderliche Nutgeometrien.

Bei herkömmlichem Kupferlackdraht ist grundsätzlich ein zusätzliches

Isolierpapier als Nutauskleidung erforderlich, um die Isolierung beim Fügen und beim Verschränken der Wickelköpfe nicht zu beschädigen. In diesem Fall muss der Nutgrund einen bestimmten Radius aufweisen, damit sich das Isolierpapier an die Nutwand schmiegen kann. Gleiches gilt für das obere Ende der Nut.

Kurze Beschreibungen der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Figuren näher erläutert:

Es zeigen:

Figur 1 eine Startvorrichtung in einem Längsschnitt, - A -

Figur 2a ausschnittweise einen Querschnitt durch ein Ankerpakt mit Wicklung in einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 2b und 2 c zwei Varianten einer Leiteraufnahme,

Figur 3a, 3b, 3c und 3d ein Wicklungssegment des ersten Ausführungsbeispiels in mehreren Ansichten und Schnittdarstellungen,

Figur 4 ausschnittweise einen Querschnitt durch ein Ankerpakt mit Wicklung in einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Figur 5 ein Wicklungselement des zweiten Ausführungsbeispiels in mehreren Ansichten, Figur 6 ausschnittweise einen Querschnitt durch ein Ankerpakt mit Wicklung in einem dritten Ausführungsbeispiel

Figur 7 ausschnittweise einen Querschnitt durch ein Ankerpakt mit Wicklung in einem vierten Ausführungsbeispiel.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt eine Startvorrichtung 10 als Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine in einem Längsschnitt. Diese Startvorrichtung 10 weist beispielsweise einen Startermotor 13 und ein Einrückrelais 16 auf. Der Startermotor 13 und das

Einrückrelais 16 sind an einem gemeinsamen Antriebslagerschild 19 befestigt. Der Startermotor 13 dient funktionell dazu, ein Andrehritzel 22 anzutreiben, wenn es im Zahnkranz 25 der hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine eingespurt ist.

Der Startermotor 13 weist als Gehäuse ein Polrohr 28 auf, das an seinem Innenumfang Polschuhe 31 trägt, die jeweils von einer Erregerwicklung 34 umwickelt sind (Stator 14). Die Polschuhe 31 umgeben wiederum einen Anker 37 (Rotor 15), der ein aus Lamellen 40 aufgebautes Ankerpaket und eine in Nuten 46 angeordnete Ankerwicklung 49 aufweist. Das Ankerpaket 43 ist auf eine

Antriebswelle 44 aufgepresst. An dem Andrehritzel 22 abgewandten Ende der Antriebswelle 13 ist des weiteren ein Kommutator 52 angebracht, der u. a. aus einzelnen Kommutatorlamellen 55 aufgebaut ist. Die Kommutatorlamellen 55 sind in bekannter Weise mit der Ankerwicklung 49 derartig elektrisch verbunden, dass sich bei Bestromung der Kommutatorlamellen 55 durch Kohlebürsten 58 eine Drehbewegung des Ankers 37 im Polrohr 28 ergibt. Eine zwischen dem Einspurrelais 16 und dem Startermotor 13 angeordnete Stromzuführung 61 versorgt im Einschaltzustand sowohl die Kohlebürsten 58 als auch die Erregerwicklung 34 mit Strom. Die Antriebswelle 13 ist kommutatorseitig mit einem Wellenzapfen 64 in einem Gleitlager 67 abgestützt, welches wiederum in einem Kommutatorlagerdeckel 70 ortsfest gehalten ist. Der Kommutatordeckel 70 wiederum wird mittels Zuganker 73, die über den Umfang des Polrohrs 28 verteilt angeordnet sind (Schrauben, beispielsweise 2, 3 oder 4 Stück) im Antriebslagerschild 19 befestigt. Es stützt sich dabei das Polrohr 28 am

Antriebslagerschild 19 ab, und der Kommutatorlagerdeckel 70 am Polrohr 28. Statt in diesem Fall elektrisch erregter Pole kann die Maschine alternativ auch permanentmagnetisch durch am Innenumfang des Polrohrs 28 angeordnete Permanentmagnete erregt sein.

