WO2021204328A1 - Spulenbauteil mit verschlusselement mit wannenförmiger vertiefung zur aufnahme einer isolationsschicht; sowie elektrische maschine - Google Patents

Spulenbauteil mit verschlusselement mit wannenförmiger vertiefung zur aufnahme einer isolationsschicht; sowie elektrische maschine Download PDF

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WO2021204328A1
WO2021204328A1 PCT/DE2021/100300 DE2021100300W WO2021204328A1 WO 2021204328 A1 WO2021204328 A1 WO 2021204328A1 DE 2021100300 W DE2021100300 W DE 2021100300W WO 2021204328 A1 WO2021204328 A1 WO 2021204328A1
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WO
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closure element
carrier
coil component
sections
insulation layer
Prior art date
Application number
PCT/DE2021/100300
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Marsetz
Martin Chambrion
Johannes DOLLANSKY
Cédric BLAES
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • 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
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H02K3/487—Slot-closing devices
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • 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

Definitions

  • Coil component with closure element with tub-shaped recess for receiving an insulation layer as well as electric machine
  • the invention relates to a coil component, which is implemented either as a stator or a rotor, for an electrical machine, with a carrier and a coil winding received at least in sections in the carrier, the carrier having a ring area with several grooves distributed in a circumferential direction and a plurality of winding sections of the coil winding are embedded in each slot, an insulation layer furthermore being arranged in at least one slot between the carrier and the winding sections, which insulation layer protrudes to a radial opening of the at least one slot with an extension section over the winding sections.
  • the invention also relates to an electrical machine with such a coil component.
  • CN 209 51 67 75 U and CN 207 92 63 08 U disclose components with insulation layers between the winding sections and the carrier.
  • a closure element is inserted in the carrier in such a way that the extension section is folded over in the circumferential direction by the closure element and protrudes into a trough-shaped recess of the closure element that faces the winding sections radially.
  • the closure element provides a slot wedge which creates the largest possible creepage distance between the winding sections and the carrier. As a result, the coil component is designed for higher voltages.
  • the trough-shaped depression runs through the entire length of the closure element.
  • the extension section is reliably supported over the entire length of the.
  • the closure element is therefore preferably at least as long as the carrier.
  • extension section (caused by its elastic properties) rests / is pressed against the closure element with a certain pretension. This further restricts the creepage distance.
  • the carrier is provided with a receiving contour on one circumferential side of the at least one groove and the closure element is pushed into the receiving contours with its circumferential flank regions.
  • the closure element is secured as robustly as possible in the radial direction in the carrier.
  • the insulation layer has an extension section on each circumferential side of the at least one groove, the two extension sections being folded over towards one another in the circumferential direction by the closure element. The insulation effect is thus further improved.
  • closure element has a U- or V-shaped cross section.
  • the closure element can be manufactured as simply as possible.
  • closure element is provided with a radially sloping insertion bevel towards one axial end. As a result, the closing element can be pushed into the groove in the axial direction as possible without damaging the insulation layer.
  • the lead-in bevel is arranged in the circumferential direction at the level of a cover section inserted between the winding sections and the carrier. In this way, the extension section extending in the initial state in extension of the cover section is simply received by the insertion bevel in one assembly process.
  • closure element is provided with a radially sloping insertion bevel at its two axial ends facing each other. This means that the closure element can be installed in a more variable manner.
  • the invention relates to an electrical machine for a motor vehicle drive, with a stator and a rotor rotatable relative to the stator, where the stator or the rotor is designed as a coil component according to the invention according to at least one of the embodiments described above.
  • a slot locking wedge (locking element) with a guide trough (recess) for an insulating paper (insulating layer) to increase creepage distances.
  • the locking wedge is shaped such that When the locking wedge is inserted (axially) into a groove of the stator or the rotor, the protruding ends of an insulating paper are folded over towards the center (the groove).
  • the closure element has a trough-shaped region which runs along its entire length and has beveled ends in order to umzule the insulating paper into the trough-shaped region without damaging it when the closure wedge is inserted.
  • the desired foldings / folds and overlaps of the insulation paper can be achieved with a suitable tub shape.
  • Fig. 1 is a cross-sectional view of a partially and simplified Darge presented electrical machine having an inventive coil component designed as a stator according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a detailed representation of the area marked "II" in FIG. 1 to illustrate a receiving area of a closure element in a groove of the coil component
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the coil component, similar to FIG. 1, the coil component being shown prior to the assembly of the closure elements.
  • FIG. 4 shows a detailed representation of the area marked "IV" in FIG. 3,
  • Fig. 5 is a perspective view of one in Figs. 1 and 2 used locking element
  • Fig. 6 is a perspective view of an end region of the gleichelemen tes according to Fig. 5 to illustrate an end face of the gleichelemen th,
  • FIGS. 5 and 6 shows a detailed view of a coil component according to the invention according to a second exemplary embodiment, the trough-shaped closure element being reduced in its height compared to the closure element of the first embodiment
  • FIG. 9 shows a perspective illustration of an axial end region of the closure element used in FIG. 8, which is provided with two insertion bevels.
