WO2015043844A2 - Spulenwickelkörper für einen stator einer elektrischen maschine - Google Patents

Spulenwickelkörper für einen stator einer elektrischen maschine Download PDF

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WO2015043844A2
WO2015043844A2 PCT/EP2014/067793 EP2014067793W WO2015043844A2 WO 2015043844 A2 WO2015043844 A2 WO 2015043844A2 EP 2014067793 W EP2014067793 W EP 2014067793W WO 2015043844 A2 WO2015043844 A2 WO 2015043844A2
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winding
stator
laminated core
tooth
winding body
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Michael Meier
Walter Wolf
Ralf RÖNNEBECK
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/12—Machines characterised by the bobbins for supporting the windings

Definitions

  • the present invention relates to a coil winding body for a coil of a stator of an electric machine, which is attachable to a laminated core of the stator, with a winding support and two connected to the winding support legs defining a winding area between them, a laminated core for a stator, and a stator for an electric machine.
  • a stator for an electric machine coils are usually prefabricated by being wound on so-called coil winding body, which are then plugged onto teeth formed on the stator.
  • coil winding body which are then plugged onto teeth formed on the stator.
  • a fastening clip is further proposed, which is inserted between the tooth and coil winding body.
  • the fastening clip furthermore has a spacing element on the base of the tooth and two spring tabs spaced apart from one another on the tooth head, which engage in lateral recesses on the tooth head and thereby secure the coil circumferentially.
  • the spacer is centrally located and provides by means of clamps for a radial securing of the coil to the tooth.
  • each coil winding body must be secured with an additional mounting clip, so that the installation is very time consuming.
  • the introduction of the fastening clips must be done with great care, since on the one hand, the spacer must be arranged centrally, and the two laterally arranged resilient tabs must be fitted into the recordings. If the fastening clip is not inserted in the middle, but offset, for example, circumferentially, the spring tabs can not engage in the receptacles.
  • a rework is often not possible because the mounting clip can wed in the gap between the tooth and coil so that the entire component of stator, laminated core and coil must be classified as a committee.
  • Another disadvantage is that the radial securing means of terminals, especially with trapezoidal teeth is not sufficient, so that the coils can be released from the teeth during operation.
  • a disadvantage of this prior art is that the provision of the guide rails makes the mounting on the tooth difficult and manufacturing inaccuracies of the winding body is not or only with play on the tooth can be plugged.
  • the radially arranged on the tooth base positioning can easily break off or be damaged when plugging. In particular, the damage can lead to a breakage of the radial positioning element during operation, which in turn can lead to damage to the surrounding parts or even to a blockage of the electrical machine.
  • Object of the present invention is therefore to enable easier and safer attachment of the coils to the stator teeth.
  • a winding body for a coil of a stator of an electric machine which can be plugged onto a laminated core, in particular a tooth, of the stator, with a winding carrier and two legs connected to the winding carrier, which define a winding region between them.
  • the invention is based on the winding support having at least one first and one second fastening nose projecting out of the plane of the winding support, which are in attachment form. tion of the winding body on the laminated core are arranged substantially in alignment one above the other or spaced from each other.
  • the mounting lugs arranged substantially one above the other in the alignment enable easy insertion of the wound body without the risk of jamming on the tooth.
  • the lugs provide a circumferential securing due to their spaced arrangement.
  • the fastening lug arranged closer in the direction of the tooth root ensures that the winding body remains at a distance from the stator tooth until the fastening element arranged radially in the vicinity of the tooth head is correctly positioned.
  • the bobbin according to the invention has at least one substantially resiliently formed locking member which protrudes in the rest position from the plane of the winding support in the opposite direction to the winding area and is adapted to lock the winding body to the laminated core of the stator, wherein the locking element, the first and / or the second attachment nose are formed.
  • a snap mechanism is advantageously provided which ensures a particularly simple and good, in particular radial, securing of the wound body to the stator tooth. It is particularly advantageous if the first and / or second attachment lug protrude from the plane of the locking element.
  • the fastening lug can, for example, snap into a receptacle provided on the laminated core or on the tooth, so that a radial and peripheral fastening of the coil winding body to the stator is provided.
  • the first fastening lug has a fastening head and the second fastening lug has a fastening head, wherein the outer cross-sectional shape of the fastening heads differs in a rear-side view, that is to say the sheet-metal package-like view of the winding body.
  • the fastening head projecting in the direction of attachment of the winding body to the laminated core can be arranged opposite a receptacle provided on the laminated core for the direction in which it is mounted on the winding core.
  • body on the sheet metal package trailing mounting head be forminkompatibel or built-incompatible, so that thereby the anticipatory mounting head can not be absorbed by the said recording and can not block the complete attachment of the bobbin.
  • the first attachment nose has a substantially round attachment head and / or the second attachment nose has a substantially angular, in particular rectangular, attachment head.
  • the two differently shaped mounting heads allow, on the one hand, a radial and on the other a circumferential securing of the wound body to the
  • Stator laminated core can be done.
  • the first attachment nose can not be arranged on the resilient locking device, but radially on the outside of the tooth head, wherein it can preferably engage in a recess arranged, for example, on the tooth head of the laminated core and thus secures the winding body circumferentially.
