WO2014108563A2 - Spulenträger für eine erregerspule, erregerspulenanordnung, isolationsmaske, statoranordnung sowie stator für eine homopolarmaschine - Google Patents

Spulenträger für eine erregerspule, erregerspulenanordnung, isolationsmaske, statoranordnung sowie stator für eine homopolarmaschine Download PDF

Info

Publication number
WO2014108563A2
WO2014108563A2 PCT/EP2014/050603 EP2014050603W WO2014108563A2 WO 2014108563 A2 WO2014108563 A2 WO 2014108563A2 EP 2014050603 W EP2014050603 W EP 2014050603W WO 2014108563 A2 WO2014108563 A2 WO 2014108563A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator
coil
assembly
arrangement
elements
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/050603
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2014108563A3 (de
Inventor
Marius-Ovidiu Popescu
Michael Haider
Vincent Rieger
Stefan Elser
Volker Henrichs
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
Priority to CN201480004688.9A priority Critical patent/CN104904104B/zh
Priority to EP14700489.9A priority patent/EP2944015A2/de
Publication of WO2014108563A2 publication Critical patent/WO2014108563A2/de
Publication of WO2014108563A3 publication Critical patent/WO2014108563A3/de

Links

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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/04—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation
    • H02K21/046—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation with rotating permanent magnets and stationary field winding