In Antriebsrichtung schließt sich an den Anker 37 ein sogenanntes Sonnenrad 80 an, das Teil eines Planetengetriebes 83 ist. Das Sonnenrad 80 ist von mehreren Planetenrädern 86 umgeben, üblicherweise 3 Planetenräder 37, die mittels Wälzlager 89 auf Achszapfen 92 abgestützt sind. Die Planetenräder 37 wälzen in einem Hohlrad 95 ab, das im Polrohr 28 außenseitig gelagert ist. In Richtung zur

Abtriebsseite schließt sich an die Planetenräder 37 ein Planetenträger 98 an, in dem die Achszapfen 92 aufgenommen sind. Der Planetenträger 98 wird wiederum in einem Zwischenlager 101 und einem darin angeordneten Gleitlager 104 gelagert. Das Zwischenlager 101 ist derartig topfförmig gestaltet, dass in diesem sowohl der Planetenträger 98, als auch die Planetenräder 86 aufgenommen sind. Des Weiteren ist im topfförmigen Zwischenlager 101 das Hohlrad 95 angeordnet, das letztlich durch einen Deckel 107 gegenüber dem Anker 37 geschlossen ist. Auch das Zwischenlager 101 stützt sich mit seinem Außenumfang an der Innenseite des Polrohrs 28 ab. Der Anker 37 weist auf dem vom Kommutator 52 abgewandten Ende der Antriebswelle 13 einen weiteren

Wellenzapfen 110 auf, der ebenfalls in einem Gleitlager 113 aufgenommen ist, ab. Das Gleitlager 113 wiederum ist in einer zentralen Bohrung des Planetenträgers 98 aufgenommen. Der Planetenträger 98 ist einstückig mit der Abtriebswelle 116 verbunden. Diese Abtriebswelle ist mit ihrem vom Zwischenlager 101 abgewandten Ende 119 in einem weiteren Lager 122, welches im Antriebslagerschild 19 befestigt ist, abgestützt. Die Abtriebswelle 116 ist in verschiedene Abschnitte aufgeteilt: So folgt dem Abschnitt, der im Gleitlager 104 des Zwischenlagers 101 angeordnet ist, ein Abschnitt mit einer sogenannten Geradverzahnung 125 (Innenverzahnung), die Teil einer sogenannten Wellen-

Nabe-Verbindung ist. Diese Welle-Nabe-Verbindung 128 ermöglicht in diesem Fall das axial geradlinige Gleiten eines Mitnehmers 131. Dieser Mitnehmer 131 ist ein hülsenartiger Fortsatz, der einstückig mit einem topfförmigen Außenring 132 des Freilaufs 137 ist. Dieser Freilauf 137 (Richtgesperre) besteht des Weiteren aus dem Innenring 140, der radial innerhalb des Außenrings 132 angeordnet ist. Zwischen dem Innenring 140 und dem Außenring 132 sind Klemmkörper 138 angeordnet. Diese Klemmkörper 138 verhindern in Zusammenwirkung mit dem Innen- und dem Außenring eine Relativdrehung zwischen dem Außenring und dem Innenring in einer zweiten Richtung. Mit anderen Worten: Der Freilauf 137 ermöglicht eine Relativbewegung zwischen

Innenring 140 und Außenring 134 nur in eine Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Innenring 140 einstückig mit dem Andrehritzel 22 und dessen Schrägverzahnung 143 (Außenschrägverzahnung) ausgeführt.