  • FIG. 10 shows a perspective view of the closure element used in FIG. 8.
  • FIG. 1 shows a basic structure of an electrical machine 2 with a coil component 1 according to the invention.
  • the electric machine 2 is used before given as a drive machine of a hybrid or purely electric motor vehicle.
  • the electrical machine 2 has a stator 19 and a rotor 20 which is arranged so as to be rotatable relative to the stator 19 and is shown in a greatly simplified manner for the sake of clarity.
  • the stator 19 is implemented directly by the coil component 1 according to the invention.
  • the rotor 20 is also designed as the coil component 1 in further explanations.
  • the rotor 20 and the stator 19 are only shown in a limited circumferential area.
  • axial / axial direction is to be seen in relation to an axis of rotation 21 of rotor 20.
  • An axial direction thus corresponds to a direction along the line in FIG. 1 into the image plane. running axis of rotation 21, a radial direction of a direction perpendicular to the axis of rotation 21 and a circumferential direction of a direction along a circular line extending coaxially to the axis of rotation 21.
  • the coil component 1 has a plurality of grooves 6 distributed in the circumferential direction.
  • the grooves 6 run in the radial direction and, in this embodiment, are open radially inward / toward a radial inner side 22 of the coil component 1.
  • the grooves 6 are also alternatively open ra dial outwards / to a radial outside 23 of the coil component 1.
  • the grooves 6 are introduced into an annular region 5 of a carrier 3 of the coil component 1.
  • the carrier 3 is formed by a laminated core.
  • the carrier 3 thus has several sheet metal segments stacked one on top of the other in the axial direction, which together form the carrier 3.
  • the grooves 6 run in the axial direction over the entire length of the carrier 3 and thus penetrate each sheet metal segment.
  • the grooves are preferably formed as punched or cut recesses.
  • the coil component 1 has a coil winding 4, which can be seen in the cross section according to FIG. 1 with regard to several winding sections 7 in the individual slots 6.
  • each winding section 7 is made so wide that it takes up approximately the width of the groove 6 measured in the circumferential direction.
  • the winding sections 7 are arranged in a row in the radial direction.
  • six Wicklungsab sections 7 are exemplarily arranged one above the other.
  • an insulation layer 8 is inserted between the winding sections 7 in the respective slot 6.
  • This insulation layer 8 is implemented, for example, as a so-called insulation paper.
  • the insulation layer 8 When viewed in cross section, the insulation layer 8 has an essentially U-shaped or even O-shaped profile and rests against an inside of the groove 6. The insulation layer 8 is consequently in the fully assembled state between the inside the groove 6 and the group of winding sections 7 inserted to decouple the Wicklungsab sections in the radial direction and in the circumferential direction of the carrier 3.
  • the insulation layer 8 accordingly has two cover sections 18 which lie in the circumferential direction on the opposite circumferential sides 13a, 13b of the groove 6 and which extend in the radial direction. These cover sections 18 also extend along the entire axial length of the carrier 3.
  • the insulation layer 8 has a transverse section 24 on a side radially opposite the opening 9 of the groove 6, here the radial outer side 23.
  • the groove 6 is provided with receiving contours 14a, 14b on a radial inside of the winding sections 7 and at a distance from the winding sections 7 (/ of a radially innermost winding section 7).
  • a first receiving contour 14a is introduced to the first peripheral side 13a; a second receiving contour 14b is introduced to a second circumferential side 13b opposite the first circumferential side 13a.
  • the receiving contours 14a, 14b are implemented essentially mirror-symmetrically and, as then in connection with FIGS. 1 and 2, for receiving a closure element 11. Also with the FIGS.
  • a first extension section 10a is accordingly formed towards the first circumferential side 13a and a second extension section 10b is formed towards the second circumferential side 13b.
  • This closure element 11 is implemented in the shape of a trough over its entire axial length, ie it is provided with an axially continuous trough-shaped recess 12. Viewed in cross section, the result is an essentially U / V-shaped design of the closure element 11.
  • the closure element is formed in the usual way from a non-conductive material.
  • the locking element 11 is implemented as a slot locking wedge and is pushed into the groove 6 according to FIG. 2 in such a way that its two opposite flank areas 15a, 15b are each pushed / locked into one of the two receiving contours 14a, 14b.
  • the extension sections 10a, 10b are formed so long that they radially overlap the receiving contours 14a, 14b. After a corresponding assembly of the closure element 11, these extension sections 10a, 10b consequently reach the recess 12 of the closure element 11.
  • the closure element 11 is shaped in such a way that it folds over the two extension sections 10a, 10b in the circumferential direction and displaces them into the recess 12.
  • the extension sections 10a, 10b rest against the flank areas 15a, 15b in the circumferential direction and in the radial direction in such a way that they are folded over towards each other by the closure element 11 in the circumferential direction.
  • insertion bevels 17 are specifically provided at the axial ends 16a, 16b of the closure element 11. According to FIGS. 6 and 7, it can be seen that an insertion bevel 17 is present for each flank region 15a, 15b and for each axial end 16a, 16b.
  • the insertion bevel 17 extends in the radial direction and in the circumferential direction and, when the closure element 11 is pushed in axially, automatically serves to fold the extension sections 10a, 10b towards one another in the circumferential direction.
