WO2016150683A1 - Stator für eine elektromaschine - Google Patents

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WO2016150683A1
WO2016150683A1 PCT/EP2016/054712 EP2016054712W WO2016150683A1 WO 2016150683 A1 WO2016150683 A1 WO 2016150683A1 EP 2016054712 W EP2016054712 W EP 2016054712W WO 2016150683 A1 WO2016150683 A1 WO 2016150683A1
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WO
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stator
axial
stator body
axial grooves
insulating
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PCT/EP2016/054712
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English (en)
French (fr)
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Jakob Van Der Meer
Arne Hilgen
Richard Rüdiger
Original Assignee
Volkswagen Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
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    • H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
    • H02K3/345—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation between conductor and core, e.g. slot insulation
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    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H02K3/487—Slot-closing devices

Definitions

  • the invention relates to a stator for an electric machine according to the features of the preamble of patent claim 1.
  • stators for electric machines are known.
  • Such electric machines can be designed as so-called “internal rotor”, where within a stator body, a rotating rotor is arranged, or be designed as a so-called “external rotor”, where essentially a rotor housing rotates about a stator.
  • the axis of rotation of the rotor is positioned on the longitudinal axis of the stator body or aligned accordingly thereto, in particular, this applies to the designed as an "internal rotor” electric motor.
  • US 2012/0274156 A1 shows a stator body, wherein a plurality of axial grooves extending in the longitudinal direction of the stator body are provided on the circumference of the stator body.
  • a coil winding is inserted into two axial grooves intended for this purpose, so that the respective longitudinal sides of the coil winding are correspondingly arranged or inserted in these two axial grooves.
  • Coil windings inserted.
  • the end regions of the coil windings extend on the end sides of the stator body substantially out of the stator body, whereby in the arrangement of a plurality of coil windings so-called “winding heads” form or form on the end sides of the stator body
  • the axis of rotation of the rotor can be positioned substantially on the longitudinal axis of the stator body, or the axis of rotation of the rotor is correspondingly aligned for this purpose. Since the axial grooves are formed open in at least one radial direction, they must be closed by the arrangement of cover slides which are arranged in the radial input region of the axial grooves in the direction of the rotor.
  • An at least partially deformable insulating element in particular an insulating paper, is now arranged in the axial grooves themselves between the copper wire or the respective region of the respective coil winding and the material of the stator body. hereby If the material of the coil winding, so in particular the copper wire of the material of the stator body to be isolated accordingly, so that a direct contact between the two materials is avoided. For this purpose, the particular strip-shaped insulating element is then introduced into the groove or in the longitudinal direction thereof
  • the copper wire or the coil winding is inserted into the respective axial grooves.
  • the known stator body, from which the invention proceeds, is not yet optimally formed.
  • An axial end region of the insulation element or the two axial end regions of the insulation element protrude from the respective axial groove at least partially out of the axial grooves on the end sides of the stator body.
  • the stator body known from the prior art in each case has an insulation ring at its end faces The insulation ring has separately provided recesses for receiving the end regions of the coil windings.
  • the respective insulation rings of the stator known in the prior art are formed in this way in that the insulation rings can be positioned on the end windings well on the end windings and can be arranged here, but in this case the insulation rings are all in one
  • Isolation element is not given or not guaranteed.
  • the invention is therefore based on the object, the stator, from which the invention proceeds, now to design and further develop that the
  • Front side of the stator body arranged state - at least partially in direct contact with the respective end region of the insulating element.
  • a corresponding insulation ring is arranged on each end side of the stator body, which is in direct contact with the respective end regions of the insulation element for the axial support of these end regions.
  • Insulation element is positioned axially correspondingly within the axial groove, in particular is no longer unintentionally displaced.
  • the corresponding insulation rings are therefore not only used to hold the winding heads and / or to receive the corresponding end regions of the coil windings (as in the prior art), but the insulation rings have in particular partially in the radial, partly extending in the axial direction recesses formed in the Are formed substantially corresponding to the axial grooves of the stator.
  • the isolation ring has an axially extending and circumferentially formed boundary wall, which essentially forms or limits the receiving space for the respective winding head.
  • the recesses of the isolation ring which are formed essentially by web-like segments which extend from the end region of the boundary wall in the radial direction, are now directly on the
  • Insulation rings now have corresponding projections for the axial support of the respective end regions of the insulation element. These projections extend substantially in the direction of the center of the respective recesses of the walls of the web-like segments.
  • the respective end regions of the respective insulation element which project from the respective axial groove of the stator body, protrude - at
  • cover slides are now provided or arranged in the radial input region of the respective axial grooves of the stator body, wherein the cover slides also cover the radial input region of the recesses of the insulation rings in the longitudinal direction, the copper wires or wires are in the direction of the rotor of the electric machine
  • Forming the insulation ring with the recesses or the segment-like webs is now ensured that the insulation paper is supported on the one hand in the axial direction, on the other hand does not protrude beyond an edge region of the stator and can be bent, since the insulation element with its end still within the recesses of Isolation ring is positioned.