  • a radial securing in turn ensures the second fastener, which is formed as described above on the locking device and snaps into a receptacle on the tooth of the stator.
  • Another aspect of the present invention relates to a laminated core for a stator of an electric machine, in particular an external rotor machine, which is designed as a yoke with at least one molded tooth.
  • the at least one tooth is designed to carry a coil wound on a coil winding body, as described above.
  • the coil winding body on the Placed tooth and fixed there radially and circumferentially using the fastening lugs according to the invention.
  • the laminated core according to the invention advantageously, as already briefly mentioned above, at least a first and a second receptacle, which receive the at least first and second fastening lug of the winding body.
  • first and the second receptacle are adapted to the respective cross-sectional shapes of the mounting heads of the fastening lugs to be received therein.
  • the coil winding body can be attached to the tooth essentially without play.
  • An additional axial securing can preferably also be made possible via the spring force of the locking element.
  • the at least one tooth of the laminated core is formed substantially trapezoidal, in particular the tooth base has a larger dimension than the tooth head.
  • a separate coil winding body was required in the prior art for each tooth size in order to adapt the coil winding body to the corresponding trapezoidal configuration. Since, according to the invention, the first fastening nose and the second fastening nose are aligned in alignment, the coil winding body no longer has to be adapted directly to the tooth.
  • a further aspect of the present invention relates to a stator for an electric machine, in particular an external rotor machine, with a laminated core as described above, wherein the at least one tooth of the laminated core carries a wound on a coil winding body, as described above, coil.
  • a radial and / or circumferential securing of the coil takes place via the first and / or second fastening lug.
  • the locking elements snap into receptacles formed on the stator, so that the fastening lugs are arranged essentially free of play in the receptacles.
  • the different configurations of the fastening buttons make it possible for the coil winding body to be arranged radially and circumferentially without play on a tooth of the stator.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of a stator according to the invention with a coil body pair according to the invention arranged thereon;
  • FIG. 2 shows a schematic three-dimensional representation of the coil winding body according to the invention from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a second exemplary embodiment of a stator according to the invention with a coil body pair according to the invention arranged thereon;
  • FIG. 4 shows a schematic three-dimensional representation of the coil winding body according to the invention from FIG. 3.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a stator 1 for an electric machine in a perspective view with a yoke 2 and protruding teeth 4 of an electric machine, which is designed as a rotary machine in external rotor design.
  • one of the teeth 4 carries two bobbins 6, to which usually a winding of a winding conductor is applied, thus forming a coil winding for an electrical machine.
  • the winding conductor used to form the coil winding for example, have a round, rectangular, square or any other cross-section or as a twisted Be executed ladder.
  • the coil windings are not shown for the sake of clarity.
  • the yoke 2 is designed in a known manner as laminated laminated core with the special feature that the teeth 4 arranged therefrom have a trapezoidal winding carrier region in cross-section.
  • a trapezoidal teeth 4 and an inner cross section of the arrangement of the provided on the teeth coil windings to the teeth 4 is also designed correspondingly trapezoidal.
  • the teeth further form a tooth base 8 and a tooth head 10, wherein the tooth base 8 has a greater extent than the tooth head 10th
  • the winding body 6 used to produce a coil comprises, as shown in FIGS. 1 and 2, a winding area 12 in its basic structure, which is bounded by a winding carrier 14 and two limbs 1 6, 18 bounding the winding area 12 and connected to the winding carrier 14 is formed.
  • the upper leg 1 6 of the winding body 6 form an approximately extending from the edge of the winding support 14 and the free end of the leg 1 6 extending to the winding region 12 open groove for receiving a winding end of the coil, which, however, in the illustrated view hidden and therefore not visible. To form such a groove at this point on the relevant disclosure of the
  • this groove to the free end of the leg 1 6 towards an increasing groove depth, which can be ensured that the winding start or the first inserted winding end of the coil does not hinder the winding of the bobbin 6 and the winding structure and scored a high degree of efficiency of the coil can be.
  • the groove depth corresponds in the majority of the extension of the groove in an effective in the depth direction cross-section of the winding conductor.
  • two insertion sections 22 may be formed for receiving coil ends.
  • the insertion portion 22a passes into the groove and is intended to receive the winding start, while the other insertion portion 22b provided for receiving the winding end is.
  • Both insertion portions 22 are formed by the leg 1 6 projecting approximately at right angles, whereby the coil ends can be aligned on a radially above or outside the coil located Verschaltungsan extract and interconnected there.
  • the coil wound body 6 is furthermore designed to be fixed to the teeth 24 of the stator yoke 2 substantially free of play.
  • the winding body 6 has a locking device 24, which projects substantially resiliently out of the plane of the winding carrier 14 in the direction of the tooth 4.
  • On the locking device 24 further comprises a first mounting lug 26 and a second mounting lug 28 are formed, wherein in the illustrated embodiment of Figs. 1 and 2, the first mounting lug 26 has a mounting head 30 having a substantially round cross-sectional shape, while the mounting head 32 of the second mounting lug 28 is formed with a substantially rectangular cross-sectional shape (see in particular Fig. 2).