Definitions

  • the present invention relates to the field of homopolar machines having a stator-fixed exciting coil arrangement.
  • Electric machines in the form of homopolar machines are suitable for certain applications in which a low torque ripple and low cogging torques are required, especially in the presence of electrical faults such as short circuits and the like.
  • Homopolar machines can be used as a steering assistance drive, in particular for use in steering systems for motor vehicles.
  • German Patent Application DE 10 2010 043 970 discloses a homopolar machine in which an excitation coil arrangement is arranged at right angles to the axis of rotation of an internal rotor within a stator arrangement.
  • the excitation coil arrangement protrudes into an inner area between two sub-rotors.
  • a coil carrier for an exciting coil assembly for use in a stator assembly of a homopolar machine comprising:
  • the one or more holding elements provided on the one or more coil carrier parts can be arranged on the coil carrier parts in such a way that they point radially outward when the coil carrier parts are placed on the exciter coil.
  • an exciting coil assembly for use in a stator assembly of a homopolar machine, comprising the above coil carrier and an annular excitation coil received in the one or more coil support members.
  • the above coil carrier is to construct an excitation coil assembly which can be inserted inside a stator assembly and fixed there.
  • the bobbin on a suitable holding device with one or more holding elements, which makes it possible to fix the field coil assembly at the desired position in the interior of the stator assembly.
  • the coil support is designed such that an attachment in the interior of a cylindrical stator arrangement of an external stator at a predetermined position is possible.
  • a fastening device can be provided with one or more fastening elements, which is provided, for example, by means of a screw, bolt, latching or other form-fitting or friction-fit or material-connection connection.
  • the holding device of the bobbin, with which the field coil assembly is formed is formed so that after inserting the field coil assembly into the interior of the cylindrical stator assembly, a fixed mounting at a predefined location within the stator assembly is possible.
  • the one or more coil carrier parts may have a U-shaped cross section, which is open in particular to the outside, in order to receive the exciter coil.
  • the retaining element correspond to a sliding block, which in particular has a threaded bore for receiving a screw. It can be provided that the holding element has a latching element in order to lock in a groove in an inner recess of the stator assembly or a radially inwardly projecting fastener in the inner recess of the stator assembly.
  • the holding element has a clamping element, which is designed to lock in a stator in an inner recess of the stator assembly.
  • It can be set tangentially to each other or set in the axial direction to each other several coil support parts.
  • the one or more retaining elements may be annular or ring-segment-shaped and have at their radially outwardly directed outer sides a device, in particular receptacles in the form of through holes or groove-shaped recesses, to the coil carrier in the interior of a cylindrical arrangement, in particular inside a cylindrical stator assembly.
  • a fastener of a fastener assembly for a stator assembly comprising:
  • the fastening element may be made of plastic, in particular as an injection molded part, or as a bent part of a stamped sheet metal.
  • an isolation mask for isolation is one
  • Stator coil provided on a stator tooth, comprising:
  • One or more insulating elements for arrangement between a side of a toothed shaft of a stator tooth and a coil side of a stator coil;
  • the plurality of insulation elements can be connected to one another by the fastening element, in particular like a bridge.
  • a cylindrical stator arrangement for a homopolar machine with a cylindrical inner recess for receiving a rotor, wherein an inside at least partially circumferential stator or at least partially encircling, radially inwardly extending stop for an exciting coil assembly is provided.
  • a plurality of the above fixing members for fixing the above exciting coil array may be arranged in the stator slot.
  • stator assembly may be constructed with a plurality of stator tooth segments each carrying one or more stator teeth, at least a portion of the stator teeth being provided with the above isolation mask.
  • a stator for a homopolar engine, comprising:
  • a stator assembly having a cylindrical inner recess for receiving a rotor
  • holding elements of the excitation coil arrangement can be coupled to the one or more fastening elements, in particular latched, in order to hold the exciting coil arrangement coaxial with the inner recess.
  • the exciter coil arrangement can have an outer diameter which is smaller than an inner diameter of the inner recess of the stator arrangement.
  • At least one of the holding elements has a sliding block, which is held by a screw in the stator assembly.
  • the excitation coil may be electrically contacted by the screw.
  • the excitation coil arrangement may have an outer diameter which is greater than an inner diameter of the inner recess of the stator arrangement, wherein the one or more holding elements are elastic, so that the excitation coil arrangement is inserted in the axial direction into the inner recess and there with the one or the plurality of fasteners can be locked.
  • the fastening element may comprise a circumferential stator groove in the inner recess or a circumferential projection.
  • a stator for a homopolar engine comprising:
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view through a Homopolarmaschine with an arranged inside a stator array exciter coil assembly. an exciting coil assembly for use in the homopolar engine of Fig. 1;
  • Figure 3 is a more detailed illustration of a cross-section through a stator assembly for a homopolar machine
  • Figure 4 is a perspective view of another embodiment of a bobbin for receiving the excitation coil with flexible locking elements for locking in the stator assembly
  • Figure 5 shows another embodiment of a bobbin with obliquely arranged locking elements; a more detailed view of a section of another electric machine with a further stator assembly to which a further exciting coil assembly is mounted; a perspective view of a
  • FIG. 10a and 10b are perspective views of embodiments of
  • Figure 1 1 is a detail of a cross-sectional view of a latched in the fastener further exciter coil assembly
  • Figure 12 is an illustration of the fastener as of the
  • Figures 13a and 13b are views of a multi-part design of the insulation masks with differently designed insulation elements;
  • FIGS 15a and 15b representations of contours of the inwardly facing
  • FIGS. 16a and 16b show cross-sectional views through a stator with an exciter coil arrangement used in a stator arrangement
  • FIG. 17 shows an illustration of a full insulation mask with a fastening element, in which the frontal surfaces of the stator teeth are also insulated;
  • Figures 18a and 18b are illustrations of an exciting coil assembly with a plurality of radially or obliquely projecting to the radial direction clamping elements;
  • Figure 19 is a schematic cross-sectional view, in which a
  • Statoran extract is provided without circumferential Statornut and the exciter coil assembly is held by a stop and clamping ring;
  • FIG. 20 shows an illustration of a stator arrangement with a circumferential stator slot and an excitation coil arrangement with a coil carrier which has a flexible spring ring.
  • FIG. 1 shows an axial sectional view through a homopolar engine 1.
  • the homopolar machine 1 has a housing 2, which has a cup-shaped housing part 21 and is closed at an open end of the cup-shaped housing part 21 with a cover part 22.
  • a bearing holding recess 3 is formed, into which a first bearing 4 is inserted.
  • the cover part 22 has an opening 23 in which a second bearing 5 is located.
  • a shaft 6 of the homopolar engine 1 is held by the first and second bearings 4, 5 and exits through the lid member 22 in the vicinity of the homopolar engine 1.
  • the rotor 7 has a first part rotor 71 and a second part rotor 72, which are offset in the axial direction and spaced from each other on the shaft 6.
  • the sub-rotors 71, 72 each have rotor poles, wherein each second rotor pole of each of the sub-rotors 71, 72 is provided with a permanent magnet 8, whose poles are aligned in the radial direction.
  • the number of rotor poles 8 of the partial rotors 71, 72 is straight and the polarity of the permanent magnets 8 provided therein is the same for each of the partial rotors 71, 72.
  • the rotor 7 is surrounded by a stator assembly 9, which is inserted into the cup-shaped housing part 21, wherein the outer circumference of the stator assembly 9 substantially corresponds to the inner circumference of the cup-shaped housing part 21, so that the stator assembly is held firmly in the housing 2.
  • the stator assembly 9 has stator coils 10, which are arranged in the embodiment shown by a respective stator tooth.
  • One or more of the stator coils 10 may also enclose a plurality of stator teeth in further embodiments.
  • a substantially annular field coil assembly 1 in which an annular excitation coil 12 is arranged.
  • the excitation coil 12 is held by means of a coil carrier 13 to the stator 9 so that the exciting coil assembly 1 1 extends into a provided between the two sub-rotors 71, 72 recess, which by the spaced arrangement of
  • Partial rotors 71, 72 is formed on the shaft 6.
  • the excitation coil 12 has in the sentlichen a winding whose coil surface extends transversely to the axial direction of the rotor 7 and the shaft 6. That is, the winding of the exciting coil 12 extends around the rotation axis of the rotor 7. In particular, the winding of the exciting coil 12 is arranged concentrically with the rotor 7.
  • the exciter coil assembly 1 1 is inserted into the stator assembly 9 and is held there by a screw 14, which engages in a thread in the excitation coil assembly 1 1.
  • FIG. 2 shows an exemplary illustration of an excitation coil arrangement 1 1.
  • the excitation coil arrangement 1 1 comprises the exciter coil 12, which can be prefabricated, for example, as an orthocyclic winding, i. H. the winding strand has a rectangular cross-section. With suitable fixatives, such as glue, baked enamel and the like, it can be ensured that the ring shape is maintained after removal from a winding machine.
  • the winding of the exciting coil 12 has an outer diameter that is smaller than the inner diameter of the stator assembly 9, and an inner diameter that is smaller than the outer diameter of the rotor 7.
  • the excitation coil 12 is provided with a plurality of, in the illustrated embodiment three, coil support members 16 which are threaded onto the winding.
  • Spool support members 16 are formed substantially with a U-shaped cross section.
  • the coil carrier parts 16 can be arranged on the exciter coil 12 such that the legs of the U-shaped cross section encompass the sides of the excitation coil 12 and the base of the U-shaped cross section of the coil carrier part 16 bears against the inner peripheral surface of the annular excitation coil 12.
  • Coil carrier parts 16 are designed in the shape of a circle segment and each have tangential dimensions of one quarter to one half of the circumference of an inner recess of the annular exciter coil 12. In the exemplary embodiment shown, two coil carrier parts 16 with sizes of in each case one fourth of the circumference of an inner recess of the annular exciter coil 12 and a coil carrier part 16 with a size of one half circumference of the inner recess are provided.
  • the coil carrier parts 16 are opened and have a connecting device 19 in order to reliably hold a sliding block 17 as a holding element.
  • the connecting device 19 can bei- For example, create a positive or non-positive connection with the sliding block 17, so that the sliding block 17 is reliably held on the coil support members 16, in particular against a tensile force and tangential forces.
  • the sliding block 17 has a bore with an internal thread, so that the field coil arrangement 1 1 passes through the
  • Stator assembly 9 can be held.
  • FIG. 3 shows a more detailed view of the region of the stator arrangement 9 on which the excitation coil arrangement 11 is arranged.
  • the stator assembly 9 is provided on its inner peripheral surface with a circumferential stator 18 (groove), are arranged in the stator bores for receiving the screws 14.
  • the stator groove 18 can be introduced either by a machining process or by a punching package tool.
  • stator assembly 9 is mounted without the exciter coil 12 in the cup-shaped housing part 21, wherein the mounting depth can be limited by means of a stop in the housing 2.
  • cup-shaped housing part 21 also housing bores 24 may be provided, wherein the stator assembly 9 is inserted into the housing 2, that the
  • Housing bores 24 are aligned with the stator bores in the stator assembly 9.
  • Stator assembly 9 introduced and held at the height of the stator 18.
  • the exciter coil assembly 1 1 is positioned so that the threaded openings in the sliding blocks 17 in alignment with the housing bores 24 in the cup-shaped housing part 21 and the stator holes in the stator assembly 9 are.
  • the screws 14 are introduced, which engage in threads in the sliding blocks 17, wherein by tightening the screws 14, the coil support members 16 are pulled outwardly into the stator 18.
  • the exciter coil 12 is tensioned between the sliding block 17 and the coil support parts 16 and held in position reliably.
  • the length of the screws 14 is provided in such a way that they can be reliably inserted into the inner thread of the sliding block 17 engage, but can not touch the excitation coil 12 and thereby damage.
  • the connecting wires of the exciter coil 12 are inserted into the free space between two stator teeth of the stator and with a fixation, such as
  • Glue, fixing compound, staple or paper mask secured against slipping into the air gap between the inner periphery of the stator assembly 9 and the outer periphery of the rotor 7. After tightening the screws 14 may on the outside of the housing 2 a
  • Foil are attached, which should prevent water and dirt entry from the outside through the housing bores 24 and stator bores. If necessary, the film can be applied with a suitable adhesive or resin.
  • the provision of the exciter coil assembly 1 1 in the manner described above allows a robust connection between the excitation coil assembly 1 1 and the stator assembly 9.
  • the excitation coil assembly 1 1 is fixed relative to the rotating rotor 7 in the stator 18 of the stator assembly 9 reliable.
  • an improved heat conduction between the field coil assembly 1 1 and the housing 2 can be provided, wherein the screws 14 allow rapid heat removal from the field coil 12. The heat removal effect and the heat convection are important for the function of the homopolar machine 1, if no other cooling option is available.
  • the electrical contacting of the excitation coil 12 via the screws 14 can take place when the screws 14 are electrically conductive and are guided by means of insulating bodies through the housing bores 24 and the stator bores.
  • the power connection can be realized in two ways:
  • connection to two of the screws 14 are.
  • the electrical contact follows by means of the screws 14 via the thread in the sliding block 17, which is electrically conductive, to the exciting coil 12.
  • the exciting coil 12 is connected to the two ends of two of the sliding blocks 17.
  • the electrical contact directly from the outside on the
  • the field coil assembly 1 1 may also be formed without sliding blocks 17, wherein fastening elements are provided, which are previously arranged by means of the screws 14 in the stator assembly 9 and in which the field coil assembly 1 1 can then be clipped.
  • the fastening elements form inside the stator assembly 9 projections with corresponding latching devices, so that the corresponding coil carrier 13 of the exciting coil assembly 1 1 after insertion into the stator assembly 9 can be clipped thereto.
  • the direction of latching between the field coil assembly 11 and the fasteners may be either axial or tangential. During axial locking, the latching point can be provided on the short side surfaces of the fastening elements, which are parallel to the axis at the
  • the fasteners in the stator assembly 9 can also be held by welding or solder joints.
  • the excitation coil assembly 1 1 can then be locked in the same manner with the fasteners.
  • the fasteners can also with a press fit in the in
  • a spring ring can be provided as a fastening element of a fastening device having a profile, such as a T-profile.
  • the spring ring is deformed so that it can be used in the stator assembly 9, in particular in the stator groove 18 located there.
  • the profile of the spring ring creates an annular constriction of the inner diameter of the stator assembly 9 and a circumferential projection in the region of the stator 18, wherein the spring ring overlaps the stator 18 on both sides.
  • the excitation coil assembly 1 1 may be provided with a first circumferential edge having a smaller diameter and a second circumferential edge as a holding element of a corresponding holding device with a larger diameter, wherein the difference between the diameters of the two edges is dimensioned so that when joining the edge with the smaller diameter is first performed with an elastic deformation by the constriction caused by the spring ring in the interior of the stator assembly 9 and then comprises the spring ring on the outer circumference. The edge with the larger diameter then abuts on the opposite side of the spring ring. The two edges of the exciter coil assembly 1 1 and the spring ring thus form a positive connection.
  • This variant has the advantage that the connecting wires of the excitation coil 12 are received between the edges of the excitation coil assembly 1 1 and thereby secured against falling out into the air gap. Further, the winding can be applied directly to the bobbin 13, which is formed substantially in one piece and annular with an outwardly open U-shaped cross-section.
  • the fasteners may be replaced by a fixed projection inside the stator assembly 9, which may be formed by a certain number of correspondingly shaped blades. That is, instead of the stator groove 18 in the stator assembly 9, a peripheral circumferential projection is formed. Alternatively, the projection may not be formed completely encircling and instead have individual, partially provided projections.
  • the bobbin 13 may be made of a rotationally symmetrical, outwardly open, annular member having a U-shaped cross-section, on which the exciting coil 12 is wound. In addition, the bobbin 13 may have radially projecting pins 20 as holding elements on both edges.
  • the field coil arrangement 1 1 can be latched with the radially projecting pins 20 with fastening elements provided in the interior of the stator arrangement 9 or pressed directly into the stator slot 18.
  • the radially projecting pins 20 can also enter into a clip connection with the projections provided in the interior of the stator arrangement 9.
  • the excitation coil assembly 1 1 can be clipped directly into the Statornut 18 when using such a bobbin 13 without additional parts for the attachment of the excitation coil assembly 1 1 are required.
  • the edges of the bobbin 16 may be formed star-shaped and having locking lugs at their ends. The noses spring back during the assembly process and engage in reaching the end position in the stator 18 a.
  • the bobbin 13 may alternatively be constructed of two half-shells 30 having at its outer edge locking elements 31 which project at a certain angle, wherein between a side wall 32 of the respective half-shell 30 and the locking element 31 is an obtuse angle is formed.
  • the latching elements 31 are aligned with each other and are interlaced by a nesting of the half-shells 30 so that they form an X-shape in a cross-sectional view.
  • FIG. 6 shows a more detailed view of a section of a further electric machine, in particular another homopolar machine 100, with a further stator arrangement 101 to which a further excitation coil arrangement 130 is attached.
  • the further stator arrangement 101 can be constructed by means of stator tooth segments 102, each having one or more stator teeth, as shown, for example, in the perspective view of FIG.
  • the stator tooth segment 102 has an elongated extension whose length corresponds to the length of the stator assembly 101 to be formed.