  • the axial grooves are now on the radial
  • stator or stator is then used for a designed as an internal rotor electric machine.
  • the axial grooves are formed on the radially outer peripheral surface of the stator body, wherein the axial grooves are formed open in the direction radially outward.
  • the web-like segments of the insulation ring then extend outward from the boundary wall in the radial direction, wherein this stator body or stator can then be used for an electric machine designed as an external rotor.
  • stator according to the invention advantageously and further. For this purpose may first on the the stator
  • Fig. 1 in a schematic representation of a stator with at the end faces
  • FIG. 1 is an enlarged detail view in a slightly perspective view of an insulating ring for arrangement on the stator body
  • FIG. 3 is an enlarged detail of FIG. 1 with the on an end face of the
  • Fig. 4 shows the illustration of FIG. 3, but with in the axial grooves or in the
  • FIG. 5 shows the representation of FIG. 4 with inserted in the axial grooves copper wires or
  • FIG. 6 shows the representation from FIG. 5 with cover sliders arranged in the radial input region of the axial grooves
  • Fig. 7 shows a section of Fig. 1 in a schematic partially enlarged view of
  • stator 1 for an electric machine not shown in detail, with at least one stator 1 a.
  • the stator body 1 a is made of a corresponding sheet material.
  • a not-shown rotor for
  • Formation of the electric machine not shown can be arranged.
  • the stator body 1 a which can be seen in FIGS. 1 and 3 through 7, serves to form an electric machine, which is designed as an "internal rotor", because in the case of the stator body 1 a, which is substantially hollow cylindrical in this case, a rotor is in the interior, which is not described in greater detail
  • the rotation axis of the rotor is then positioned correspondingly substantially on the longitudinal axis of the stator body 1 a.
  • FIGS. 1 and FIGS. 3 to 6 a plurality of axial grooves 2 extending in the longitudinal direction of the stator body 1 a are provided on the circumference of the stator body 1 a, here on the inner circumference of the stator body 1 a.
  • corresponding copper wire 3und / or a corresponding coil winding is inserted, as already described.
  • the longitudinal sides of a coil winding are inserted into two axial grooves 2 intended for this purpose, the end regions of the coil windings then forming the respective "winding heads" 5 on the front sides of the stator body 1a.
  • FIGS. 3 and 4 show schematically and can be seen schematically Cross sections of the
  • an insulation element 4 which is at least partially deformable is now arranged in the axial grooves 2 between the copper wire 3 or the respective region of the coil winding and the material of the stator body 1a.
  • the insulating element 4 and the axial end portions 4a of the insulating member 4 protrude slightly at the end faces of the stator body 1a from the axial grooves 2 of the stator body 1a (see Fig. 4).
  • Isolation element 4 is in direct contact or are. As already explained at the outset, this results in an axial support / positioning of the insulation elements 4 within the axial grooves 2 of the stator body 1 a. An unintentional shifting or unintentionally different positioning of the insulation elements 4 within the axial grooves 2 is thereby avoided.
  • an insulation ring 6 is arranged (cf. also FIG. 1).
  • the recesses 6a can be arranged “congruent" to the "interiors" of the axial grooves 2 at their respective axial end portions.
  • the insulation ring 6 has a boundary wall 6b which extends in the axial direction and has a peripheral design.
  • the recesses 6a of the insulating ring 6 are formed or limited by web-like segments 6c, the web-like segments 6c extending from an end of the stator 1 a and the insulating ring 6, the recesses 6a of the insulating ring 6 are formed or limited by web-like segments 6c, the web-like segments 6c extending from an end of the
  • Boundary wall 6b in the radial direction extend inwardly, as shown in Fig. 2 can be seen.
  • the web-like segments 6c have projections 6d at the lateral regions which extend partially into the recesses 6a.
  • the projections 6d serve for the axial support of the respective end regions 4a of the insulation elements 4.
  • Insulating element 4 from the respective axial groove 2 of the stator body 1 a out, wherein the end portion 4a at the same time protrudes into the respective recess 6a of the insulating ring 4 and now comes to the respective projections 6d substantially frontally to the plant.
  • the front end surfaces of the end portions 4a of the insulating elements 4 therefore come to rest against the projections 6d, so that an axial support is realized or a further displacement of the insulating element 4 is prevented in the axial direction.
  • FIG. 3 and FIG. 4 shows well in detail, the respective insulating ring 6 on the front side of the stator body 1 a are well and easily positioned, the
  • Recesses 6a corresponding to the axial grooves 2 are arranged in a simple manner.
  • the insulating element 4 is then preferably from an end face of the
  • stator body 1 a Stored stator body 1 a in the respective axial groove 2 until the respective end portion 4a comes to rest on the projections 6d, as shown in FIGS. 4 and 5 can be seen. Is then the isolation element 4 then positioned accordingly can on the first
  • the cover slides 7 which can be seen from FIG. 6 and from FIG. 7 are provided in the radial input region of the axial grooves 2 of the stator body 1 a or arranged here.