  • receptacles 34, 36 are formed on the stator teeth 4, as shown in FIG. 1, the cross-sectional shape of the receptacle 34 substantially corresponding to the cross-sectional shape of the first fastening lug 26, in particular the cross-sectional shape of the fastening head 30 corresponds, while the cross-sectional shape of the second receptacle 36 substantially corresponds to the cross-sectional shape of the second fastening lug 28.
  • the bobbin 6 can be pushed over the teeth 4, the exact position when pushing does not need to be set.
  • the winding body 6 can be so arranged on the tooth 4 by light, circumferential back and forth that the mounting lugs 26, 28 with their heads 30, 32 in the corresponding receptacles 34, 36 in the teeth 4 snap and thereby the winding body. 6 Secure radially and circumferentially to the stator.
  • the fastening head 32 leading in the direction of attachment of the winding body 6 to the laminated core is form-incompatible or receptacle-incompatible with respect to a receptacle 34 provided on the laminated core for the mounting head 30 trailing in the direction of attachment of the wound body 6 to the laminated core.
  • the distance between the fastening lugs 26, 28 can be adapted to one another in such a way that, when driving over unrelated mounts, the one fastening lug holds the non-associated fastening lug at a distance from the receptacle.
  • deformable and / or shearable webs 38 may be formed in addition to the spring force of the locking device 24 for the play-free axial fastening. These webs 38 may also have a run-on slope 40 and are plastically deformed when plugging the coil winding body 6 on the tooth 4, so that the coil is fixed to the tooth 4 under the influence of operational vibrations.
  • FIG. 3 and 4 show an alternative embodiment of the stator 1 according to the invention, wherein in the illustrated embodiment, the winding body 6, as shown in FIG. 4 can be seen exactly, a locking member 24 having only one fastening lug 28 having a substantially rectangular head 32 ,
  • the first fastening nose 26 is arranged on the outside of the winding body 4 in direct operative connection with the tooth head 10 and has a substantially semicircular fastening head 30.
  • a corresponding recess 34 is provided on the tooth 4 and more precisely on the tooth head 10, which preferably receives the mounting head 32 completely and flush.
  • the second fastening nose 28 snaps into the recess 36 formed on the stator tooth 4, as a result of which a total radial and circumferential securing is again provided. It is particularly advantageous in the embodiment of FIGS. 3 and 4 that on the one hand no jamming of the mounting lugs 26, 28 takes place in not designed receptacles 34, 36 and on the other during the assembly, the positioning of the bobbin controlled and optionally a correction of the bobbin 6 on the tooth 4 can be easily performed.
  • a radial securing of the winding body 6 is achieved on the tooth 4 via the snapping of the fastening lug 28 in the receptacle 36, while the circumferential securing is done via the fixing of the fastening lug 26 in the receptacle 34.
  • a check is possible whether the coil or the bobbin 6 is correctly positioned on the tooth 4, since only then a flush termination between the fastening lug 26 and receptacle 34 takes place.
  • the inventive design of the bobbin 6 and the stator 1 allows easier and safer mounting of the coils on the stator teeth 4, so that incorrect assembly and a concomitant loss of material can be easily avoided.

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  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

Offenbart wird ein Spulenwickelkörper (6) für eine Spule eines Stators (1) einer elektrischen Maschine, die auf ein Blechpaket des Stators (1) aufsteckbar ist, mit einem Wickelträger (14) und zwei mit dem Wickelträger (14) verbundenen Schenkeln (16, 18), die zwischen sich einen Wickelbereich (12) definieren, wobei der Wickelträger (14) zumindest eine erste und eine zweite aus der Ebene des Wickelträgers (14) herausstehende Befestigungsnase (26, 28) aufweist, die in Aufsteckrichtung des Wickelkörpers (6) auf das Blechpaket im Wesentlichen in Flucht übereinander angeordnet sind, ein Blechpaket eines Stators (1) für einen derartigen Spulenwickelkörper (6), sowie ein Stator (1) mit einem derartigen Blechpaket und einem derartigen Spulenwickelkörper (6).

Description

Spulenwickelkörper für einen Stator einer elektrischen Maschine
Vorliegende Erfindung betrifft einen Spulenwickelkörper für eine Spule eines Stators einer elektrischen Maschine, die auf ein Blechpaket des Stators aufsteckbar ist, mit einem Wickelträger und zwei mit dem Wickelträger verbundenen Schenkeln, die zwischen sich einen Wickelbereich definieren, ein Blechpaket für einen Stator, sowie einen Stator für eine elektrische Maschine.
Die an einem Stator für eine elektrische Maschine angeordneten Spulen werden üblicherweise vorgefertigt, indem sie auf sogenannten Spulenwickelkörper gewickelt werden, die dann auf am Stator ausgebildete Zähne aufgesteckt werden. Um eine Befestigung dieser vorgefertigten Spulen an den Statorzähnen zu ermöglichen, wurde beispielsweise in der US-Patentschrift US 4,874,977 vorgeschlagen, die Spulenwickelkörper um einen gewissen Betrag größer als die Zähne zu fertigen, so dass ein einfaches Aufstecken möglich ist. Um die Spulen später in ihrer Lage zu sichern, wird weiterhin ein Befestigungsclip vorgeschlagen, der zwischen Zahn und Spulenwickelkörper eingeführt wird. Der Befestigungsclip weist weiterhin am Zahngrund ein Abstandselement und am Zahnkopf zwei voneinander beabstandete Federlaschen auf, die in seitliche Aussparungen am Zahnkopf eingreifen und dadurch die Spule umfänglich sichern. Das Abstandselement dagegen ist mittig angeordnet und sorgt mittels Klemmen für eine radiale Sicherung der Spule an dem Zahn.