Der Vollständigkeit halber sei hier noch auf den Einspurmechanismus eingegangen. Das Eindrückrelais 16 weist einen Bolzen 150 auf, der ein elektrischer Kontakt ist und der an den Pluspol einer elektrischen Starterbatterie, die hier nicht dargestellt ist, angeschlossen ist. Dieser Bolzen 150 ist durch einen Relaisdeckel 153 hindurchgeführt. Dieser Relaisdeckel 153 schließt ein Relaisgehäuse 156 ab, das mittels mehrerer Befestigungselemente 159

(Schrauben) am Antriebslagerschild 19 befestigt ist. Im Einrückrelais 16 ist weiterhin eine Einzugswicklung 162 und eine sogenannte Haltewicklung 165 angeordnet. Die Einzugswicklung 162 und die Haltewicklung 165 bewirken beide jeweils im eingeschalteten Zustand ein elektromagnetisches Feld, welches sowohl das Relaisgehäuse 156 (aus elektromagnetisch leitfähigem Material), einen linear beweglichen Anker 168 und einen Ankerrückschluss 171 durchströmt. Der Anker 168 trägt eine Schubstange 174, die beim linearen Einzug des Ankers 168 in Richtung zu einem Schaltbolzen 177 bewegt wird. Mit dieser Bewegung der Schubstange 174 zum Schaltbolzen 177 wird dieser aus seiner Ruhelage in Richtung zu zwei Kontakten 180 und 181 bewegt, so dass eine am zu den Kontakten 180 und 181 Ende des Schaltbolzens 177 angebrachte Kontaktbrücke 184 beide Kontakte 180 und 181 elektrisch miteinander verbindet. Dadurch wird vom Bolzen 150 elektrische Leistung über die Kontaktbrücke 184 hinweg zur Stromzuführung 61 und damit zu den

Kohlebürsten 58 geführt. Der Startermotor 13 wird dabei bestromt.

Das Einrückrelais 16 bzw. der Anker 168 hat aber darüber hinaus auch die Aufgabe, mit einem Zugelement 187 einen dem Antriebslagerschild 19 drehbeweglich angeordneten Hebel zu bewegen. Dieser Hebel 190, üblicherweise als Gabelhebel ausgeführt, umgreift mit zwei hier nicht dargestellten „Zinken" an ihrem Außenumfang zwei Scheiben 193 und 194, um einen zwischen diesen eingeklemmten Mitnehmerring 197 zum Freilauf 137 hin gegen den Widerstand der Feder 200 zu bewegen und dadurch das Andrehritzel 22 in dem Zahnkranz 25 einzuspuren.

Figur 2a zeigt ausschnittweise einen Querschnitt durch ein Ankerpakt 43 mit Ankerwicklung 49 eines ersten Ausführungsbeispiels. Die Lamellen 40 des Ankerpakets 43 weisen im Bereich ihres Außenumfangs Nuten 46 auf, die die Leiteraufnahmen sind. In diesen Leiteraufnahmen sind Leiter in Gestalt von U- förmigen Wicklungssegmenten 300 eingebracht. Diese U-förmigen Wicklungssegmente 300 - siehe prinzipiell auch Figur 3a, 3b, 3c und 3d - weisen zwei einstückig miteinander verbundenen Schenkel 303 und 306 auf, die durch Teile eines Wickelkopf bildenden Verbinders 309 miteinander verbunden sind. Der Schenkel 303 bildet nach der Position in der Leiteraufnahme einen

Unterleiter, der Schenkel 306 einen Oberleiter. In der Nut 46.1 sind zwei Schenkel 303 und 306 zweier U-förmiger Wicklungssegmente 300 angeordnet. Der dortige Schenkel 306 ist mit dem Schenkel 303 in der Nut 46.4 einstückig verbunden. In den anderen Nuten 46.2, 46.3, 46.5 und so weiter sind ebenfalls je zwei Schenkel 306 bzw. 303 angeordnet.

Während die U-förmigen Wicklungssegmente 300 bezogen auf Figur 1 auf der linken Seite des Ankerpakets 43 einen Wickelkopf 310 aus einstückig miteinander verbundenen Schenkeln 303 und 306 bilden, ist auf der rechten Seite ein Wickelkopf 313 gebildet, der durch Fügen von Schenkeln 303 und 306 verschiedener U-förmiger Wicklungssegmente 300 entstanden ist. An diesen Fügestellen ist eine Verbindung zu den Kommutatorlamellen 55 hergestellt.