  • the cover slide 7 in the longitudinal direction in the axial grooves. 2 inserted and are preferably also formed so that the radial entrance region of the recesses 6a is covered in the arranged state of the cover slide 7 with. It is thus achieved that in the direction of the rotor of the electric machine the copper wires 3 or the coil windings and / or the insulation element 4 are concealed correspondingly, as can be seen in particular from FIG. 6 or from FIG. 1.
  • the axial grooves 2 are formed on the radially inner peripheral surface of the stator body 1 a and the axial grooves 2 formed in the direction radially inwardly open. These are covered by the corresponding cover slide 7 in the direction of the rotor, which is not shown.
  • the web-like segments 6c of the insulating ring 6 extend from the boundary wall 6b in the radial direction inwards. The one shown here
  • Stator body 1 a and the insulation rings 6 shown here are then for as
  • the axial grooves are formed on the radially outer circumferential surface of the stator and the axial grooves are formed open in the direction radially outward.
  • the web-like segments of the insulation ring would then extend from the boundary wall in the radial direction outwards, wherein this
  • Stator body or the insulating rings thus formed is then used for a designed as an external rotor electric machine.

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stator (1) für eine Elektromaschine, mit mindestens einem Statorkörper (1a), wobei in Kombination mit dem Statorkörper (1a) ein Rotor zur Ausbildung einer Elektromaschine anordenbar ist, insbesondere die Drehachse des Rotors im Wesentlichen auf der Längsachse des Statorkörpers (1a) positionierbar ist, wobei am Umfang des Statorkörpers (1a) mehrere in Längsrichtung des Statorkörpers (1a) verlaufende Axialnuten (2) vorgesehen sind, wobei mindestens ein Kupferdraht (3) und/oder mindestens eine Spulenwicklung in eine oder in bestimmte Axialnuten (2) einlegbar ist, wobei in der jeweiligen Axialnut (2) zwischen dem jeweiligen Kupferdraht (3) bzw. der jeweiligen Spulenwicklung und dem Material des Statorkörpers (1a) ein zumindest teilweise verformbares Isolationselement (4) angeordnet ist, und wobei mindestens ein axialer Endbereich (4a) des Isolationselementes (4), insbesondere beide axialen Endbereiche (4a) des Isolationselementes (4), aus der Axialnut (2) zumindest teilweise an mindestens einer Stirnseite des Statorkörpers (1a) herausragt, insbesondere die beiden axialen Endbereiche (4a) des Isolationselementes (4) an beiden Stirnseiten des Statorkörpers (1a) herausragen. Eine präzise Positionierung des Isolationselementes ist dadurch erzielt, dass zur axialen Abstützung des Endbereiches (4a) des Isolationselementes (4) mindestens ein Isolationsring (6) vorgesehen ist, wobei der Isolationsring (6) – im auf der Stirnseite des Statorkörpers (1a) angeordnetem Zustand – zumindest teilweise mit dem jeweiligen Endbereich (4a) des Isolationselementes (4) in direktem Kontakt ist.

Description

Stator für eine Elektromaschine
Die Erfindung betrifft einen Stator für eine Elektromaschine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Im Stand der Technik sind unterschiedlich ausgebildete Statoren für Elektromaschinen bekannt. Derartige Elektromaschinen können als sogenannte„Innenläufer" ausgebildet sein, wo innerhalb eines Statorkörpers ein sich drehender Rotor angeordnet ist, oder als sogenannter„Außenläufer" ausgebildet sein, wo im Wesentlichen ein Rotorgehäuse um einen Statorkörper umläuft. Im Wesentlichen ist aber die Drehachse des Rotors auf der Längsachse des Statorkörpers positioniert bzw. entsprechend hierzu ausgerichtet, insbesondere gilt dies für den als„Innenläufer" ausgebildeten Elektromotor.