  • the closure element 11 can in principle also be further reduced in its axial fleas.
  • the insertion bevels 17 are also separated from one another by a corresponding web 25.
  • 8 also shows how the extension sections 10a, 10b are aligned relative to the insertion bevels 17 before the closure element 11 is installed. Accordingly, the extension sections 10a, 10b are arranged in their initial state corresponding to the position of the cover sections 18 in the circumferential direction at the same height as the respective insertion bevel 17.
  • the insertion bevels 17 form wedge regions of the closure element 11.
  • a special geometry of a slot wedge 11 is described with which an increase in the creepage distance between winding wire's 4, 7 and stator core 3 of a radially joined stator 19 is achieved.
  • insulation paper sizes can be used that could not be used without damage with a classic slot wedge 11.
  • insulation papers 8 of sufficient length can thus be used.
  • the shape is designed so that when the slot wedge 11 is inserted radially, the long, protruding ends of the insulation paper 8 are folded together in the middle
  • Figs. 3 and 4 show the slot 6 or slot opening 9 of the stator 19 after the insulation paper 8 and wire 4, 7 have been introduced, i.e. shortly before the slot locking wedge 11 is joined.
  • Insulation paper 8 so far beyond the groove shape and protrude into the area of the groove locking wedge 11. Due to the tub shape over the entire length and the bevel 17 towards the tub at the ends 16a, 16b of the slot locking wedge 11, the insulating paper 8 is free of damage when the slot locking wedge is inserted 11 folded into the tub area 12.
  • the bevel 17 at the ends 16a, 16b ensures that when the slot wedge 11 is inserted, the originally straight insulation paper ends 16a, 16b reach its tubs 12.
  • insulation paper can be folded in a manner similar to a closed variant.
  • Targeted folds and overlaps of the insulation paper 8 can also be achieved by means of a corresponding trough shape.
  • Figs. 8 to 10 show a further preferred slot wedge 11. Due to the corresponding shape at the ends 16a, 16b, a targeted and damage-free guidance of the insulation paper 8 during axial insertion is achieved.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spulenbauteil (1 ) für eine elektrische Maschine (2), mit einem Träger (3) und einer zumindest abschnittsweise in dem Träger (3) aufgenommenen Spulenwicklung (4), wobei der Träger (3) einen Ringbereich (5) mit mehreren in einer Umfangsrichtung verteilt angeordneten Nuten (6) aufweist und in jeder Nut (6) mehrere Wicklungsabschnitte (7) der Spulenwicklung (4) eingebettet sind, und wobei ferner in zumindest einer Nut (6) eine Isolationsschicht (8) zwischen dem Träger (3) und den Wicklungsabschnitten (7) angeordnet ist, welche Isolationsschicht (8) zu einer radialen Öffnung (9) der zumindest einen Nut (6) hin mit einem Verlängerungsabschnitt (10a, 10b) über die Wicklungsabschnitte (7) hinweg übersteht, wobei in der zumindest einen mit der Isolationsschicht (8) ausgestatteten Nut (6), zu der radialen Öffnung (9) hin sowie radial beabstandet zu den Wicklungsabschnitten (7), ein Verschlusselement (11 ) derart in dem Träger (3) eingesetzt ist, dass der Verlängerungsabschnitt (10a, 10b) durch das Verschlusselement (11) in Umfangsrichtung umgelegt ist und in eine, den Wicklungsabschnitten (7) radial zugewandte, wannenförmige Vertiefung (12) des Verschlusselementes (11 ) hineinragt. Zudem betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine (2) mit diesem Spulenbauteil (1 ).

Description

Spulenbauteil mit Verschlusselement mit wannenförmiqer Vertiefung zur Aufnahme einer Isolationsschicht; sowie elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft ein Spulenbauteil, das entweder als ein Stator oder ein Rotor umgesetzt ist, für eine elektrische Maschine, mit einem Träger und einer zumindest abschnittsweise in dem Träger aufgenommenen Spulenwicklung, wobei der Träger ei nen Ringbereich mit mehreren in einer Umfangsrichtung verteilt angeordneten Nuten aufweist und in jeder Nut mehrere Wicklungsabschnitte der Spulenwicklung eingebet tet sind, wobei ferner in zumindest einer Nut eine Isolationsschicht zwischen dem Trä ger und den Wicklungsabschnitten angeordnet ist, welche Isolationsschicht zu einer radialen Öffnung der zumindest einen Nut hin mit einem Verlängerungsabschnitt über die Wicklungsabschnitte hinweg übersteht. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einem solchen Spulenbauteil.
Gattungsgemäße Bauteile, wie sie als Rotoren oder Statoren eingesetzt sind, sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. In diesem Zusammenhang offen baren beispielsweise die CN 209 51 67 75 U sowie die CN 207 92 63 08 U Bauteile mit Isolationsschichten zwischen Wicklungsabschnitten und Träger.