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass jeder Spulenwickelkörper mit einem zusätzlichen Befestigungsclip gesichert werden muss, so dass die Montage sehr zeitaufwendig ist. Zudem muss das Einbringen der Befestigungsclips mit großer Sorgfalt erfolgen, da zum einen das Abstandselement mittig angeordnet werden muss, und die zwei seitlichen angeordneten federnden Laschen in die Aufnahmen eingepasst werden müssen. Wird der Befestigungsclip nicht mittig eingeführt, sondern beispielsweise umfänglich versetzt, so können die Federlaschen nicht in die Aufnahmen eingreifen. Ein Nachbessern ist dabei oftmals nicht möglich, da sich der Befestigungsclip derart in dem Spalt zwischen Zahn und Spule verkeilen kann, dass das gesamte Bauteil aus Stator, Blechpaket und Spule als Ausschuss klassifiziert werden muss. Ein weiterer Nachteil ist, dass die radiale Sicherung mittels Klemmen insbesondere bei trapezförmigen Zähnen nicht ausreicht, so dass sich im Betrieb die Spulen von den Zähnen lösen können.
Es wurde deshalb im Stand der Technik vorgeschlagen, beispielsweise der DE 10 2007 035 531 , den Spulenkörper integral mit dem Befestigungsclip auszubilden. Dazu weist der Wickelkörper federnde Arretiervorrichtungen auf, die in Aussparungen an den Statorzähnen einschnappen können und so für eine zuverlässige radiale Sicherung sorgen. Des Weiteren sind am Wickelkörper seitliche Führungsschienen vorgesehen, die den Zahn seitlich umfassen und so für eine sichere umfängliche Montage des Wickelkörpers an dem Zahn sorgen.
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass das Vorsehen der Führungsschienen die Montage an dem Zahn erschwert und bei Fertigungsungenauigkeiten der Wickelkörper nicht oder nur mit Spiel auf den Zahn steckbar ist. Zudem können die radial am Zahngrund angeordneten Positionierungselemente beim Aufstecken leicht abbrechen oder beschädigt werden. Dabei kann insbesondere die Beschädigung zu einem Abbrechen des radialen Positionierungselements während des Betriebs führen, was wiederum zu einer Beschädigung der umliegenden Teile beziehungsweise sogar zu einer Blockade der elektrischen Maschine führen kann.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine leichtere und sicherere Befestigung der Spulen an den Statorzähnen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Spulenwickelkörper gemäß Patentanspruch 1 , ein Blechpaket für einen Stator einer elektrischen Maschine gemäß Patentanspruch 6, sowie einen Stator gemäß Patentanspruch 10.
Erfindungsgemäß wird ein Wickelkörper für eine Spule eines Stators einer elektrischen Maschine bereitgestellt, die auf ein Blechpaket, insbesondere einen Zahn, des Stators aufsteckbar ist, mit einem Wickelträger und zwei mit dem Wickelträger verbundenen Schenkeln, die zwischen sich einen Wickelbereich definieren. Dabei basiert die Erfindung darauf, dass der Wickelträger zumindest eine erste und eine zweite aus der Ebene des Wickelträgers herausstehende Befestigungsnase aufweist, die in Aufsteckrich- tung des Wickelkörpers auf das Blechpaket im Wesentlichen in Flucht übereinander bzw. zueinander beabstandet angeordnet sind.
Vorteilhafterweise ermöglichen die im Wesentlichen in Flucht übereinander angeordneten Befestigungsnasen ein leichtes Aufstecken des Wickelkörpers ohne die Gefahr, sich am Zahn zu verklemmen. Darüber hinaus stellen die Nasen aufgrund ihrer beabstande- ten Anordnung eine umfängliche Sicherung bereit. Zudem sorgt die näher in Richtung Zahngrund angeordnete Befestigungsnase dafür, dass der Wickelkörper von dem Statorzahn beabstandet bleibt, bis das radial in der Nähe des Zahnkopfes angeordnete Befestigungselement richtig positioniert ist.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist der erfindungsgemäße Wickelkörper mindestens ein im Wesentlichen federnd ausgebildetes Arretierelement auf, das in Ruhelage aus der Ebene des Wickelträgers in entgegengesetzter Richtung zu dem Wickelbereich heraussteht und dazu ausgelegt ist, den Wickelkörper an dem Blechpaket des Stators zu arretieren, wobei an dem Arretierelement die erste und/oder die zweite Befestigungsnase ausgebildet sind.