So zeigt die US 2012/0274156 A1 , von der die Erfindung ausgeht, einen Statorkörper, wobei am Umfang des Statorkörpers mehrere in Längsrichtung des Statorkörpers verlaufende Axialnuten vorgesehen sind. In diese Axialnuten werden nun Kupferdrähte bzw. sogenannte Spulenwicklungen eingelegt. Insbesondere wird eine Spulenwicklung in zwei hierfür bestimmte Axialnuten so eingelegt, dass die jeweiligen Längsseiten der Spulenwicklung in diesen zwei Axialnuten dann entsprechend angeordnet bzw. eingelegt sind. Im Laufe der Herstellung des Stators werden in allen Axialnuten dann
Spulenwicklungen eingelegt. Die Endbereiche der Spulenwicklungen erstrecken sich an den Stirnseiten des Statorkörpers im Wesentlichen aus dem Statorkörper heraus, wobei bei der Anordnung von mehreren Spulenwicklungen dann an den Stirnseiten des Statorkörpers sich sogenannte„Wickelköpfe" bilden bzw. ausbilden. In Kombination mit dem Statorkörper ist dann ein Rotor zur Ausbildung einer Elektromaschine anordenbar. Insbesondere ist dabei die Drehachse des Rotors im Wesentlichen auf der Längsachse des Statorkörpers positionierbar bzw. ist die Drehachse des Rotors hierzu entsprechend ausgerichtet. Die Axialnuten werden in Richtung des Rotors durch sogenannte„Deckschieber" verschlossen. Da die Axialnuten in zumindest einer radialen Richtung offen ausgebildet sind, müssen diese durch die Anordnung von Deckschiebern die im radialen Eingangsbereich der Axialnuten angeordnet werden in Richtung auf den Rotor verschlossen werden. In den Axialnuten selbst wird nun zwischen dem Kupferdraht bzw. dem jeweiligen Bereich der jeweiligen Spulenwicklung und dem Material des Statorkörpers ein zumindest teilweise verformbares Isolationselement, insbesondere ein Isolationspapier angeordnet. Hierdurch soll das Material der Spulenwicklung, also insbesondere der Kupferdraht von dem Material des Statorkörpers entsprechend isoliert werden, so dass ein direkter Kontakt beider Materialien vermieden ist. Hierzu wird dann das insbesondere streifenförmig ausgebildete Isolationselement in die Nut zunächst eingebracht bzw. in deren Längsrichtung
eingeschoben, wobei hiernach dann der Kupferdraht bzw. die Spulenwicklung in die jeweiligen Axialnuten eingelegt wird.
Der bekannte Statorkörper, von dem die Erfindung ausgeht, ist noch nicht optimal ausgebildet. Ein axialer Endbereich des Isolationselementes bzw. die beiden axialen Endbereiche des Isolationselementes ragen aus der jeweiligen Axialnut zumindest teilweise an den Stirnseiten des Statorkörpers aus den Axialnuten heraus. Zur Isolierung der „Wickelköpfe" weist der im Stand der Technik bekannte Statorkörper an den Stirnseiten jeweils einen Isolationsring auf. Zur Aufnahme/Lagerung des Wickelkopfes, nämlich insbesondere zur Aufnahme der Endbereiche der Spulenwicklungen kann der Isolationsring einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei durch den U-förmigen Querschnitt ein Aufnahmeraum gebildet ist innerhalb dessen dann der Endbereich der Spulenwicklungen positionierbar ist. Oder aber der Isolationsring weist separat vorgesehene Ausnehmungen zur Aufnahme der Endbereiche der Spulenwicklungen auf. Anders ausgedrückt, die jeweiligen Isolationsringe des im Stand der Technik bekannten Stators sind so ausgebildet, dass die Isolationsringe stirnseitig gut auf den Wickelköpfen positioniert und hier angeordnet werden können. Hierbei sind dann aber die Isolationsringe in einem
bestimmten Abstand zum Statorkörper positioniert bzw. beabstandet, da diese auf den äußeren Teilbereichen der Spulenwicklungen aufgesetzt sind. Dies bedeutet, dass die axialen Endbereiche der Isolationselemente sich über den äußeren axialen Rand des Statorkörpers hinaus erstrecken. Damit ist das jeweilige Isolationselement in diesem Bereich ungeschützt, insbesondere beim Einlegen der Spulenwicklungen in die Axialnuten kann es hier zu einer axialen Verschiebung des Isolationselementes innerhalb der Axialnut kommen und/oder sogar zu einer Beschädigung des aus der Axialnut heraustretenden Endbereiches des Isolationselementes. Eine sichere Positionierung des
Isolationselementes ist dadurch nicht gegeben bzw. nicht gewährleistet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Stator, von dem die Erfindung ausgeht, nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die
Positionierung des Isolationselementes innerhalb der Axialnut verbessert ist, insbesondere auch die aus der Axialnut herausragenden Endbereiche des Isolationselementes besser geschützt sind. Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun für den eingangs genannten Stator zunächst dadurch gelöst, dass zur axialen Abstützung des Endbereiches des Isolationselementes mindestens ein Isolationsring vorgesehen ist, wobei der Isolationsring - im auf der
Stirnseite des Statorkörpers angeordneten Zustand - zumindest teilweise mit dem jeweiligen Endbereich des Isolationselementes in direktem Kontakt ist. Vorzugsweise ist auf jeder Stirnseite des Statorkörpers ein entsprechender Isolationsring angeordnet, der mit den jeweiligen Endbereichen des Isolationselementes zur axialen Abstützung dieser Endbereiche entsprechend in direktem Kontakt ist. Durch eine entsprechende Ausbildung der Isolationsringe, die durch einen direkten Kontakt die Endbereiche des
Isolationselementes in axialer Richtung abstützen, wird zunächst erzielt, dass das
Isolationselement innerhalb der Axialnut axial entsprechend positioniert ist, insbesondere nicht mehr unbeabsichtigt verschiebbar ist.
