WO2024002513A1 - STATOR FÜR EINEN ELEKTROMOTOR ODER EINEN GENERATOR, INSBESONDERE FÜR EINEN AUßENLÄUFERMOTOR - Google Patents

STATOR FÜR EINEN ELEKTROMOTOR ODER EINEN GENERATOR, INSBESONDERE FÜR EINEN AUßENLÄUFERMOTOR Download PDF

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WO2024002513A1
WO2024002513A1 PCT/EP2023/000037 EP2023000037W WO2024002513A1 WO 2024002513 A1 WO2024002513 A1 WO 2024002513A1 EP 2023000037 W EP2023000037 W EP 2023000037W WO 2024002513 A1 WO2024002513 A1 WO 2024002513A1
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WO
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winding
stator
wire
tooth
stator according
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PCT/EP2023/000037
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Inventor
Joachim Schmezer
Original Assignee
Ziehl-Abegg Se
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Filing date
Publication date
Application filed by Ziehl-Abegg Se filed Critical Ziehl-Abegg Se
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    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/095—Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors around salient poles
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    • H02K2203/06—Machines characterised by the wiring leads, i.e. conducting wires for connecting the winding terminations
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    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings

Definitions

  • Stator for an electric motor or a generator especially for an external rotor motor
  • the invention relates to a stator for an electric motor or a generator, in particular for an external rotor motor, according to the preamble of claim 1.
  • the winding of the stator is often created using a so-called orthocyclic winding process.
  • the first layer of the coil is wound in such a way that each turn crosses the axis line orthogonally, i.e. at right angles, over most of its circumference.
  • the problem with previous orthocyclic windings, especially with adjacent teeth that are wound together and with coils wound one above the other (e.g. for parallel connection of the coils), is that in external rotor motors the start and end of the wire should be in the area of the inner diameter for contacting purposes.
  • Another problem is the lack of space in the radially inner area for the wires or the winding needle required for winding.
  • the space between adjacent teeth of the stator tapers radially inwards, so that there is less space for the winding wire in the radially inner ring area than in the radially outer area.
  • CONFIRMATION COPY Ring area lie in order to be able to wrap this tooth after the wire transition to the neighboring tooth.
  • the invention is based on the object of designing the generic stator in such a way that simple and reliable winding is achieved.
  • the winding space is divided into successive winding space sections by the at least one separating web, which are provided on the arm of the tooth.
  • the respective winding space section can be matched to the wire diameter and the number of turns so that the start and end of the wire can be provided in the radially inner ring area of the stator.
  • the separating webs can be provided depending on the diameter of the winding wire and the number of turns in such a way that an appropriate distribution of the turns is achieved in such a way that the end of the wire and the beginning of the wire lie in the ring area and the wire transition from one tooth to the other can also take place in this area.
  • the separators are advantageously provided on the top and bottom of the teeth of the stator. This ensures that the stator teeth are wound correctly.
  • the separators are arranged so that the changing space sections are of different lengths.
  • the radially outer winding space section can thus be shorter in the radial direction of the teeth than the radially inner winding space section. Since in the area of the radially outer winding space section the distance between adjacent teeth is greater than in the area of the radially inner winding space section, the radially outer winding space section can be filled primarily with the winding wire, so that in the radially inner winding space section there is space for the start and end of the wire or . can be used for the transition to the next tooth.
  • the separating webs of at least some of the teeth have a passage for the winding wire on the top or bottom. Through this passage, the winding wire can be easily guided from one winding space section to the other during the winding process.
  • the guides run at an angle obliquely to the longitudinal direction of the teeth.
  • the winding wire accordingly runs at an angle when passing through this passage.
  • the so-called laying angle should advantageously be as small as possible so that the winding wire does not come into collision with a link body that radially delimits a winding space section or with the tooth in the area of this passage.
  • the separating bar is preferably positioned on the tooth so that the end of the coil or the winding wire lies on the ring area.
  • the radially inner angular space section has such a width in the circumference Direction of the stator that the number of layers of the coil in this winding space section is even.
  • the radially outer winding space section advantageously has such a width in the circumferential direction of the stator that the number of layers of the coil in this winding space section is a multiple of the layers in the radially inner winding space section. This makes it possible in a simple and reliable manner to guide the winding wire laterally over the separating webs when producing further layers, without the winding being adversely affected.
  • the thickness of the separating web having the passage, measured at the foot of the separating web is an integer multiple of the diameter of the winding wire.
  • Such a design advantageously contributes to the fact that the winding wire can be wound over the separating web in a winding, in particular orthocyclic winding, of a second coil.
  • At least one link body for deflecting the winding wire is provided at the free end of the arms of the teeth.
  • the link body advantageously delimits the radially outer winding space section radially.
  • the winding wire is properly guided during the winding process in the area of the link body and/or a deflection body, they are provided with at least one axial securing element. It prevents the winding wire from slipping axially from the link body and/or from the deflection body during the winding process.
  • the separator is part of an insulation element resting on the end faces of the teeth, which consists of electrically non-conductive material.
  • the insulation element is advantageously an insulating disk which is arranged on the end faces of the teeth of the stator.
  • FIG. 1 is a perspective view of a switching side of a stator according to the invention in the unwound state
  • FIG. 2 shows a perspective view of the underside of the stator according to the invention according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a perspective and enlarged view of part of the switching side of the stator according to the invention without winding
  • 4 shows a perspective and enlarged view of part of the switching side of the stator according to the invention in another view
  • Fig. 5 in plan view and in an enlarged view of part of the switching side of the stator according to the invention with winding wires of a first coil.
  • FIG. 6 shows a perspective and enlarged view of part of the underside of the stator according to the invention, showing the beginnings and ends of the first coil
  • FIG. 7 shows the winding of the stator with the first coil on the switching side in a representation corresponding to FIG. 5,
  • FIG. 8 shows the winding of a second coil in a representation corresponding to FIG. 7,
  • FIG. 9 is a perspective view of the wire laying of a second coil on the underside of the stator
  • Fig. 11 shows the wire laying on the switching side of the stator
  • FIG. 12 is a perspective view of an insulating disk provided for a switching side of the stator according to the invention.
  • Fig. 13 is a perspective view of an insulating disk provided for the underside of the stator according to the invention.
  • Fig.1 shows a stator, which can be part of an electric motor or a generator.
  • the stator has a stator package 1, which in a known manner consists of sheet metal lamellas lying one on top of the other, which are firmly connected to one another. are connected, for example by an adhesive connection, a welded connection, a positive connection and the like.
  • the stator packet 1 has a central circular through opening 2.
  • the stator core 1 has a cylindrical inner ring 3, from which arms 4 protrude radially. They are arranged evenly distributed over the circumference of the stator package 1 and are each provided with a web 5 extending in the circumferential direction at the free, radially outer end. As FIG. 1 shows, the webs 5 and the arms 4 extend over the height of the stator stack 1. The webs 5 advantageously protrude the same distance over both sides of the arms 4 in the circumferential direction.
  • the arms 4 and the webs 5 are spaced apart from one another in the circumferential direction of the stator.
  • the arms 4 and the webs 5 each form teeth 1 to 12 of the stator, which are wrapped with winding wire in a manner to be described.
  • Adjacent arms 4 delimit grooves 6 through which the winding of the stator 1 runs in a manner to be described.
  • Receiving pockets 7 for insulation displacement contacts for contacting the winding wire protrude axially from the end face of the inner ring 3 visible in FIG. 1.
  • the receiving pockets 7 are advantageously located at a distance from one another in the circumferential direction.
  • the receiving pockets 7 each have a circumferentially extending slot-shaped receptacle 8 (FIG. 3), into which the insulation displacement contact is inserted.
  • the receptacle 8 is advantageously crossed at half its length by a transverse slot 9, which extends only over part of the height of the receiving pocket 7 and through which the winding wire runs in a manner to be described.
  • the receptacle 8 and the transverse slot 9 are open to the free end face of the receiving pockets 7. This allows the insulation displacement contacts to be inserted axially into the receptacles 8 are, whereby they contact the winding wire running in the radial direction of the stator core 1 in a known manner.
  • the side on which the receiving pockets 7 are located is referred to below as the switching side of the stator because the winding wires are contacted on this end face.
  • link bodies 10 On both end faces, which serve to limit the winding space and to support the winding on the stator. If necessary, the link bodies 10 can be used to guide the winding wire during wire deflection.
  • the link bodies 10 are essentially identical to one another and extend in the circumferential direction almost over the circumferential width of the webs 5 (FIGS. 1 and 2).
  • Insulating disks 12, 13 are provided on both end faces of the stator (FIGS. 1, 2, 12, 13), which form annular spaces that are delimited radially on the outside by the link body 10.
  • the annular space is delimited radially on the inside by the receiving pockets 7.
  • the underside Fig.
  • the annular space is delimited radially on the inside by guide bodies 11, which lie next to each other at a distance over the circumference of the inner ring 3 and protrude axially from the inner ring 3.
  • the insulating disks 12, 13 electrically insulate the stator stack 1 from the winding.
  • the insulating disks 12, 13 are designed in a known manner so that they cover the end faces of the arms 4 of the stator package 1, parts of the inner ring 3 and the webs 5.
  • the insulating disks 12, 13 thus form parts of the arms 4 of the stator.
  • the insulating disks 12, 13 shown in FIGS. 12 and 13 differ slightly in details from the insulating disks 12, 13 shown in FIGS. 1 to 11. However, the differences are so small that they will not be discussed in more detail.
  • the webs 14 extend over the entire circumferential width of the arms 4, 2, while the webs 15 are provided in the area of the radially extending longitudinal sides 16, 17 of the arms 4 and are spaced apart from one another in the circumferential direction. Passages 18 are formed between the webs 15 (FIG. 2).
  • the guide bodies 11 located on the underside of the stator core 1 are formed by deflection pins which project axially from the inner ring 3 and are used to lay a connecting wire between adjacent arms 4.
  • the webs 14, 15 and the guide bodies 11 are part of the insulating disks 12, 13, which are attached in a known manner to the two end faces of the stator core 1.
  • the webs 14, 15 on the individual arms 4 are arranged alternately to form separate winding sections.
  • the webs 14, 15 are at a radial distance from the link bodies 10 and the receiving pockets 7 and the guide bodies 11 (FIGS. 1 and 2).
  • the webs 14, 15 are at a smaller distance from the link bodies 10 than from the receiving pockets 7 or guide bodies 11.
  • the webs 14, 15 are advantageously at the same height in the circumferential direction of the stator core 1.
  • Fig. 1 the teeth have been numbered 1 to 12.
  • the stator pack 1 has twelve teeth 1 to 12, each of which is of the same design.
  • the stator core 1 can have a larger or smaller number of teeth.
  • the arms 4 of the teeth are each provided with a groove 19 on their long sides 16, 17 at the transition to their end faces (Fig. 3), which extends over the entire radial length of the arms 4.
  • each arm 4 is advantageously provided with such a groove 19 on its two long sides at the transition to its end faces.
  • the grooves 19 are provided on the two insulating disks 12, 13, as can be seen from FIGS. 12 and 13.
  • the ribbing 19 serves to guide the winding wires cleanly in order to enable orthocyclic guidance in a manner to be described.
  • the winding wire is deflected on the link bodies 10 in a manner to be described for a 4-group parallel connection in order to be able to guide the wire end of the second coil from the outside to the inside into the receiving pockets 7.
  • the receiving pockets 7 are provided with brackets 20 on their back facing away from the link bodies 10. They are designed so that they connect adjacent receiving pockets 7 with one another.
  • the brackets 20 are only provided optionally. They are connected to the receiving pockets 7 in such a way that they do not protrude into the transverse slots 9 of the receiving pockets 7, so that the winding wires can be guided through the transverse slots 9 unhindered.