Durch die federnde Ausgestaltung des Arretierelements wird vorteilhafterweise ein Schnappmechanismus bereitgestellt, der für eine besonders einfache und gute, insbesondere radiale, Sicherung des Wickelkörpers am Statorzahn sorgt. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die erste und/oder zweite Befestigungsnase aus der Ebene des Arretierelements herausstehen. Dadurch kann die Befestigungsnase beispielsweise in eine am Blechpaket beziehungsweise am Zahn vorgesehene Aufnahme einschnappen, so dass eine radiale und umfängliche Befestigung des Spulenwickelkörpers an dem Stator gegeben ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die erste Befestigungsnase einen Befestigungskopf und die zweite Befestigungsnase einen Befestigungskopf auf, wobei sich in einer rückseitigen, das heißt blechpaketsetigen Ansicht des Wickelkörpers die äußere Querschnittsform der Befestigungsköpfe unterscheidet. Weiterhin kann der in Aufsteckrichtung des Wickelkörpers am Blechpaket vorauseilende Befestigungskopf gegenüber einer am Blechpaket vorgesehenen Aufnahme für den in Aufsteckrichtung des Wickel- körpers am Blechpaket nacheilenden Befestigungskopf forminkompatibel bzw. aufnahmeinkompatibel ausgeführt sein, so dass dadurch der vorauseilende Befestigungskopf nicht von der besagten Aufnahme aufgenommen werden kann und das vollständige Aufstecken des Wickelkörpers nicht blockieren kann.
Beispielsweise weist die erste Befestigungsnase einen im Wesentlichen runden Befestigungskopf und/oder die zweite Befestigungsnase einen im Wesentlichen eckigen, insbesondere rechteckigen, Befestigungskopf auf. Bei entsprechender Dimensionierung ist dadurch sichergestellt, dass die eckig ausgebildete Befestigungsnase nicht versehentlich von der runden Aufnahme aufgenommen wird, während der Wickelkörper über den Zahn geschoben wird, so dass eine sichere Befestigung möglich ist. Zudem ermöglichen die beiden unterschiedlich ausgebildeten Befestigungsköpfe, dass zum einen eine radiale und zum anderen eine umfängliche Sicherung des Wickelkörpers an dem
Statorblechpaket erfolgen kann.
Alternativ oder zusätzlich kann zudem die erste Befestigungsnase nicht an der federnden Arretiervorrichtung angeordnet sein, sondern radial außen am Zahnkopf, wobei sie vorzugsweise in eine beispielsweise am Zahnkopf des Blechpakets angeordnete Vertiefung eingreifen kann und so den Wickelkörper umfänglich sichert. Für eine radiale Sicherung sorgt wiederum das zweite Befestigungselement, das wie oben beschrieben an der Arretiervorrichtung ausgebildet ist und in eine Aufnahme am Zahn des Stators einschnappt. Dadurch, dass die umfängliche Sicherung außen mit Wirkverbindung zum Zahnkopf angeordnet ist, statt, wie aus dem Stand der Technik, am Zahngrund, wird die Montage signifikant erleichtert, da keine Verkantungen während des Aufschiebens des Spulenwickelkörpers auf den Zahn erfolgt. Zudem besteht keine Gefahr der Abscherung beziehungsweise einer Blockade der elektrischen Maschine durch im Betrieb abgebrochene Teile mehr.
Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft ein Blechpaket für einen Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Außenläufermaschine, das als ein Joch mit mindestens einem angeformten Zahn ausgebildet ist. Dabei ist erfindungsgemäß der mindestens eine Zahn dazu ausgelegt, eine auf einen Spulenwickelkörper, wie oben beschrieben, gewickelte Spule zu tragen. Dazu wird der Spulenwickelkörper auf den Zahn aufgesteckt und dort radial und umfänglich mithilfe der erfindungsgemäßen Befestigungsnasen fixiert.
Dazu weist das erfindungsgemäße Blechpaket vorteilhafterweise, wie oben bereits kurz erwähnt, mindestens eine erste und eine zweite Aufnahme auf, die die mindestens erste und zweite Befestigungsnase des Wickelkörpers aufnehmen. Um eine besonders gute radiale und umfängliche Sicherung bereitzustellen, sind dabei die erste und die zweite Aufnahme an die jeweiligen Querschnittsformen der darin aufzunehmenden Befestigungsköpfe der Befestigungsnasen angepasst. Dadurch kann der Spulenwickelkör- per im Wesentlichen spielfrei an dem Zahn befestigt werden. Eine zusätzliche axiale Sicherung kann vorzugsweise zudem über die Federkraft des Arretierelements ermöglicht werden.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der mindestens eine Zahn des Blechpakets im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet, wobei insbesondere der Zahngrund eine größere Abmessung aufweist als der Zahnkopf. Gerade bei trapezförmigen Zähnen war im Stand der Technik für jede Zahngröße ein eigener Spulenwickel- körper von Nöten, um den Spulenwickelkörper an die entsprechende trapezförmige Ausgestaltung anzupassen. Da erfindungsgemäß die erste Befestigungsnase und die zweite Befestigungsnase in Flucht übereinanderliegen, muss der Spulenwickelkörper nicht mehr direkt an den Zahn angepasst werden.
Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere eine Außenläufermaschine, mit einem Blechpaket wie oben beschrieben, wobei der mindestens eine Zahn des Blechpakets eine auf einen Spulenwickelkörper, wie oben beschrieben, gewickelte Spule trägt. Vorteilhafterweise erfolgt dabei eine radiale und/oder umfängliche Sicherung der Spule über die erste und/oder zweite Befestigungsnase. Wie oben bereits beschrieben, schnappen die Arretierelemente in am Stator ausgebildete Aufnahmen ein, so dass die Befestigungsnasen im Wesentlichen spielfrei in den Aufnahmen angeordnet sind. Dabei ermöglichen insbesondere die unterschiedlichen Ausgestaltungen der Befestigungsknöpfe, dass der Spulenwickelkörper radial und umfänglich spielfrei an einem Zahn des Stators angeordnet ist. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen definiert.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsformen näher beschrieben werden. Dabei sind die gezeigten Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stators mit einem daran angeordneten erfindungsgemäßen Spu- lenwickelkörperpaar;
Fig. 2: eine schematische räumliche Darstellung des erfindungsgemäßen Spulenwickel- körpers aus Fig. 1 ;
Fig. 3: eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stators mit einem daran angeordneten erfindungsgemäßen Spu- lenwickelkörperpaar;
Fig. 4: eine schematische räumliche Darstellung des erfindungsgemäßen Spulenwickel- körpers aus Fig. 3.
Im Folgenden werden gleiche bzw. funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Stators 1 für eine elektrische Maschine in perspektivischer Ansicht mit einem Joch 2 und davon abstehenden Zähnen 4 einer elektrischen Maschine, die als rotatorische Maschine in Außenläuferbauart ausgeführt ist. Dabei trägt schematisch einer der Zähne 4 zwei Wickelkörper 6, auf die üblicherweise eine Wicklung eines Wicklungsleiters aufgebracht wird, um somit eine Spulenwicklung für eine elektrische Maschine auszubilden. Dabei kann der zur Ausbildung der Spulenwicklung verwendete Wicklungsleiter beispielsweise einen runden, rechteckigen, quadratischen oder einen anderen beliebigen Querschnitt aufweisen oder als verdrillter Leiter ausgeführt sein. In der vereinfachten Darstellung aus Fig. 1 jedoch sind der besseren Übersicht wegen die Spulenwicklungen nicht gezeigt.
Das Joch 2 ist in bekannter Weise als lamelliertes Blechpaket ausgeführt mit der Besonderheit, dass die davon abstehend angeordneten Zähne 4 einen im Querschnitt trapezförmigen Wickelträgerbereich aufweisen. Vorteilhafterweise ist bei derartig trapezförmig ausgebildeten Zähnen 4 auch ein innerer Querschnitt der Anordnung der an den Zähnen vorgesehenen Spulenwicklungen zu den Zähnen 4 korrespondierend ebenfalls trapezförmig ausgestaltet. Die Zähne bilden weiterhin einen Zahngrund 8 und einen Zahnkopf 10, wobei der Zahngrund 8 eine größere Ausdehnung hat als der Zahnkopf 10.
Der zur Herstellung einer Spule benutzte Wickelkörper 6 umfasst, wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, in seinem Grundaufbau einen Wickelbereich 12, der durch einen Wickelträger 14 und zwei den Wickelbereich 12 begrenzende und mit dem Wickelträger 14 verbundene Schenkel 1 6, 18 gebildet ist. Dabei kann zudem der obere Schenkel 1 6 des Wickelkörpers 6 eine etwa von der Kante des Wickelträgers 14 ausgehende und zum freien Ende des Schenkels 1 6 verlaufende zum Wickelbereich 12 hin offene Nut zur Aufnahme eines Wicklungsendes an der Spule ausbilden, welche jedoch in der dargestellten Ansicht verdeckt und somit nicht sichtbar ist. Zur Ausbildung einer solchen Nut sei an dieser Stelle auf den diesbezüglichen Offenbarungsgehalt der
DE 10 2006 021 903 A1 verwiesen. Dabei weist diese Nut zum freien Ende des Schenkels 1 6 hin eine zunehmende Nuttiefe auf, wodurch sichergestellt werden kann, dass der Wicklungsanfang bzw. das zuerst eingelegte Wickelende der Spule das Bewickeln des Wickelkörpers 6 und den Wicklungsaufbau nicht behindern und ein hoher Wirkgrad der Spule erzielt werden kann. Die Nuttiefe entspricht in dem überwiegenden Teil der Erstreckung der Nut einem in der Tiefenrichtung wirksamen Querschnitt des Wicklungsleiters.
An dem freien Ende der Schenkel 1 6 können außerdem zwei Einführabschnitte 22 zur Aufnahme von Wicklungsenden ausgebildet sein. Der Einführungsabschnitt 22a geht dabei in die Nut über und ist zur Aufnahme des Wicklungsanfangs bestimmt, während der andere Einführungsabschnitt 22b zur Aufnahme des Wicklungsendes vorgesehen ist. Beide Einführungsabschnitte 22 sind von dem Schenkel 1 6 etwa rechtwinklig abstehend ausgebildet, wodurch die Spulenenden auf eine radial oberhalb bzw. außerhalb der Spule befindlichen Verschaltungsanordnung ausgerichtet und dort verschaltet werden können.