Die entsprechenden Isolationsringe dienen daher nicht nur zur Aufnahme der Wickelköpfe und/oder zur Aufnahme der entsprechenden Endbereiche der Spulenwicklungen (wie bisher im Stand der Technik), sondern die Isolationsringe weisen insbesondere teils in radialer, teils in axialer Richtung verlaufend ausgebildete Ausnehmungen auf, die im Wesentlichen korrespondierend zu den Axialnuten des Statorkörpers ausgebildet sind. Weiterhin weist der Isolationsring eine in axialer Richtung sich erstreckende und umlaufend ausgebildete Begrenzungswandung auf, die im Wesentlichen den Aufnahmeraum für den jeweiligen Wickelkopf bildet bzw. begrenzt. Die Ausnehmungen des Isolationsringes, die im Wesentlichen durch stegartige Segmente gebildet werden, die sich vom Endbereich der Begrenzungswandung in radialer Richtung erstrecken, werden nun direkt auf den
Stirnseiten des Statorkörpers so positioniert, dass diese Ausnehmungen zu den Axialnuten des Statorkörpers entsprechend korrespondieren. Durch eine derartige Ausbildung des Isolationsringes ist eine einfache Anordnung und Montage ermöglicht.
Die Ausnehmungen bzw. die stegartigen Segmente des Isolationsringes bzw. der
Isolationsringe weisen nun entsprechende Vorsprünge zur axialen Abstützung der jeweiligen Endbereiche des Isolationselementes auf. Diese Vorsprünge erstrecken sich im Wesentlichen in Richtung der Mitte der jeweiligen Ausnehmungen von den Wandungen der stegartigen Segmente aus. Die jeweiligen Endbereiche des jeweiligen Isolationselementes, die aus der jeweiligen Axialnut des Statorkörpers nun herausragen ragen - bei
angeordnetem Isolationsring - nun in die jeweilige Ausnehmung des Isolationsringes hinein. Es kommt also zu einer Überlappung des Isolationselementes zwischen der Axialnut und der Ausnehmung des Isolationsringes, wobei die Endbereiche des Isolationselementes dann an den jeweiligen Vorsprüngen im Wesentlichen stirnseitig zur Anlage kommen und so axial abgestützt werden. Hierdurch ist eine einfache Positionierung/Lagerung der Endbereiche des Isolationselementes gewährleistet.
Dadurch dass im radialen Eingangsbereich der jeweiligen Axialnuten des Statorkörpers nun Deckschieber vorgesehen bzw. angeordnet sind, wobei die Deckschieber in Längsrichtung auch den radialen Eingangsbereich der Ausnehmungen der Isolationsringe überdecken, sind in Richtung des Rotors der Elektromaschine die Kupferdrähte bzw. die
Spulenwicklungen entsprechend verdeckt. Insbesondere aufgrund der spezifischen
Ausbildung des Isolationsringes mit den Ausnehmungen bzw. den segmentartigen Stegen ist nun gewährleistet, dass das Isolationspapier einerseits in axialer Richtung abgestützt ist, andererseits nicht über einen Kantenbereich des Statorkörpers hinaussteht und abgeknickt werden kann, da das Isolationselement mit seinen Endbereichen ja noch innerhalb der Ausnehmungen des Isolationsringes positioniert ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Axialnuten nun auf der radial
innenliegenden Umfangsfläche des Statorkörpers ausgebildet, wobei die Axialnuten in Richtung radial nach innen offen ausgebildet sind. Die stegartigen Segmente des
Isolationsringes erstrecken sich von der Begrenzungswandung in radialer Richtung nach innen, wobei dieser Statorkörper bzw. Stator dann für eine als Innenläufer ausgebildete Elektromaschine verwendbar ist.
Denkbar ist aber auch, dass die Axialnuten auf der radial außenliegenden Umfangsfläche des Statorkörpers ausgebildet sind, wobei die Axialnuten in Richtung radial nach außen offen ausgebildet sind. Die stegartigen Segmente des Isolationsringes erstrecken sich dann von der Begrenzungswandung in radialer Richtung nach außen, wobei dieser Statorkörper bzw. Stator dann für eine als Außenläufer ausgebildete Elektromaschine verwendbar ist.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten den erfindungsgemäßen Stator in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem
Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden darf nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der nachfolgenden
Beschreibung und der dazugehörenden Zeichnungen näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Statorkörper mit an den Stirnseiten
angeordneten Isolationsringen in leicht perspektivischer Darstellung, Fig. 2 in vergrößerter Einzeldarstellung in leicht perspektivischer Darstellung einen Isolationsring zur Anordnung auf dem Statorkörper,
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 mit dem auf einer Stirnseite des
Statorkörpers angeordnetem Isolationsring ohne eingelegte Isolationselemente,
Fig. 4 die Darstellung aus Fig. 3, jedoch mit in den Axialnuten bzw. in den
Ausnehmungen des Isolationsringes angeordneten Isolationselementen, jedoch ohne Deckschieber und ohne Kupferdrähte bzw. ohne Spulenwicklungen,
Fig. 5 die Darstellung aus Fig. 4 mit in den Axialnuten eingelegten Kupferdrähten bzw.