  • insertion slots 21 for the winding wire in the area of the receiving pockets. They are provided on the side facing the link bodies 10 and are arranged distributed over the circumference of the stator package 1.
  • the insertion slots 21 are at the level of the transverse slots 8 of the corresponding receiving pockets 7 (FIGS. 1 and 4).
  • the insertion slots 21 taper axially from the transverse slots 8 and lie in the area of grooves 6 between adjacent teeth. The insertion slots 21 ensure that the winding wire does not hinder further winding with the winding needle.
  • a guide piece 22 is provided at the foot of one contact pocket 7, which has a triangular outline in the axial direction of the stator core 1.
  • the guide piece 22 rests on the end face of the arm 4 of the tooth 1 and advantageously has a constant axial height over its length measured in the circumferential direction.
  • the triangular guide piece 22 serves to guide the first winding wire in order to be able to lay it orthocyclically.
  • triangular guide pieces 22 are provided along the circumference of the stator core 1, as shown in FIG. 1.
  • such guide pieces 22 are located on the teeth 1, 3, 5, 7, 9 and 11 on the switching side and on the teeth 2, 4, 6, 8, 10 and 12 on the underside of the stator pack 1.
  • the link bodies 10 extend in the circumferential direction of the stator packet 1 almost over the corresponding circumferential length of the webs 5 of the teeth 1 to 12. As can be seen from FIGS. 1 and 2, the link bodies 10 are provided in two structural configurations. This is explained in more detail with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the winding body 10 of the tooth 2 has a flat end face 23 facing the receiving pockets 7, which extends in the axial direction of the stator packet from the web 5 of the tooth and advantageously runs perpendicular to the end face of the web 5 of the tooth 2.
  • the link body 10 Half of the circumferential length of the link body 10 is thickened in that the back 24 facing away from the receiving pockets 7 is provided with a bulge. This gives the link body 10 a central part 25 which is thickened in the radial direction. It has a circumferential length same axial height (Fig. 4) and advantageously curves into the back 24.
  • the side parts 26, 27 which protrude in the circumferential direction over the middle part 25 steadily decrease in axial height towards the outside in such a way that the end face 28 of the link body 10 adjoins the end face 29 of the toothed web 5 at an angle.
  • the thin side parts 26, 27 are reinforced on the back 24 by a rib 30 projecting transversely from the end face 29 of the web 5. It is advantageously designed in one piece with the link body 10 and the insulating disk 12.
  • the ribs 30 are advantageously located approximately half the width of the side parts 26, 27.
  • the ribs 30 are designed in such a way that they do not protrude axially beyond the side parts 26, 27 of the link body 10, but are advantageously at an axial distance from the end face 28 of the link body 10 .
  • the described design of the link body 10 is provided on the teeth 2, 4, 6 of the stator packet 1 (Fig. 1).
  • the link bodies 10 assigned to the other teeth 1, 3, 5 have a similar structure to the link bodies 10 described above.
  • the difference is essentially that a deflection element 31 is provided on the end face 28 'of the middle part 25. It basically has the same outline shape as the middle part 25, but is narrower in the radial direction than the middle part 25.
  • the end face 32 of the deflection element 31 facing the receiving pockets 7 lies in a plane with the end face 23 of the link body 10 (Fig. 5).
  • the back 33 of the deflection element 31 is set back radially.
  • a nose 34 protrudes from the back 33 and is at an axial distance from the end face 28 'of the middle part 25. This creates a passage 35 (FIG. 4) for the winding wire at this point.
  • the free end face 36 of the nose 34 lies, viewed in the axial direction (FIG. 5), in the back 25 'of the middle part 25.
  • the link bodies 10 are designed in the same way on the underside of the stator core 1. However, the arrangement of the differently designed winding bodies is different than on the switching side.
  • the tooth 1 on the switching side has the link body 10 with the deflection element 31.
  • the tooth 1 with the link body 10 without the deflection element 31 is arranged on the underside.
  • the tooth 2 with the link body 10 with the deflection element 31 is provided on the underside, while on the switching side (FIG. 5) the tooth 2 has the link body 10 without the deflection element.
  • the differently designed link bodies 10 alternate in the circumferential direction both on the switching side (Fig. 5) and on the underside (Fig. 6).
  • This design on the switching side and on the underside of the stator can be seen in particular from FIGS. 12 and 13.
  • the teeth 2, 4, 6,... are provided with the separating webs 14, which on the underside (Fig. 13) on the teeth 1, 3, 5, ... are provided.
  • the separating webs 15 are provided on the switching side (FIG. 12) on the teeth 1, 3, 5,... and on the underside (FIG. 13) on the teeth 2, 4, 6,....
  • the deflection elements 31 are advantageously designed in one piece with the link body 10, which is otherwise designed in the same way as the link body 10 without the deflection element 31.
  • the link body 10 with the lugs 34 forms hooks which prevent the winding wire from slipping out at a deflection of the winding wire when the wire end is guided inwards into the corresponding receiving pocket 7.
  • the guide bodies 11, which are explained in more detail with reference to FIG. 6, lie opposite the link bodies 10 on the underside of the stator package 1.
  • the guide body 11 has two deflection pins 37 projecting axially from the inner ring 3, which are spaced apart from one another in the circumferential direction and are connected to one another by a web 38. It has a smaller axial height than the two deflection pins 37. Adjacent to the one deflection pin 37, the web 38 is provided with a frontal recess 39. It lies at the level of the corresponding groove 6 between the adjacent teeth 1, 2.
  • Another recess 39 is located on the outside of one deflection pin 37, which is at the level of the next groove 6. The two recesses 39 are therefore at the level of adjacent grooves 6.
  • One deflection pin 37 is located at the level of the tooth 1, while the adjacent deflection pin 37 of the guide body 11 is provided in the area of the groove 6 between the two teeth 1, 2.
  • the guide bodies 11 are arranged one behind the other at a distance in the circumferential direction and are each provided with the two deflection pins 37.
  • the guide bodies 11, viewed in the axial direction, are at a distance from the inner wall 40 of the inner ring 3.
  • the front side 41 (FIG. 6) facing the link bodies 10 is advantageously aligned with the outside 42 of the inner ring 3.
  • the guide bodies 11 can also be provided with lugs 34 (FIG. 13), which also prevent the winding wire from slipping axially.
  • the noses 34 of the link body 10 and the guide body 11 are arranged alternately obliquely to the circumferential direction of the stator, as can be seen in particular from FIGS. 12 and 13.
  • Fig. 5 the circles represent the winding wires 43 of the first coil SP1 in cross section.
  • the arrows indicate the winding direction on the switching side of the stator stack.
  • the winding wire is inserted radially from the inside at the level of the tooth 1 through the transverse slot 9 of the one receiving pocket 7.
  • the starting point of the winding process is designated 51.
  • the winding wire 43 is guided obliquely with respect to the radially extending longitudinal axis of the arm 4 of the tooth 1 along the triangular guide piece 22. This is marked by arrow 52 in FIG. 5.
  • the winding wire 43 is guided from the switching side along the respective long side 16, 17 downwards to the underside of the tooth 1. Since there is no triangular guide piece on the underside of the tooth 1, the winding wire 43 runs on the underside of the stator packet perpendicular to the radial longitudinal axis of the arm 4 of the tooth 1.
  • the winding wire 43 passes from a winding space 54 into a winding space 55.
  • the winding space 54 is located between the contact pockets 7 and the webs 15 and is advantageously in the radial direction of the Tooth 1 longer than the winding space 55 between the webs 15 and the end face 23 of the link body 10.
  • the winding wire 43 runs on the switching side at a larger angle to the radial longitudinal axis of the arm 4.
  • the course of the winding wire as it passes through the passage 18 is marked 53.
  • the winding takes place in the winding direction 52 until the first layer of the winding is formed in the winding space 55.
  • the formation of the next layers in the winding space 55 begins.
  • four layers WL1 to WL4 are formed in the winding space 55.
  • the two webs 15 on the switching side of the stator stack 1 are so wide in the circumferential direction that the four layers WL1 to WL4 of the first coil SP1 are secured in the radial direction in the winding space 55.
  • the winding layers are also secured radially on the underside by the web 14.
  • the winding wire in the last layer WL4 of the winding space 55 is returned again through the passage 18 between the two webs 15 on the switching side of the stator packet 1 from radially outside to radially inside.
  • the winding direction 57 in turn runs obliquely to the radial longitudinal direction of the Arm 4 of tooth 1.
  • the winding direction 57 in this case is oppositely oblique to the winding direction 52. In this winding phase, the winding takes place from radially outside to radially inside.
  • the second layer WL2 is formed in the winding space 54, for example.
  • the winding wire is guided to the tooth 2 on the underside of the stator packet 1. This is indicated by the dashed line 58.
  • the tooth 2 is then wound in the same way as the tooth 1.
  • the starting point 51 on tooth 2 corresponds to the starting point 51 on tooth 1, although the starting point 51 on tooth 2 is not on the switching side, but on the underside.
  • the webs 15 are advantageously designed in such a way that the winding wire can be guided laterally on the webs 15 as it passes through the passage 18.
  • the webs 15 are provided on their two outer sides with correspondingly oblique guide surfaces 59, 60 (FIG. 6), on which the winding wire 43 can be guided as it passes through the passage 18.
  • the end of the coil SP1 on tooth 1 is guided in the manner described to the underside of the stator core 1 and guided there to tooth 2 by means of the deflection pins 37.
  • the winding wire 43 is guided to the tooth 2 on the back facing away from the link body 10.
  • the tooth 2 is then wound to form the first coil SP1.
  • the winding wire 43 is guided along the triangular guide piece 22 obliquely to the radial longitudinal direction of the arm 4 of the tooth 2 on the underside of the stator package 1.
  • the guide piece 22 is provided on the front side 61 of the guide body 11 facing the link body 10. It is advantageous to guide Approximate piece 22 is formed in one piece with the guide body 11. The guide piece 22 rests on the top of the arm 4, so that the winding wire can be reliably guided on the underside of the stator core 1.
  • the two webs 15 are provided adjacent to the link body 10, which separate the two winding spaces 54, 55 from one another.
  • the winding space 54 is provided between the guide body 11 and the webs 15 and the winding space 55 between the webs 15 and the link body 10.
  • the winding of the tooth 2 is carried out in the same way as for the tooth 1.
  • the winding direction is oblique in the manner described to the radial longitudinal axis of the arm 4 of the tooth 2.
  • the winding space 54 between the two webs 15 and the guide body 11 or the winding space 55 between The webs 55 and the link body 10 are filled by the wire layers WL1, WL2 in the manner described.
  • the winding wire 43 is guided through the passage 18 between the two webs 15 during the winding process.
  • the arrows 57, 62 indicate the last winding of the winding wire 43, the end of which is guided back to the switching side (FIG. 5) through the corresponding receiving pocket 7.
  • Fig. 7 shows the winding process for producing the first coil SP1 using the two teeth 1 and 2.
  • the winding direction for tooth 2 is the reverse of that for tooth 1, which is indicated by the arrows shown.
  • the tooth 2 is provided with the continuous web 14 on its switching side, while it has the two webs 15 on the underside (not shown), as can be seen from FIG. 6. In the case of tooth 1, however, the continuous web is located on the underside, while the two webs 15 with the passage 18 are provided on the switching side shown.
  • the continuous web 14 serves to keep the turns of the wire parallel to one another perpendicular to the radial al longitudinal direction of the arm 4.
  • the webs 15, on the other hand, ensure that the turns run obliquely to the radial longitudinal direction of the arm 4.
  • both teeth 1, 2 the winding takes place from the radially inner region of the arms 4 radially outwards. The wrapping then takes place from radially outside to radially inside.