Wie weiterhin der Fig. 1 und auch der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist der Spulenwickelkör- per 6 weiterhin dazu ausgelegt, an den Zähnen 24 des Statorjochs 2 im Wesentlichen spielfrei festgelegt zu werden. Dazu weist der Wickelkörper 6 eine Arretiervorrichtung 24 auf, die im Wesentlichen federnd aus der Ebene des Wickelträgers 14 in Richtung Zahn 4 hervorsteht. An der Arretiervorrichtung 24 sind weiterhin eine erste Befestigungsnase 26 und eine zweite Befestigungsnase 28 ausgebildet, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 die erste Befestigungsnase 26 einen Befestigungskopf 30 mit einer im Wesentlichen runden Querschnittsform aufweist, während der Befestigungskopf 32 der zweiten Befestigungsnase 28 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsform ausgebildet ist (siehe insbesondere Fig. 2).
Analog zu der ersten und zweiten Befestigungsnase 26, 28 sind an den Statorzähnen 4, wie in Fig. 1 dargestellt, Aufnahmen 34, 36 ausgebildet, wobei die Querschnittsform der Aufnahme 34 im Wesentlichen der Querschnittsform der ersten Befestigungsnase 26, insbesondere der Querschnittsform des Befestigungskopfes 30 entspricht, während die Querschnittsform der zweiten Aufnahme 36 im Wesentlichen der Querschnittsform der zweiten Befestigungsnase 28 entspricht.
Da die Arretiervorrichtung 24 im Wesentlichen federnd ausgebildet ist, kann der Wickelkörper 6 über die Zähne 4 geschoben werden, wobei die genaue Lage beim Aufschieben noch nicht festgelegt werden muss. Beispielsweise kann durch leichtes, umfängliches Hin- und Herschieben der Wickelkörper 6 derart an dem Zahn 4 angeordnet werden, dass die Befestigungsnasen 26, 28 mit ihren Köpfen 30, 32 in die entsprechenden Aufnahmen 34, 36 in den Zähnen 4 einschnappen und dadurch den Wickelkörper 6 radial und umfänglich an dem Stator sichern.
Dabei sorgt die unterschiedliche Ausgestaltung, beispielsweise einmal in runder Querschnittsform (siehe Aufnahme 34 bzw. Befestigungskopf 30) bzw. in rechteckiger Quer- schnittsform (siehe Aufnahme 36 bzw. Befestigungskopf 32) dafür, dass die zweite Befestigungsnase 32 nicht versehentlich in der ersten Aufnahme 34 aufgenommen wird, und dadurch eine Blockierung des Aufsteckprozesses nach sich zieht. Allgemein ist somit der in Aufsteckrichtung des Wickelkörpers 6 am Blechpaket vorauseilende Befestigungskopf 32 gegenüber einer am Blechpaket vorgesehenen Aufnahme 34 für den in Aufsteckrichtung des Wickelkörpers 6 am Blechpaket nacheilenden Befestigungskopf 30 forminkompatibel bzw. aufnahmeinkompatibel.
Zudem kann der Abstand der Befestigungsnasen 26, 28 zueinander derart angepasst sein, dass beim Überfahren von nicht zugehörigen Aufnahmen die eine Befestigungsnase die nicht zugehörige Befestigungsnase auf Abstand zu der Aufnahme hält.
Des Weiteren können, wie Fig. 2 zeigt, zur spielfreien axialen Befestigung neben der Federkraft der Arretiervorrichtung 24 verformbare und/oder abscherbare Stege 38 ausgebildet sein. Diese Stege 38 können zudem eine Anlaufschräge 40 aufweisen und werden beim Aufstecken des Spulenwickelkörpers 6 auf den Zahn 4 plastisch verformt, so dass die Spule auch unter dem Einfluss von betriebsbedingten Vibrationen fest am Zahn 4 angeordnet ist.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stators 1 , wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Wickelkörper 6, wie Fig. 4 genau zu entnehmen, ein Arretierelement 24 mit lediglich einer Befestigungsnase 28 aufweist, die einen im Wesentlichen rechteckigen Kopf 32 hat. Die erste Befestigungsnase 26 ist dagegen in direkter Wirkverbindung mit dem Zahnkopf 10 außen am Wickelkörper 4 angeordnet und weist einen im Wesentlichen halbrunden Befestigungskopf 30 auf. Dazu ist am Zahn 4 und genauer am Zahnkopf 10 eine entsprechende Aussparung 34 vorgesehen, die den Befestigungskopf 32 vorzugsweise vollständig und flächenbündig aufnimmt.