Spulenwicklungen und eingelegten Isolationselementen, jedoch ohne
Deckschieber,
Fig. 6 die Darstellung aus Fig. 5 nun mit im radialen Eingangsbereich der Axialnuten angeordneten Deckschiebern, und
Fig. 7 einen Schnitt aus Fig. 1 in schematischer teils vergrößerter Darstellung zur
nochmaligen Verdeutlichung des hier realisierten Isolationssystems.
Die Fig. 1 , 3 bis 6 und 7, zeigen - zumindest teilweise - einen Stator 1 für eine nicht im Einzelnen dargestellte Elektromaschine, mit mindestens einem Statorkörper 1 a.
Vorzugsweise ist der Statorkörper 1 a aus einem entsprechenden Blechmaterial hergestellt. In Kombination mit dem Statorkörper 1 a ist ein nicht näher dargestellter Rotor zur
Ausbildung der nicht näher dargestellten Elektromaschine anordenbar.
Der in den Fig. 1 bzw. Fig. 3 bis 7 erkennbare Statorkörper 1 a dient zur Ausbildung einer Elektromaschine, die als„Innenläufer" ausgebildet ist, denn bei dem hier im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Statorkörper 1 a ist ein Rotor im nicht näher bezeichneten Innenraum des Statorkörpers 1 a entsprechend anordenbar. Hierbei wird die Drehachse des Rotors im Wesentlichen auf der Längsachse des Statorkörpers 1 a dann entsprechend positioniert.
Wie die Fig. 1 und die Fig. 3 bis 6 erkennen lassen sind am Umfang des Statorkörpers 1 a, hier am Innenumfang des Statorkörpers 1 a mehrere in Längsrichtung des Statorkörpers 1 a verlaufende Axialnuten 2 vorgesehen. In den Axialnuten 2 wird entsprechender Kupferdraht 3und/oder eine entsprechende Spulenwicklung eingelegt, wie bereits beschrieben. Insbesondere werden die Längsseiten einer Spulenwicklung in zwei hierfür bestimmte Axialnuten 2 eingelegt, wobei die Endbereiche der Spulenwicklungen dann die jeweiligen „Wickelköpfe" 5 an den Stirnseiten des Statorkörpers 1 a bilden. Dargestellt und erkennbar sind in den Fig. 3 und 4 die schematisch teilweise dargestellten Querschnitte der
Kupferdrähte 3 bzw. der Bereiche der entsprechenden Spulenwicklungen und ein
Teilbereich des Wickelkopfes 5.
Wie aus der Fig. 4 und der Fig. 5 ersichtlich ist, wird nun in den Axialnuten 2 zwischen dem Kupferdraht 3 bzw. dem jeweiligen Bereich der Spulenwicklung und dem Material des Statorkörpers 1 a ein zumindest teilweise verformbares Isolationselement 4 angeordnet. Das Isolationselement 4 bzw. die axialen Endbereiche 4a des Isolationselementes 4 ragen an den Stirnseiten des Statorkörpers 1 a aus den Axialnuten 2 des Statorkörpers 1 a leicht heraus (vgl. Fig. 4).
Die eingangs genannten Nachteile sind nun zunächst dadurch vermieden, dass zur axialen Abstützung des Endbereiches 4a des Isolationselementes 4 bzw. der Endbereiche 4a der Isolationselemente 4 mindestens ein Isolationsring 6, vorzugsweise zwei Isolationsringe 6 vorgesehen ist bzw. sind, wobei der Isolationsring 6 bzw. die Isolationsringe 6 - im auf der jeweiligen Stirnseite des Statorkörpers 1 a angeordneten Zustand, so wie u. a. in Fig. 7 gezeigt - zumindest teilweise mit dem jeweiligen Endbereich 4a des jeweiligen
Isolationselementes 4 in direktem Kontakt ist bzw. sind. Wie bereits eingangs erläutert erfolgt hierdurch eine axiale Abstützung/Positionierung der Isolationselemente 4 innerhalb der Axialnuten 2 des Statorkörpers 1 a. Ein unbeabsichtigtes Verschieben oder eine ungewollt andere Positionierung der Isolationselemente 4 innerhalb der Axialnuten 2 ist dadurch vermieden.
Wie die Fig. 7 zeigt ist bei der bevorzugten Ausführungsform insbesondere auf jeder Stirnseite des Statorkörpers 1 a ein Isolationsring 6 angeordnet (vgl. auch Fig. 1 ).