  • the end point 63 of the winding on the tooth 1 is located immediately adjacent to the respective receiving pocket 7. From the end point 63, the wire on the underside of the tooth 1 is guided in the manner described along the path 58 to the starting point 51 on the underside of the tooth 2.
  • the tooth 2 is wound in the same way as the tooth 1 is wound.
  • the winding wire 43 is guided radially inwards through the transverse slot 9 of the receiving pocket 7.
  • a second coil SP2 is attached to the teeth 1 and 2 in a winding process.
  • the first coil SP1 has been wound on the teeth 1, 2 in the manner described.
  • the winding of the second coil SP2 on tooth 2 starts in the receiving pocket 7 on the switching side of the stator pack 1 (Fig. 8).
  • the winding process to produce the second coil SP2 begins at the starting point 64 adjacent to the receiving pocket 7.
  • the winding wire 43 is wound perpendicular to the longitudinal axis of the arm 4 of the tooth 2.
  • the winding direction is designated 65.
  • the winding is carried out up to the continuous web 14 on the switching side of the stator pack 1.
  • the winding wire is moved back and forth starting from the web 14 in the longitudinal direction of the arm 4 to produce the second coil SP2, as indicated by the movement path 67.
  • the desired number of layers WL1a to WL7a is applied to the first coil SP1.
  • the layers WL1a to WL7a of the second coil SP2 up to the link body 10 are generated.
  • the second coil SP2 is wound in such a way that it extends over part of the radial length in the winding space 54, while it is provided in the winding space 55 over its entire radial width.
  • the second coil SP2 of the tooth 2 is completed.
  • the winding wire is then guided along the path 69 on the underside of the tooth 2 to the starting point 70 on the underside of the tooth 1.
  • the second coil SP2 of tooth 1 is wound on tooth 1 in the same way as tooth 2.
  • the winding space 54, 55 and thus the number of possible turns on the teeth 1, 2 is limited by the free space 71 for the winding needle between the two teeth 1, 2.
  • the second coil SP2 cannot end radially on the inside of the arm 4, but that the winding wire has to be guided back inwards via the link body 10 on the outside.
  • This case is shown in Fig. 8.
  • the wire 43 is deflected along the path 69 on the underside of the tooth 2 on the radially outer outside of the lower winding body in such a way that it can then be guided radially inwards on the underside in the direction of the inner ring 3 and from there to the tooth 1 .
  • the wire 43 is first guided in the manner described on the rear side 24 of the link body 10 facing away from the deflection pins 37. It has the deflection element 31 with the nose 34.
  • the rear side 24 'of the deflection element 31 facing away from the deflection pin 37 is curved, so that the wire 43 is deflected radially inwards to the opposite deflection pin 37 without the risk of kinks can be.
  • the nose 34 of the deflection element 31 prevents the wire 43 from lifting axially from the link body 10 or its deflection element 38 in this area.
  • a protruding nose can also be provided on the deflection pin 37, which prevents the wire 43 from slipping out axially.
  • the wire 43 is deflected on the rear side 72 of the deflection pin 37 facing away from the link body 10.
  • the back 72 can advantageously be provided with a recess to accommodate the wire.
  • the recess extends in the circumferential direction of the deflection pin 37.
  • the rear side 72 and, if present, the recess are each continuously curved into the front side 74 of the deflection pin 37 facing the link body 10.
  • the depression can be provided in addition to or instead of a protruding nose on the deflection pin 37 in order to prevent the winding wire 43 from slipping out axially.
  • the end of the coil SP2 lies on the tooth 2 at the radially outer end of the arm 4.
  • the link body 10 the wire is guided radially inwards to the deflection pin 37, via which the wire is guided to the Underside is guided to tooth 1.
  • the winding of the tooth 2 has been explained with reference to FIG. 8.
  • the wire 43 is fed through the transverse slot 9 of the receiving pocket 7 from radially inside.
  • the starting point 64 of the first layer WL1a of the second coil SP2 is located immediately adjacent to the receiving pocket 7.
  • the first layer WL1a is wound in the manner described up to the continuous web 14.
  • the wire is wound back in the longitudinal direction of the arm 4 to form the second layer WL2a of the second coil SP2 (track 67).
  • the further layers WL3a to WL7a of the second coil SP2 are then produced by winding back and forth several times, as has been explained with reference to FIG. 8.
  • These further layers of the second As shown by way of example, coil SP2 can have different lengths in the radial direction, depending on the design of the stator, but can also be the same length, for example.
  • the layers WL2a to WL7a of the second coil SP2 can also be the same length as the first layer WL1a of the second coil SP2.
  • the length of the individual layers of the second coil SP2 can therefore be selected depending on the requirements.
  • the winding wire 43 is then guided along the path 69 to the tooth 1 in the manner described. This transition occurs on the underside of tooth 2.
  • the second coil SP2 is wound on tooth 1 in the same way as for tooth 2.
  • the second coil SP2 with the different layers WL1a to WL7a is produced on tooth 1 in the manner described.
  • the first layer WL1a of the second coil SP2 extends between the inner ring 3 and the webs 15.
  • the further layers WL2a to WL7a of the coil SP2 are generated by the meandering back and forth movement of the winding needle along the path 75.
  • the wire is deflected on the back 24 of the link body 10 facing away from the receiving pockets 7 and guided radially inwards through the transverse slot 9 of the corresponding receiving pocket 7.
  • the winding wire 43 is guided along the deflection element 31 and below the nose 34.
  • Tooth 2 has the same coil design.
  • the winding wire 43 is guided radially from the inside through the transverse slot 9 of the receiving pocket 7 (start 76).
  • Start 77 shows the winding wire, which is guided radially from the inside through the transverse slot 9 of the associated receiving pocket 7 in order to wind the second coil SP2 on the tooth 2.
  • the number of layers of the first coil SP1 in the radially inner winding space 54 should be as even as possible.
  • the first coil SP1 in the winding space 54 has two layers WL1, WL2.
  • the number of layers in the radially outer winding space 55 should, if possible, be a multiple of the layers WL1 to WL4 in the radially inner winding space 54. In the exemplary embodiment shown, there are four layers WL1 to WL4 of the first coil SP1 in the radially outer winding space 55.
  • the angle at which the winding wire 43 runs through the passage 18 between the webs 15 should be as small as possible so that the winding wire 43 to be laid does not come into contact with the link body 10 or the tooth 1, 2 in the area of Nut slot collides. This angle a is shown in FIG. 8. This refers to the end face 23 of the link body 10, which runs perpendicular to the longitudinal direction of the arm 4.
  • a collision can also be avoided by arranging the webs 14, 15 further radially inwards along the arm 4, so that the width of one changing space becomes larger and the width of the other changing space becomes smaller.
  • the thickness 79 (FIG. 8) of the webs 15 at the base of the web should be an integer multiple of the diameter of the winding wire. In this case, an orthocyclic winding of the second coil SP2 is possible, which is wound over the web 15 and the first coil SP1.
  • the transition of the winding wire 43 from tooth 1 to tooth 2 lies in the radially inner region of the insulating disks 12, 13.
  • the webs 14, 15 can sit on the front and/or side protruding from the front insulating elements of the individual teeth 1 to 12.
  • the end insulation elements can be formed by the insulating disks 12, 13 or by encapsulating the stator core 1.
  • the webs 14, 15 can also be provided on the side walls of the overmolding arms 4.
  • the winding wire 43 can be passed through the passage 18 between the two webs 14 in the radial or diagonal direction from one winding space to the other winding space. As previously described, the winding wire 43 can be carried out from the winding space 54 into the winding space 55 or vice versa.
  • Those delimiting the passage 18 Webs 15 are provided with guides in the form of guide surfaces 59, 60, on which the winding wires 43 can be supported.
  • the wire guides 59, 60 run at an angle a (FIG. 8) obliquely to the longitudinal axis of the arm 4 of the teeth 1 to 12.
  • the radially outer winding space 55 can be filled with priority.
  • the smaller space in the radially inner winding space 54 can be used for the start and end of the wire or for the transition of the winding wire 43 to the next tooth.
  • the filling capacity of the radially inner winding space 54 is limited in particular by the winding needle, which must be moved between adjacent teeth during the winding process.
  • the width of the gap 71 measured in the circumferential direction, decreases continuously radially inwards.
  • the stator described is intended for an external rotor motor in which the rotor surrounds the stator.
  • the beginning of the wire and the end of the winding wire 43 for contacting lie in the radially inner area of the electrical insulation.
  • adjacent teeth 1, 2 are wrapped contiguously by a single winding wire 43.
  • two coils SP1, SP2 are wound with the winding wire 43, for example to enable the coils to be connected in parallel. The two coils are wound on each other.
  • the design described results in perfect winding of the teeth 1 to 12 of the stator.
  • the stator can be wound easily and reliably for use in an external rotor motor.
  • the winding starts in the radially inner area of the respective insulating disk 12, 13, for example in one of the receiving pockets 7.
  • the tooth is then wound from radially inside to radially outside in the area of the first winding space 54 up to the separating web 14, 15.
  • the winding wire 43 passes through the passage 18 between the webs 15 from the first changing room 54 into the second changing room 55.
  • the tooth is wound from radially inside to radially outside in the area of the second winding space 55 up to the link body 10, which delimits the winding space 55 radially outwards and is provided at the radially outer end of the arms 4 of the teeth.
  • the winding wire 43 is then guided from radially outside to radially inside within the second winding space 55.
  • the back and forth winding of the tooth is carried out until the radially outer winding space 55 is completely wrapped.
  • the winding wire 43 is then returned through the passage 18 from the second winding space 55 into the first winding space 54.
  • the tooth is then wound within the radially inner winding space 54 from radially outside to radially inside.
  • the winding wire 43 is then guided radially inwards so that it can be contacted, for example in the respective receiving pocket 7 using an insulation displacement contact.
  • the wire is not led out radially inwards for contacting, but is continued to the next tooth in order to carry out the winding of this next tooth in the radially inner winding space 54.
  • the other tooth is then wrapped according to the same flow pattern as was carried out with the previous tooth.

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Abstract

Der Stator hat einen Ringbereich, von dem Zähne (1, 2) abstehen. Sie weisen jeweils einen Arm (4) auf, der sich vom Ringbereich aus erstreckt, am freien Ende einen quer zu ihm verlaufenden Steg (5) aufweist und wenigstens eine Wicklung trägt. Sie hat wenigstens eine durch einen Wickeldraht (43) gewickelte Spule (SP1) und ist in einem Wickelraum (54, 55) untergebracht, der sich vom Ringbereich aus erstreckt. Der Wickelraum (54, 55) ist durch wenigstens einen Trennsteg (14, 15) in hintereinanderliegende Wickelabschnitte unterteilt, die am Arm (4) vorgesehen sind. Mit dem Trennsteg (14, 15) kann der jeweilige Wickelraumabschnitt (54, 55) so auf den Drahtdurchmesser und auf die Windungszahl abgestimmt werden, dass der Drahtanfang und das Drahtende im radial innen liegenden Ringbereich des Stators vorgesehen werden können.

Description

Stator für einen Elektromotor oder einen Generator, insbesondere für einen Außenläufermotor
Die Erfindung betrifft einen Stator für einen Elektromotor oder einen Generator, insbesondere für einen Außenläufermotor, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die Wicklung des Stators wird häufig mittels eines sogenannten orthozyklischen Wickelvorganges erzeugt. Hierbei wird die erste Lage der Spule so gewickelt, dass jede Windung im größten Teil ihres Umfanges die Achsenlinie orthogonal, d.h. rechtwinklig, kreuzt. Bei den bisherigen orthozyklischen Wicklungen, insbesondere bei zusammenhängend gewickelten benachbarten Zähnen und bei übereinander gewickelten Spulen (z.B. für Parallelschaltung der Spulen), besteht das Problem, dass bei Außenläufermotoren der Drahtanfang und das Drahtende zur Kontaktierung im Bereich des inneren Durchmessers liegen sollen. Dies ist jedoch nicht für alle gewünschten Kombinationen aus Drahtdurchmessern und Windungszahl möglich, da z.B. die letzte Windung im Bereich der Zahnmitte liegt und im ungünstigsten Fall die Wickelrichtung von radial innen nach außen verläuft. Wenn der Wickeldraht in diesem Falle direkt radial nach innen geführt werden soll, führt dies zu einem Zurückziehen des Wickeldrahtes, so dass lose liegende Drähte entstehen können. Sie können bei der weiteren Bewicklung oder später im Einsatz des Stators zu Problemen führen.