Wie schon mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, schnappt auch in diesem Ausführungsbeispiel die zweite Befestigungsnase 28 in die an Statorzahn 4 ausgebildete Aussparung 36 ein, wodurch insgesamt wieder für eine radiale und umfängliche Sicherung gesorgt ist. Dabei ist insbesondere bei dem Ausführungsbeispiel aus den Fig. 3 und 4 vorteil- haft, dass zum einen kein Verklemmen der Befestigungsnasen 26, 28 in nicht dafür ausgelegte Aufnahmen 34, 36 erfolgt und zum anderen während der Montage die Positionierung der Wickelkörper kontrolliert und gegebenenfalls eine Korrektur des Wickelkörpers 6 an dem Zahn 4 leicht durchgeführt werden kann. Dabei wird eine radiale Sicherung des Wickelkörpers 6 an dem Zahn 4 über das Einschnappen der Befestigungsnase 28 in der Aufnahme 36 erreicht, während die umfängliche Sicherung über das Festlegen der Befestigungsnase 26 in der Aufnahme 34 geschieht. Gleichzeitig ist bei dieser Ausbildungsform eine Kontrolle möglich, ob die Spule bzw. der Wickelkörper 6 korrekt an dem Zahn 4 positioniert ist, da nur dann ein flächenbündiger Abschluss zwischen Befestigungsnase 26 und Aufnahme 34 erfolgt.
Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Wickelkörpers 6 bzw. des Stators 1 eine leichtere und sicherere Montage der Spulen an den Statorzähnen 4, so dass eine Fehlmontage und ein damit einhergehender Materialverlust leicht vermieden werden kann.
Bezuqszeichen Stator
Joch
Zähne
Wickelkörper
Zahngrund
Zahnkopf
Wickelbereich
Wickelträger
Schenkel
Einführabschnitt
Arretierelement
erste Befestigungsnase
zweite Befestigungsnase
erster Befestigungskopf
zweiter Befestigungskopf
erste Aufnahme/Aussparung
zweite Aufnahme/Aussparung
Steg
Anlaufschräge

Claims

Patentansprüche
1 . Wickelkörper (6) für eine Spule eines Stators (1 ) einer elektrischen Maschine, die auf ein Blechpaket des Stators (1 ) aufsteckbar ist, mit einem Wickelträger (14) und zwei mit dem Wickelträger (14) verbundenen Schenkeln (16, 18), die zwischen sich einen Wickelbereich (12) definieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelträger (14) zumindest eine erste und eine zweite aus der Ebene des Wickelträgers (14) herausstehende Befestigungsnase (26; 28) aufweist, die in Aufsteckrichtung des Wickelkörpers (6) auf das Blechpaket im Wesentlichen in Flucht zueinander beabstandet angeordnet sind.
2. Wickelkörper (6) nach Anspruch 1 , wobei der Wickelträger (14) weiterhin mindestens ein im Wesentlichen federnd ausgebildetes Arretierelement (24) aufweist, das in Ruhelage aus der Ebene des Wickelträgers (14) in entgegengesetzter Richtung zu den Schenkeln (16, 18) heraussteht und dazu ausgelegt ist, den Wickelkörper (6) an dem Blechpaket des Stators (1 ) zu arretieren, wobei vorzugsweise an dem Arretierelement (24) die erste und/oder die zweite Befestigungsnase (26, 28) ausgebildet ist.
3. Wickelkörper (6) nach Anspruch 2, wobei die erste und/oder zweite Befestigungsnase (26, 28) aus der Ebene des Arretierelements (24) herausstehen.
4. Wickelkörper (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Befestigungsnase (26) einen Befestigungskopf (30) aufweist und/oder die zweite Befestigungsnase (28) einen Befestigungskopf (32) aufweist, wobei sich die äußere Querschnittsform der Befestigungsköpfe (30, 32) unterscheidet.
5. Wickelkörper (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Befestigungsnase (26) an dem Wickelträger (14) und die zweite Befestigungsnase (28) an dem Arretierelement (24) angeordnet sind, wobei vorzugsweise die erste Befestigungsnase (26) in Aufsteckrichtung außen am Wickelkörper angeordnet ist.
6. Blechpaket für einen Stator (1 ) einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Außenläufermaschine, das als ein Joch (2) mit mindestens einem angeformten Zahn (4) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zahn (4) dazu ausgelegt ist, dass eine auf einen Spulenwickelkörper (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gewickelte Spule auf den Zahn (4) aufsteckbar ist.
7. Blechpaket nach Anspruch 6, wobei der mindestens eine Zahn (4) eine erste und eine zweite Aufnahme (34, 36) aufweist, die dazu ausgelegt sind, die ersten und die zweite Befestigungsnase (26, 28) des Wickelkörpers (6) aufzunehmen.
8. Blechpaket nach Anspruch 7, wobei die Querschnittsform der ersten Aufnahme (34) an die Querschnittsform des Befestigungskopfs (30) der ersten Befestigungsnase (26) und/oder die Querschnittsform der zweiten Aufnahme (36) an die Querschnittsform des Befestigungskopfs (32) der zweiten Befestigungsnase (28) angepasst ist.
9. Blechpaket nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der mindestens eine Zahn (4) des Blechpakets trapezförmig ausgebildet ist.
10. Stator (1 ) für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine Außenläufermaschine, mit einem Blechpaket nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der mindestens eine Zahn (4) des Blechpakets eine auf einen Spulenwickelkörper (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gewickelte Spule trägt.
1 1 . Stator (1 ) nach Anspruch 10, wobei eine radiale und/oder umfängliche Sicherung der Spule über die erste und/oder zweite Befestigungsnase (26, 28) erfolgt.
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