Die Fig. 2 zeigt nun in vergrößerter Darstellung einen Isolationsring 6. Gut erkennbar ist, dass der Isolationsring 6 teilweise in radialer, teils in axialer Richtung verlaufend ausgebildete Ausnehmungen 6a aufweist. Diese Ausnehmungen 6a sind zumindest teilweise, insbesondere vollständig korrespondierend zu den Axialnuten 2 des
Statorkörpers 1 a ausgebildet. Anders ausgedrückt, die Ausnehmungen 6a können „deckungsgleich" zu den„Innenräumen" der Axialnuten 2 an deren jeweiligen axialen Endbereichen entsprechend angeordnet werden. Insbesondere weist der Isolationsring 6 eine sich in axialer Richtung erstreckende und umlaufend ausgebildete Begrenzungswandung 6b auf. Bei der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform des Statorkörpers 1 a bzw. des Isolationsringes 6 werden die Ausnehmungen 6a des Isolationsringes 6 durch stegartige Segmente 6c gebildet bzw. begrenzt, wobei die stegartigen Segmente 6c sich von einem Endbereich der
Begrenzungswandung 6b in radialer Richtung nach innen erstrecken, so wie in Fig. 2 ersichtlich dargestellt.
Gut ersichtlich ist aus Fig. 2 auch, dass die stegartigen Segmente 6c an den seitlichen Bereichen Vorsprünge 6d aufweisen, die sich teilweise in die Ausnehmungen 6a hinein erstrecken. Die Vorsprünge 6d dienen zur axialen Abstützung der jeweiligen Endbereiche 4a der Isolationselemente 4.
Wie die Fig. 4 gut zeigt, ragt der jeweilige Endbereich 4a des jeweiligen
Isolationselementes 4 aus der jeweiligen Axialnut 2 des Statorkörpers 1 a heraus, wobei der Endbereich 4a zugleich in die jeweilige Ausnehmung 6a des Isolationsringes 4 hineinragt und nun an den jeweiligen Vorsprüngen 6d im Wesentlichen stirnseitig zur Anlage kommt. Die stirnseitigen Endflächen der Endbereiche 4a der Isolationselemente 4 kommen daher zur Anlage an den Vorsprüngen 6d, so dass eine axiale Abstützung realisiert ist bzw. ein weiteres Verschieben des Isolationselementes 4 in axialer Richtung verhindert ist.
Wie die Fig. 3 und die Fig. 4 im Einzelnen gut zeigt kann der jeweilige Isolationsring 6 an der Stirnseite des Statorkörpers 1 a gut und leicht positioniert werden, wobei die
Ausnehmungen 6a korrespondierend zu den Axialnuten 2 auf einfache Weise angeordnet werden. Das Isolationselement 4 wird dann vorzugsweise von einer Stirnseite des
Statorkörpers 1 a in die jeweilige Axialnut 2 eingeschoben, bis der jeweilige Endbereich 4a an den Vorsprüngen 6d zur Anlage kommt, wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich. Ist dann das Isolationselement 4 dann entsprechend positioniert kann auf der dem ersten
Isolationsring 6 gegenüberliegenden stirnseitigen Ende des Statorkörpers 1 a das andere Isolationselement 6 ebenfalls dort positioniert werden, was auch ausgebildet ist wie der in Fig. 2 dargestellte Isolationsring 6. So kann auch am anderen Ende des Statorkörpers 1 a eine axiale Abstützung der der anderen Endbereiche des Isolationselementes 4
gewährleistet werden.
Zuvor werden aber die aus Fig. 6 und aus der Fig. 7 erkennbaren Deckschieber 7 im radialen Eingangsbereich der Axialnuten 2 des Statorkörpers 1 a vorgesehen bzw. hier angeordnet. Hierzu werden die Deckschieber 7 in Längsrichtung in die Axialnuten 2 eingeschoben und sind vorzugsweise auch so ausgebildet, dass der radiale Eingangsbereich der Ausnehmungen 6a im angeordneten Zustand der Deckschieber 7 mit überdeckt wird. So wird erreicht, dass in Richtung des Rotors der Elektromaschine die Kupferdrähte 3 bzw. die Spulenwicklungen und/oder das Isolationselement 4 entsprechend verdeckt sind, so wie dies insbesondere aus der Fig. 6 bzw. aus der Fig. 1 ersichtlich ist.
Bei der in den Fig. 1 bis 7 dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Axialnuten 2 auf der radial innenliegenden Umfangsfläche des Statorkörpers 1 a ausgebildet und die Axialnuten 2 in Richtung radial nach innen offen ausgebildet. Diese werden durch die entsprechenden Deckschieber 7 in Richtung auf den Rotor, der nicht dargestellt ist, verdeckt. Die stegartigen Segmente 6c des Isolationsringes 6 erstrecken sich von der Begrenzungswandung 6b in radialer Richtung nach Innen. Der hier dargestellte
Statorkörper 1 a und die hier dargestellten Isolationsringe 6 sind dann für eine als
Innenläufer ausgebildete Elektromaschine verwendbar.
Denkbar ist aber auch, dass die Axialnuten auf der radial außenliegenden Umfangsfläche des Statorkörpers ausgebildet sind und die Axialnuten in Richtung radial nach außen offen ausgebildet sind. Die stegartigen Segmente des Isolationsringes würden sich dann von der Begrenzungswandung in radialer Richtung nach außen erstrecken, wobei dieser
Statorkörper bzw. die so ausgebildeten Isolationsringe dann für eine als Außenläufer ausgebildete Elektromaschine verwendbar ist.