Wie in Figur 2a gut zu erkennen ist, sind die Nuten 46.1, 46.2, 46.3, 46.4 und auch 46.5 im wesentlichen trapezförmig gestaltet. Die Leiteraufnahmen weisen ein Profil auf, das sich nach radial innen verjüngt. Zwischen den Nuten angeordnete Zähne 47.1, 47.2, 47.3, 47.4 und 47.5 sind parallelflankig. Der Unterleiter Schenkel 303 weist wie der Oberleiter Schenkel 306 einen trapezförmigen Querschnitt auf, der unter Berücksichtigung von

Isoliermaterialien, wie Nutisolationsfolie 48, im wesentlichen derart an die Gestaltung der Nut 46 angepasst sind, dass sie die Nut 46.1 bzw. die Leiteraufnahme weitest gehend belegen. Eine größte tangentiale Breite B_t des Leiters, welcher näher an der Drehachse angeordnet ist, ist kleiner als eine größte tangentiale Breite B_τ eines Leiters, welcher weiter von einer Drehachse

17 des entfernt ist.

Bei mit Glasseide umsponnenen Kupferdrähten, also Drähten mit höherwertiger Isolierung, ist kein zusätzliches Papier bzw. Nutisolationsfolie 48 erforderlich. Daher kann die Nut mit optimal an die Drahtform angepassten verrundeten

„Ecken" (Ausrundungen 50) ausgeführt werden, siehe auch Figur 2b. Obige Abbildung zeigt ein Beispiel für den resultierenden Blechschnitt mit der „V- förmigen" Nut. Gut ersichtlich ist hier auch der parallele Verlauf der Zahnflanken, Fig. 2a, d.h. es existiert keine Engstelle mehr. Die Drähte werden nur in den Bereichen angeprägt, in denen sich diese später in der Nut befinden und auf der

Kommutator-Seite. Im Bereich des Wickelkopfes wird darauf verzichtet, um eine Verhärtung des Kupfers zu vermeiden.

Es ist dem zu Folge eine elektrische Maschine mit einem Rotor 15 und einem Stator 14 vorgesehen, wobei der Rotor 15 eine Drehachse 17 aufweist und im

Bereich seines Außenumfangs Leiteraufnahmen, vorzugsweise Nuten 46, hat, mit Leitern in den Leiteraufnahmen, wobei zumindest zwei Leiter je Leiteraufnahme angeordnet sind, wobei die zumindest zwei Leiter übereinander in radialer Richtung in der Leiteraufnahme angeordnet sind, die jeweils aus einem ein Profil aufweisendem Draht mit zumindest annäherungsweise trapezförmigem Querschnitt sind, wobei die größte tangentiale Breite B₁ des Leiters, welcher näher an der Drehachse 17 angeordnet ist, kleiner ist als die größte tangentiale Breite B_τ eines Leiters, welcher weiter von der Drehachse 17 entfernt ist, wobei der Draht im Bereich der sich in den Leiteraufnahmen befindenden Abschnitte ein geprägter Draht ist.

Fig. 2c zeigt eine Leiteraufnahme, die im Bereich des Außendurchmessers des Ankers 37 geschlossen ist.

Figur 3a, 3b, 3c und 3d zeigen ein Wicklungssegment des ersten Ausführungsbeispiels in mehreren Ansichten und Schnittdarstellungen. Figur 3a zeigt eine Draufsicht auf ein U-förmiges Wicklungssegment 300 mit den Schenkeln 303 und 306. Diese Schenkel sind wie in der zugehörigen Seitenansicht Figur 3b erkennbar jeweils trapezförmig. Der Verbinder 309 weist einen runden oder - durch das Verformen - nahezu runden Querschnitt auf. Dieser runde Querschnitt entspricht in diesem Fall dem ursprünglichen Querschnitt des Drahtes, der die Ausgangsform für die im Rotor 15 angeordneten U-förmigen Wicklungssegmente 300 darstellt. Die U-förmigen Wicklungssegmente 300 mit den unterschiedlich trapezförmigen Querschnitten der Schenkel 303 und 306 sind durch entsprechendes Umformen eines runden Ausgangsdrahtes entstanden. Der für die U-förmigen Wicklungssegmente 300 verwendete Draht ist so mit ein im Bereich des Drahtabschnittes, der in den Leiteraufnahmen angeordnet ist, ein verprägter, umgeformter Draht.