  • the stator tooth segment 102 has a circular cylinder segment-shaped return segment 103 and one or more of them in the radial direction inwardly projecting tooth shafts
  • the toothed shaft 104 is at an opposite end of the return segment 103 end with two mutually axially offset tooth head parts
  • stator tooth groove 106 is provided between the tooth head parts 105. Between the tooth head parts 105, a stator tooth groove 106 is provided. By circumferentially joining a plurality of the stator tooth segments 102, the stator assembly 101 is formed, and the stator tooth grooves 106 form the stator groove 18, which runs around a center axis and serves to fix the further field coil assembly 130.
  • the stator tooth segments are z. B. by gluing or welding or joined by press fit into the cup-shaped housing part 21 fits.
  • the circumferential stator groove 18 of the stator assembly 101 has a depth which may correspond, for example, at least to the radial height of the tooth head portions 105.
  • the stator tooth segments 102 are wound prior to assembly. Before winding the Stator leopardsegmente 102, an insulating mask 1 10 is placed on the stator teeth to avoid direct contact between a stator coil 10 and the material of the respective stator tooth segment 102 and thereby electrically isolate them. Examples of isolation masks 110 are shown in FIGS. 8a and 8b in a perspective view. In FIG. 8a, an insulation mask 110 is shown by way of example. posed. This insulation mask 1 10 has two opposing insulating elements 1 1 1, which extend in a longitudinal direction L and are each formed with an approximately U-shaped profile.
  • Each of the insulation elements 1 1 1 has a base insulating part 1 13 and a tooth head insulation part 1 14, which connect at an angle to the longitudinal direction L extending edges of a substantially planar toothed shaft insulation part 1 15 angle, so that the insulation element 1 1 1 with the U-shaped profile is substantially corresponding to the U-shaped profile formed by the stator tooth segment 102, the toothed shaft 104, the return segment 103 and the tooth tip portions 105.
  • the insulation mask 1 10 has two insulation elements 1 1 1, the toothed shaft insulation parts 1 15 face each other flat, in particular surface parallel, being to be recorded between the toothed shaft insulating parts 1 15 of the toothed shaft 104 of the respective stator tooth.
  • the stator coil 10 is wound in the U-shaped profile of the insulation elements 1 1 1.
  • the insulation elements 1 1 1 of the insulation mask 1 10 are held in this embodiment by a fastener 1 16 for attaching the other exciter coil assembly 130 to each other, which is like a bridge between the insulation elements 1 1 1, in particular at the Zahnkopfsiolations former 1 14, and thereby the local position the two insulation elements 1 1 1 defines each other.
  • the fastener 1 16 is arranged in the Stator leopardnut 106 and held there by the positive connection of the insulation elements 1 1 1 with the contour of the stator tooth.
  • the insulation mask 110 of FIGS. 8a and 8b offers identical properties with respect to insulation and deposition of the winding wire during winding in comparison with conventional insulation masks.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional view through a stator tooth segment 102 with attached insulation mask 110 in the region of the fastening element 16.
  • the fastening element 1 16 may have a flexible or flexibly suspended latching lug 1 17, which is arranged on a base body 1 19 and provided with a radially inwardly projecting latching element 1 18.
  • the latching lug 1 17 is web-shaped and may in the radial or, as shown in the figures, in the axial direction, that is parallel to the longitudinal direction L, extend.
  • the base body 1 19 is in terms of its size and shape such that it is completely received in the respective Statorbergernut 106 and does not protrude in the radial direction over the inner end of the respective stator tooth or the respective stator teeth of the respective Statorbergersegments 102.
  • the main body 1 19 can be inserted into the stator tooth groove and be supported on the stator tooth heads 105 in the radial direction in a form-fitting or non-positive manner.
  • the latching lug 1 17 is attached to an aligned in the axial direction edge of the base body 1 19 of the fastener 1 16 and extends flexurally elastic (in the radial direction) on the radially inwardly directed
  • the locking element 1 18 may be formed hemispherical or cylindrical with a cylinder axis in the direction of the circumferential direction of the stator assembly 101 to be formed.
  • the latching element 1 18 protrudes beyond the insulation mask 1 10 and is, when inserted into the stator assembly 101, radially inwardly aligned.
  • the locking elements 1 18 may also have other geometries, for example, cross-shaped, cuboid, star-shaped, conical, pyramidal, annular or elliptical.
  • the insulation mask 110 may be made in one piece by conventional production techniques, such as plastic injection molding.
  • the fasteners 1 16 of the fastener provided by the isolation masks 110 may be used in the further stator assembly 101 for attachment to a corresponding excitation coil assembly 130 provided with support members 121 to hold the further exciting coil assembly 130 reliably in the stator assembly 101.
  • the insulation mask 1 10 is plugged for mounting on the stator tooth of the stator tooth segment 102 or pushed in the axial direction and reliably held by the engagement of the body 1 19 in the Stator leopardnut 106.
  • the Stator leopardköpfe 105 prevents the insulation mask 1 10 dissolves in the radial direction.
  • the further excitation coil arrangement 130 can be fixed in the further stator arrangement 101.
  • the attachment takes place at least two points, depending on the design. That is, during assembly of the stator assembly 101, the stator teeth may optionally be provided with insulation masks 110 having fasteners 116 and conventional isolation masks (not shown) that have no fasteners, and thus the number of fasteners 16 provided with latches 1 17 can be chosen freely.
  • the further excitation coil arrangement 130 at least two fastening elements 1 16 with corresponding latching lugs 1 17 are provided.
  • FIGS. 10 a and 10 b show perspective views of embodiments of holding elements 121 of a coil carrier 120 for the further exciter coil arrangement 130.
  • the holding elements 121 serve to fasten the further exciter coil arrangement 130 to the stator arrangement 101.
  • the holding elements 121 each represent ring segments with segment angles of 180 °, the axial width of which substantially corresponds to the axial width of the exciter coil 12.
  • the holding elements 121 have corresponding receptacles 122 for interacting with the latching elements 1 18 of the locking lugs 1 17 of the fasteners 1 16 on.
  • FIG. 10c shows a cross-section through a coil carrier 120.
  • FIG. 11 shows a detail of a cross-sectional view through the further excitation coil arrangement 130 latched in the fastening element 16, in which a latching element 118 engages in a corresponding receptacle 122 of the holding element 121 of the coil carrier 120 for the exciter coil 12 engages.
  • FIG. 10 a shows a holding element 121 as a semi-annular segment with distributed receptacles 122, which are designed as bores for receiving hemispherical latching elements 1 18.
  • FIG. 10 a shows a holding element 121 as a semi-annular segment with distributed receptacles 122, which are designed as bores for receiving hemispherical latching elements 1 18.
  • a retaining element 121 as a semi-annular segment with a groove approximately centrally arranged with respect to its width direction and circumferential on its outer side as a receptacle 122, in order to receive corresponding cylindrical locking elements 1 18 of the correspondingly configured fastening element 16.
  • the ring-segment-shaped holding elements 121 may be made of metal, plastic or a similar material which is suitable for forming a dimensionally stable coil carrier 120.
  • the ring-segment-shaped holding elements 121 can either be designed as accessory parts, ie as separate individual parts, or integrated in the coil carrier 120 for the exciter coil 12.
  • the coil support 120 has an annular or a plurality of ring-segment-shaped coil support parts 123, which serve as receiving elements for the exciter coil 12 and which are laterally, d. h in the axial direction, limit.
  • the radially outwardly directed side of the bobbin 120 is formed by the ring-segment-shaped holding elements 121, which is fixedly attached to the one or more receiving elements 123.
  • Receiving element (s) 123 and holding element (s) 121 form the circulating coil carrier 120 or the plurality of coil carrier parts for the exciter coil 12 and together have an approximately U-shaped cross section.
  • the stator assembly 101 is constructed from the stator tooth segments 102 in a known manner. During pre-assembly, make sure that the relevant stator tooth segments 102 .
  • Stator leopardsegmente 102 are provided with the fastening elements 1 16 provided with insulating masks 1 10 in the previously selected number and at defined positions, so that the subsequent attachment function for the further field coil assembly 130 is ensured.
  • the remaining stator tooth segments 102 are provided with conventional isolation masks. Subsequently, the stator tooth segments 102 provided with insulation masks are wound.
  • the insulation masks 110 with the fastening elements 16 and the conventional insulation masks without fastening elements can be designed in different colors.
  • the stator tooth segments 102 are inserted and held in an assembly station in an auxiliary tool. These assembled stator tooth segments 102 are connected together, for example by a welding or gluing process or by pressing into the cup-shaped
  • the further exciting coil assembly 130 is mounted.
  • the further field coil arrangement 130 can be plugged onto an auxiliary assembly mandrel in order to insert it into the stator arrangement 101 in such a way that it is guided along the axial direction in coaxial alignment in the direction of the stator slot 18. If the further exciter coil arrangement 130 reaches the stator slot 18, the locking lugs 17 of the fastening elements 16 arranged therein can be flexibly deflected until they engage in the corresponding receptacles 122 of the retaining elements 121 and thus reliably hold the further exciter coil arrangement 130.
  • a fastening function for the further excitation coil assembly 130 in the Stator assembly 101 are provided, which includes a robust point connection.
  • the fasteners 1 16 with the insulating masks 1 10 an increase in the number of items in the assembly of the stator can be avoided.
  • the provision of the provided with the fasteners 1 16 insulating masks can be easily integrated into an existing assembly process. As shown in Figure 12, the fastener 1 16 as well as from the
  • Isolationsmaske 1 10 provided separate component and after mounting a conventional insulation mask on the stator tooth or the stator teeth of the stator tooth segment 102 are inserted into a corresponding Stator leopardnut 106.
  • the fastening elements 16 can be held in the stator toothed groove 106, for example by means of a frictional connection, for example by means of a spring force, or a positive connection.
  • the insulation masks 1 10 may be formed in several parts. As is illustrated, for example, in the views of FIGS. 13a and 13b, the insulation masks 110 can also be provided in several parts with differently designed insulation elements 1 1 1.
  • the insulating mask 1 10 when providing an insulating element 1 1 1 with an attached fastener 1 16 and an insulating member 1 1 1 are assembled without fastener during assembly to a stator tooth.
  • the insulation mask 11 is separated into the two insulation elements 11 1 1 parallel to the longitudinal axis so that they each have only one toothed shaft insulation part 15. If no fastening elements 1 16 are to be provided in a stator tooth groove 106 of a stator tooth segment 102, then two identical insulation elements 11 1 without fastening elements 16 can be provided for constructing the corresponding insulation mask 110.
  • an insulation mask 1 10 with fasteners 1 16 is for a stator tooth 102, an insulating element 1 1 1 with fastener 1 16 and one without fastener 1 16 used.
  • the insulation mask 1 10 can also be formed in several parts in several parts.
  • the insulation mask 1 10 may also be divided transversely to its longitudinal direction L, so that first insulation mask parts are formed for placement on the two Statorberger Kirs 105.
  • Second insulation mask parts correspond to the first insulation mask parts, except that they are provided with the fastener 1 16.
  • an insulation mask 110 can be provided with a fastening element 16, while a simple insulation mask 110 without fastening element 16 is provided when two first insulation mask parts are used.
  • fastening elements 140 When using conventional insulation masks and fastening elements designed separately for this, they can also be designed as fastening elements 140 with a material different from the insulation mask.
  • the fastening elements 140 metallic bending parts which can be manufactured as stampings, can be used, as shown for example in Figures 14a and 14b.
  • the bending parts have a corresponding latching element 141, which is formed as a punched or embossed on a flexibly braced locking bridge 142 protruding.
  • the support webs 143 may be simply (see Figure 14a) or provided with a U-shaped or other loop contour 146 (see Figure 14b) to ensure improved elastic behavior.
  • the bending parts can be inserted into the Statortechniknut 106 of the Statortechniksegments 102 and are held there with their provided with the support webs 143 ends between the Statortechnikkopf kind 105 by clamping frictionally. Furthermore, the bending parts must be designed to provide a spring pressure for exerting a force on the locking element 141 in the direction of receiving the retaining element 121 of the exciting coil assembly 130 for the permanent attachment.
  • the use of a metallic bending part, z. B. from a stamped sheet, has the advantage that a sufficient heat dissipation can be guaranteed.
  • a positive connection can be provided so that the bent part is not pressed out of the position in the stator toothed groove 106 of the stator toothed segment 102 during assembly of the exciting coil arrangement 130.
  • the inwardly facing end of the toothed shaft 104 of the Statorbergersegments 102 may be provided in the region of the Stator leopardnut 106 in the circumferential direction with a contour, as shown for example in Figures 15a and 15b.
  • the contour may, for example, have a semicircular or triangular cross-section and with a corresponding contour (not shown) of the contact surface 143 provided by the support member 141, the locking element 141 opposite bearing surface 144 achieve a positive connection between the fastener 140 and the end of the toothed shaft 104 in the region of Stator leopardnut 106 ,
  • the shape of the metallic bent part can apart from the locking element 1 18 with a z. B.
  • the latching element 141 surrounding contact surface 145 may be provided, which points radially inwardly in the direction of the holding element 121 of the further field coil assembly 130.
  • the contact surface 145 can be used with another excitation coil arrangement 130 having a corresponding area
  • FIGS. 16a and 16b are cross-sectional views through a stator with an exciting coil arrangement used in a stator arrangement 101
  • full insulation masks 150 with the corresponding fastening elements 16 can also be provided, in which also the frontal surfaces the stator teeth are isolated.
  • These full insulation masks 150 are substantially cylindrical, d. H. with a cylindrically encircling toothed-shaft insulation part 151, at whose end-side edges a corresponding basic insulation part 152 and a tooth-head insulation part 153 adjoin, so that a circumferential, substantially U-shaped profile is formed.
  • the cylindrical toothed shaft 104 of a stator tooth can be received.
  • These full insulation masks 150 may be provided with separating cuts 154 that extend in a direction parallel to the cylinder axis to allow easy seating on a stator tooth by momentarily bending the full insulation mask 150.
  • the full isolation masks 150 may be formed in multiple parts, in particular by providing a plurality of radially extending separating cuts.
  • the fastening elements in the groove of the stator toothed segment 102 it is also possible to dispense with the fastening elements in the groove of the stator toothed segment 102 and instead to provide a coil support 161 for a further excitation coil arrangement 160 with a plurality of clamping elements 162 projecting radially or obliquely to the radial direction in the form of clips or webs, as for example in the different views of Figures 18a and 18b is shown.
  • the clamping elements 162 are elastic and have a width which corresponds approximately to the width of the stator toothing 106 of the stator 101.
  • the clamping elements 162 may be rectilinear or curved and elastically deformed upon insertion of the exciting coil assembly 160 into the stator assembly 101.
  • the clamping members 162 With the further exciter coil assembly 160 in place at the axial position of the circumferential stator slot 18, the clamping members 162 are resiliently urged outwardly and latched with their axially aligned edges 165 on the stator teeth 106 sides of the stator teeth.
  • Supply lines for an electrical power supply of the excitation coil 12 can be guided radially outwardly into the stator arrangement 101 in one or more of the clamping elements 162.
  • FIG. 19 a schematic cross-sectional view is shown in which a further stator arrangement
  • the further stator assembly 170 for each stator tooth only a continuous Stator leopard head on.
  • Another excitation coil arrangement 180 is located in the stator arrangement 170, the position of which is limited by a stop 171 in the interior of the further stator arrangement 170.
  • the stop 171 may be formed, for example, as a continuation of one of a plurality of punching plates, from which the stator arrangement 170 can be constructed, extending radially inward.
  • a snap ring 172 can be used clamped in the other stator 170, which is jammed at the inwardly facing ends of the stator teeth and held frictionally there so that the exciting coil assembly 180 is held in position between the stop 171 and the snap ring 172 inserted.
  • the exciting coil assembly 180 may be provided with recesses 181, in which the stopper 171 and the snap ring 172 are received.
  • a further exciter coil arrangement 192 with a coil carrier 193 or a coil carrier section can also be used which has a spring ring 194 as a holding element.
  • the spring ring 194 is flexibly and movably held on the coil carrier 193 or the coil carrier part so that the exciter coil arrangement 192 can be inserted into the stator arrangement 190 and engages in the circumferential stator slot 191 when one or more projections reach the circumferential stator slot 191, so as to hold the exciting coil assembly 192.
  • Another way of attaching an excitation coil assembly 192 in the stator assembly 190 is to provide the coil support 193 with fabric reservoirs that are heated by a heat source, such as a laser or the like.
  • An adhesive provided in the fabric reservoir thereby liquefies and may flow into dedicated cavities in the stator assembly 190. After cooling of the liquid adhesive thereby fixing the excitation coil assembly 192 is ensured.
  • Another possibility for a non-positive connection is to inject a material into the circumferential stator groove 191, wherein the material is chosen so that it has a resilient effect. If the material in the circumferential stator groove 191 forms a closed ring, then a yielding material, such as rubber, may be used; with an open ring in the mounting groove, a rigid but flexible material such as a thermoplastic may be used. When the exciter coil assembly 192 is inserted into the stator assembly 190, the material is either compressed and / or forced apart thereby creating a holding force for the corresponding exciter coil assembly 192.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spulenträger (13) für eine Erregerspulenanordnung (11) zum Einsatz in einer Statoranordnung (9) einer Homopolarmaschine (1), umfassend: -ein oder mehrere Spulenträgerteile (16) zur Aufnahme einer ringförmigen Erregerspule (12); und -ein oder mehrere an dem einen oder den mehreren Spulenträgerteilen (16) vorgesehene Halteelemente(121), die so an den Spulenträgerteilen (16) angeordnet sind, dass sie bei Aufsetzen der Spulenträgerteile (16) auf die Erregerspule (12) radial nach außen weisen.