Ein weiteres Problem ist der fehlende Platz im radial innen liegenden Bereich für die Drähte bzw. die zum Wickeln benötigte Wickelnadel. Der Zwischenraum zwischen benachbarten Zähnen des Stators verjüngt sich radial nach innen, so dass im radial innen liegenden Ringbereich weniger Platz für den Wickeldraht besteht als im radial äußeren Bereich.
Soll der Wickeldraht vom einen Zahn zu einem anderen Zahn weitergeführt werden, muss die letzte Windung des Wickeldrahtes im radial inneren
BESTÄTIGUNGSKOPIE Ringbereich liegen, um nach dem Drahtübergang zum benachbarten Zahn diesen Zahn bewickeln zu können.
Um die Lage des Drahtendes zu beeinflussen, ist es bekannt, den Anfang des Wickeldrahtes über einen Schlitz in der Stirnseite eines Isolationselementes, wie einer Isolierscheibe, an eine günstigere Position zu legen. Ist die Windungszahl allerdings zu hoch, muss dennoch eine neue Lage beim Bewickeln begonnen werden, so dass bei einer Spule, die über eine erste Spule gewickelt wird, kein ausreichender Platz für die Windungen bzw. die Wickelnadel zur Verfügung steht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Stator so auszubilden, dass eine einfache und zuverlässige Bewicklung erreicht wird.
Diese Aufgabe wird bei beim gattungsgemäßen Stator erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Stator wird der Wickelraum durch den wenigstens einen Trennsteg in hintereinander liegende Wickelraumabschnitte unterteilt, die am Arm des Zahns vorgesehen sind. Mit dem Trennsteg kann der jeweilige Wickelraumabschnitt so auf den Drahtdurchmesser und die Windungszahl abgestimmt werden, dass der Drahtanfang und das Drahtende im radial innen liegenden Ringbereich des Stators vorgesehen werden können. Auch ist es infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung möglich, den Übergang des Wickeldrahtes von dem einen Zahn zum anderen Zahn im radial innen liegenden Ringbereich vorzusehen. Die Trennstege lassen sich in Abhängigkeit vom Durchmesser des Wickeldrahtes und der Windungszahl so vorsehen, dass eine passende Verteilung der Windungen derart erreicht wird, dass das Drahtende und der Drahtanfang im Ringbereich liegen und in diesem Bereich auch der Drahtübergang von einem zum anderen Zahn erfolgen kann. Die Trennstege sind vorteilhaft an der Ober- und der Unterseite der Zähne des Stators vorgesehen. Dadurch ist eine einwandfreie Bewicklung der Zähne des Stators gewährleistet.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Trennstege so angeordnet, dass die Wickelraumabschnitte unterschiedlich lang sind. So kann der radial außen liegende Wickelraumabschnitt in Radialrichtung der Zähne kürzer sein als der radial innen liegende Wickelraumabschnitt. Da im Bereich des radial äußeren Wickelraumabschnittes der Abstand zwischen benachbarten Zähnen größer als im Bereich des radial inneren Wickelraumabschnittes ist, kann der radial äußere Wickelraumabschnitt vorrangig mit dem Wickeldraht befüllt werden, so dass dafür im radial inneren Wickelraumabschnitt der Raum für den Drahtanfang und das Drahtende bzw. für den Übergang zum nächsten Zahn genutzt werden kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Trennstege zumindest einiger der Zähne an der Ober- oder Unterseite einen Durchlass für den Wickeldraht auf. Durch diesen Durchlass kann beim Wickelvorgang der Wickeldraht von dem einen in den anderen Wickelraumabschnitt in einfacher Weise geführt werden.
Die Führungen verlaufen bei einer bevorzugten Ausführungsform unter einem Winkel schräg zur Längsrichtung der Zähne. Der Wickeldraht verläuft dementsprechend beim Durchgang durch diesen Durchlass entsprechend schräg. Der sogenannte Verlegewinkel sollte vorteilhaft möglichst klein sein, damit der Wickeldraht nicht mit einem den einen Wickelraumabschnitt radial begrenzenden Kulissenkörper oder mit dem Zahn im Bereich dieses Durchlasses in Kollision kommt.
Der Trennsteg ist bevorzugt so am Zahn positioniert, dass das Ende der Spule bzw. des Wickeldrahtes am Ringbereich liegt.
Um eine einwandfreie Wicklung zu gewährleisten, hat in vorteilhafter Ausbildung der radial innere Winkelraumabschnitt eine solche Breite in Umfangs- richtung des Stators, dass die Anzahl der Lagen der Spule in diesem Wickelraumabschnitt geradzahlig ist.
Vorteilhaft hat der radial äußere Wickelraumabschnitt eine solche Breite in Umfangsrichtung des Stators, dass die Anzahl der Lagen der Spule in diesem Wickelraumabschnitt ein Vielfaches der Lagen im radial inneren Wickelraumabschnitt beträgt. Dadurch ist es in einfacher und zuverlässiger Weise möglich, den Wickdraht bei Erzeugung weiterer Lagen seitlich über die Trennstege zu führen, ohne dass die Wicklung nachteilig beeinflusst wird.
Bevorzugt ist die Dicke des den Durchlass aufweisenden Trennsteges, gemessen am Fuß des Trennsteges, ein ganzzahliges Vielfaches des Durchmessers des Wickeldrahtes. Eine solche Gestaltung trägt vorteilhaft dazu bei, dass bei einer Wicklung, insbesondere orthozyklischen Wicklung, einer zweiten Spule der Wickeldraht über den Trennsteg gewickelt werden kann.
Zu einer einfachen Führung des Wickeldrahtes trägt bei, wenn am freien Ende der Arme der Zähne wenigstens ein Kulissenkörper zur Umlenkung des Wickeldrahtes vorgesehen ist.
Vorteilhaft begrenzt der Kulissenkörper den radial äußeren Wickelraumabschnitt radial.
Damit der Wickeldraht beim Wickelvorgang im Bereich des Kulissenkörpers und/oder eines Umlenkkörpers einwandfrei geführt ist, sind sie mit wenigstens einem Axialsicherungselement versehen. Es verhindert, dass der Wickeldraht beim Wickelvorgang axial vom Kulissenkörper und/oder vom Umlenkkörper abrutscht.
Eine zuverlässige und einwandfreie Sicherung wird in vorteilhafter weise dann erreicht, wenn das Axialsicherungselement quer vom Kulissenkörper und/oder vom Umlenkelement absteht. In vorteilhafter Weise ist der Trennsteg Teil eines auf den Stirnseiten der Zähne aufliegenden Isolationselementes, das aus elektrisch nicht leitendem Material besteht.
Vorteilhaft ist das Isolationselement eine Isolierscheibe, die an den Stirnseiten der Zähne des Stators angeordnet ist.
Anstelle der Isolierscheibe ist es auch möglich, die Trennstege als Teil einer Umspritzung eines Statorpaketes vorzusehen.
Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand zweier in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Schaltseite eines erfindungsgemäßen Stators in unbewickeltem Zustand,
Fig. 2 in perspektivischer Darstellung eine Unterseite des erfindungsgemäßen Stators gemäß Fig. 1 ,
Fig. 3 in perspektivischer und vergrößerter Darstellung einen Teil der Schaltseite des erfindungsgemäßen Stators ohne Bewicklung, Fig. 4 in perspektivischer und vergrößerter Darstellung einen Teil der Schaltseite des erfindungsgemäßen Stators in einer anderen Ansicht,
Fig. 5 in Draufsicht und in vergrößerter Darstellung einen Teil der Schaltseite des erfindungsgemäßen Stators mit Wickeldrähten einer ersten Spule.
Fig. 6 in perspektivischer und vergrößerter Darstellung einen Teil der Unterseite des erfindungsgemäßen Stators mit Darstellung der Anfänge und der Enden der ersten Spule,
Fig. 7 in einer Darstellung entsprechend Fig. 5 die Bewicklung des Stators mit der ersten Spule an der Schaltseite,
Fig. 8 in einer Darstellung entsprechend Fig. 7 die Wicklung einer zweiten Spule,
Fig. 9 in perspektivischer Darstellung die Drahtverlegung einer zweiten Spule an der Unterseite des Stators,
Fig. 10 die Wicklung der zweiten Spule an der Schaltseite des Stators,
Fig. 11 die Drahtverlegung an der Schaltseite des Stators,
Fig. 12 in perspektivischer Darstellung eine für eine Schaltseite des erfindungsgemäßen Stators vorgesehene Isolierscheibe,
Fig. 13 in perspektivischer Darstellung eine für die Unterseite des erfindungsgemäßen Stators vorgesehene Isolierscheibe.
Fig.1 zeigt einen Stator, der Teil eines Elektromotors oder eines Generators sein kann. Der Stator hat ein Statorpaket 1 , das in bekannter Weise aus aufeinanderliegenden Blechlamellen besteht, die fest miteinander ver- bunden sind, beispielsweise durch eine Klebeverbindung, eine Schweißverbindung, eine Formschlussverbindung und dgl. Das Statorpaket 1 hat eine zentrale kreisförmige Durchgangsöffnung 2.
Das Statorpaket 1 hat einen zylindrischen Innenring 3, von dem radial Arme 4 abstehen. Sie sind über den Umfang des Statorpaketes 1 gleichmäßig verteilt angeordnet und am freien, radial äußeren Ende jeweils mit einem in Umfangrichtung sich erstreckenden Steg 5 versehen. Wie Fig. 1 zeigt, erstrecken sich die Stege 5 sowie die Arme 4 über die Höhe des Statorpaketes 1 . Die Stege 5 ragen über beide Seiten der Arme 4 in Umfangsrichtung vorteilhaft gleich weit vor.
Die Arme 4 und die Stege 5 haben in Umfangsrichtung des Stators Abstand voneinander.
Die Arme 4 und die Stege 5 bilden jeweils Zähne 1 bis 12 des Stators, die in noch zu beschreibender Weise mit Wickeldraht umwickelt werden.
Benachbarte Arme 4 begrenzen Nuten 6, durch welche in noch zu beschreibender Weise die Wicklung des Stators 1 verläuft.
Von der in Fig. 1 sichtbaren Stirnseite des Innenringes 3 stehen axial Aufnahmetaschen 7 für Schneidklemmkontakte zur Kontaktierung des Wickeldrahtes ab.
Die Aufnahmetaschen 7 liegen vorteilhaft in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander. Die Aufnahmetaschen 7 haben jeweils eine in Umfangsrichtung sich erstreckende schlitzförmige Aufnahme 8 (Fig. 3), in welche der Schneidklemmkontakt gesteckt wird. Die Aufnahme 8 wird vorteilhaft in halber Länge durch einen Querschlitz 9 gekreuzt, der sich nur über einen Teil der Höhe der Aufnahmetasche 7 erstreckt und durch den in noch zu beschreibender Weise der Wickeldraht verläuft. Die Aufnahme 8 und der Querschlitz 9 sind zur freien Stirnseite der Aufnahmetaschen 7 offen. Dadurch können die Schneidklemmkontakte axial in die Aufnahmen 8 gesteckt werden, wobei sie den in Radialrichtung des Statorpaketes 1 verlaufenden Wickeldraht in bekannter Weise kontaktieren.