Es ist dabei vorgesehen, dass der Draht bzw. Schenkel 303, welcher näher an der Drehachse 17 angeordnet ist, den gleichen Querschnitt wie der Draht bzw. Schenkel 306 aufweist, welcher weiter von der Drehachse 17 entfernt ist. Dies kann bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen der Fall sein.

In einer Variante ist dabei vorgesehen, dass der Draht bzw. Schenkel 303, welcher näher an der Drehachse 17 angeordnet ist, einen ungleichen Querschnitt wie der Draht bzw. Schenkel 306 aufweist, welcher weiter von der Drehachse 17 entfernt ist. Im Beispiel ist der Querschnitt des Schenkel 303 kleiner als der Querschnitt des Schenkels 306. Dies kann bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen der Fall sein.

In Figur 4 ist ausschnittweise einen Querschnitt durch ein Ankerpakt 43 mit Wicklung in einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Lamellen 40 des

Ankerpakets 43 weisen im Bereich ihres Außenumfangs Nuten 46 auf, die die Leiteraufnahmen sind. In diesen Leiteraufnahmen sind wiederum Leiter in Gestalt von U-förmigen Wicklungssegmenten 300 eingebracht. Diese U-förmigen Wicklungssegmente 300 - siehe prinzipiell auch Figur 5a und 5b - weisen zwei einstückig miteinander verbundene Schenkel 303 und 306 auf, die durch Teile eines Wickelkopfes bildende Verbinder 309 miteinander verbunden sind. Der Schenkel 303 bildet nach der Position in der Leiteraufnahme einen Unterleiter, der Schenkel 306 einen Oberleiter. In der Nut 46.1 sind zwei Schenkel 303 und 306 zweier U-förmiger Wicklungssegmente 300 angeordnet. Der dortige Schenkel 303 ist mit dem Schenkel 306 in der Nut 46.4 einstückig verbunden. In den anderen Nuten 46.2, 46.3, 46.5 und so weiter sind ebenfalls je zwei Schenkel 306 bzw. 303 angeordnet.

Während die U-förmigen Wicklungssegmente 300 bezogen auf Figur 1 auf der linken Seite des Ankerpakets 43 einen Wickelkopf 310 aus einstückig miteinander verbundenen Schenkeln 303 und 306 bilden, ist auf der rechten Seite ein Wickelkopf 313 gebildet, der durch Fügen von Schenkeln 303 und 306 verschiedener U-förmigen Wicklungssegmente 300 entstanden ist. An diesen Fügestellen ist ebenfalls eine Verbindung zu den Kommutatorlamellen 55 hergestellt.

Wie in Figur 4 gut zu erkennen ist, sind die Nuten 46.1, 46.2, 46.3, 46.4 und auch 46.5 im wesentlichen trapezförmig gestaltet. Die Leiteraufnahmen weisen ein Profil auf, das sich nach radial innen verjüngt. Zwischen den Nuten angeordnete Zähne 47.1, 47.2, 47.3, 47.4 und 47.5 sind parallelflankig. Der Unterleiter

Schenkel 303 weist wie der Oberleiter Schenkel 306 jeweils einen Querschnitt auf, der aus einem ein Profil mit einander gegenüberliegenden parallelen Seiten aufweisendem Draht mit zumindest annäherungsweise rechteckigem Querschnitt ist. Die tangentiale Breite B_t des Leiters, welcher näher an der Drehachse 17 angeordnet ist, ist kleiner ist als die tangentiale Breite B_τ eines Leiters, welcher weiter von der Drehachse 17 entfernt ist.