Description

Beschreibung
Titel
Spulenträger für eine Erregerspule, Erregerspulenanordnung, Isolationsmaske, Statoranordnung sowie Stator für eine Homopolarmaschine
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Homopolarmaschinen mit einer statorfesten Erregerspulenanordnung.
Stand der Technik
Elektrische Maschinen in Form von Homopolarmaschinen eignen sich für bestimmte Einsatzbereiche, in denen eine geringe Drehmomentwelligkeit und geringe Rastmomente erforderlich sind, vor allem bei Auftreten von elektrischen Fehlern wie Kurzschlüssen und dergleichen. Insbesondere für den Einsatz in Lenksystemen für Kraftfahrzeuge können Homopolarmaschinen als Lenkunter- stützungsantrieb verwendet werden.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2010 043 970 ist eine Homopolarmaschine bekannt, bei der eine Erregerspulenanordnung rechtwinklig zur Drehachse eines Innenläufers innerhalb einer Statoranordnung angeordnet ist. Die Erregerspulenanordnung ragt dabei in einen Innenbereich zwischen zwei Teilrotoren hinein.
Zur Anordnung der Erregerspulenanordnung im Inneren der Statoranordnung muss diese in der Regel zwei- oder mehrteilig vorgesehen werden, da ansonsten ein Einbringen der Erregerspule in die Statoranordnung, eine Befestigung der Erregerspule und die Führung der Anschlussdrähte für die Erregerspule in der Statoranordnung technisch sehr aufwändig sind. Da es im Hinblick auf Konstruktion und Motorauslegung wünschenswert ist, die Statoranordnung vorzumontieren, sind die Freiheitsgrade zum Anbringen der Erregerspule innerhalb des Stators und zum Führen der entsprechenden Anschlussdrähte sehr begrenzt. Bisherige Verfahren gewährleisten des Weiteren keine ausreichende Dauerhaftigkeit bei der Festlegung der Erregerspulenanordnung. Insbesondere besteht eine Schwierigkeit darin, die Anschlussdrähte für die Erregerspulenanordnung nach außen zu führen, da diese bei einer Vormontage der Statoranordnung im Bereich des Luftspalts zwischen Statorzähnen und Rotorpolen angeordnet sein müsste. Dies ist jedoch aufgrund der zu verwendenden Drahtstärke der Anschlussdrähte schwierig, da diese dicker sind als der dazwischen liegende Luftspalt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Erregerspulenanordnung zum Aufbau einer Homopolarmaschine in einfacher Weise so in einer
Statoranordnung zu fixieren, dass eine hohe Zuverlässigkeit der so aufgebauten elektrischen Maschine erreicht werden kann.
Offenbarung der Erfindung Diese Aufgabe wird durch den Spulenträger für eine Erregerspule einer Homopolarmaschine gemäß Anspruch 1 sowie durch die Erregerspulenanordnung, den Stator und das Verfahren zur Montage einer Erregerspulenanordnung in einer Statoranordnung einer Homopolarmaschine gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Spulenträger für eine Erregerspulenanord- nung zum Einsatz in einer Statoranordnung einer Homopolarmaschine vorgesehen, umfassend:
- ein oder mehrere Spulenträgerteile zum Halten einer ringförmigen Erregerspule; und
- ein oder mehrere an dem einen oder den mehreren Spulenträgerteilen vorgesehene Halteelemente, mit denen der Spulenträger an einer den äußeren Rand des Spulenträgers umgebenden Statoranordnung befestigbar ist.
Insbesondere können das eine oder die mehreren an dem einen oder den meh- reren Spulenträgerteilen vorgesehenen Halteelemente so an den Spulenträger- teilen angeordnet sein, dass diese bei Aufsetzen der Spulenträgerteile auf die Erregerspule radial nach außen weisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Erregerspulenanordnung zum Einsatz in einer Statoranordnung einer Homopolarmaschine vorgesehen, umfassend den obigen Spulenträger und eine ringförmige Erregerspule, die in dem einen oder den mehreren Spulenträgerteilen aufgenommen ist.
Eine Idee des obigen Spulenträgers besteht darin, eine Erregerspulenanordnung aufzubauen, die ins Innere einer Statoranordnung eingeschoben und dort fixiert werden kann. Dazu weist der Spulenträger eine geeignete Halteeinrichtung mit einem oder mehreren Halteelementen auf, die es ermöglicht, die Erregerspulenanordnung an der gewünschten Position im Inneren der Statoranordnung zu fixieren. Dazu ist der Spulenträger so ausgebildet, dass eine Befestigung im Inneren einer zylinderförmigen Statoranordnung eines Außenstators an einer vorgegebenen Position möglich ist. Dazu kann eine Befestigungseinrichtung mit einem oder mehreren Befestigungselementen vorgesehen sein, die beispielsweise mit- hilfe einer Schraub-, Bolzen-, Rast- oder sonstigen Form- oder Kraftschluss- oder Stoffschlussverbindung vorgesehen wird. Insgesamt ist die Halteeinrichtung des Spulenträgers, mit dem die Erregerspulenanordnung gebildet wird, so ausgebildet, dass nach dem Einschieben der Erregerspulenanordnung ins Innere der zylinderförmigen Statoranordnung eine feste Montage an einem vordefinierten Ort innerhalb der Statoranordnung möglich ist,. Weiterhin können der eine oder die mehreren Spulenträgerteile einen, insbesondere nach außen geöffneten, U-förmigen Querschnitt aufweisen, um die Erregerspule aufzunehmen.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Halteelement einem Nutenstein ent- sprechen, der insbesondere eine Gewindebohrung zur Aufnahme einer Schraube aufweist. Es kann vorgesehen sein, dass das Halteelement ein Rastelement aufweist, um in einer Nut in einer Innenausnehmung der Statoranordnung oder einem radial nach innen vorstehenden Befestigungselement in der Innenausnehmung der Statoranordnung zu verrasten.
Es kann vorgesehen sein, dass das Halteelement ein Klemmelement aufweist, das ausgebildet ist, um in einer Statornut in einer Innenausnehmung der Statoranordnung zu verrasten.
Es können mehrere Spulentragerteile tangential aneinander gesetzt oder in axialer Richtung aneinander gesetzt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsformkönnen das eine oder die mehreren Halteelemente ringförmig oder ringsegmentförmig ausgebildet sein und an ihren ra- dial nach außen gerichteten Außenseiten eine Einrichtung, insbesondere Aufnahmen in Form von Durchgangsöffnungen oder rillenförmigen Ausnehmungen, aufweisen, um den Spulenträger im Inneren einer zylinderförmigen Anordnung, insbesondere im Inneren einer zylindrischen Statoranordnung, zu befestigen. Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Befestigungselement einer Befestigungseinrichtung für eine Statoranordnung vorgesehen, umfassend:
- einen Grundkörper zum kraft- und oder formschlüssigen Einsetzen in einer innen umlaufenden Statornut einer zylinderförmigen Statoranordnung; und
- ein an dem Grundkörper angebrachtes, in radialer Richtung elastisch aus- lenkbares Rastelement.
Weiterhin kann das Befestigungselement aus Kunststoff, insbesondere als Spritzgussteil, oder als Biegeteil aus einem Stanzblech gefertigt sein. Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Isolationsmaske für eine Isolation einer
Statorspule an einem Statorzahn vorgesehen, umfassend:
- ein oder mehrere Isolationselemente zur Anordnung zwischen einer Seite eines Zahnschaftes eines Statorzahns und einer Spulenseite einer Statorspule; und
- das obige Befestigungselement. Weiterhin können die mehreren Isolationselemente durch das Befestigungselement, insbesondere brückenartig, miteinander verbunden sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine zylinderförmige Statoranordnung für eine Homopolarmaschine mit einer zylinderförmigen Innenausnehmung zur Aufnahme eines Rotors vorgesehen, wobei eine innen zumindest teilweise umlaufende Statornut oder ein innen zumindest teilweise umlaufender, sich radial nach innen erstreckender Anschlag für eine Erregerspulenanordnung vorgesehen ist.
Weiterhin können in der Statornut mehrere der obigen Befestigungselemente zum Befestigen der obigen Erregerspulenanordnung angeordnet sein.
Insbesondere kann die Statoranordnung mit mehreren Statorzahnsegmenten aufgebaut sein, die jeweils einen oder mehrere Statorzähne tragen, wobei mindestens ein Teil der Statorzähne mit der obigen Isolationsmaske versehen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Stator für eine Homopolarmaschine vorgesehen, umfassend:
- eine Statoranordnung mit einer zylinderförmigen Innenausnehmung zur Aufnahme eines Rotors;
- ein oder mehrere in der Innenausnehmung vorgesehene Befestigungselemente; und
- die obige Erregerspulenanordnung;
wobei die Halteelemente der Erregerspulenanordnung mit dem einen oder den mehreren Befestigungselementen koppelbar, insbesondere verrastbar, sind, um die Erregerspulenanordnung koaxial zur Innenausnehmung zu halten.
Weiterhin kann die Erregerspulenanordnung einen Außendurchmesser aufweisen, der kleiner ist als ein Innendurchmesser der Innenausnehmung der Statoranordnung.
Es kann vorgesehen sein, dass mindestens eines der Halteelemente einen Nutenstein aufweist, der durch eine Schraube in der Statoranordnung gehalten ist.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Erregerspule durch die Schraube elektrisch kontaktiert sein. Gemäß einer Ausführungsform kann die Erregerspulenanordnung einen Außendurchmesser aufweisen, der größer ist als ein Innendurchmesser der Innenaus- nehmung der Statoranordnung, wobei das eine oder die mehreren Halteelemente elastisch ausgebildet sind, so dass die Erregerspulenanordnung in axialer Richtung in die Innenausnehmung eingeschoben und dort mit dem einen oder den mehreren Befestigungselementen verrastet werden kann.
Insbesondere kann das Befestigungselement eine umlaufende Statornut in der Innenausnehmung oder einen umlaufenden Vorsprung umfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Aufbau eines Stators für eine Homopolarmaschine vorgesehen, umfassend:
- Einschieben der obigen Erregerspulenanordnung in eine Statoranordnung mit einer zylinderförmigen Innenausnehmung; und
- kraft-, stoff- und/oder formschlüssiges Koppeln des einen oder der mehreren Halteelemente mit der zumindest teilweise umlaufenden Statornut oder mit dem einen oder den mehreren Befestigungselementen der Statoranordnung, um die Erregerspulenanordnung in der Innenausnehmung der
Statoranordnung zu befestigen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Querschnittsdarstellung durch eine Homopolarmaschine mit einer im Inneren einer Statoranordnung angeordneten Erregerspulenanordnung; eine Erregerspulenanordnung zum Einsatz in die Homopolarmaschine der Figur 1 ;
Figur 3 eine detailliertere Darstellung eines Querschnitts durch eine Statoranordnung für eine Homopolarmaschine; Figur 4 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Spulenträgers zur Aufnahme der Erregerspule mit flexiblen Rastelementen zum Verrasten in der Statoranordnung; und
Figur 5 eine weitere Ausführungsform eines Spulenträgers mit schräg angeordneten Rastelementen; eine detailliertere Ansicht eines Ausschnitts einer weiteren elektrischen Maschine mit einer weiteren Statoranordnung, an der eine weitere Erregerspulenanordnung angebracht ist; eine perspektivische Darstellung eines
Statorzahnsegments zum Aufbau der weiteren
Statoranordnung;
Beispiele für Isolationsmasken in perspektivischer Ansicht; eine Querschnittsansicht durch ein Statorzahnsegment mit aufgesetzter Isolationsmaske und einem Befestigungselement einer Befestigungseinrichtung; Figuren 10a und 10b perspektivische Ansichten von Ausführungsformen von
Halteelementen eines Spulenträgers;
Figur 1 1 ein Ausschnitt aus einer Querschnittsdarstellung durch eine in dem Befestigungselement verrastete weitere Erregerspulenanordnung;
Figur 12 eine Darstellung des Befestigungselements als von der
Isolationsmaske separates Bauteil; Figuren 13a und 13b Ansichten einer mehrteiligen Ausgestaltung der Isolationsmasken mit verschieden ausgeführten Isolationselementen; Figuren 14a und 14b Darstellungen von metallischen Biegeteilen als Befestigungselemente;
Figuren 15a und 15b Darstellungen von Konturen des nach innen weisenden
Endes des Zahnschaftes des Statorzahnsegments im Be- reich der Statorzahnnut;
Figuren 16a und 16b Querschnittsdarstellungen durch einen Stator mit einer in einer Statoranordnung eingesetzten Erregerspulenanordnung;
Figur 17 eine Darstellung einer Vollisolationsmaske mit einem Befestigungselement, bei der auch die stirnseitigen Flächen der Statorzähne isoliert werden; Figuren 18a und 18b Darstellungen einer Erregerspulenanordnung mit mehreren radial oder schräg zur radialen Richtung abstehenden Klemmelementen;
Figur 19 eine schematische Querschnittdarstellung, bei der eine
Statoranordnung ohne umlaufende Statornut vorgesehen ist und die Erregerspulenanordnung durch einen Anschlag und Klemmring gehalten ist; und
Figur 20 eine Darstellung einer Statoranordnung mit einer umlau- fenden Statornut und einer Erregerspulenanordnung mit einem Spulenträger, der einen flexiblen Federring aufweist.
Beschreibung von Ausführungsformen Figur 1 zeigt eine axiale Schnittansicht durch eine Homopolarmaschine 1 . Die Homopolarmaschine 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das ein topfförmiges Gehäuseteil 21 aufweist und an einem offenen Ende des topfformigen Gehäuseteils 21 mit einem Deckelteil 22 verschlossen ist.
Bodenseitig des topfformigen Gehäuseteils 21 ist eine Lagerhalteausnehmung 3 ausgebildet, in die ein erstes Lager 4 eingesetzt ist. Das Deckelteil 22 weist eine Öffnung 23 auf, in der sich ein zweites Lager 5 befindet. Eine Welle 6 der Homopolarmaschine 1 wird durch das erste und zweite Lager 4, 5 gehalten und tritt durch das Deckelteil 22 in die Umgebung der Homopolarmaschine 1 aus.