Die Seite, an der sich die Aufnahmetaschen 7 befinden, wird im Folgenden als Schaltseite des Stators bezeichnet, weil an dieser Stirnseite die Kontaktierung der Wickeldrähte erfolgt.
Von den Stegen 5 stehen an beiden Stirnseiten radial Kulissenkörper 10 ab, die zur Begrenzung des Wickelraumes und zur Abstützung der Wicklung am Stator dienen. Bei Bedarf können die Kulissenkörper 10 zur Führung des Wickeldrahtes bei der Drahtumlenkung dienen.
Die Kulissenkörper 10 sind untereinander im Wesentlichen gleich ausgebildet und erstrecken sich in Umfangsrichtung nahezu über die Umfangsbreite der Stege 5 (Fig. 1 und 2).
Auf beiden Stirnseiten des Stators sind Isolierscheiben 12, 13 vorgesehen (Fig. 1 , 2, 12, 13), die Ringräume bilden, die radial außen durch die Kulissenkörper 10 begrenzt sind. An der Schaltseite (Fig. 1 ) wird der Ringraum radial innen durch die Aufnahmetaschen 7 begrenzt. An der Unterseite (Fig.
2) wird der Ringraum durch Führungskörper 11 radial innen begrenzt, die über den Umfang des Innenringes 3 mit Abstand nebeneinander liegen und axial vom Innenring 3 abstehen.
Die Isolierscheiben 12, 13 isolieren das Statorpaket 1 elektrisch gegen die Wicklung. Die Isolierscheiben 12, 13 sind in bekannter Weise so ausgebildet, dass sie die Stirnseiten der Arme 4 des Statorpaketes 1 , Teile des Innenringes 3 und die Stege 5 abdecken. Die Isolierscheiben 12, 13 bilden somit Teile der Arme 4 des Stators.
Die in den Fig. 12 und 13 dargestellten Isolierscheiben 12, 13 unterscheiden sich hinsichtlich Details geringfügig von den in den Fig. 1 bis 11 dargestellten Isolierscheiben 12, 13. Die Unterschiede sind jedoch so gering, dass auf sie nicht näher eingegangen wird. Auf den stirnseitigen Isolierscheiben 12, 13 befinden sich Stege 14, 15, die von den Isolierscheiben 12, 13 axial abstehen. Die Stege 14 erstrecken sich über die gesamte Umfangsbreite der Arme 4, 2, während die Stege 15 im Bereich der radial verlaufenden Längsseiten 16, 17 der Arme 4 vorgesehen sind und Abstand voneinander in Umfangsrichtung haben. Zwischen den Stegen 15 werden Durchlässe 18 gebildet (Fig. 2).
Die an der Unterseite des Statorpaketes 1 befindlichen Führungskörper 11 werden durch vom Innenring 3 axial abstehende Umlenkzapfen gebildet, die zur Drahtverlegung eines Verbindungsdrahtes zwischen benachbarten Armen 4 dienen.
Die Stege 14, 15 und die Führungskörper 11 sind Teil der Isolierscheiben 12, 13, die in bekannter Weise an den beiden Stirnseiten des Statorpaketes 1 angebracht werden.
Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind die Stege 14, 15 auf den einzelnen Armen 4 abwechselnd angeordnet, um separate Wickelabschnitte zu bilden. Die Stege 14, 15 haben radialen Abstand von den Kulissenkörpern 10 sowie den Aufnahmetaschen 7 bzw. den Führungskörpern 11 (Fig. 1 und 2). Die Stege 14, 15 haben hierbei kleineren Abstand von den Kulissenkörpern 10 als von den Aufnahmetaschen 7 bzw. Führungsköpern 11.
Die Stege 14, 15 liegen vorteilhaft in Umfangsrichtung des Statorpaketes 1 auf gleicher Höhe.
In Fig. 1 sind die Zähne mit 1 bis 12 nummeriert worden. Das Statorpaket 1 weist in diesem Beispielsfall zwölf Zähne 1 bis 12 auf, die jeweils gleich ausgebildet sind. Je nach Größe/oder Durchmesser des Stators kann das Statorpaket 1 eine größere oder eine kleinere Zahl von Zähnen aufweisen.
Die Arme 4 der Zähne sind an ihren Längsseiten 16, 17 am Übergang zu ihren Stirnseiten jeweils mit einer Riliierung 19 versehen (Fig. 3), die sich über die gesamte radiale Länge der Arme 4 erstreckt. Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ist vorteilhaft jeder Arm 4 an seinen beiden Längsseiten am Übergang zu seinen Stirnseiten mit einer solchen Riliierung 19 versehen. Die Rillierungen 19 sind an den beiden Isolierscheiben 12, 13 vorgesehen, wie sich aus den Fig. 12 und 13 ergibt.
Die Riliierung 19 dient zur sauberen Führung der Wickeldrähte, um eine orthozyklische Führung in noch zu beschreibender Weise zu ermöglichen.
Der Wickeldraht wird an den Kulissenkörpern 10 in noch zu beschreibender Weise für eine 4-Gruppen-Parallelschaltung umgelenkt, um das Drahtende der zweiten Spule von außen nach innen in die Aufnahmetaschen 7 führen zu können.
Wie Fig. 3 zeigt, sind die Aufnahmetaschen 7 an ihrer von den Kulissenkörpern 10 abgewandten Rückseite mit Bügeln 20 versehen. Sie sind so ausgebildet, dass sie benachbarte Aufnahmetaschen 7 miteinander verbinden. Die Bügel 20 sind lediglich optional vorgesehen. Sie sind so an die Aufnahmetaschen 7 angeschlossen, dass sie nicht bis in die Querschlitze 9 der Aufnahmetaschen 7 ragen, so dass die Wickeldrähte ungehindert durch die Querschlitze 9 geführt werden können.
Die im Folgenden beschriebene Ausbildung und Verfahrensweise beim Bewickeln des Statorpaketes 1 wird anhand der Zähne 1 und 2 erläutert. In gleicher Weise werden auch die übrigen Zähne 3 bis 12 des Statorpaketes 1 bewickelt.
Wie sich aus Fig. 4 ergibt, befinden sich im Bereich der Aufnahmetaschen 7 Einführschlitze 21 für den Wickeldraht. Sie sind an der den Kulissenkörpern 10 zugewandten Seite vorgesehen und über den Umfang des Statorpaketes 1 verteilt angeordnet. Die Einführschlitze 21 liegen in Höhe der Querschlitze 8 der entsprechenden Aufnahmetaschen 7 (Fig. 1 und 4). Die Einführschlitze 21 verjüngen sich von den Querschlitzen 8 aus axial und liegen im Bereich von Nuten 6 zwischen benachbarten Zähnen. Durch die Einführschlitze 21 wird erreicht, dass der Wickeldraht das weitere Wickeln mit der Wickelnadel nicht behindert.
Wie Fig. 4 zeigt, ist am Fuß der einen Kontakttasche 7 ein Führungsstück 22 vorgesehen, das in Axialrichtung des Statorpaketes 1 dreieckförmigen Umriss hat. Das Führungsstück 22 liegt auf der Stirnseite des Armes 4 des Zahnes 1 auf und hat über seine in Umfangsrichtung gemessene Länge vorteilhaft konstante axiale Höhe. Das dreieckförmige Führungsstück 22 dient zur Führung des ersten Wickeldrahtes, um diesen orthozyklisch verlegen zu können.
Längs des Umfanges des Statorpaketes 1 sind, wie Fig. 1 zeigt, weitere solche dreieckförmigen Führungsstücke 22 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel befinden sich solche Führungsstücke 22 an den Zähnen 1 , 3, 5, 7, 9 und 11 der Schaltseite sowie an den Zähnen 2, 4, 6, 8, 10 und 12 an der Unterseite des Statorpaketes 1.
Die Kulissenkörper 10 erstrecken sich in Umfangsrichtung des Statorpaketes 1 nahezu über die entsprechende umfangsseitige Länge der Stege 5 der Zähne 1 bis 12. Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind die Kulissenkörper 10 in zwei konstruktiven Ausgestaltungen vorgesehen. Dies wird anhand der Fig. 4 und 5 näher erläutert.
Der Wickelkörper 10 des Zahnes 2 hat eine ebene, den Aufnahmetaschen 7 zugewandte Stirnseite 23, die sich in Axialrichtung des Statorpaketes vom Steg 5 des Zahnes aus erstreckt und vorteilhaft senkrecht zur Stirnseite des Steges 5 des Zahnes 2 verläuft.
In halber Umfangslänge ist der Kulissenkörper 10 verdickt ausgebildet, indem die von den Aufnahmetaschen 7 abgewandte Rückseite 24 mit einer Ausbauchung versehen ist. Dadurch erhält der Kulissenkörper 10 einen in Radialrichtung verdickten Mittelteil 25. Er hat über seine Umfangslänge gleiche axiale Höhe (Fig. 4) und geht vorteilhaft gekrümmt in die Rückseite 24 über.
Die in Umfangsrichtung über den Mittelteil 25 vorstehenden Seitenteile 26, 27 (Fig. 4) nehmen in der axialen Höhe nach außen hin stetig derart ab, dass die Stirnseite 28 des Kulissenkörpers 10 winklig an die Stirnseite 29 des Zahnsteges 5 anschließt.
Die dünnen Seitenteile 26, 27 sind an der Rückseite 24 durch jeweils eine quer von der Stirnseite 29 des Steges 5 abstehende Rippe 30 verstärkt. Sie ist vorteilhaft einstückig mit dem Kulissenkörper 10 und der Isolierscheibe 12 ausgebildet. Vorteilhaft befinden sich die Rippen 30 etwa in halber Breite der Seitenteile 26, 27. Die Rippen 30 sind so ausgebildet, dass sie axial nicht über die Seitenteile 26, 27 des Kulissenkörpers 10 vorstehen, sondern vorteilhaft axialen Abstand von der Stirnseite 28 des Kulissenkörpers 10 haben.
Die beschriebene Ausbildung der Kulissenkörper 10 ist an den Zähnen 2, 4, 6 des Statorpaketes 1 vorgesehen (Fig. 1 ).
Die den anderen Zähnen 1 , 3, 5 zugeordneten Kulissenkörper 10 haben einen ähnlichen Aufbau wie die zuvor beschriebenen Kulissenkörper 10. Der Unterschied besteht im Wesentlichen darin, dass auf der Stirnseite 28‘ des Mittelteiles 25 ein Umlenkelement 31 vorgesehen ist. Es hat grundsätzlich die gleiche Umrissform wie der Mittelteil 25, ist jedoch in Radialrichtung schmaler als der Mittelteil 25. Die den Aufnahmetaschen 7 zugewandte Stirnseite 32 des Umlenkelementes 31 liegt in einer Ebene mit der Stirnseite 23 des Kulissenkörpers 10 (Fig. 5).
Gegenüber der Rückseite 25‘ des Mittelteiles 25 ist die Rückseite 33 des Umlenkelementes 31 radial zurückgesetzt. Von der Rückseite 33 steht eine Nase 34 vor, die axialen Abstand von der Stirnseite 28‘ des Mittelteiles 25 hat. Dadurch wird an dieser Stelle ein Durchgang 35 (Fig. 4) für den Wickeldraht gebildet. Die freie Stirnseite 36 der Nase 34 liegt, in Axialrichtung gesehen (Fig. 5), in der Rückseite 25‘ des Mittelteiles 25.
Wie sich aus Fig. 6 ergibt, sind die Kulissenkörper 10 an der Unterseite des Statorpaketes 1 in gleicher Weise ausgebildet. Allerdings ist die Anordnung der unterschiedlich gestalteten Wickelkörper anders als an der Schaltseite.
