DE102006038588A1 - Winding e.g. stator winding, producing method for electric machine i.e. electromotor, involves winding conductor at winding tooth, and mechanically pressing conductor at tooth for forming full tight winding, where conductor has back-lack - Google Patents

Winding e.g. stator winding, producing method for electric machine i.e. electromotor, involves winding conductor at winding tooth, and mechanically pressing conductor at tooth for forming full tight winding, where conductor has back-lack Download PDF

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Abstract

The method involves winding a conductor (2) at winding tooth, and mechanically pressing the conductor at the winding tooth for forming a full tight winding, where the conductor has a back-lack (3). The conductor is heated, pressed and again cooled during pressing of the conductor, such that the back-lack produces a firm connection between adjacent conductor pieces, where the pressing force averages to 4 bars.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Statorwicklung einer elektrischen Maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine elektrische Maschine mit einer entsprechend hergestellten Statorwicklung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.The The invention relates to a method for producing a stator winding an electric machine according to the preamble of claim 1, as well as an electric machine with a According manufactured stator winding according to the preamble of claim 7th

Elektrische Maschinen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird, umfassen einen Stator, der aus mehreren ringförmig angeordneten Einzelpolen zusammengesetzt ist. Die Einzelpole bestehen jeweils aus einem so genannten Wickelzahn, auf dem Draht aufgewickelt ist. Im Betrieb der elektrischen Maschine werden die einzelnen Wicklungen bestromt und erzeugen dadurch einen Beitrag zu einem sich drehenden magnetischen Feld. Für die Leistungsfähigkeit des Elektromotors ist es von wesentlicher Bedeutung, dass die Wicklungen möglichst dicht gewickelt sind, d.h. eine möglichst hohe Fülldichte aufweisen. Im Grunde gilt: je höher die Fülldichte, desto höher die Leistungsfähigkeit der Maschine.electrical Machines referred to below include one Stator made up of several annular arranged individual poles is composed. The single poles exist each from a so-called winding tooth, wound on the wire is. During operation of the electric machine, the individual windings energized and thereby generate a contribution to a rotating magnetic field. For the efficiency Of the electric motor, it is essential that the windings as close as possible are wound, i. one possible high filling density exhibit. Basically, the higher the filling density, the higher the efficiency the machine.

Um eine hohe Fülldichte zu erreichen, ist es bekannt, den Draht in einer Wickelstation zunächst auf den Wickelzahn zu wickeln und danach mechanisch zu pressen. Dadurch wird zwar gegenüber einer nicht gepressten Wicklung eine höhere Fülldichte erreicht, nach dem Lösen der Pressbacken federt der Draht jedoch wieder geringfügig in seine Ausgangslage zurück, so dass die hohe Fülldichte nicht dauerhaft erhalten bleibt.Around a high filling density It is known to reach the wire in a winding station first Wind the winding tooth and then press it mechanically. Thereby is indeed opposite a non-pressed winding reaches a higher filling density, after the Solve the Pressing jaws the wire but again slightly in his Starting position back, so the high filling density not permanently preserved.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine bzw. deren Statorwicklung zu schaffen, mittels dessen die Fülldichte der Wicklung weiter erhöht werden kann.It is therefore an object of the present invention, a method for Production of an electrical machine or its stator winding to provide, by means of which the filling density of the winding can be further increased can.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1, sowie im Patentanspruch 7 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.Is solved this task according to the invention by the in claim 1, and in claim 7 specified Characteristics. Further embodiments of the invention are the subject of dependent claims.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, bei der Herstellung der Statorwicklung einen Draht zu verwenden, der mit einem Haftmittel versehen ist. Dadurch haften benachbarten Drahtstücke einer Wicklung beim Pressen, wenn sie miteinander in Kontakt kommen, aneinander und bleiben auch nach dem Lösen der Pressbacken in diesem Zustand. Die Fülldichte eines Einzelpols kann somit weiter erhöht werden. Darüber hinaus ist es nun möglich, einige Windungen mehr als bisher auf denselben Wickelzahn zu wickeln und somit die Induktivität der Wicklung zu erhöhen.One essential aspect of the invention is in the production the stator winding to use a wire, which provided with an adhesive is. As a result, adjacent pieces of wire adhere to a winding during pressing, when they come into contact with each other, together and stay behind the release the pressing jaws in this state. The filling density of a single pole can thus further increased become. About that it is now possible Wind a few turns more than before on the same winding tooth and thus the inductance to increase the winding.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird für die Wicklung ein Draht verwendet, der mit einem so genannten Back-Lack versehen ist. Diese Art von Lack schmilzt, wenn der Draht erhitzt wird und bildet eine feste Verbindung, wenn der Draht wieder abkühlt. Bei der Herstellung der Statorwicklung wird der Draht daher zunächst erhitzt und vorzugsweise noch im gepressten Zustand wieder abgekühlt, so dass der Back-Lack eine feste Verbindung zwischen den einzelnen Leiterschleifen herstellt.According to one preferred embodiment of Invention is for The winding uses a wire that has a so-called baking varnish is provided. This type of paint melts when the wire is heated and forms a tight connection when the wire cools down again. at Therefore, the wire is first heated in the production of the stator winding and preferably cooled down again in the pressed state, then that the baking varnish is a firm connection between the individual Produces conductor loops.