An der Welle 6 ist ein Rotor 7 ausgebildet. Der Rotor 7 weist einen ersten Teilrotor 71 und einen zweiten Teilrotor 72 auf, die in axialer Richtung versetzt und voneinander beabstandet an der Welle 6 angeordnet sind. Die Teilrotoren 71 , 72 weisen jeweils Rotorpole auf, wobei jeder zweite Rotorpol jedes der Teilrotoren 71 , 72 mit einem Permanentmagneten 8 versehen ist, dessen Pole in radialer Richtung ausgerichtet sind. Die Anzahl der Rotorpole 8 der Teilrotoren 71 , 72 ist gerade und die Polung der darin vorgesehenen Permanentmagnete 8 ist für jeden der Teilrotoren 71 , 72 gleich.
Der Rotor 7 ist von einer Statoranordnung 9 umgeben, die in das topfförmige Gehäuseteil 21 eingesetzt ist, wobei der Außenumfang der Statoranordnung 9 im Wesentlichen dem Innenumfang des topfformigen Gehäuseteils 21 entspricht, so dass die Statoranordnung fest in dem Gehäuse 2 gehalten ist.
Die Statoranordnung 9 weist Statorspulen 10 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel um jeweils einen Statorzahn angeordnet sind. Eine oder mehrere der Statorspulen 10 können in weiteren Ausführungsformen auch mehrere Statorzähne umschließen.
Es ist eine im Wesentlichen ringförmige Erregerspulenanordnung 1 1 vorgesehen, in der eine ringförmige Erregerspule 12 angeordnet ist. Die Erregerspule 12 wird mithilfe eines Spulenträgers 13 so an der Statoranordnung 9 gehalten, dass sich die Erregerspulenanordnung 1 1 in eine zwischen den beiden Teilrotoren 71 , 72 vorgesehene Ausnehmung erstreckt, die durch die beabstandete Anordnung der
Teilrotoren 71 , 72 auf der Welle 6 gebildet ist. Die Erregerspule 12 weist im We- sentlichen eine Wicklung auf, deren Spulenfläche quer zur axialen Richtung des Rotors 7 bzw. der Welle 6 verläuft. Das heißt, die Wicklung der Erregerspule 12 verläuft um die Drehachse des Rotors 7. Insbesondere ist die Wicklung der Erregerspule 12 konzentrisch zum Rotor 7 angeordnet. Im gezeigten Ausführungs- beispiel ist die Erregerspulenanordnung 1 1 in die Statoranordnung 9 eingesetzt und wird dort durch eine Schraube 14 gehalten, die in ein Gewinde in der Erregerspulenanordnung 1 1 eingreift.
Figur 2 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer Erregerspulenanordnung 1 1. Die Erregerspulenanordnung 1 1 umfasst die Erregerspule 12, die beispielsweise als orthozyklische Wicklung vorgefertigt werden kann, d. h. der Wicklungsstrang weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Mit geeigneten Fixiermitteln, wie beispielsweise Kleber, Backlack und dergleichen, kann gewährleistet werden, dass die Ringform nach dem Entnehmen aus einer Wickelmaschine beibehalten wird. Die Wicklung der Erregerspule 12 hat einen Außendurchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Statoranordnung 9, und einen Innendurchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Rotors7.
Die Erregerspule 12 ist mit mehreren, im gezeigten Ausführungsbeispiel drei, Spulenträgerteilen 16 versehen, die auf die Wicklung aufgefädelt werden. Die
Spulenträgerteile 16 sind im Wesentlichen mit U-förmigem Querschnitt ausgebildet. Die Spulenträgerteile 16 können so an der Erregerspule 12 angeordnet werden, dass die Schenkel des U-förmigen Querschnitts die Seiten der Erregerspule 12 umfassen und die Basis des U-förmigen Querschnitts der Spulenträgertei- le 16 an der Innenumfangsfläche der ringförmigen Erregerspule 12 anliegt. Die
Spulenträgerteile 16 sind kreissegmentförmig ausgebildet und weisen jeweils tangentiale Abmessungen von einem Viertel bis zur Hälfte des Umfangs einer In- nenausnehmung der ringförmigen Erregerspule 12 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Spulenträgerteile 16 mit Größen von jeweils einem Vier- tel des Umfangs einer Innenausnehmung der ringförmigen Erregerspule 12 und ein Spulenträgerteil 16 mit einer Größe von einem halben Umfang der Innenausnehmung vorgesehen.
Auf der Spulenaußenseite der Erregerspule 12 sind die Spulenträgerteile 16 ge- öffnet und weisen eine Verbindungseinrichtung 19 auf, um einen Nutenstein 17 als Halteelement zuverlässig zu halten. Die Verbindungseinrichtung 19 kann bei- spielsweise eine form- oder kraftschlüssige Verbindung mit dem Nutenstein 17 schaffen, so dass der Nutenstein 17 zuverlässig an den Spulenträgerteilen 16 gehalten wird, insbesondere gegen eine Zugkraft und tangential wirkende Kräfte. Der Nutenstein 17 weist zur Fixierung mit der Schraube 14 eine Bohrung mit ei- nem Innengewinde auf, so dass die Erregerspulenanordnung 1 1 durch die
Schrauben 14 in der Statoranordnung 9 zuverlässig innerhalb der
Statoranordnung 9 gehalten werden kann.
Figur 3 zeigt eine detailliertere Ansicht des Bereichs der Statoranordnung 9, an dem die Erregerspulenanordnung 1 1 angeordnet ist. Die Statoranordnung 9 ist dabei an ihrer Innenumfangsfläche mit einer umlaufenden Statornut 18 (Nut) versehen, in der Statorbohrungen zur Aufnahme der Schrauben 14 angeordnet sind. Die Statornut 18 kann entweder über einen spanabhebenden Prozess oder durch ein Stanzpaketierwerkzeug eingebracht werden.
Beim Aufbau der Homopolarmaschine 1 wird die Statoranordnung 9 ohne die Erregerspule 12 in das topfförmige Gehäuseteil 21 montiert, wobei die Montagetiefe mittels eines Anschlags im Gehäuse 2 begrenzt sein kann. Im topfförmigen Gehäuseteil 21 können ebenfalls Gehäusebohrungen 24 vorgesehen sein, wobei die Statoranordnung 9 so in das Gehäuse 2 eingesetzt wird, dass die
Gehäusebohrungen 24 mit den Statorbohrungen in der Statoranordnung 9 fluchten.
Beispielsweise mithilfe einer Montagehilfsanordnung wird die Erregerspulenan- Ordnung 1 1 nach dem Einbringen des zweiten Teilrotors 72 in die
Statoranordnung 9 eingebracht und auf Höhe der Statornut 18 gehalten. Die Erregerspulenanordnung 1 1 wird so positioniert, dass die Gewindeöffnungen in den Nutensteinen 17 in Flucht zu den Gehäusebohrungen 24 in dem topfförmigen Gehäuseteil 21 und den Statorbohrungen in der Statoranordnung 9 sind. Durch die Gehäusebohrungen 24 in dem Gehäuse 2 werden die Schrauben 14 eingebracht, die in Gewinde in den Nutensteinen 17 eingreifen, wobei durch Anziehen der Schrauben 14 die Spulenträgerteile 16 nach außen in die Statornut 18 gezogen werden. Dadurch wird die Erregerspule 12 zwischen dem Nutenstein 17 und den Spulenträgerteilen 16 gespannt und prozesssicher in Position gehalten. Die Länge der Schrauben 14 ist so vorgesehen, dass diese zuverlässig in das Innen- gewinde des Nutensteins 17 eingreifen, jedoch nicht die Erregerspule 12 berühren und dadurch beschädigen können.
Die Anschlussdrähte der Erregerspule 12 werden in den Freiraum zwischen zwei Statorzähnen des Stators eingelegt und mit einer Fixierung, wie beispielsweise
Kleber, Fixiermasse, Klammer oder Papiermaske, gegen ein Herausrutschen in den Luftspalt zwischen dem Innenumfang der Statoranordnung 9 und dem Außenumfang des Rotors 7 gesichert. Nach Anziehen der Schrauben 14 kann auf der Außenseite des Gehäuses 2 eine
Folie angebracht werden, die einen Wasser- und Schmutzeintrag von außen durch die Gehäusebohrungen 24 und Statorbohrungen verhindern soll. Soweit notwendig kann die Folie mit einem geeigneten Kleber oder Harz aufgebracht werden.
Das Vorsehen der Erregerspulenanordnung 1 1 in der zuvor beschriebenen Weise ermöglicht eine robuste Verbindung zwischen der Erregerspulenanordnung 1 1 und der Statoranordnung 9. Insbesondere ist dadurch die Erregerspulenanordnung 1 1 in der Statornut 18 der Statoranordnung 9 relativ zu dem rotierenden Rotor 7 zuverlässig fixiert. Durch Verwendung der Schrauben 14 kann zudem eine verbesserte Wärmeleitung zwischen der Erregerspulenanordnung 1 1 und dem Gehäuse 2 bereitgestellt werden, wobei die Schrauben 14 eine schnelle Wärmeabfuhr aus der Erregerspule 12 ermöglichen. Der Wärmeabführungseffekt und die Wärmekonvektion sind wichtig für die Funktion der Homopolarmaschi- ne 1 , wenn keine andere Kühlungsmöglichkeit zur Verfügung steht.
In einer alternativen Ausführungsform kann die elektrische Kontaktierung der Erregerspule 12 über die Schrauben 14 erfolgen, wenn die Schrauben 14 elektrisch leitend sind und mittels Isolationskörpern durch die Gehäusebohrungen 24 und die Statorbohrungen geführt sind. Die Stromverbindung kann über zwei Wege realisiert werden:
A) Im Motorgehäuse sind längs zur Motorachse innerhalb des Gehäuses 2 Auswölbungen, wie beispielsweise Sicken, Kanäle und dergleichen, vorgesehen, in denen jeweils getrennt voneinander die Verbindungen von einem externen
Anschluss zu zwei der Schrauben 14 liegen. Die elektrische Kontaktierung er- folgt mittels der Schrauben 14 über das Gewinde in dem Nutenstein 17, der elektrisch leitend ausgebildet ist, zur Erregerspule 12. Dazu ist die Erregerspule 12 mit den beiden Enden an zwei der Nutensteine 17 angeschlossen. B) Alternativ kann die elektrische Kontaktierung direkt von außen auf die
Schraube 14 erfolgen.
Anstelle der Schrauben 14 können auch Nieten (Rivets) eingesetzt werden. Die Erregerspulenanordnung 1 1 kann auch ohne Nutensteine 17 ausgebildet sein, wobei Befestigungselemente vorgesehen sind, die zuvor mithilfe der Schrauben 14 in der Statoranordnung 9 angeordnet werden und in die die Erregerspulenanordnung 1 1 dann eingeklipst werden kann. Die Befestigungselemente bilden im Inneren der Statoranordnung 9 Vorsprünge mit entsprechenden Verrastungseinrichtungen, so dass die entsprechenden Spulenträger 13 der Erregerspulenanordnung 1 1 nach dem Einsetzen in die Statoranordnung 9 daran angeklipst werden können. Die Richtung des Verrastens zwischen der Erregerspulenanordnung 1 1 und den Befestigungselementen kann entweder axial oder tangential sein. Beim axialen Verrasten kann der Rastpunkt an den kurzen Sei- tenflächen der Befestigungselemente vorgesehen sein, die achsparallel an der
Mantelfläche verlaufen. Beim tangentialen Verrasten kann der Rastpunkt an den Seiten des Befestigungselements vorgesehen sein, die jeweils parallel zu den Stirnflächen der Statoranordnung 9 verlaufen. Anstatt durch Schrauben 14 können die Befestigungselemente in der Statoranordnung 9 auch durch Schweiß- oder Lötverbindungen gehalten werden. Die Erregerspulenanordnung 1 1 kann dann auf die gleiche Weise mit den Befestigungselementen verrastet werden. Die Befestigungselemente können auch mit einer Presspassung in die in der
Statoranordnung 9 befindliche Statornut 18 montiert werden. Dabei muss gewährleistet sein, dass die Presspassung die Befestigungselemente auch bei einer thermischen Belastung im Motorbetrieb zuverlässig an der Statoranordnung 9 hält. Anstelle der vor dem Einsetzen der Erregerspulenanordnung 1 1 in die Statoranordnung 9 eingebrachten Befestigungselemente kann ein Federring als Befestigungselement einer Befestigungseinrichtung vorgesehen werden, der ein Profil, wie beispielsweise ein T-Profil, aufweist. Der Federring wird so verformt, dass er in die Statoranordnung 9, insbesondere in die dort befindliche Statornut 18, eingesetzt werden kann. Durch das Profil des Federrings entsteht eine ringförmige Verengung des Innendurchmessers der Statoranordnung 9 bzw. ein umlaufender Vorsprung im Bereich der Statornut 18, wobei der Federring die Statornut 18 beidseitig überlappt.
Die Erregerspulenanordnung 1 1 kann mit einem ersten umlaufenden Rand mit einem kleineren Durchmesser und einem zweiten umlaufenden Rand als Halteelement einer entsprechenden Halteeinrichtung mit einem größeren Durchmesser versehen sein, wobei der Unterschied zwischen den Durchmessern der beiden Ränder so dimensioniert ist, dass beim Fügen der Rand mit dem geringeren Durchmesser zuerst mit einer elastischen Verformung durch die durch den Federring bewirkte Verengung im Inneren der Statoranordnung 9 geführt wird und anschließend den Federring an dessen äußerem Umfang umfasst. Der Rand mit dem größeren Durchmesser liegt dann an der gegenüberliegenden Seite des Federrings an. Die beiden Ränder der Erregerspulenanordnung 1 1 und der Federring bilden somit einen Formschluss. Diese Variante hat den Vorteil, dass die Anschlussdrähte der Erregerspule 12 zwischen den Rändern der Erregerspulenanordnung 1 1 aufgenommen und dadurch gegen ein Herausfallen in den Luftspalt gesichert sind. Ferner kann die Wicklung direkt auf den Spulenträger 13 aufgebracht werden, der im Wesentlichen einteilig und ringförmig mit einem nach außen geöffneten U-förmigen Querschnitt ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausführungsform können die Befestigungselemente durch einen fest montierten Vorsprung im Inneren der Statoranordnung 9 ersetzt werden, der durch eine bestimmte Anzahl von entsprechend ausgeformten Lamellen gebildet werden kann. Das heißt, anstelle der Statornut 18 in der Statoranordnung 9 ist ein in Umfangsrichtung umlaufender Vorsprung gebildet. Alternativ kann der Vorsprung auch nicht vollständig umlaufend ausgebildet sein und stattdessen einzelne, abschnittsweise vorgesehene Vorsprünge aufweisen. Wie in Figur 4 dargestellt, kann der Spulenträger 13 aus einem rotationssymmetrischen, nach außen geöffneten, ringförmigen Element mit U-förmigem Querschnitt gefertigt sein, auf dem die Erregerspule 12 aufgespult ist. Zusätzlich kann der Spulenträger 13 radial abstehende Zapfen 20 als Halteelemente an beiden Rändern aufweisen. Dadurch kann die Erregerspulenanordnung 1 1 mit den radial abstehenden Zapfen 20 mit im Inneren der Statoranordnung 9 vorgesehenen Befestigungselementen verrastet oder direkt in die Statornut 18 eingepresst werden. Die radial abstehenden Zapfen 20 können auch eine Klipsverbindung mit den im Inneren der Statoranordnung 9 vorgesehenen Vorsprüngen eingehen.