Wie ein Vergleich der Fig. 5 und 6 zeigt, weist der Zahn 1 an der Schaltseite (Fig. 5) den Kulissenkörper 10 mit dem Umlenkelement 31 auf. An der Unterseite ist der Zahn 1 mit dem Kulissenkörper 10 ohne das Umlenkelement 31 angeordnet. Dafür ist an der Unterseite der Zahn 2 mit dem Kulissenkörper 10 mit dem Umlenkelement 31 vorgesehen, während an der Schaltseite (Fig. 5) der Zahn 2 den Kulissenkörper 10 ohne Umlenkelement aufweist.
Sowohl auf der Schaltseite (Fig. 5) als auch auf der Unterseite (Fig. 6) wechseln die unterschiedlich gestalteten Kulissenkörper 10 in Umfangsrichtung jeweils ab. Diese Gestaltung an der Schalt- und an der Unterseite des Stators ergibt sich insbesondere aus den Fig. 12 und 13. An der Schaltseite (Fig. 12) sind die Zähne 2, 4, 6,... mit den Trennstegen 14 versehen, die an der Unterseite (Fig. 13) an den Zähnen 1 , 3, 5, ... vorgesehen sind. Dementsprechend sind die Trennstege 15 an der Schaltseite (Fig. 12) an den Zähnen 1 , 3, 5,... und an der Unterseite (Fig. 13) an den Zähnen 2, 4, 6,... vorgesehen.
Die Umlenkelemente 31 sind vorteilhaft einstückig mit dem Kulissenkörper 10 ausgebildet, der im Übrigen gleich ausgebildet ist wie der Kulissenkörper 10 ohne das Umlenkelement 31.
Der Kulissenkörper 10 mit den Nasen 34 bildet Haken, die an einer Umlenkung des Wickeldrahtes ein Herausrutschen des Wickeldrahtes nach oben verhindern, wenn das Drahtende nach innen in die entsprechende Aufnahmetasche 7 geführt wird. Den Kulissenkörpern 10 an der Unterseite des Statorpaketes 1 liegen die Führungskörper 11 gegenüber, die anhand von Fig. 6 näher erläutert werden.
Der Führungskörper 11 hat zwei axial vom Innenring 3 abstehende Umlenkzapfen 37, die in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander liegen und durch einen Steg 38 miteinander verbunden sind. Er hat kleinere axiale Höhe als die beiden Umlenkzapfen 37. Benachbart zum einen Umlenkzapfen 37 ist der Steg 38 mit einer stirnseitigen Vertiefung 39 versehen. Sie liegt in Höhe der entsprechenden Nut 6 zwischen den benachbarten Zähnen 1 , 2.
Eine weitere Vertiefung 39 befindet sich an der Außenseite des einen Umlenkzapfens 37, der in Höhe der nächsten Nut 6 liegt. Die beiden Vertiefungen 39 liegen somit in Höhe benachbarter Nuten 6.
Der eine Umlenkzapfen 37 befindet sich in Höhe des Zahnes 1 , während der benachbarte Umlenkzapfen 37 des Führungskörpers 11 im Bereich der Nut 6 zwischen den beiden Zähnen 1 , 2 vorgesehen ist.
Wie Fig. 2 zeigt, sind die Führungskörper 11 in Umfangsrichtung mit Abstand hintereinander angeordnet und jeweils mit den beiden Umlenkzapfen 37 versehen.
Die Führungskörper 11 liegen, in Axialrichtung gesehen, mit Abstand zur Innenwand 40 des Innenringes 3. Die den Kulissenköpern 10 zugewandte Vorderseite 41 (Fig. 6) liegt vorteilhaft fluchtend zur Außenseite 42 des Innenringes 3.
Auch die Führungskörper 11 können mit den Nasen 34 versehen sein (Fig. 13), mit denen ebenfalls ein axiales Abrutschen des Wickeldrahtes verhindert wird. Die Nasen 34 der Kulissenkörper 10 und der Führungskörper 11 sind abwechselnd schräg zur Umfangsrichtung des Stators angeordnet, wie insbesondere aus den Fig. 12 und 13 hervorgeht.
In Fig. 5 stellen die Kreise die Wickeldrähte 43 der ersten Spule SP1 im Querschnitt dar. Die Pfeile kennzeichnen die Wickelrichtung auf der Schaltseite des Statorpaketes. Der Wickeldraht wird durch den Querschlitz 9 der einen Aufnahmetasche 7 radial von innen in Höhe des Zahnes 1 eingesetzt. Der Startpunkt des Wickelvorganges ist mit 51 bezeichnet.
Auf der Schaltseite (Fig. 5) des Statorpaketes 1 wird der Wickeldraht 43 schräg in Bezug auf die radial verlaufende Längsachse des Armes 4 des Zahnes 1 längs des dreieckförmigen Führungsstückes 22 geführt. Dies ist in Fig. 5 durch den Pfeil 52 gekennzeichnet.
Der Wickeldraht 43 wird von der Schaltseite aus längs der jeweiligen Längsseite 16, 17 nach unten zur Unterseite des Zahnes 1 geführt. Da an der Unterseite des Zahnes 1 kein dreieckförmiges Führungsstück vorhanden ist, verläuft der Wickeldraht 43 an der Unterseite des Statorpaketes senkrecht zur radialen Längsachse des Armes 4 des Zahnes 1.
Mittels der Rillierungen 19, die sowohl an der Schaltseite als auch an der Unterseite des Statorpaketes vorgesehen sind, ist eine einwandfreie Wicklung des Wickeldrahtes 43 gewährleistet, der mit der ersten Wickellage WL1 in die Riliierung 19 eingreift.
Sobald der Wickeldraht 43 in den Bereich der Stege 15 an der Schaltseite kommt, wird der Wickeldraht 43 durch den Durchlass 18 zwischen den beiden Stegen 15 geführt (Pfeil 53).
Auf diese Weise gelangt der Wickeldraht 43 von einem Wickelraum 54 in einen Wickelraum 55. Der Wickelraum 54 befindet sich zwischen den Kontakttaschen 7 und den Stegen 15 und ist vorteilhaft in Radialrichtung des Zahnes 1 länger als der Wickelraum 55 zwischen den Stegen 15 und der Stirnseite 23 des Kulissenkörpers 10.
Da die Riliierung 19 in beiden Wickelräumen 54, 55 vorgesehen ist, ist eine einwandfreie Wicklung in beiden Wickelräumen 54, 55 sichergestellt.
Beim Übergang vom Wickelraum 54 durch den Durchlass 18 zum Wickelraum 55 verläuft der Wickeldraht 43 an der Schaltseite unter einem größeren Winkel zur radialen Längsachse des Armes 4. Der Verlauf des Wickeldrahtes beim Durchgang durch den Durchlass 18 ist mit 53 gekennzeichnet.
Da der Übergang vom Wickelraum 54 in den Wickelraum 55 in der beschriebenen Weise an der Schaltseite des Statorpaketes erfolgt, ist an der Unterseite des Statorpaketes 1 im Bereich des Zahnes 1 eine unterbrochene Steggestaltung nicht erforderlich. Dementsprechend ist am Zahn 1 an der Unterseite anstelle der beiden Stege 15 der durchgehende Steg 14 (Fig. 6) vorgesehen.
Innerhalb des Wickelraumes 55 erfolgt die Wicklung in Wickelrichtung 52, bis im Wickelraum 55 die erste Lage der Wicklung gebildet ist. Beim nächsten Wickelvorgang (Pfeil 56) beginnt die Bildung der nächsten Lagen im Wickelraum 55. Im Ausführungsbespiel werden im Wickelraum 55 vier Lagen WL1 bis WL4 gebildet.
Die beiden Stege 15 auf der Schaltseite des Statorpaketes 1 sind in Umfangsrichtung so breit, dass die vier Lagen WL1 bis WL4 der ersten Spule SP1 in Radialrichtung im Wickelraum 55 gesichert sind. Durch den Steg 14 an der Unterseite des Statorpaketes 1 (Fig. 6) werden die Wickellagen auch an der Unterseite durch den Steg 14 radial gesichert.
Der Wickeldraht in der letzten Lage WL4 des Wickelraumes 55 wird wieder durch den Durchlass 18 zwischen den beiden Stegen 15 auf der Schaltseite des Statorpaketes 1 von radial außen nach radial innen zurückgeführt. Die Wickelrichtung 57 verläuft wiederum schräg zur radialen Längsrichtung des Arms 4 des Zahnes 1. Die Wickelrichtung 57 ist in diesem Falle entgegengesetzt schräg zur Wickelrichtung 52. In dieser Wickelphase erfolgt die Wicklung von radial außen nach radial innen. Nach dem Durchtritt durch den Durchlass 18 wird im Wickelraum 54 beispielhaft die zweite Lage WL2 gebildet. Sobald im Bereich der Aufnahmetasche 7 im Wickelraum 54 die Erzeugung der zweiten Lage WL2 der Spule SP1 erreicht wird, wird der Wickeldraht an der Unterseite des Statorpaketes 1 zum Zahn 2 geführt. Dies ist durch die gestrichelte Linie 58 kenntlich gemacht. Der Zahn 2 wird dann in gleicher Weise bewickelt wie der Zahn 1. Der Startpunkt 51 am Zahn 2 entspricht dem Startpunkt 51 am Zahn 1 , wobei sich jedoch der Startpunkt 51 am Zahn 2 nicht an der Schaltseite, sondern an der Unterseite befindet.
Die Stege 15 sind in vorteilhafter Weise so ausgebildet, dass der Wickeldraht beim Durchgang durch den Durchlass 18 seitlich an den Stegen 15 geführt werden kann. Hierfür sind die Stege 15 an ihren beiden Außenseiten mit entsprechend schräg verlaufenden Führungsflächen 59, 60 versehen (Fig.6), an denen der Wickeldraht 43 beim Durchgang durch den Durchlass 18 geführt werden kann.
Das Ende der Spule SP1 am Zahn 1 wird in der beschriebenen Weise auf die Unterseite des Statorpaketes 1 geführt und dort mittels der Umlenkzapfen 37 zum Zahn 2 geführt. Wie sich aus Fig. 6 ergibt, wird der Wickeldraht 43 an der vom Kulissenkörper 10 abgewandten Rückseite zum Zahn 2 geführt. Am Startpunkt 51 erfolgt dann die Bewicklung des Zahnes 2 zur Bildung der ersten Spule SP1.
Der Übersichtlichkeit wegen sind die Wicklungen nicht, wie im Falle von Fig. 5, dargestellt.
Ausgehend vom Startpunkt 51 wird der Wickeldraht 43 längs des dreieckförmigen Führungsstückes 22 schräg zur radialen Längsrichtung des Armes 4 des Zahnes 2 an der Unterseite des Statorpaketes 1 geführt. Das Führungsstück 22 ist in diesem Falle an der im Kulissenkörper 10 zugewandten Vorderseite 61 des Führungskörpers 11 vorgesehen. Vorteilhaft ist das Füh- rungsstück 22 einstückig mit dem Führungskörper 11 ausgebildet. Das Führungsstück 22 liegt an der Oberseite des Armes 4 auf, so dass der Wickeldraht zuverlässig an der Unterseite des Statorpaketes 1 geführt werden kann.
An der Unterseite des Zahnes 2 sind benachbart zum Kulissenkörper 10 die beiden Stege 15 vorgesehen, die die beiden Wickelräume 54, 55 voneinander trennen. Der Wickelraum 54 ist in diesem Falle zwischen dem Führungskörper 11 und den Stegen 15 und der Wickelraum 55 zwischen den Stegen 15 und dem Kulissenkörper 10 vorgesehen.