Prinzipiell besteht die Anforderung, eine verlässliche Isolierung der Spulenwicklung gegenüber dem Träger umzusetzen, um die Funktionsweise der elektrischen Ma schine nicht nachteilig zu beeinflussen. Bei bekannten Spulenbauteilen hat es sich je doch herausgestellt, dass es bei höher anliegenden Spannungen aufgrund zwischen den Spulenabschnitten und dem Träger stattfindender unerwünschter Kriecheffekte zu Fehlfunktionen kommen kann. Dies wird insbesondere dadurch verursacht, dass die bisher vorhandenen Kriechwege für höhere Spannungen zu kurz sind. Dies kann zur Folge haben, dass die Performance der elektrischen Maschine nachteilig beeinflusst wird oder Komponenten der elektrischen Maschine gar beschädigt werden. Auch kann dies gar Beeinträchtigungen der Gesundheit für den Nutzer oder den Monteur mit sich bringen. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spulenbauteil zur Verfügung zu stellen, dessen Komponenten selbst bei einem Betrieb mit höheren Leistungspara metern möglichst verlässlich voneinander entkoppelt / isoliert sind.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der zumindest einen mit der Isola tionsschicht ausgestatteten Nut, zu der radialen Öffnung hin sowie radial beabstandet zu den Wicklungsabschnitten, ein Verschlusselement derart in dem Träger eingesetzt ist, dass der Verlängerungsabschnitt durch das Verschlusselement in Umfangsrich tung umgelegt ist und in eine, den Wicklungsabschnitten radial zugewandte, wannen förmige Vertiefung des Verschlusselementes hineinragt.
Durch das Verschlusselement wird ein Nutverschlusskeil zur Verfügung gestellt, der einen möglichst großen Kriechweg zwischen den Wicklungsabschnitten und dem Trä ger erzeugt. Dadurch ist das Spulenbauteil für höhere Spannungen ausgelegt.
Weitergehende Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn die wannenförmige Vertiefung über die gesamte Länge des Verschlusselementes (hinweg) durchläuft. Dadurch ist der Verlän gerungsabschnitt über die gesamte Länge des verlässlich abgestützt. Das Verschlus selement ist demnach vorzugsweise mindestens so lang wie der Träger.
In diesem Zusammenhang hat es sich zudem als zweckmäßig herausgestellt, wenn der Verlängerungsabschnitt (durch seine elastischen Eigenschaften verursacht) unter einer gewissen Vorspannung an dem Verschlusselement anliegt / angedrückt ist. Dadurch wird der Kriechweg weiter eingeschränkt.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Träger zu je einer Umfangsseite der zumindest einen Nut mit einer Aufnahmekontur versehen ist und das Verschlusselement mit seinen umfangsseitigen Flankenbereichen in die Aufnahmekonturen eingeschoben ist. Dadurch wird das Verschlusselement möglichst robust in radialer Richtung in dem Träger gesichert. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Isolationsschicht zu jeder Umfangsseite der zumindest einen Nut einen Verlängerungsabschnitt aufweist, wobei die beiden Verlän gerungsabschnitte durch das Verschlusselement in Umfangsrichtung aufeinander zu umgelegt sind. Somit wird die Isolationswirkung weiter verbessert.
Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, wenn das Verschlusselement einen U- oder V-förmigen Querschnitt aufweist. Dadurch ist das Verschlusselement möglichst einfach herstellbar.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Verschlusselement zu einem axialen Ende hin mit einer radial abfallenden Einführschräge versehen ist. Dadurch kann das Ver schlusselement in axialer Richtung möglichst ohne Beschädigung der Isolations schicht in die Nut eingeschoben werden.
Dabei ist es auch zweckdienlich, wenn die Einführschräge in Umfangsrichtung auf Höhe eines zwischen den Wicklungsabschnitten und dem Träger eingelegten Abdeck abschnitt angeordnet ist. Auf diese Weise wird der sich im Ausgangszustand in Ver längerung des Abdeckabschnittes erstreckende Verlängerungsabschnitt in einem Montagevorgang einfach durch die Einführschräge aufgenommen.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn das Verschlusselement zu seinen beiden einander ab gewandten axialen Enden mit einer radial abfallenden Einführschräge versehen ist. Damit ist das Verschlusselement variabler montierbar.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine für einen Kraftfahrzeug antrieb, mit einem Stator sowie einem relativ zu dem Stator verdrehbaren Rotor, wo bei der Stator oder der Rotor als ein erfindungsgemäßes Spulenbauteil nach zumin dest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen ausgebildet ist.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit ein Nutverschlusskeil (Verschlusselement) mit Führungswanne (Vertiefung) für ein mit Isolationspapier (Isolationsschicht) zur Er höhung von Kriechwegen umgesetzt. Der Verschlusskeil ist derart ausgeformt, dass wenn der Verschlusskeil (axial) in eine Nut des Stators oder des Rotors eingeführt wird, die vorstehenden Enden eines Isolationspapiers zur Mitte (der Nut) hin umgelegt / umgefaltet werden. Das Verschlusselement weist eine wannenförmige Region auf, die über seine gesamte Länge hinweg verläuft und abgeschrägte Enden aufweist, um das Isolationspapier in die wannenförmige Region ohne deren Beschädigung umzule gen, wenn der Verschlusskeil eingeführt wird. Durch eine passende Wannenform kön nen gewünschte Umlegungen / Faltungen und Überlappungen des Isolationspapiers erreicht werden.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung einer abschnittsweise sowie vereinfacht darge stellten elektrischen Maschine aufweisend ein erfindungsgemäßes als Stator ausgebildetes Spulenbauteil nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Detaildarstellung des in Fig. 1 mit „II“ gekennzeichneten Bereiches zur Veranschaulichung eines Aufnahmebereiches eines Verschlusselementes in einer Nut des Spulenbauteils,
Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung des Spulenbauteils, ähnlich zu Fig. 1, wobei das Spulenbauteil vor der Montage der Verschlusselemente dargestellt ist,
Fig. 4 eine Detaildarstellung des in Fig. 3 mit „IV“ gekennzeichneten Bereiches,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines in den Fign. 1 und 2 eingesetzten Ver schlusselementes,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Endbereiches des Verschlusselemen tes nach Fig. 5 zur Veranschaulichung einer Stirnseite des Verschlusselemen tes,
Fig. 7 eine Vorderansicht des Verschlusselementes nach den Fign. 5 und 6, Fig. 8 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Spulenbauteils nach einem zwei ten Ausführungsbeispiel, wobei das wannenförmige Verschlusselement im Vergleich zu dem Verschlusselement des ersten Ausführungsbeispiels in sei ner Höhe reduziert ist,
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines mit zwei Einführschrägen versehenen axialen Endbereiches des in Fig. 8 eingesetzten Verschlusselementes, sowie
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 8 eingesetzten Verschlusselementes.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen ver sehen.
Mit Fig. 1 ist zunächst ein prinzipieller Aufbau einer elektrischen Maschine 2 mit einem erfindungsgemäßen Spulenbauteil 1 dargestellt. Die elektrische Maschine 2 ist bevor zugt als eine Antriebsmaschine eines hybriden oder rein elektrischen Kraftfahrzeuges eingesetzt.
Die elektrische Maschine 2 weist einen Stator 19 sowie einen relativ zu dem Stator 19 verdrehbar angeordneten, der Übersichtlichkeit halber stark vereinfacht dargestellten Rotor 20 auf. In dieser Ausführung ist der Stator 19 unmittelbar durch das erfindungs gemäße Spulenbauteil 1 realisiert. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in weiteren Ausführungen alternativ hierzu auch der Rotor 20 als das Spulenbau teil 1 ausgebildet ist. Der Rotor 20 sowie der Stator 19 sind auch der Übersichtlichkeit halber lediglich in einem begrenzten Umfangsbereich dargestellt.
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die nachfolgend verwendeten Richtungsangaben axial / axiale Richtung, radial / radiale Richtung und Umfangsrich tung in Bezug auf eine Drehachse 21 des Rotors 20 zu sehen sind. Eine axiale Rich tung entspricht somit einer Richtung entlang der in Fig. 1 in die Bildebene hinein ver- laufenden Drehachse 21 , eine radiale Richtung einer Richtung senkrecht zur Dreh achse 21 und eine Umfangsrichtung einer Richtung entlang einer koaxial zur Dreh achse 21 verlaufenden Kreislinie.
Das Spulenbauteil 1 weist, wie in Fig. 1 zu erkennen, mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Nuten 6 auf. Die Nuten 6 verlaufen in radialer Richtung und sind in dieser Ausführung radial nach innen / zu einer radialen Innenseite 22 des Spulen bauteils 1 hin geöffnet. In weiteren Ausführungen sind die Nuten 6 auch alternativ ra dial nach außen / zu einer radialen Außenseite 23 des Spulenbauteils 1 hin geöffnet.
Die Nuten 6 sind in einem Ringbereich 5 eines Trägers 3 des Spulenbauteils 1 einge bracht. Der Träger 3 ist durch ein Blechpaket gebildet. Der Träger 3 weist somit meh rere in axialer Richtung übereinander gestapelte Blechsegmente auf, die gemeinsam den Träger 3 ausbilden. Die Nuten 6 verlaufen in axialer Richtung über die gesamte Länge des Trägers 3 und durchdringen somit jedes Blechsegment. Die Nuten sind vorzugsweise als gestanzte oder geschnittene Ausnehmungen gebildet.
Neben dem Träger 3 weist das Spulenbauteil 1 eine Spulenwicklung 4 auf, die in dem Querschnitt nach Fig. 1 hinsichtlich mehrerer Wicklungsabschnitte 7 in den einzelnen Nuten 6 zu erkennen ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist jeder Wicklungsabschnitt 7 gar so breit ausgebildet, dass er annähernd die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Nut 6 einnimmt. Die Wicklungsabschnitte 7 sind in radialer Richtung aneinander gereiht angeordnet. In dieser Ausführung 6 sind exemplarisch sechs Wicklungsab schnitte 7 übereinander angeordnet.
Zur Entkoppelung der Spulenwicklung 4 / der Wicklungsabschnitte 7 von dem Träger 3 ist zwischen den Wicklungsabschnitten 7 in der jeweiligen Nut 6 eine Isolations schicht 8 eingesetzt. Diese Isolationsschicht 8 ist bspw. als ein so genanntes Isolati onspapier umgesetzt.