Die Erregerspulenanordnung 1 1 kann bei Verwendung eines solchen Spulenträgers 13 direkt in die Statornut 18 eingeklipst werden, ohne dass zusätzliche Teile für die Befestigung der Erregerspulenanordnung 1 1 benötigt werden. In einer Ausführungsform können die Ränder des Spulenträgers 16 sternförmig ausgebildet sein und an ihren Enden Rastnasen aufweisen. Die Nasen federn während des Montagevorgangs zurück und rasten bei Erreichen der Endposition in die Statornut 18 ein. Wie in Figur 5 dargestellt, kann der Spulenträger 13 alternativ aus zwei Halbschalen 30 aufgebaut sein, die an ihrem äußeren Rand Rastelemente 31 aufweisen, die in einem bestimmten Winkel abstehen, wobei zwischen einer Seitenwand 32 der jeweiligen Halbschale 30 und dem Rastelement 31 ein stumpfer Winkel gebildet wird. Die Rastelemente 31 sind aufeinander zu ausgerichtet und werden durch ein Aufeinandersetzen der Halbschalen 30 ineinander verschränkt, so dass sie in einer Querschnittsansicht eine X-Form ausbilden.
Wird die Erregerspulenanordnung 1 1 mit einem derartigen Spulenträger 13 in die Statoranordnung 9 eingeschoben, so werden die Rastelemente 31 elastisch ver- formt und rasten bei Erreichen der in der Statoranordnung 9 liegenden
Statornut 18 in diese ein.
Selbstverständlich können die zuvor beschriebenen, vor dem Einsetzen der Erregerspulenanordnung 1 1 in die Statoranordnung 9 eingebrachten Befestigungs- elemente mit entsprechenden Rastelementen versehen sein, die beim Einsetzen der Erregerspulenanordnung 1 1 in die Statoranordnung 9 verrasten. Figur 6 zeigt eine detailliertere Ansicht eines Ausschnitts einer weiteren elektrischen Maschine, insbesondere einer weiteren Homopolarmaschine 100, mit einer weiteren Statoranordnung 101 , an der eine weitere Erregerspulenanordnung 130 angebracht ist.
Die weitere Statoranordnung 101 kann mithilfe von Statorzahnsegmenten 102 mit jeweils einem oder mehreren Statorzähnen, wie beispielsweise in der perspektivischen Darstellung der Figur 7 gezeigt, aufgebaut werden. Das Statorzahnsegment 102 weist eine längliche Erstreckung auf, deren Länge der Länge der zu bildenden Statoranordnung 101 entspricht. Das Statorzahnsegment 102 weist ein kreiszylindersegmentförmiges Rückschlusssegment 103 und einen oder mehrere davon in radialer Richtung nach innen abstehenden Zahnschäfte
104 auf.
Der Zahnschaft 104 ist an einem dem Rückschlusssegment 103 gegenüberliegenden Ende mit zwei in axialer Richtung zueinander versetzten Zahnkopfteilen
105 versehen. Zwischen den Zahnkopfteilen 105 ist eine Statorzahnnut 106 vorgesehen. Durch in Umfangsrichtung erfolgendes Zusammenfügen von mehreren der Statorzahnsegmente 102 wird die Statoranordnung 101 ausgebildet und die Statorzahnnuten 106 bilden die um eine Mittenachse laufende Statornut 18, die zum Befestigen der weiteren Erregerspulenanordnung 130 dient. Die Statorzahnsegmente sind z. B. durch Kleben oder Schweißen miteinander verbunden oder durch Presspassung in den topfförmigen Gehäuseteil 21 einge- passt. Die umlaufende Statornut 18 der Statoranordnung 101 weist eine Tiefe auf, die beispielsweise mindestens der radialen Höhe der Zahnkopfteile 105 entsprechen kann.
Die Statorzahnsegmente 102 werden vor dem Zusammensetzen bewickelt. Vor dem Bewickeln der Statorzahnsegmente 102 wird auf die Statorzähne eine Isolationsmaske 1 10 aufgesetzt, um einen direkten Kontakt zwischen einer Statorspule 10 und dem Material des betreffenden Statorzahnsegments 102 zu vermeiden und diese dadurch elektrisch zu isolieren. Beispiele für Isolationsmasken 1 10 sind in den Figuren 8a und 8b in perspektivischer Ansicht gezeigt. In Figur 8a ist eine Isolationsmaske 1 10 beispielhaft dar- gestellt. Diese Isolationsmaske 1 10 weist zwei einander gegenüberliegende Isolationselemente 1 1 1 auf, die sich in einer Längsrichtung L erstrecken und jeweils mit einem etwa U-förmigen Profil ausgebildet sind. Jedes der Isolationselemente 1 1 1 weist ein Basisisolationsteil 1 13 und ein Zahnkopfisolationsteil 1 14 auf, die an sich quer zur Längsrichtung L erstreckenden Rändern eines im Wesentlichen ebenen Zahnschaftisolationsteils 1 15 winklig anschließen, so dass das Isolationselement 1 1 1 mit dem U-förmigen Profil ausgebildet wird, das im Wesentlichen dem U-förmigen Profil entspricht, das durch das Statorzahnsegment 102, den Zahnschaft 104, das Rückschlusssegment 103 und die Zahnkopfteile 105 gebildet wird. Die Isolationsmaske 1 10 weist zwei Isolationselemente 1 1 1 auf, deren Zahnschaftisolationsteile 1 15 einander flächig, insbesondere flächenparallel, gegenüberliegen, wobei zwischen den Zahnschaftisolationsteilen 1 15 der Zahnschaft 104 des betreffenden Statorzahns aufgenommen werden soll. Die Statorspule 10 wird in das U-förmige Profil der Isolationselemente 1 1 1 gewickelt.
Die Isolationselemente 1 1 1 der Isolationsmaske 1 10 werden in dieser Ausführungsform durch ein Befestigungselement 1 16 zum Befestigen der weiteren Erregerspulenanordnung 130 aneinander gehalten, das brückenartig zwischen den Isolationselementen 1 1 1 , insbesondere an deren Zahnkopfsiolationsteilen 1 14, angeordnet ist und dadurch die örtliche Position der beiden Isolationselemente 1 1 1 zueinander definiert. Beim Einsetzen bzw. Aufsetzen der so gebildeten einteiligen Isolationsmaske 1 10 auf einen Statorzahn wird das Befestigungselement 1 16 in der Statorzahnnut 106 angeordnet und dort durch den Formschluss der Isolationselemente 1 1 1 mit der Kontur des Statorzahns gehalten. Grundsätzlich bietet die Isolationsmaske 1 10 der Figuren 8a und 8b im Vergleich zu herkömmlichen Isolationsmasken hinsichtlich Isolation und Ablage des Wicklungsdrahts beim Bewickeln identische Eigenschaften.
Figur 9 zeigt eine Querschnittsansicht durch ein Statorzahnsegment 102 mit aufgesetzter Isolationsmaske 1 10 im Bereich des Befestigungselements 1 16. Grundsätzlich ist es durch das zusätzlich vorgesehene Befestigungselement 1 16 möglich, die weitere Erregerspulenanordnung 130, die mit entsprechenden Halteelementen 121 versehen sein kann, zu halten, um so die weitere Erregerspulenanordnung 130 in der weiteren Statoranordnung 101 zu befestigen. Das Befestigungselement 1 16 kann dazu eine flexible oder flexibel aufgehängte Rastnase 1 17 aufweisen, die an einem Grundkörper 1 19 angeordnet und mit einem radial nach innen hervorstehenden Rastelement 1 18 versehen ist. Die Rastnase 1 17 ist stegförmig ausgebildet und kann sich in radialer oder, wie in den Figuren dargestellt, in axialer Richtung, d. h. parallel zur Längsrichtung L, erstrecken. Anstelle der stegförmigen Rastnase 1 17 kann diese auch als elastische Rastbrücke vorgesehen sein, die an ihren Enden an dem Grundkörper 1 19 gehalten ist. Der Grundkörper 1 19 ist hinsichtlich seiner Größe und Form so beschaffen, dass er vollständig in der betreffenden Statorzahnnut 106 aufgenommen wird und nicht in radialer Richtung über das innere Ende des betreffenden Statorzahns bzw. die betreffenden Statorzähne des betreffenden Statorzahnsegments 102 vorsteht. Insbesondere kann sich der Grundkörper 1 19 in die Statorzahnnut ein- fügen und sich an den Statorzahnköpfen 105 in radialer Richtung formschlüssig oder kraftschlüssig abstützen.
Weiterhin ist die Rastnase 1 17 an einem in axialer Richtung ausgerichteten Rand des Grundkörpers 1 19 des Befestigungselements 1 16 angebracht und erstreckt sich biegeelastisch (in radialer Richtung) auf der radial nach innen gerichteten
Seite über den Grundkörper 1 19. Das Rastelement 1 18 kann halbkugelförmig oder zylinderförmig mit einer Zylinderachse in Richtung der Umfangsrichtung der auszubildenden Statoranordnung 101 ausgebildet sein. Das Rastelement 1 18 steht über die Isolationsmaske 1 10 hervor und ist, eingesetzt in die Statoranordnung 101 , radial nach innen ausgerichtet. Je nach Ausgestaltung können die Rastelemente 1 18 auch andere Geometrien aufweisen, zum Beispiel kreuzförmige, quaderförmige, sternförmige, kegelförmige, pyramidenförmige, ringförmige oder ellipsenförmige. Beispielsweise kann die Isolationsmaske 1 10 durch herkömmliche Produktionsverfahren, wie zum Beispiel Kunststoffspritzguss, einstückig hergestellt werden.
Die Befestigungselemente 1 16 der Befestigungseinrichtung, die durch die Isolationsmasken 1 10 bereitgestellt werden, können beim Vorsehen in der weiteren Statoranordnung 101 für eine Befestigung einer entsprechenden mit Halteelementen 121 versehenen Erregerspulenanordnung 130 verwendet werden, um die weitere Erregerspulenanordnung 130 zuverlässig in der Statoranordnung 101 zu halten.
Die Isolationsmaske 1 10 wird zur Montage auf den Statorzahn des Statorzahnsegments 102 aufgesteckt oder in axialer Richtung hineingeschoben und durch das Eingreifen des Grundkörpers 1 19 in die Statorzahnnut 106 zuverlässig daran gehalten. Durch das Vorsehen der Statorzahnköpfe 105 wird verhindert, dass sich die Isolationsmaske 1 10 in radialer Richtung löst.
Mithilfe der oben beschriebenen Befestigungselemente 1 16 kann die weitere Erregerspulenanordnung 130 in der weiteren Statoranordnung 101 fixiert werden. Die Befestigung erfolgt dabei an mindestens zwei Punkten, je nach konstruktiver Auslegung. Das heißt, dass die Statorzähne während der Montage der Statoranordnung 101 wahlweise mit Isolationsmasken 1 10 mit Befestigungselementen 1 16 und herkömmlichen Isolationsmasken (nicht gezeigt), die keine Befestigungselemente aufweisen, versehen werden können und so die Anzahl der zur Verfügung stehenden Befestigungselemente 1 16 mit Rastnasen 1 17 entsprechend frei gewählt werden kann. Zum zuverlässigen Halten der weiteren Erregerspulenanordnung 130 sind jedoch mindestens zwei Befestigungselemente 1 16 mit entsprechenden Rastnasen 1 17 vorzusehen.
Die Figuren 10a und 10b zeigen perspektivische Ansichten von Ausführungsformen von Halteelementen 121 eines Spulenträgers 120 für die weitere Erregerspulenanordnung 130. Die Halteelemente 121 dienen dazu, die weitere Erregerspulenanordnung 130 an der Statoranordnung 101 zu befestigen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel stellen die Halteelemente 121 jeweils Ringsegmente mit Segmentwinkeln von 180° dar, deren axiale Breite im Wesentlichen der axialen Breite der Erregerspule 12 entspricht. Die Halteelemente 121 weisen entsprechende Aufnahmen 122 zum Zusammenwirken mit den Rastelementen 1 18 der Rastnasen 1 17 der Befestigungselemente 1 16 auf. Figur 10c zeigt einen Querschnitt durch einen Spulenträger 120. In Figur 1 1 ist ein Ausschnitt aus einer Querschnittsdarstellung durch die in dem Befestigungselement 1 16 verrastete weitere Erregerspulenanordnung 130 dargestellt, bei der ein Rastelement 1 18 in eine entsprechende Aufnahme 122 des Halteelements 121 des Spulenträgers 120 für die Erregerspule 12 eingreift. Figur 10a zeigt ein Halteelement 121 als ein halbringförmiges Segment mit verteilt angebrachten Aufnahmen 122, die als Bohrungen zur Aufnahme von halbkugelförmigen Rastelementen 1 18 ausgebildet sind. Figur 10b zeigt ein Halteelement 121 als halbringförmiges Segment mit einer bezüglich seiner Breitenrich- tung etwa mittig angeordneten, an seiner Außenseite in Umfangsrichtung umlaufenden Rille als Aufnahme 122, um entsprechende zylinderförmige Rastelemente 1 18 des entsprechend ausgestalteten Befestigungselementes 1 16 aufzunehmen. Die ringsegmentförmigen Halteelemente 121 können aus Metall, Kunststoff oder einem ähnlichen Material ausgebildet sein, das sich zum Ausbilden eines form- stabilen Spulenträgers 120 eignet. Die ringsegmentförmigen Halteelemente 121 können entweder als Zubauteile, d. h. als separate Einzelteile, ausgebildet oder im Spulenträger 120 für die Erregerspule 12 integriert sein.
Wie in Figur 10c dargestellt, weist der Spulenträger 120 ein ringförmiges oder mehrere ringsegmentförmige Spulenträgerteile 123 auf, die als Aufnahmeelemente für die Erregerspule 12 dienen und diese seitlich, d. h in axialer Richtung, begrenzen. Die radial nach außen gerichtete Seite des Spulenträgers 120 wird durch die ringsegmentförmige Halteelemente 121 gebildet, die fest an dem einen oder den mehreren Aufnahmeelementen 123 angebracht ist. Aufnahmeele- ment(e) 123 und Halteelement(e) 121 bilden den umlaufenden Spulenträger 120 bzw. die mehreren Spulenträgerteile für die Erregerspule 12 und weisen gemeinsam einen etwa U-förmigen Querschnitt auf.
Die Statoranordnung 101 wird in bekannter Weise aus den Statorzahnsegmenten 102 aufgebaut. Bei der Vormontage ist darauf zu achten, dass die betreffenden
Statorzahnsegmente 102 mit den mit Befestigungselementen 1 16 versehenen Isolationsmasken 1 10 in der zuvor gewählten Anzahl und an definierten Positionen eingelegt werden, damit die spätere Befestigungsfunktion für die weitere Erregerspulenanordnung 130 gewährleistet ist. Die übrigen Statorzahnsegmente 102 werden mit herkömmlichen Isolationsmasken versehen. Anschließend werden die mit Isolationsmasken versehenen Statorzahnsegmente 102 bewickelt.
Für eine bessere Unterscheidbarkeit hinsichtlich einer automatischen Sichtkontrolle bei der Montage können die Isolationsmasken 1 10 mit den Befestigungs- elementen 1 16 und die herkömmlichen Isolationsmasken ohne Befestigungselemente verschiedenfarbig ausgeführt sein. Anschließend werden die Statorzahnsegmente 102 in einer Montagestation in ein Hilfswerkzeug eingelegt und gehalten. Diese zusammengefügten Statorzahnsegmente 102 werden miteinander verbunden, beispielsweise durch einen Schweiß- oder Klebeprozess oder durch Einpressen in das topfförmige
Gehäuseteil 21.