Die Bewicklung des Zahnes 2 erfolgt in gleicher Weise wie beim Zahn 1. Die Wicklungsrichtung ist in der beschriebenen Weise schräg zur radialen Längsachse des Arms 4 des Zahnes 2. Der Wickelraum 54 zwischen den beiden Stegen 15 und dem Führungskörper 11 bzw. der Wickelraum 55 zwischen den Stegen 55 und dem Kulissenkörper 10 wird durch die Drahtlagen WL1 , WL2 in der beschriebenen Weise gefüllt. Der Wickeldraht 43 wird durch den Durchlass 18 zwischen den beiden Stegen 15 beim Wickelvorgang geführt. Durch die Pfeile 57, 62 wird die letzte Wicklung des Wickeldrahtes 43 gekennzeichnet, dessen Ende wieder zurück auf die Schaltseite (Fig. 5) durch die entsprechende Aufnahmetasche 7 geführt wird.
Fig. 7 zeigt den Wickelvorgang zur Erzeugung der ersten Spule SP1 anhand der beiden Zähne 1 und 2. Die Wickelrichtung ist beim Zahn 2 umgekehrt wie beim Zahn 1 , was durch die eingezeichneten Pfeile kenntlich gemacht ist. Der Zahn 2 ist an seiner Schaltseite mit dem durchgehenden Steg 14 versehen, während er an der (nicht dargestellten) Unterseite die beiden Stege 15 aufweist, wie aus Fig. 6 hervorgeht. Beim Zahn 1 hingegen befindet sich der durchgehende Steg an der Unterseite, während an der dargestellten Schaltseite die beiden Stege 15 mit dem Durchlass 18 vorgesehen sind.
Wie anhand von Fig. 5 erläutert worden ist, dient der durchgehende Steg 14 dazu, die Windungen des Drahtes parallel zueinander senkrecht zur radi- alen Längsrichtung des Armes 4 vorzusehen. Durch die Stege 15 hingegen wird erreicht, dass die Windungen schräg zur radialen Längsrichtung des Armes 4 verlaufen.
An beiden Zähnen 1 , 2 erfolgt die Bewicklung vom radial inneren Bereich der Arme 4 aus radial nach außen. Anschließend erfolgt die Bewicklung von radial außen nach radial innen. Der Endpunkt 63 der Bewicklung am Zahn 1 befindet sich unmittelbar benachbart zur jeweiligen Aufnahmetasche 7. Vom Endpunkt 63 aus wird in der beschriebenen Weise der Draht an der Unterseite des Zahns 1 längs der Bahn 58 zum Startpunkt 51 an der Unterseite des Zahns 2 geführt. Das Bewickeln des Zahnes 2 erfolgt analog zum Bewickeln des Zahnes 1 .
Am Endpunkt 63‘ der ersten Spule SP1 des Zahnes 2 wird der Wickeldraht 43 durch den Querschlitz 9 der Aufnahmetasche 7 radial nach innen geführt.
Anhand der Fig. 8 bis 11 wird beschrieben, wie eine zweite Spule SP2 in einem Wickelvorgang an den Zähnen 1 und 2 angebracht wird. Die erste Spule SP1 ist in der beschriebenen Weise an den Zähnen 1 , 2 gewickelt worden. Die Bewicklung der zweiten Spule SP2 am Zahn 2 startet in der Aufnahmetasche 7 auf der Schaltseite des Statorpaketes 1 (Fig. 8). Am Startpunkt 64 benachbart zur Aufnahmetasche 7 beginnt der Wickelvorgang zur Erzeugung der zweiten Spule SP2. Die Wicklung des Wickeldrahtes 43 erfolgt senkrecht zur Längsachse des Armes 4 des Zahns 2. Die Wickelrichtung ist mit 65 bezeichnet.
Die Bewicklung wird bis zum durchgehenden Steg 14 auf der Schaltseite des Statorpaketes 1 durchgeführt. Bei der letzten Wicklung 66 vor dem Steg 14 wird der Wickeldraht zur Erzeugung der zweiten Spule SP2 ausgehend vom Steg 14 in Längsrichtung des Arms 4 hin und her bewegt, wie durch die Bewegungsbahn 67 angegeben ist. Durch dieses mäanderförmige Hin- und Herwickeln wird die gewünschte Zahl von Lagen WL1a bis WL7a auf die erste Spule SP1 aufgebracht. Hierbei werden die Lagen WL1a bis WL7a der zweiten Spule SP2 bis zum Kulissenkörper 10 erzeugt. Im Ausführungsbeispiel ist die zweite Spule SP2 so gewickelt, dass sie sich im Wickelraum 54 über einen Teil der radialen Länge erstreckt, während sie im Wickelraum 55 über dessen gesamte radiale Breite vorgesehen ist. Am Endpunkt 68 am Kulissenkörper 10 ist die zweite Spule SP2 des Zahnes 2 fertiggestellt. Der Wickeldraht wird dann längs der Bahn 69 an der Unterseite des Zahnes 2 zum Startpunkt 70 an der Unterseite des Zahnes 1 geführt. Dann Wird am Zahn 1 analog zum Zahn 2 die zweite Spule SP2 des Zahnes 1 gewickelt.
Der Wickelraum 54, 55 und somit die Anzahl der möglichen Windungen auf den Zähnen 1 , 2 wird durch den Freiraum 71 für die Wickelnadel zwischen den beiden Zähnen 1 , 2 begrenzt. Dadurch kann es vorkommen, dass die zweite Spule SP2 nicht radial innen am Arm 4 enden kann, sondern dass der Wickeldraht außen über den Kulissenkörper 10 nach innen zurückgeführt werden muss. Dieser Fall ist in Fig. 8 dargestellt. Der Draht 43 wird längs der Bahn 69 an der Unterseite des Zahns 2 an der radial außen liegenden Außenseite des unteren Wickelkörpers derart umgelenkt, dass er anschließend an der Unterseite radial nach innen in Richtung auf den Innenring 3 und von dort zum Zahn 1 geführt werden kann.
Fig. 9 zeigt diesen Übergang an der Unterseite der Zähne 1 , 2 vom Zahn 2 zum Zahn 1. Der Draht 43 wird zunächst in der beschriebenen Weise an der von den Umlenkzapfen 37 abgewandten Rückseite 24 des Kulissenkörpers 10 geführt. Er hat das Umlenkelement 31 mit der Nase 34. Um eine saubere Umlenkung des Drahtes 43 zu gewährleisten, ist die vom Umlenkzapfen 37 abgewandte Rückseite 24‘ des Umlenkelementes 31 gekrümmt ausgebildet, so dass der Draht 43 ohne Knickgefahr radial nach innen zum gegenüberliegenden Umlenkzapfen 37 umgelenkt werden kann. Die Nase 34 des Umlenkelementes 31 verhindert, dass der Draht 43 in diesem Bereich axial vom Kulissenkörper 10 bzw. seinem Umlenkelement 38 abheben kann.
Am Umlenkzapfen 37 kann analog zum Umlenkelement 31 ebenfalls eine vorstehende Nase vorgesehen sein, die ein axiales Herausrutschen des Drahtes 43 verhindert. Der Draht 43 wird an der vom Kulissenkörper 10 abgewandten Rückseite 72 des Umlenkzapfens 37 umgelenkt. Vorteilhaft kann die Rückseite 72 mit einer Vertiefung zur Aufnahme des Drahtes versehen sein. Die Vertiefung erstreckt sich in Umfangsrichtung des Umlenkzapfens 37. Die Rückseite 72 und, sofern vorhanden, die Vertiefung gehen jeweils stetig gekrümmt in die dem Kulissenkörper 10 zugewandte Vorderseite 74 des Umlenkzapfens 37 über.
Die Vertiefung kann zusätzlich oder anstelle einer vorstehenden Nase am Umlenkzapfen 37 vorgesehen sein, um ein axiales Herausrutschen des Wickeldrahtes 43 zu verhindern.
Durch die beschriebene Umlenkung mittels des Umlenkelementes 31 und des Umlenkzapfens 37 erfolgt der Übergang beim Wickelvorgang vom Zahn 2 zum Zahn 1 an deren Unterseite.
Wie anhand der Fig. 8 und 9 beschrieben worden ist, liegt das Ende der Spule SP2 am Zahn 2 am radial äußeren Ende des Armes 4. Mittels des Kulissenkörpers 10 wird der Draht radial nach innen zum Umlenkzapfen 37 geführt, über den der Draht an der Unterseite zum Zahn 1 geführt wird.
Die Fig. 10 und 11 zeigen die Bewicklung der Spule SP2 an der Schaltseite der Zähne 1 , 2.
Die Bewicklung des Zahns 2 ist anhand von Fig. 8 erläutert worden. Der Draht 43 wird durch den Querschlitz 9 der Aufnahmetasche 7 von radial innen zugeführt. Der Startpunkt 64 der ersten Lage WL1 a der zweiten Spule SP2 befindet sich unmittelbar benachbart zur Aufnahmetasche 7. Die erste Lage WL1a wird in der beschriebenen Weise bis zum durchgehenden Steg 14 gewickelt. Am Steg 14 wird der Draht in Längsrichtung des Arms 4 zur Bildung der zweiten Lage WL2a der zweiten Spule SP2 zurückgewickelt (Bahn 67). Anschließend werden durch mehrmaliges Hin- und Herwickeln die weiteren Lagen WL3a bis WL7a der zweiten Spule SP2 erzeugt, wie anhand von Fig. 8 erläutert worden ist. Diese weiteren Lagen der zweiten Spule SP2 können, wie beispielhaft dargestellt, unterschiedliche Länge in Radialrichtung haben, je nach Gestaltung des Stators, aber beispielsweise auch gleich lang sein.
Auch können die Lagen WL2a bis WL7a der zweiten Spule SP2 gleich lang sein wie die erste Lage WL1a der zweiten Spule SP2. Die Länge der einzelnen Lagen der zweiten Spule SP2 kann somit je nach Anforderungen gewählt werden.
Der Wickeldraht 43 wird dann längs der Bahn 69 in der beschriebenen Weise zum Zahn 1 geführt. Dieser Übergang erfolgt an der Unterseite des Zahns 2.
Am Zahn 1 erfolgt die Bewicklung der zweiten Spule SP2 analog zur Vorgehensweise beim Zahn 2.
Die zweite Spule SP2 mit den verschiedenen Lagen WL1a bis WL7a wird am Zahn 1 in der beschriebenen Weise erzeugt. Die erste Lage WL1a der zweiten Spule SP2 erstreckt sich zwischen dem Innenring 3 und den Stegen 15. Die weiteren Lagen WL2a bis WL7a der Spule SP2 werden durch die mäanderförmige Hin- und Herbewegung der Wickelnadel längs der Bahn 75 erzeugt.
Sobald die weiteren Lagen WL2a bis WL7a der zweiten Spule SP2 gewickelt sind, wird der Draht an der von den Aufnahmetaschen 7 abgewandten Rückseite 24 des Kulissenkörpers 10 umgelenkt und durch den Querschlitz 9 der entsprechenden Aufnahmetasche 7 radial nach innen geführt. Wie anhand von Fig. 9 bezüglich des Zahnes 2 erläutert ist, wird der Wickeldraht 43 längs des Umlenkelementes 31 und unterhalb der Nase 34 geführt.
Anhand von Fig. 11 werden die Anfänge und Enden der beiden Spulen SP1 , SP2 auf den Zähnen 1 und 2 erläutert. Die beiden Spulen SP1 , SP2 sind für den Zahn 1 in der rechten Hälfte von Fig. 10 eingezeichnet. Der Zahn 2 hat die gleiche Ausbildung der Spulen. Zur Bildung der ersten Spule SP1 auf dem Zahn 1 wird der Wickeldraht 43 radial von innen durch den Querschlitz 9 der Aufnahmetasche 7 geführt (Start 76).
Mit Start 77 ist der Wickeldraht gezeichnet, der radial von innen durch den Querschlitz 9 der zugehörigen Aufnahmetasche 7 geführt wird, um die zweite Spule SP2 am Zahn 2 zu wickeln.