Die Schenkel 303 und 306 sind zumindest in den Abschnitten, die in den Leiteraufnahmen angeordnet sind, in zwei Achsrichtungen mittels eines

Formwerkzeugs verprägt und weisen zumindest annäherungsweise einen rechteckigen Querschnitt auf.

Es ist dem zu Folge eine elektrische Maschine mit einem Rotor 15 und einem Stator 14 vorgesehen, wobei der Rotor 15 eine Drehachse 17 aufweist und im Bereich seines

Außenumfangs Leiteraufnahmen, vorzugsweise Nuten 46, hat, mit Leitern in den Leiteraufnahmen, wobei zumindest zwei Leiter je Leiteraufnahme angeordnet sind, wobei die zumindest zwei Leiter übereinander in radialer Richtung in der Leiteraufnahme angeordnet sind, die jeweils aus einem ein Profil mit zumindest zwei einander gegenüberliegenden parallelen Seiten aufweisendem Draht sind, wobei die tangentiale Breite B₁ des Leiters, welcher näher an der Drehachse 17 angeordnet ist, kleiner ist als die tangentiale Breite B_τ eines Leiters, welcher weiter von der Drehachse 17 entfernt ist.

Wie in den Figuren 5a und 5b gut zu erkennen ist, erstreckt sich der Draht einstückig in eine weitere in Umfangsrichtung beabstandete Leiteraufnahme, wobei der Draht außerhalb der Leiteraufnahmen in sich verwunden ist.

Alternativ zu dem in Figur 5a und 5b gezeigten U-förmigen Wicklungssegment 300, können auch nur die Abschnitte des U-förmigen Wicklungssegments 300, welche in den Leiteraufnahmen angeordnet sind verprägt und entsprechend umgeformt sein. In den Fällen ist der Querschnitt des Verbinders 309 beispielsweise genauso oder ähnlich rund wie das Drahtausgangsmaterial.

Figur 6 zeigt ausschnittweise einen Querschnitt durch ein Ankerpakt 43 mit

Wicklung in einem dritten Ausführungsbeispiel. Während das Beispiel nach Figur 4 ein U-förmiges Wicklungssegment 300 mit annäherungsweise rechteckigen Querschnitten zeigt, die an ihren Ecken 320 fertigungsbedingt verrundet sind, zeigt das Beispiel nach Figur 6 ein U-förmiges Wicklungssegment 300 mit rechteckigen Querschnitten, die an ihren Ecken 320 eckig sind. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann ein Draht mit einem genormten rechteckigen Querschnitt verwendet werden. Der Querschnitt des Verbinder 209 weist dann beispielsweise ebenfalls den gleichen Querschnitt wie die Schenkel 303 und 306 auf.

In Figur 7 ist wie in Figur 4 ausschnittweise ein Querschnitt durch ein Ankerpaket 43 mit Wicklung in einem vierten Ausführungsbeispiel dargestellt. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel sind die zwei einstückig miteinander verbundene Schenkel 303 und 306 nur in einer Achsrichtung mittels eines

Formwerkzeugs verprägt. Der Querschnitt des Verbinder 209 weist dann beispielsweise ebenfalls den gleichen Querschnitt wie die Schenkel 303 und 306 auf, kann aber auch den Querschnitt des Ausgangdrahtes aufweisen und somit beispielsweise rund sein.

Es ist dem zu Folge eine elektrische Maschine mit einem Rotor 15 und einem Stator 14 vorgesehen, wobei der Rotor 15 eine Drehachse 17 aufweist und im Bereich seines Außenumfangs Leiteraufnahmen, vorzugsweise Nuten 46, hat, mit Leitern in den Leiteraufnahmen, wobei zumindest zwei Leiter je Leiteraufnahme angeordnet sind, wobei die zumindest zwei Leiter übereinander in radialer Richtung in der Leiteraufnahme angeordnet sind, die jeweils aus einem ein Profil mit zumindest zwei einander gegenüberliegenden parallelen Seiten aufweisendem Draht sind, wobei die tangentiale Breite B₁ des Leiters, welcher näher an der Drehachse 17 angeordnet ist, kleiner ist als die tangentiale Breite B_τ eines Leiters, welcher weiter von der Drehachse 17 entfernt ist.