Anschließend wird die weitere Erregerspulenanordnung 130 montiert. Dazu kann die weitere Erregerspulenanordnung 130 auf einen Montagehilfsdorn aufgesteckt werden, um diese so in die Statoranordnung 101 einzusetzen, dass sie entlang der axialen Richtung in koaxialer Ausrichtung in Richtung der Statornut 18 geführt wird. Erreicht die weitere Erregerspulenanordnung 130 die Statornut 18, so können die darin angeordneten Rastnasen 1 17 der Befestigungselemente 1 16 flexibel ausgelenkt werden, bis diese in die entsprechenden Aufnahmen 122 der Halteelemente 121 eingreifen und so die weitere Erregerspulenanordnung 130 zuverlässig halten.
Durch das Vorsehen von geeigneten Befestigungselementen 1 16 in der umlaufenden Statornut 18 sowie das Vorsehen von zu den Befestigungselementen 1 16 komplementären Halteelementen 121 , die ein Verrasten und somit einen Form- schluss in axialer Richtung ermöglichen, kann eine Befestigungsfunktion für die weitere Erregerspulenanordnung 130 in der Statoranordnung 101 geschaffen werden, die eine robuste Punkteverbindung umfasst. Durch die Kombination der Befestigungselemente 1 16 mit den Isoliermasken 1 10 kann eine Erhöhung der Anzahl der Einzelteile bei der Montage des Stators vermieden werden. Zudem lässt sich das Vorsehen von den mit den Befestigungselementen 1 16 versehenen Isoliermasken in einfacher Weise in einen bestehenden Montageablauf integrieren. Wie in Figur 12 dargestellt, kann das Befestigungselement 1 16 auch als von der
Isolationsmaske 1 10 separates Bauteil vorgesehen und nach der Montage einer herkömmlichen Isolationsmaske auf den Statorzahn bzw. die Statorzähne des Statorzahnsegments 102 in eine entsprechende Statorzahnnut 106 eingesetzt werden. Die Befestigungselemente 1 16 können in der Statorzahnnut 106 bei- spielsweise mithilfe eines Kraftschlusses, beispielsweise mithilfe einer Federkraft, oder eines Formschlusses gehalten werden. Weiterhin können die Isolationsmasken 1 10 auch mehrteilig ausgebildet sein. Wie beispielsweise in den Ansichten der Figur 13a und 13b dargestellt ist, können die Isolationsmasken 1 10 auch mehrteilig mit verschieden ausgeführten Iso- lationselementen 1 1 1 vorgesehen sein. Bei dieser Ausführungsform kann die Isolationsmaske 1 10 beim Vorsehen eines Isolationselements 1 1 1 mit einem daran angebrachten Befestigungselement 1 16 und eines Isolationselements 1 1 1 ohne Befestigungselement bei der Montage an einem Statorzahn zusammengesetzt werden. Wie aus den Figuren 13a und 13b ersichtlich, ist eine Trennung der Iso- lationsmaske 1 10 in die beiden Isolationselemente 1 1 1 parallel zur Längsachse erfolgt, so dass diese jeweils nur ein Zahnschaftisolationsteil 1 15 aufweisen. Soll in einer Statorzahnnut 106 eines Statorzahnsegments 102 keine Befestigungselemente 1 16 vorgesehen werden, so können zum Aufbau der entsprechenden Isolationsmaske 1 10 zwei gleichartige Isolationselemente 1 1 1 ohne Befesti- gungselemente 1 16 vorgesehen werden. Soll eine Isolationsmaske 1 10 mit Befestigungselementen 1 16 vorgesehen werden, so wird für ein Statorzahnsegment 102 ein Isolationselement 1 1 1 mit Befestigungselement 1 16 und eines ohne Befestigungselement 1 16 verwendet. Die Isolationsmaske 1 10 kann auch in anderer Weise mehrteilig ausgebildet werden. So kann die Isolationsmaske 1 10 auch quer zu ihrer Längsrichtung L unterteilt sein, so dass erste Isolationsmaskenteile zum Aufsetzen auf den beiden Statorzahnkopfteilen 105 ausgebildet sind. Zweite Isolationsmaskenteile entsprechen den ersten Isolationsmaskenteilen, abgesehen davon, dass diese mit dem Befestigungselement 1 16 versehen sind. Durch Aufsetzen eines ersten Isolationsmaskenteils und eines entsprechenden zweiten Isolationsmaskenteils kann eine Isolationsmaske 1 10 mit einem Befestigungselement 1 16 vorgesehen werden, während bei Verwendung von zwei ersten Isolationsmaskenteilen eine einfache Isolationsmaske 1 10 ohne Befestigungselement 1 16 vorgesehen wird.
Bei der Verwendung von herkömmlichen Isolationsmasken und dazu separat ausgeführten Befestigungselementen können diese als Befestigungselemente 140 auch mit einem von der Isolationsmaske verschiedenen Material ausgebildet sein. So können beispielsweise die Befestigungselemente 140 metallische Bie- geteile, die als Stanzteile gefertigt sein können, verwendet werden, wie sie beispielsweise in den Figuren 14a und 14b gezeigt sind. Die Biegeteile weisen ein entsprechendes Rastelement 141 auf, das als Stanzung oder Prägung an einer flexibel verspannbaren Rastbrücke 142 hervorstehend ausgebildet ist. An zwei gegenüberliegenden Enden der Rastbrücke 142 sind senkrecht zur Rastbrücke 142 (radial nach außen) verlaufende Auflagestege 143 angeordnet, um die Befestigungselemente 140 an dem Ende des Zahnschafts 104 im Bereich der Statorzahnnut 106 aufzulegen bzw. abzustützen. Die Auflagestege 143 können einfach (siehe Figur 14a) oder mit einer U-förmigen oder sonstigen Schleifenkontur 146 versehen sein(siehe Figur 14b), um ein verbessertes elastisches Verhalten zu gewährleisten.
Die Biegeteile können in die Statorzahnnut 106 des Statorzahnsegments 102 eingesetzt werden und werden dort mit ihren mit den Auflagestegen 143 versehenen Enden zwischen den Statorzahnkopfteilen 105 durch Verspannen kraftschlüssig gehalten. Weiterhin müssen die Biegeteile ausgebildet sein, um einen Federdruck zum Ausüben einer Kraft auf das Rastelement 141 in Richtung der Aufnahme des Halteelements 121 der Erregerspulenanordnung 130 zur deren dauerhafter Befestigung bereitstellen. Die Verwendung eines metallischen Biegeteils, z. B. aus einem Stanzblech, hat den Vorteil, dass eine ausreichende Wärmeabführung gewährleistet werden kann.
Für die Positionierung der als Biegeteile ausgeführten Befestigungselemente 140 in die Nut des Statorzahnsegments 102 kann ein Formschluss vorgesehen werden, so dass das Biegeteil bei der Montage der Erregerspulenanordnung 130 nicht aus der Position in der Statorzahnnut 106 des Statorzahnsegments 102 gedrückt wird. Um den Formschluss zum Halten der Biegeteile bereitzustellen, kann das nach innen weisende Ende des Zahnschafts 104 des Statorzahnsegments 102 im Bereich der Statorzahnnut 106 in Umfangsrichtung mit einer Kontur versehen sein, wie sie beispielsweise in den Figuren 15a und 15b dargestellt ist. Die Kontur kann beispielsweise einen halbkreisförmigen oder dreieckförmigen Querschnitt aufweisen und mit einer korrespondierenden Kontur (nicht gezeigt) der durch die Auflagestege 143 bereitgestellten, dem Rastelement 141 gegenüberliegenden Anlagefläche 144 einen Formschluss zwischen dem Befestigungselement 140 und dem Ende des Zahnschafts 104 im Bereich der Statorzahnnut 106 erreichen. Die Form des metallischen Biegeteils kann abgesehen von dem Rastelement 1 18 auch mit einer z. B. das Rastelement 141 umgebenden Kontaktfläche 145 versehen sein, die radial nach innen in Richtung des Halteelements 121 der weiteren Erregerspulenanordnung 130 weist. Die Kontaktfläche 145 kann bei einge- setzter weiteren Erregerspulenanordnung 130 mit einer entsprechenden Fläche
125 des Halteelements 121 in Kontakt sein, um eine verbesserte Kontaktfläche für eine Wärmeableitung bereitzustellen.
In den Figuren 16a und 16b sind Querschnittsdarstellungen durch einen Stator mit einer in einer Statoranordnung 101 eingesetzten Erregerspulenanordnung
130 dargestellt, bei der die jeweilige Erregerspulenanordnung 130 durch die Biegeteile der Figuren 14a und 14b gehalten ist.
Anstelle der Isolationsmasken 1 10 der Figuren 8a und 8b, bei denen lediglich die in Umfangsrichtung gerichteten Flächen der Statorzahnseite isoliert werden können, wie in Figur 17 dargestellt, können auch Vollisolationsmasken 150 mit den entsprechenden Befestigungselementen 1 16 bereitgestellt werden, bei denen auch die stirnseitigen Flächen der Statorzähne isoliert werden. Diese Vollisolationsmasken 150 sind im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, d. h. mit einem zylindrisch umlaufenden Zahnschaftisolationsteil 151 , an dessen stirnseitigen Kanten sich ein entsprechendes Basisisolationsteil 152 und ein Zahnkopfisolationsteil 153 anschließt, so dass ein umlaufendes, im Wesentlichen U-förmiges Profil ausgebildet wird. In dem zylindrisch umlaufenden Zahnschaftisolationsteil 151 kann der zylindrische Zahnschaft 104 eines Statorzahns aufgenommen werden. Diese Vollisolationsmasken 150 können mit Trennschnitten 154 versehen sein, die in einer zur Zylinderachse parallelen Richtung verlaufen, um ein einfaches Aufsetzen bzw. Aufstecken auf einen Statorzahn durch kurzfristiges Aufbiegen der Vollisolationsmaske 150 zu ermöglichen. Auch können die Vollisolationsmasken 150 mehrteilig ausgebildet werden, insbesondere durch Vorsehen von mehreren radial verlaufenden Trennschnitten.
In einer weiteren Ausführungsform kann auch auf die Befestigungselemente in der Nut des Statorzahnsegments 102 verzichtet werden und stattdessen ein Spulenträger 161 für eine weitere Erregerspulenanordnung 160 mit mehreren radial oder schräg zur radialen Richtung abstehenden Klemmelemente 162 in Form von Clips oder Stegen versehen werden, wie dies beispielsweise in den ver- schiedenen Ansichten der Figuren 18a und 18b dargestellt ist. Die Klemmelemente 162 sind elastisch ausgebildet und weisen eine Breite auf, die in etwa der Breite der Statorzahnnut 106 der Statoranordnung 101 entspricht. Die Klemmelemente 162 können geradlinig oder gekrümmt ausgebildet sein und sich bei Einsetzen der Erregerspulenanordnung 160 in die Statoranordnung 101 elastisch verformen. Befindet sich die weitere Erregerspulenanordnung 160 an der axialen Position der umlaufenen Statornut 18, so werden die Klemmelemente 162 elastisch nach außen gedrückt und verrasten mit ihren in axialer Richtung ausgerichteten Kanten 165 an den die Statorzahnnut 106 bildenden Seiten der Statorzahnköpfe. Zuleitungen für eine elektrische Stromversorgung der Erregerspule 12 können in einem oder mehreren der Klemmelemente 162 radial nach außen in die Statoranordnung 101 geführt werden.
In einer weiteren, in der Figur 19 dargestellten, Ausführungsform, ist eine sche- matische Querschnittdarstellung gezeigt, bei der eine weitere Statoranordnung
170 ohne umlaufende Statornut 18 vorgesehen ist. Somit weist die weitere Statoranordnung 170 für jeden Statorzahn nur einen durchgehenden Statorzahn köpf auf. Eine weitere Erregerspulenanordnung 180 befindet sich in der Statoranordnung 170, deren Position durch einen Anschlag 171 im Inneren der weiteren Statoranordnung 170 begrenzt ist. Der Anschlag 171 kann beispielsweise als radial nach innen verlaufende Fortsetzung eines von mehreren Stanzblechen, aus denen die Statoranordnung 170 aufgebaut sein kann, ausgebildet sein. Nach dem Einsetzen der weiteren Erregerspulenanordnung 180 in die weitere Statoranordnung 170, bis diese an dem Anschlag 171 anliegt, kann ein Sprengring 172 verspannt in die weitere Statoranordnung 170 eingesetzt werden, der sich an den nach innen weisenden Enden der Statorzähne verklemmt und dort kraftschlüssig gehalten ist, so dass die Erregerspulenanordnung 180 zwischen dem Anschlag 171 und dem eingesetzten Sprengring 172 in Position gehalten wird. Um den Abstand der Erregerspule 12 von den Teilrotoren 71 , 72 zu verringern, kann die Erregerspulenanordnung 180 mit Ausnehmungen 181 versehen sein, in die der Anschlag 171 und der Sprengring 172 aufgenommen sind.
Eine weitere Möglichkeit der Befestigung der Erregerspulenanordnung 180 in der Statoranordnung 170 mit einer umlaufenden Statornut 18 kann mithilfe eines Sprengrings 172 vorgenommen werden, der vorgespannt in die Statornut 18 ein- gebracht wird und leicht gegenüber der axialen Richtung geneigt ist, so dass dieser an beiden axialen Enden der Statornut 18 anliegt.
In einer alternativen Ausführungsform, die in Figur 20 dargestellt ist, kann bei einer Statoranordnung 190 mit einer umlaufenden Statornut 191 auch eine weitere Erregerspulenanordnung 192 mit einem Spulenträger 193 bzw. einem Spulenträ- gerteil eingesetzt werden, der einen Federring 194 als Halteelement aufweist. Der Federring 194 ist flexibel und beweglich an dem Spulenträger 193 bzw. dem Spulenträgerteil gehalten sein, so dass die Erregerspulenanordnung 192 bei in die Statoranordnung 190 eingeschoben werden kann und bei Erreichen der umlaufenden Statornut 191 mit einem oder mehreren Vorsprüngen in die umlaufende Statornut 191 eingreift, um so die Erregerspulenanordnung 192 zu halten.
Eine weitere Möglichkeit zur Befestigung einer Erregerspulenanordnung 192 in der Statoranordnung 190 besteht darin, den Spulenträger 193 mit Stoffreservoirs zu versehen, die mittels einer Wärmequelle, zum Beispiel eines Lasers oder dergleichen, erwärmt werden. Ein in dem Stoffreservoir vorgesehener Klebstoff verflüssigt sich dadurch und kann in dafür vorgesehene Hohlräume in der Statoranordnung 190 fließen. Nach Abkühlen des flüssigen Klebstoffs wird dadurch eine Fixierung der Erregerspulenanordnung 192 gewährleistet.
Eine weitere Möglichkeit für eine kraftschlüssige Verbindung besteht in einem Einspritzen eines Werkstoffs in die umlaufende Statornut 191 , wobei der Werkstoff so gewählt ist, dass er eine federnde Wirkung aufweist. Bildet der Werkstoff in der umlaufenden Statornut 191 einen geschlossenen Ring, so kann ein nachgebender Werkstoff, wie zum Beispiel Gummi, eingesetzt werden, bei einem offenen Ring in der Befestigungsnut kann ein starrer, jedoch flexibler Werkstoff, wie ein Thermoplast, verwendet werden. Wenn die Erregerspulenanordnung 192 in die Statoranordnung 190 eingesetzt wird, so wird der Werkstoff entweder zusammen- und/oder auseinandergedrückt, wodurch eine Haltekraft für die entsprechende Erregerspulenanordnung 192 erzeugt wird.