Die Isolationsschicht 8 weist im Querschnitt betrachtet einen im Wesentlichen U-förmi gen oder gar O-förmigen Verlauf auf und liegt an einer Innenseite der Nut 6 an. Die Isolationsschicht 8 ist folglich im fertig montierten Zustand zwischen der Innenseite der Nut 6 und der Gruppe an Wicklungsabschnitten 7 eingelegt, um die Wicklungsab schnitte in radialer Richtung sowie in Umfangsrichtung von dem Träger 3 zu entkop peln.
Die Isolationsschicht 8 weist demnach zwei in Umfangsrichtung an den einander ent gegengesetzten Umfangsseiten 13a, 13b der Nut 6 anliegende Abdeckabschnitte 18 auf, die in radialer Richtung verlaufen. Diese Abdeckabschnitte 18 erstrecken sich weiterhin entlang der gesamten axialen Länge des Trägers 3. Zu einer der Öffnung 9 der Nut 6 radial gegenüberliegenden Seite, hier der radialen Außenseite 23, hin weist die Isolationsschicht 8 einen Querabschnitt 24 auf.
Wie schließlich mit den Fign. 3 und 4 zu erkennen, ist die Nut 6 zu einer radialen In nenseite der Wicklungsabschnitte 7 sowie beabstandet zu den Wicklungsabschnitten 7 (/eines radial innersten Wicklungsabschnittes 7) mit Aufnahmekonturen 14a, 14b versehen. Eine erste Aufnahmekontur 14a ist zu der ersten Umfangsseite 13a einge bracht; eine zweite Aufnahmekontur 14b ist zu einer, der ersten Umfangsseite 13a ge genüberliegenden, zweiten Umfangsseite 13b eingebracht. Die Aufnahmekonturen 14a, 14b sind im Wesentlichen spiegelsymmetrisch realisiert und dienen, wie dann in Verbindung mit den Fign. 1 und 2 zu erkennen, zur Aufnahme eines Verschlussele mentes 11 . Auch ist mit den Fign. 3 und 4 zu erkennen, dass die Isolationsschicht 8 gezielt so in radialer Richtung nach innen über die Wicklungsabschnitte 7 hinaus ragt, dass zwei in Umfangsrichtung gegenüberliegende Verlängerungsabschnitte 10a, 10b die Wicklungsabschnitte 7 nach radial innen überragen. Ein erster Verlängerungsab schnitt 10a ist demnach zur ersten Umfangsseite 13a hin gebildet und ein zweiter Ver längerungsabschnitt 10b zu der zweiten Umfangsseite 13b hin gebildet.
Mit den Fign. 1 , 2 und 5 bis 6 ist schließlich das erfindungsgemäß ausgebildete Ver schlusselement 11 veranschaulicht. Dieses Verschlusselement 11 ist über seine ge samte axiale Länge hinweg wannenförmig realisiert, d. h. mit einer axial durchgängig verlaufenden wannenförmigen Vertiefung 12 versehen. Im Querschnitt betrachtet ergibt sich somit eine im Wesentlichen U- / V-förmige Ausbildung des Verschlussele mentes 11 . Das Verschlusselement ist auf übliche Weise aus einem nicht leitenden Material gebildet. Das Verschlusselement 11 ist als Nutverschlusskeil umgesetzt und wird gemäß Fig. 2 derart in die Nut 6 eingeschoben, dass seine zwei gegenüberliegenden Flankenberei che 15a, 15b jeweils in eine der beiden Aufnahmekonturen 14a, 14b eingeschoben / eingerastet werden.
Wie in Fig. 4 wiederum zu erkennen, sind die Verlängerungsabschnitte 10a, 10b so lange ausgebildet, dass sie die Aufnahmekonturen 14a, 14b radial überdecken. Nach einer entsprechenden Montage des Verschlusselementes 11 gelangen diese Verlän gerungsabschnitte 10a, 10b folglich in die Vertiefung 12 des Verschlusselementes 11 . Das Verschlusselement 11 ist dazu derart ausgeformt, dass es die beiden Verlänge rungsabschnitte 10a, 10b in Umfangsrichtung umlegt und in die Vertiefung 12 hinein verlagert. In der montierten Stellung des Verschlusselementes 11 nach Fig. 2 liegen die Verlängerungsabschnitte 10a, 10b derart in Umfangsrichtung sowie in radialer Richtung an den Flankenbereichen 15a, 15b an, dass sie durch das Verschlussele ment 11 in Umfangsrichtung aufeinander zu verlaufend umgelegt sind. Dadurch wer den die entsprechenden Kriechwege von einer radialen Innenseite der Wicklungsab schnitte 7 zu einer umfangsseitigen Mitte des Verschlusselementes 11 hin umgeleitet. Die Verlängerungsabschnitte 10a, 10b ragen somit in die Vertiefung 12 gezielt hinein.