Mit dem so ausgebildeten Isolationssystem sind die eingangs genannten Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
BEZUGSZEICHENLISTE
Stator
a Statorkörper
Axialnut
Kupferdraht/Spulenwicklung
Isolationselement
a Endbereich
Wickelkopf
Isolationsring
a Ausnehmung
b Begrenzungswandung
c stegartiges Segment
d Vorsprung
Deckschieber

Claims

A N S P R Ü C H E
1 . Stator (1 ) für eine Elektromaschine, mit mindestens einem Statorkörper (1 a), wobei in Kombination mit dem Statorkörper (1 a) ein Rotor zur Ausbildung einer Elektromaschine anordenbar ist, insbesondere die Drehachse des Rotors im Wesentlichen auf der Längsachse des Statorkörpers (1 a) positionierbar ist, wobei am Umfang des
Statorkörpers (1 a) mehrere in Längsrichtung des Statorkörpers (1 a) verlaufende Axialnuten (2) vorgesehen sind, wobei mindestens ein Kupferdraht (3) und/oder mindestens eine Spulenwicklung in eine oder in bestimmte Axialnuten (2) einlegbar ist, wobei in der jeweiligen Axialnut (2) zwischen dem jeweiligen Kupferdraht (3) bzw. der jeweiligen Spulenwicklung und dem Material des Statorkörpers (1 a) ein zumindest teilweise verformbares Isolationselement (4) angeordnet ist, und wobei mindestens ein axialer Endbereich (4a) des Isolationselementes (4), insbesondere beide axialen Endbereiche (4a) des Isolationselementes (4), aus der Axialnut (2) zumindest teilweise an mindestens einer Stirnseite des Statorkörpers (1 a) herausragt, insbesondere die beiden axialen Endbereiche (4a) des Isolationselementes (4) an den jeweiligen
Stirnseiten des Statorkörpers (1 a) herausragen, dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Abstützung des Endbereiches (4a) des Isolationselementes (4) mindestens ein Isolationsring (6) vorgesehen ist, wobei der Isolationsring (6) - im auf der Stirnseite des Statorkörpers (1 a) angeordnetem Zustand - zumindest teilweise mit dem jeweiligen Endbereich (4a) des Isolationselementes (4) in direktem Kontakt ist.
2. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder Stirnseite des
Statorkörpers (1 a) ein Isolationsring (6) angeordnet ist.
3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationsring (6) teils in radialer , teils in axialer Richtung verlaufend ausgebildete Ausnehmungen (6a) aufweist, wobei die Ausnehmungen (6a) zumindest teilweise korrespondierend zu den Axialnuten (2) des Statorkörpers (1 a) ausgebildet sind.
4. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Isolationsring (6) eine in axialer Richtung sich erstreckende und umlaufend ausgebildete Begrenzungswandung (6b) aufweist.
5. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ausnehmungen (6a) des Isolationsringes (6) durch stegartige Segmente (6c) im Wesentlichen begrenzt sind, wobei insbesondere die stegartigen Segmente (6c) sich von einem Endbereich der Begrenzungswandung (6b) in radialer Richtung erstrecken.
6. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ausnehmungen (6a) bzw. die stegartigen Segmente (6c) Vorsprünge (6d) zur axialen Abstützung des jeweiligen Endbereiches (4a) des Isolationselementes (4) aufweisen.
7. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Endbereich (4a) des jeweiligen Isolationselementes (4) aus der jeweiligen Axialnut (2) herausragt, in die jeweilige Ausnehmung (6a) des Isolationsringes (6) hineinragt und an den jeweiligen Vorsprüngen (6d) im Wesentlichen stirnseitig zur Anlage kommt.
8. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im radialen Eingangsbereich der Axialnuten (2) des Statorkörpers (1 a) Deckschieber (7) vorgesehen bzw. angeordnet sind, wobei die Deckschieber (7) in Längsrichtung auch den radialen Eingangsbereich der Ausnehmungen (6a) überdecken, so dass in Richtung des Rotors der Elektromaschine die Kupferdrähte (3) bzw. die Spulenwicklungen verdeckt sind.
9. Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialnuten (2) auf der radial innen liegenden Umfangsfläche des Statorkörpers (1 a) ausgebildet und die Axialnuten (2) in Richtung radial nach innen offen ausgebildet sind, wobei die stegartigen Segmente (6c) des Isolationsringes (6) sich von der
Begrenzungswandung (6b) in radialer Richtung nach innen erstrecken und wobei der Statorkörper (1 a) dann für eine als Innenläufer ausgebildete Elektromaschine verwendbar ist.
10. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialnuten auf der radial außen liegenden Umfangsfläche des Statorkörpers ausgebildet und die Axialnuten in Richtung radial nach außen offen ausgebildet sind, wobei die stegartigen Segmente des Isolationsringes sich von der Begrenzungswandung in radialer Richtung nach außen erstrecken und wobei der Statorkörper dann für eine als Außenläufer ausgebildete Elektromaschine verwendbar ist.
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