Figur 8 zeigt eine Leiteraufnahme mit einer Unterlage gebildet durch einen Schenkel 303, eine Oberlage gebildet durch einen Schenkel 306 und zwei Zwischenlagen 323. Der Querschnitt des in der Leiteraufnahme befindlichen Drahtes ist trapezförmig.

Figur 9 zeigt eine Leiteraufnahme mit einer Unterlage gebildet durch einen Schenkel 303, eine Oberlage gebildet durch einen Schenkel 306 und zwei Zwischenlagen 323. Der Querschnitt des in der Leiteraufnahme befindlichen Drahtes ist nur in einer Achsrichtung mittels eines Formwerkzeugs verprägt.

Figur 10 zeigt eine Leiteraufnahme mit einer Unterlage gebildet durch einen Schenkel 303, eine Oberlage gebildet durch einen Schenkel 306 und zwei

Zwischenlagen 323. Der Querschnitt des in der Leiteraufnahme befindlichen Drahtes ist in zwei Achsrichtungen mittels eines Formwerkzeugs verprägt.

Die zwei Achsrichtungen gemäß den Ausführungsbeispielen nach Figur 4, 6 und 10 stehen vorzugsweise senkrecht aufeinander.

Claims

Ansprüche

1. Elektrische Maschine mit einem Rotor (15) und einem Stator (14), wobei der Rotor (15) eine Drehachse (17) aufweist und im Bereich seines Außenumfangs Leiteraufnahmen, vorzugsweise Nuten (46), hat, mit Leitern in den Leiteraufnahmen, wobei zumindest zwei Leiter je Leiteraufnahme angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass entweder a. zwei Leiter übereinander in radialer Richtung in der Leiteraufnahme angeordnet sind, die jeweils aus einem ein Profil mit zumindest zwei einander gegenüberliegenden parallelen Seiten aufweisendem Draht sind, wobei die tangentiale Breite (B₁) des Leiters, welcher näher an der Drehachse (17) angeordnet ist, kleiner ist als die tangentiale Breite (B_τ)eines Leiters, welcher weiter von der Drehachse (17) entfernt ist oder b. zwei Leiter übereinander in radialer Richtung in der Leiteraufnahme angeordnet sind, die jeweils aus einem ein Profil aufweisendem Draht mit zumindest annäherungsweise trapezförmigem Querschnitt sind, wobei die größte tangentiale Breite (B₁) des Leiters, welcher näher an der Drehachse (17) angeordnet ist, kleiner ist als die größte tangentiale Breite (B_τ) eines Leiters, welcher weiter von der Drehachse (17) entfernt ist, wobei der Draht ein geprägter Draht ist.

2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Falle a) der Draht einstückig in eine weitere in Umfangsrichtung beabstandete Leiteraufnahme erstreckt, wobei der Draht außerhalb der Leiteraufnahmen in sich verwunden ist.

3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht ein verprägter Draht ist.

4. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht in einer Achsrichtung oder in zwei Achsrichtungen verprägt ist und in letzterem Fall zumindest annäherungsweise rechteckigem Querschnitt aufweist.

5. Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht, welcher näher an der Drehachse (17) angeordnet ist den gleichen Querschnitt wie der Draht welcher weiter von der Drehachse (17) entfernt ist aufweist.

6. Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht, welcher näher an der Drehachse (17) angeordnet ist einen ungleichen Querschnitt wie der Draht welcher weiter von der Drehachse (17) entfernt ist aufweist.

7. Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteraufnahmen ein Profil aufweisen, das sich nach radial innen verjüngt.

8. Elektrische Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteraufnahmen Nuten sind.