Claims

Ansprüche
1 . Spulenträger (13, 120, 161 , 193) für eine Erregerspulenanordnung (1 1 ) zum Einsatz in einer Statoranordnung (9) einer Homopolarmaschine (1 ), umfassend:
- ein oder mehrere Spulenträgerteile (16, 123)zum Halten einer ringförmigen Erregerspule (12); und
- ein oder mehrere an dem einen oder den mehreren Spulentragerteilen (16, 123) vorgesehene Halteelemente (20, 121 , 194), mit denen der Spulenträger (13) an einer den äußeren Rand des Spulenträgers (13) umgebenden Statoranordnung (9) befestigbar ist.
2. Spulenträger (13) nach Anspruch 1 , wobei das eine oder die mehreren an dem einen oder den mehreren Spulenträgerteilen (16,) vorgesehenen Halteelemente (20, 121 , 194) so an den Spulenträgerteilen (16) angeordnet sind, dass sie bei Aufsetzen der Spulenträgerteile (16) auf die Erregerspule (12) radial nach außen weisen.
3. Spulenträger (13) nach Anspruch 2, wobei das eine oder die mehreren Spulenträgerteile (16) einen, insbesondere nach außen geöffneten, U-förmigen Querschnitt aufweisen, um die Erregerspule (12) aufzunehmen.
4. Spulenträger (13) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Halteelement (121 ) einem Nutenstein (17) entspricht, der insbesondere eine Gewindebohrung zur Aufnahme einer Schraube (14) aufweist, oder
einem Rastelement entspricht, das ausgebildet ist, um in einer Nut (18) in einer Innenausnehmung der Statoranordnung (9) oder einem radial nach innen vorstehenden Befestigungselement (14) in der Innenausnehmung der Statoranordnung (9) zu verrasten, oder
ein Klemmelement (162) aufweist, das ausgebildet ist, um in einer Statornut (18) in einer Innenausnehmung der Statoranordnung (9) zu verrasten. Spulenträger (120) nach Anspruch 1 , wobei das eine oder die mehreren Halteelemente (121 ) ringförmig oder ringsegmentformig ausgebildet sind und an ihren radial nach außen gerichteten Außenseiten eine Einrichtung, insbesondere Aufnahmen (122) in Form von Durchgangsöffnungen oder rillenför- migen Ausnehmungen, aufweisen, um den Spulenträger im Inneren einer zylinderförmigen Anordnung, insbesondere im Inneren einer zylindrischen Statoranordnung (9), zu befestigen.
Erregerspulenanordnung (1 1 ) zum Einsatz in einer Statoranordnung (9) einer Homopolarmaschine (1 ), umfassend:
- einen Spulenträger (13, 120, 161 , 193) nach einem der Ansprüche 1 bis 5; und
- eine ringförmige Erregerspule (12), die in dem einen oder den mehreren Spulenträgerteilen (16, 121 ) aufgenommen ist.
Befestigungselement (1 16, 140) einer Befestigungseinrichtung für eine Statoranordnung (9), umfassend:
- einen Grundkörper (1 19) zum kraft-, stoff- und/oder formschlüssigen Einsetzen in einer innen umlaufenden Statornut (18) einer zylinderförmigen Statoranordnung (9); und
- ein an dem Grundkörper (1 19) angebrachtes, in radialer Richtung elastisch auslenkbares Rastelement (1 18, 141 ).
Befestigungselement(1 16) nach Anspruch 7, wobei das Befestigungsele- ment(1 16, 140) aus Kunststoff, insbesondere als Spritzgussteil, oder als Biegeteil aus einem Stanzblech gefertigt ist.
Isolationsmaske (1 10) für eine Isolation einer Statorspule (12) an einem Statorzahn, umfassend:
- ein oder mehrere Isolationselemente (1 1 1 ) zur Anordnung zwischen einer Seite eines Zahnschafts eines Statorzahns und einer Spulenseite einer Statorspule (12); und
- das Befestigungselement(1 16) nach Anspruch 8 oder 9.
10. Befestigungselement(1 16) nach Anspruch 9, wobei mehrere Isolationselemente (1 1 1 ) durch das Befestigungselement(1 16), insbesondere brückenartig, miteinander verbunden sind. 1 1 . Zylinderförmige Statoranordnung (9, 101 , 170) für eine Homopolarmaschine
(1 , 100) mit einer zylinderförmigen Innenausnehmung zur Aufnahme eines Rotors (7), wobei eine innen zumindest teilweise umlaufende Statornut (18) oder ein innen zumindest teilweise umlaufender, sich radial nach innen erstreckender Anschlag (171 ) zum Halten einer Erregerspulenanordnung (160) vorgesehen ist.
Statoranordnung (9) nach Anspruch 1 1 , wobei in der Statornut (18) mehrere Befestigungselemente (1 16, 140) einer Befestigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8 zum Befestigen einer Erregerspulenanordnung (1 1 ) nach Anspruch 6 angeordnet sind.
Statoranordnung (9) nach Anspruch 1 1 oder 12, wobei die Statoranordnung (9) mit mehreren Statorzahnsegmenten (102) aufgebaut ist, die jeweils einen oder mehrere Statorzähne tragen, wobei mindestens ein Teil der Statorzähne mit einer Isolationsmaske (1 10) nach Anspruch 9 versehen ist.
Stator für eine Homopolarmaschine (1 ), umfassend:
- eine Statoranordnung (9) mit einer zylinderförmigen Innenausnehmung zur Aufnahme eines Rotors (7);
- ein oder mehrere in der Innenausnehmung vorgesehene Befestigungselemente (1 16); und
- eine Erregerspulenanordnung (1 1 ) nach Anspruch 6;
wobei die Halteelemente (17, 20, 121 , 194) der Erregerspulenanordnung (1 1 ) mit dem einen oder den mehreren Befestigungselementen (1 16) koppelbar, insbesondere verrastbar sind, um die Erregerspulenanordnung (1 1 ) koaxial zur Innenausnehmung zu halten.
15. Stator nach Anspruch 14, wobei mindestens eines der Halteelemente einen Nutenstein (17) aufweist, der durch eine Schraube (14) in der Statoranordnung (9) gehalten ist.
16. Stator nach Anspruch 14, wobei die Erregerspulenanordnung (1 1 ) einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als ein Innendurchmesser der In- nenausnehmung der Statoranordnung (9), wobei das eine oder die mehreren Halteelemente (121 , 194) als elastische Rastelemente ausgebildet sind, so dass die Erregerspulenanordnung (1 1 ) in axialer Richtung in die Innenaus- nehmung eingeschoben und dort mit dem einen oder den mehreren Befestigungselementen (1 16) verrastet werden kann.
17. Stator nach Anspruch 16, wobei das Befestigungselement (1 16) eine umlaufende Statornut (18) in der Innenausnehmung oder einen umlaufenden Vorsprung umfasst.
18. Verfahren zum Aufbau eines Stators für eine Homopolarmaschine (1 ), umfassend:
- Einschieben einer Erregerspulenanordnung (1 1 ) nach Anspruch 6 in eine Statoranordnung (9) mit einer zylinderförmigen Innenausnehmung; und
- kraft-, stoff- und/oder formschlüssiges Koppeln des einen oder der mehreren Halteelemente (20, 121 , 194) mit der zumindest teilweise umlaufenden Statornut (18) oder dem einen oder den mehreren Befestigungselementen (1 16) der Statoranordnung (9), um die Erregerspulenanordnung
(1 1 ) in der Innenausnehmung der Statoranordnung (9) zu befestigen.
PCT/EP2014/050603 2013-01-14 2014-01-14 Spulenträger für eine erregerspule, erregerspulenanordnung, isolationsmaske, statoranordnung sowie stator für eine homopolarmaschine WO2014108563A2 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201480004688.9A CN104904104B (zh) 2013-01-14 2014-01-14 用于励磁线圈的线圈架，励磁线圈结构，隔离罩，定子装置以及用于同极电机的定子
EP14700489.9A EP2944015A2 (de) 2013-01-14 2014-01-14 Spulenträger für eine erregerspule, erregerspulenanordnung, isolationsmaske, statoranordnung sowie stator für eine homopolarmaschine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310200436 DE102013200436A1 (de) 2013-01-14 2013-01-14 Spulenträger für eine Erregerspule, Erregerspulenanordnung sowie Statoranordnung für eine Homopolarmaschine
DE102013200436.2 2013-01-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2014108563A2 true WO2014108563A2 (de) 2014-07-17
WO2014108563A3 WO2014108563A3 (de) 2015-03-19

Family

ID=49958478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2014/050603 WO2014108563A2 (de) 2013-01-14 2014-01-14 Spulenträger für eine erregerspule, erregerspulenanordnung, isolationsmaske, statoranordnung sowie stator für eine homopolarmaschine

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2944015A2 (de)
CN (1) CN104904104B (de)
DE (1) DE102013200436A1 (de)
WO (1) WO2014108563A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111900817A (zh) * 2020-08-10 2020-11-06 淄博高新区华科大高效节能电机技术研发中心 一种异步电机的励磁线圈固定装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6801518B2 (ja) * 2017-03-03 2020-12-16 トヨタ自動車株式会社 カフサ
EP3760381A1 (de) * 2019-07-04 2021-01-06 Hilti Aktiengesellschaft Arbeitsgerät
CN110912301A (zh) * 2019-12-11 2020-03-24 山东大学 一种并联式混合励磁无刷爪极电机
EP3985846A4 (de) * 2020-08-17 2023-07-05 MEGAWATT TECHNOLOGY Oy Fremderregter elektrischer bürstenloser reluktanzmotor
RU2741053C1 (ru) * 2020-08-25 2021-01-22 Вячеслав Авазович Чукреев Вентильно-индукторный двигатель с независимым возбуждением с жидкостной системой охлаждения
US11855521B2 (en) 2021-02-02 2023-12-26 Black & Decker, Inc. Brushless DC motor for a body-grip power tool

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010043970A1 (de) 2010-11-16 2012-05-16 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine für einen Lenkantrieb

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU172903A1 (ru) * 1964-05-11 1965-07-07 Индукторный генератор
FR2058168A2 (de) * 1969-08-14 1971-05-28 Sev Marchal
JPS58136256A (ja) * 1982-02-08 1983-08-13 Hitachi Ltd 誘導子型交流発電機の界磁コイル保持部材とその製法
CN86210452U (zh) * 1986-12-20 1987-12-05 长春市电机厂 轴向励磁感应子电机励磁线圈固定装置
US7064466B2 (en) * 2001-11-27 2006-06-20 Denso Corporation Brushless rotary electric machine having tandem rotary cores
CN100370680C (zh) * 2006-06-26 2008-02-20 沈阳工业大学 混合励磁永磁同步发电机
CN101662193A (zh) * 2009-09-30 2010-03-03 江西理工大学 双转子轴向磁通切换型混合励磁同步发电机

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010043970A1 (de) 2010-11-16 2012-05-16 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine für einen Lenkantrieb

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111900817A (zh) * 2020-08-10 2020-11-06 淄博高新区华科大高效节能电机技术研发中心 一种异步电机的励磁线圈固定装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014108563A3 (de) 2015-03-19
EP2944015A2 (de) 2015-11-18
CN104904104B (zh) 2018-06-08
CN104904104A (zh) 2015-09-09
DE102013200436A1 (de) 2014-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014108563A2 (de) Spulenträger für eine erregerspule, erregerspulenanordnung, isolationsmaske, statoranordnung sowie stator für eine homopolarmaschine
DE202013012708U1 (de) Elektromotor mit Innenrotor und Außenstator
DE102009054584A1 (de) Rotor für eine Elektromaschine
DE102007029719A1 (de) Elektrische Maschine
DE102010064051A1 (de) Wicklungsträger zur Isolation einer Einzelzahnwicklung bei elektrischen Maschinen
DE102009003228B4 (de) Elektrische Maschine
DE102004007322A1 (de) Statoranordnung für eine elektrische Maschine
DE102008060896B4 (de) Spulentragvorrichtung
EP3526884A1 (de) Verfahren zur elektrischen kontaktierung einer wicklung einer elektrischen maschine mit einer leiterplatte
WO2011026795A1 (de) Stator mit separat gefertigten zahnköpfen
WO2009016077A1 (de) Lamellenpaket für einen rotor oder stator einer elektrischen maschine und entsprechende elektrische maschine
WO2017162589A1 (de) Elektrische maschine sowie verfahren zum herstellen einer elektrischen maschine
DE102009047485A1 (de) Elektrische Maschine
WO2018019475A1 (de) Elektromotor sowie verfahren zur herstellung eines solchen stators
DE102016213710A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen
EP1753963A1 (de) Elektrische maschine und verfahren zur verbindung einer elektrischen maschine mit einem anschlussflansch
EP3391509B1 (de) Elektromotor
WO2013156347A2 (de) Permanenterregte elektrische maschine
EP2009769A2 (de) Wicklungsträger für einen Elektromotor mit einzelnen Spulenwicklungen
DE102014019218A1 (de) Blechpaket für eine elektrische Maschine
WO2014102146A2 (de) Pumpenaggregat
DE102005047445A1 (de) Elektromotor mit geteiltem magnetischem Rückschlusselement
EP2226917B1 (de) Stator für einen Elektromotor, Verfahren zur Herstellung des Stators sowie Elektromotor mit einem solchen Stator
DE102015122631A1 (de) Elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine
EP2532075B1 (de) AUßENKÖRPER EINES ELEKTROMECHANISCHEN ENERGIEWANDLERS

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14700489

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014700489

Country of ref document: EP