Des Weiteren, zur Montage des Verschlusselementes 11 sind zu den axialen Enden 16a, 16b des Verschlusselementes 11 gezielt Einführschrägen 17 vorgesehen. Ge mäß den Fig. 6 und 7 ist dabei zu erkennen, dass je Flankenbereich 15a, 15b und je axialem Ende 16a, 16b eine Einführschräge 17 vorhanden ist. Die Einführschräge 17 verläuft in radialer Richtung sowie in Umfangsrichtung angestellt und dient bei einem axialen Einschieben des Verschlusselementes 11 automatisch zum Umlegen der Ver längerungsabschnitte 10a, 10b in Umfangsrichtung aufeinander zu.
Gemäß den Fign. 8 bis 10 ist in einem zweiten Ausführungsbeispiel auch zu erken nen, dass das Verschlusselement 11 prinzipiell auch in seiner axialen Flöhe weiter re duziert werden kann. Die Einführschrägen 17 sind in dieser Ausführung zudem durch einen entsprechenden Steg 25 voneinander getrennt. Mit Fig. 8 ist zudem zu erkennen, wie die Verlängerungsabschnitte 10a, 10b relativ zu den Einführschrägen 17 vor einer Montage des Verschlusselementes 11 ausgerichtet sind. Demnach sind die Verlängerungsabschnitte 10a, 10b in ihrem Ausgangszustand entsprechend der Lage der Abdeckabschnitte 18 in Umfangsrichtung auf gleicher Höhe mit der jeweiligen Einführschräge 17 angeordnet. In Fig. 9 ist des Weiteren zu erkennen, dass die Einführschrägen 17 Keilbereiche des Verschlusselementes 11 bil den.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß eine spezielle Geometrie eines Nutverschlusskeils 11 beschrieben, mit dem eine Erhöhung des Kriechweges zwi schen Wickeldraht 4, 7 und Statorblechpaket 3 eines radial gefügten Stators 19 erzielt wird. Hierbei können Isolationspapiergrößen zum Einsatz kommen, die mit einem klassischen Nutverschlusskeil 11 nicht beschädigungsfrei eingesetzt werden könnten.
Durch den Nutverschlusskeil 11 können somit ausreichend lange Isolationspapiere 8 verwendet werden. Die Form ist so gestaltet, dass beim radialen Einführen des Nut verschlusskeils 11 die langen, überstehenden Enden des Isolationspapiers 8 in die Mitte hin zusammengefaltet werden
Fign. 3 und 4 zeigen die Nut 6 bzw. Nutöffnung 9 des Stators 19 nach Einbringen von Isolationspapier 8 und Draht 4, 7, also kurz vor dem Fügen des Nutverschlusskeils 11. Wie in Fig. 4 zu sehen ist, stehen die Enden 10a, 10b des Isolationspapiers 8 so weit über die Nutform hinaus und ragen in den Bereich des Nutverschlusskeiles 11. Durch die Wannenform über die gesamte Länge und die Fase 17 zur Wanne hin an den En den 16a, 16b des Nutverschlusskeils 11 wird das Isolationspapier 8 beschädigungsfrei bei Einführen des Nutverschlusskeils 11 in den Wannenbereich 12 gefaltet. Die Fase 17 an den Enden 16a, 16b sorgt dafür, dass beim Einführen der Nutverschlusskeils 11 die ursprünglich geraden Isolationspapierenden 16a, 16b in dessen Wannen 12 ge langt. Somit kann eine Isolationspapierfaltung ähnlich einer geschlossenen Variante erreicht werden. Durch eine entsprechende Wannenform können ebenfalls gezielte Faltungen und Überlappungen des Isolationspapiers 8 erreicht werden. Fign. 8 bis 10 zeigen einen weiter bevorzugten Nutverschlusskeil 11. Durch die ent sprechende Form an den Enden 16a, 16b wird eine gezielte und beschädigungsfreie Führung des Isolationspapiers 8 beim axialen Einführen erzielt.
Bezuqszeichenliste Spulenbauteil elektrische Maschine Träger Spulenwicklung Ringbereich Nut Wicklungsabschnitt Isolationsschicht Öffnung a erster Verlängerungsabschnitt b zweiter Verlängerungsabschnitt Verschlusselement Vertiefung a erste Umfangsseite b zweite Umfangsseite a erste Aufnahmekontur b zweite Aufnahmekontur a erster Flankenbereich b zweiter Flankenbereich a erstes axiales Ende b zweites axiales Ende Einführschräge Abdeckabschnitt Stator Rotor Drehachse Innenseite Außenseite Querabschnitt Steg

Claims

Patentansprüche
1. Spulenbauteil (1 ) für eine elektrische Maschine (2), mit einem Träger (3) und einer zumindest abschnittsweise in dem Träger (3) aufgenommenen Spulen wicklung (4), wobei der Träger (3) einen Ringbereich (5) mit mehreren in einer Umfangsrichtung verteilt angeordneten Nuten (6) aufweist und in jeder Nut (6) mehrere Wicklungsabschnitte (7) der Spulenwicklung (4) eingebettet sind, und wobei ferner in zumindest einer Nut (6) eine Isolationsschicht (8) zwischen dem Träger (3) und den Wicklungsabschnitten (7) angeordnet ist, welche Iso lationsschicht (8) zu einer radialen Öffnung (9) der zumindest einen Nut (6) hin mit einem Verlängerungsabschnitt (10a, 10b) über die Wicklungsab schnitte (7) hinweg übersteht, dadurch gekennzeichnet, dass in der zumin dest einen mit der Isolationsschicht (8) ausgestatteten Nut (6), zu der radialen Öffnung (9) hin sowie radial beabstandet zu den Wicklungsabschnitten (7), ein Verschlusselement (11) derart in dem Träger (3) eingesetzt ist, dass der Ver längerungsabschnitt (10a, 10b) durch das Verschlusselement (11) in Um fangsrichtung umgelegt ist und in eine, den Wicklungsabschnitten (7) radial zugewandte, wannenförmige Vertiefung (12) des Verschlusselementes (11) hineinragt.