78 kennzeichnet das Ende der ersten Spule SP1 am Zahn 2. Der Wickeldraht wird in diesem Falle radial von außen durch den Querschlitz 9 der benachbarten Aufnahmetasche 7 radial nach innen geführt.
79 kennzeichnet das Ende der zweiten Spule SP2 am Zahn 1. Auch in diesem Falle wird der Wickeldraht 43 von radial außen durch den Querschlitz 9 der zugehörigen Aufnahmetasche 7 radial nach innen geführt.
Der Übersichtlichkeit wegen sind in Fig. 11 die Spulen bzw. die einzelnen Windungen nicht dargestellt.
Um den Anfang und das Ende der ersten Spule SP1 des Zahnes 1 am Innendurchmesser im Bereich der Aufnahmetaschen 7 zu positionieren, muss die Kombination von Drahtdurchmesser und Windungszahl genau zum verfügbaren Wickelraum 54, 55 passen. Da diese Bedingungen jedoch nicht immer vorliegen, werden die Stege 14, 15 so platziert, dass das Ende 44 der ersten Spule SP1 (Fig. 5) im Innendurchmesserbereich liegt und ein einfacher Übergang zum Zahn 2 (Pfeil 58 in Fig. 5) möglich ist.
Die Anzahl der Lagen der ersten Spule SP1 im radial inneren Wickelraum 54 sollte möglichst geradzahlig sein. Im Ausführungsbeispiel hat die erste Spule SP1 im Wickelraum 54 zwei Lagen WL1 , WL2.
Die Anzahl der Lagen im radial äußeren Wickelraum 55 sollte möglichst ein Vielfaches der Lagen WL1 bis WL4 im radial inneren Wickelraum 54 betragen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich im radial äußeren Wickelraum 55 vier Lagen WL1 bis WL4 der ersten Spule SP1. Der Winkel, unter dem der Wickeldraht 43 durch den Durchlass 18 zwischen den Stegen 15 verläuft (Fig. 5 und 7), sollte möglichst klein sein, damit der zu verlegende Wickeldraht 43 nicht mit dem Kulissenkörper 10 oder dem Zahn 1 , 2 im Bereich des Nutschlitzes kollidiert. In Fig. 8 ist dieser Winkel a kenntlich gemacht. Dieser bezieht sich auf die senkrecht zur Längsrichtung des Armes 4 verlaufende Stirnseite 23 des Kulissenkörpers 10.
Eine Kollision kann auch dadurch vermieden werden, dass die Stege 14,15 weiter radial nach innen längs des Armes 4 angeordnet werden, so dass die Breite des einen Wickelraumes größer und die Breite des anderen Wickelraumes kleiner werden.
Die Dicke 79 (Fig. 8) der Stege 15 am Steggrund sollte ein ganzzahliges Vielfaches des Durchmessers des Wickeldrahtes betragen. In diesem Falle ist eine orthozyklische Wicklung der zweiten Spule SP2 möglich, die über den Steg 15 und die erste Spule SP1 gewickelt wird.
Durch die Unterteilung des Wickelraumes 54, 55 durch den mindestens einen Steg 14, 15 ist es in der beschriebenen Weise möglich, dass der Übergang des Wickeldrahtes 43 von Zahn 1 zu Zahn 2 im radial inneren Bereich der Isolierscheiben 12, 13 liegt. Die Stege 14, 15 können stirnseitig und/oder seitlich abstehend auf den Stirnisolationselementen der einzelnen Zähne 1 bis 12 sitzen. Die Stirnisolationselemente können durch die Isolierscheiben 12, 13 oder auch durch eine Umspritzung des Statorpaketes 1 gebildet sein.
Bei einer Umspritzung können die Stege 14, 15 auch an den seitlichen Wandungen der umspritzten Arme 4 vorgesehen sein.
Durch den Durchlass 18 zwischen den beiden Stegen 14 kann der Wickeldraht 43 in radialer bzw. diagonaler Richtung von dem einen Wickelraum in den anderen Wickelraum hindurchgeführt werden. Die Durchführung des Wickeldrahtes 43 kann, wie zuvor beschrieben, vom Wickelraum 54 in den Wickelraum 55 oder umgekehrt erfolgen. Die den Durchlass 18 begrenzenden Stege 15 sind mit den Führungen in Form der Führungsflächen 59, 60 versehen, an denen sich die Wickeldrähte 43 abstützen können. Für die orthozyklische Wicklung verlaufen die Drahtführungen 59, 60 unter dem Winkel a (Fig. 8) schräg zur Längsachse des Armes 4 der Zähne 1 bis 12.
Da im radial äußeren Wickelraum 55 in Umfangsrichtung des Statorpaketes 1 mehr Platz zur Verfügung steht als im radial inneren Wickelraum 54, kann der radial äußere Wickelraum 55 vorrangig befüllt werden. Dadurch kann im radial inneren Wickelraum 54 der geringere Platz für den Drahtanfang und das Drahtende bzw. für den Übergang des Wickeldrahtes 43 zum nächsten Zahn genutzt werden. Das Füllvermögen des radial inneren Wickelraumes 54 ist insbesondere durch die Wickelnadel begrenzt, die beim Wickelvorgang zwischen benachbarten Zähnen bewegt werden muss. Die in Umfangsrichtung gemessene Breite des Zwischenraumes 71 nimmt radial nach innen stetig ab.
Der beschriebene Stator ist für einen Außenläufermotor vorgesehen, bei dem der Rotor den Stator umgibt. Der Drahtanfang und das Drahtende des Wickeldrahtes 43 zur Kontaktierung liegen im radial inneren Bereich der elektrischen Isolierung. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel werden benachbarte Zähne 1 , 2 zusammenhängend durch einen einzigen Wickeldraht 43 umwickelt. Beim Ausführungsbeispiel werden mit dem Wickeldraht 43 zwei Spulen SP1 , SP2 gewickelt, um z.B. eine Parallelschaltung der Spulen zu ermöglichen. Die beiden Spulen sind aufeinander gewickelt. Aufgrund der beschriebenen Ausbildung ergibt sich eine einwandfreie Bewicklung der Zähne 1 bis 12 des Stators.
Aufgrund der beschriebenen Ausbildung des Statorpaketes 1 mit den Stegen 14, 15 kann der Stator für den Einsatz bei einem Außenläufermotor einfach und zuverlässig gewickelt werden. Der Start der Wicklung erfolgt im radial inneren Bereich der jeweiligen Isolierscheibe 12, 13, z.B. in einer der Aufnahmetaschen 7. Der Zahn wird dann von radial innen nach radial außen im Bereich des ersten Wickelraumes 54 bis zum Trennsteg 14, 15 bewickelt. Dann wird der Wickeldraht 43 durch den Durchlass 18 zwischen den Stegen 15 vom ersten Wickelraum 54 in den zweiten Wickelraum 55 hindurchgeführt. Nunmehr wird der Zahn von radial innen nach radial außen im Bereich des zweiten Wickelraumes 55 bis zum Kulissenkörper 10 bewickelt, der den Wickelraum 55 radial nach außen begrenzt und am radial äußeren Ende der Arme 4 der Zähne vorgesehen ist.
Der Wickeldraht 43 wird anschließend von radial außen nach radial innen innerhalb des zweiten Wickelraumes 55 geführt. Die hin- und hergehende Bewicklung des Zahnes wird so lange durchgeführt, bis der radial äußere Wickelraum 55 vollständig bewickelt ist.
Anschließend wird der Wickeldraht 43 durch den Durchlass 18 vom zweiten Wickelraum 55 in den ersten Wickelraum 54 zurückgeführt. Dann erfolgt die Bewicklung des Zahnes innerhalb des radial inneren Wickelraumes 54 von radial außen nach radial innen. Der Wickeldraht 43 wird dann radial nach innen geführt, damit er kontaktiert werden kann, z.B. in der jeweiligen Aufnahmetasche 7 mit Hilfe eines Schneidklemmkontaktes.
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Draht jedoch nicht zur Kontaktierung radial nach innen herausgeführt, sondern zum nächsten Zahn weitergeführt, um dort im radial inneren Wickelraum 54 die Bewicklung dieses nächsten Zahnes vorzunehmen. Der weitere Zahn wird dann nach dem gleichen Ablaufschema bewickelt, wie es beim vorhergehenden Zahn durchgeführt worden ist.
Es ist weiter möglich, die zweite Spule SP2 über die erste Spule SP1 und auch über die Stege 14, 15 zu wickeln, wenn die Stege 14, 15 so ausgebildet sind, dass sie bündig mit der ersten Spule SP1 abschließen, wie in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt ist.

Claims

Ansprüche Stator für einen Elektromotor oder einen Generator, insbesondere für einen Außenläufermotor, mit einem Ringbereich (3), von dem Zähne (1 bis 12) abstehen, die jeweils einen Arm (4) aufweisen, der sich vom Ringbereich (3) aus erstreckt, am freien Ende einen quer zu ihm verlaufenden Steg (5) aufweist und wenigstens eine Wicklung trägt, die wenigstens eine durch einen Wickeldraht (43) gewickelte Spule (SP1 , SP2) aufweist und in einem Wickelraum (54, 55) untergebracht ist, der sich vom Ringbereich (3) aus erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelraum (54, 55) durch wenigstens einen Trennsteg (14, 15) in hintereinander liegende Wickelraumabschnitte (54, 55) unterteilt ist, die am Arm (4) angeordnet sind. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstege (14, 15) an der Ober- und an der Unterseite der Zähne (1 bis 12) des Stators vorgesehen sind. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstege (14, 15) so angeordnet sind, dass die Wickelraumabschnitte (54, 55) unterschiedlich lang sind. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstege (15) zumindest einiger der Zähne (1 bis 12) an der Ober- und/oder Unterseite einen Durchlass (18) für den Wickeldraht (43) aufweisen. Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Durchlass (18) aufweisenden Trennstege (15) seitliche Führungen (59, 60) für den Wickeldraht (43) aufweisen. Stator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungen (59, 60) unter einem Winkel schräg zur Längsrichtung der Zähne (1 bis 12) verlaufen. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennsteg (14, 15) so am Zahn (1 bis 12) positioniert ist, dass das Ende der Spule am Ringbereich (3) liegt. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der radial innere Wickelraumabschnitt
(54) eine solche Breite in Umfangsrichtung des Stators hat, dass die Anzahl der Lagen (WL1 , WL2) der Spule (SP1 ) geradzahlig ist. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der radial äußere Wickelraumabschnitt
(55) eine solche Breite in Umfangsrichtung des Stators hat, dass die Anzahl der Lagen (WL1 bis WL4) der Spule (SP1 ) ein Vielfaches der Lagen im radial inneren Wickelraumabschnitt (54) beträgt. Stator nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des den Durchlass (18) aufweisenden Trennsteges (15), gemessen am Fuß des Trennsteges (15), ein ganzzahliges Vielfaches des Durchmessers des Wickeldrahtes (43) ist. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am freien Ende der Arme (4) der Zähne (1 bis 12) wenigstens ein Kulissenkörper (10) zur Umlenkung des Wickeldrahtes (43) vorgesehen ist. Stator nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenkörper (10) den radial äußeren Wickelabschnitt (55) radial begrenzt Stator nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenkörper (10) und/oder ein Umlenkkörper (37) mit wenigstens einem Axialsicherungselement (34) für den Wickeldraht (43) versehen ist. Stator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialsicherungselement (34) quer vom Kulissenkörper (10) und/oder vom Umlenkkörper (37) absteht. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennsteg (14, 15) Teil eines auf den Stirnseiten der Zähne (1 bis 12) aufliegenden Isolationselementes (12, 13) ist. Stator nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (12, 13) eine Isolierscheibe ist.
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