2. Spulenbauteil (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wan nenförmige Vertiefung (12) über die gesamte Länge des Verschlusselementes (11) durchläuft.
3. Spulenbauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (3) zu je einer Umfangsseite (13a, 13b) der zumindest einen Nut (6) mit einer Aufnahmekontur (14a, 14b) versehen ist und das Verschlussele ment (11 ) mit seinen umfangsseitigen Flankenbereichen (15a, 15b) in die Auf nahmekonturen (14a, 14b) eingeschoben ist.
4. Spulenbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (8) zu jeder Umfangsseite (13a, 13b) der zu- mindest einen Nut (6) einen Verlängerungsabschnitt (10a, 10b) aufweist, wo bei die beiden Verlängerungsabschnitte (10a, 10b) durch das Verschlussele ment (11) in Umfangsrichtung aufeinanderzu umgelegt sind.
5. Spulenbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (11 ) einen U- oder V-förmigen Querschnitt aufweist.
6. Spulenbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (11) zu einem axialen Ende (16a, 16b) hin mit einer radial abfallenden Einführschräge (17) versehen ist.
7. Spulenbauteil (1) nach einem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführschräge (17) in Umfangsrichtung auf Höhe eines zwischen den Wicklungsabschnitten (7) und dem Träger (3) eingelegten Abdeckabschnitt (18) angeordnet ist.
8. Spulenbauteil (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (11 ) zu seinen beiden einander abgewand ten axialen Enden (16a, 16b) mit einer radial abfallenden Einführschräge (17) versehen ist.
9. Elektrische Maschine (2) für einen Kraftfahrzeugantrieb, mit einem Stator (19) sowie einem relativ zu dem Stator (19) verdrehbaren Rotor (20), wobei der Stator (19) oder der Rotor (20) als ein Spulenbauteil (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021131213A1 (de) 2021-11-29 2023-06-01 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Stator, Verfahren zur Herstellung eines Stators und elektrische Maschine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1105978B (de) * 1959-03-19 1961-05-04 Bbc Brown Boveri & Cie Nutisolation fuer die Statoren elektrischer Motoren, insbesondere fuer das Statorpaket von gekapselten Motorverdichtern von Kaeltemaschinen
JPS60219935A (ja) * 1984-04-13 1985-11-02 Hitachi Ltd 回転電機
EP1168571A2 (de) * 2000-05-30 2002-01-02 BAE SYSTEMS Controls, Inc. Rotierende Maschine mit Hohlstatorfeldwicklungen für die Kühlmittelströmung
US20090085421A1 (en) * 2007-09-19 2009-04-02 Hitachi, Ltd. Rotating Electrical Machine and Method for Manufacturing the Same
DE102015205333A1 (de) * 2015-03-24 2016-09-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Stator für eine Elektromaschine

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3749165B2 (ja) 2001-12-25 2006-02-22 本田技研工業株式会社 固定子及び固定子の製造方法
DE202004011322U1 (de) 2004-07-16 2004-10-21 DÖTSCH, Christian Wicklungsisolation für elektrische Maschinen (speziell Motoren und Generatoren) in Strangprofilform
CN1925264A (zh) 2005-08-30 2007-03-07 乐金电子(天津)电器有限公司 电动机用电枢
CN207926308U (zh) 2017-12-25 2018-09-28 佛山市顺德区乐普达电机有限公司 一种新型电动工具电机转子槽楔
CN209516775U (zh) 2018-12-27 2019-10-18 易助电机（苏州）有限公司 转子v型槽楔

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1105978B (de) * 1959-03-19 1961-05-04 Bbc Brown Boveri & Cie Nutisolation fuer die Statoren elektrischer Motoren, insbesondere fuer das Statorpaket von gekapselten Motorverdichtern von Kaeltemaschinen
JPS60219935A (ja) * 1984-04-13 1985-11-02 Hitachi Ltd 回転電機
EP1168571A2 (de) * 2000-05-30 2002-01-02 BAE SYSTEMS Controls, Inc. Rotierende Maschine mit Hohlstatorfeldwicklungen für die Kühlmittelströmung
US20090085421A1 (en) * 2007-09-19 2009-04-02 Hitachi, Ltd. Rotating Electrical Machine and Method for Manufacturing the Same
DE102015205333A1 (de) * 2015-03-24 2016-09-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Stator für eine Elektromaschine

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