Zum Erhitzen des Drahtes wird dieser vorzugsweise bestromt. Der Draht erwärmt sich dabei durch die eigene ohmsche Verlustleistung. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Erhitzung des Drahtes entlang seines Umfangs, so dass nach allen Seiten eine gleichmäßige Haftwirkung erzielt wird. Dies äußert sich insbesondere in gleichmäßigen Abständen zu benachbart angeordneten Drahtabschnitten.To the Heating the wire, this is preferably energized. The wire heated thereby by its own ohmic power loss. This allows a uniform heating of the wire along its circumference, so that on all sides one uniform adhesive effect is achieved. This manifests itself especially at regular intervals adjacent wire sections.

Alternativ können natürlich auch andere Haftmittel verwendet werden.alternative can Naturally also other adhesives are used.

Die Presskraft beträgt vorzugsweise zwischen 2 bar und 6 bar und liegt insbesondere etwa bei 4 bar. Dadurch können sich insbesondere bestimmte, vom Haftmittel abhängige Schichtdicken des Haftmittels ergeben. Die Presskraft ist vorzugsweise so gewählt, dass einerseits die Schichtdicke möglichst gering ist, um einen hohen Füllgrad zu erzielen, andererseits um – insbesondere bei nicht isolierten Drähten – eine ausreichende Isolationswirkung zu benachbarten Wicklungen zu erzielen.The Pressing force amounts preferably between 2 bar and 6 bar and is especially at about 4 bar. Thereby can in particular certain, dependent on the adhesive layer thicknesses of the adhesive result. The pressing force is preferably chosen so that on the one hand the layer thickness as possible is low to a high degree of filling on the other hand, in particular for non-insulated wires - a sufficient Isolation effect to achieve adjacent windings.

Der Wickeldraht ist vorzugsweise ein Cu-Lackdraht.Of the Winding wire is preferably a copper enameled wire.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be exemplified below with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:

1a einen Einzelpol eines Stators mit Wicklung; 1a a single pole of a stator with winding;

1b einen Wickelzahn ohne Wicklung; 1b a winding tooth without winding;

2 eine Schnittansicht eines Stators einer elektrischen Maschine; 2 a sectional view of a stator of an electric machine;

3 einen Querschnitt eines Back-Lack-Drahtes; und 3 a cross section of a baking paint wire; and

4 die wesentlichen Verfahrensschritte zum Herstellen einer Statorwicklung mit hoher Fülldichte. 4 the main process steps for producing a stator winding with high filling density.

1a zeigt einen Einzelpol 4 einer elektrischen Maschine. Der Einzelpol 4 umfasst einen so genannten Wickelzahn 1, auf dem ein Draht 2 aufgewickelt ist. Die Wicklung ist mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet. 1a shows a single pole 4 an electric machine. The single pole 4 includes a so-called winding tooth 1 on which a wire 2 up is wrapped. The winding is denoted by the reference numeral 4 designated.

1b zeigt den Wickelzahn 1 ohne Wicklung. Wie zu erkennen ist, hat der Wickelzahn 1 eine Aufnahme für den Draht 2. 1b shows the winding tooth 1 without winding. As can be seen, the winding tooth has 1 a recording for the wire 2 ,

2 zeigt eine Schnittansicht eines Stators 5, der aus mehreren Einzelpolen von 1a zusammengesetzt ist. Die Einzelpole sind dabei ringförmig (im Schnitt betrachtet) an geordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur einer der Pole 1 mit einer Wicklung 4 dargestellt. 2 shows a sectional view of a stator 5 , which consists of several poles of 1a is composed. The single poles are arranged annularly (viewed in section). For clarity, only one of the poles 1 with a winding 4 shown.

3 zeigt den Wicklungsdraht 2 nochmals vergrößert im Querschnitt. Bei dem hier verwendeten Draht 2 handelt es sich um einen so genannten Back-Lack-Draht, der mit einem Back-Lack 3 beschichtet ist. Der Back-Lack hat die Eigenschaft, dass er beim Erhitzen schmilzt und beim Wieder-Erkalten eine feste Klebeverbindung zwischen benachbarten Drahtstücken herstellt. Dadurch bleibt die Wicklung 4 nach dem Pressen in Form und kann somit besonders dicht hergestellt werden. Somit können mehr Windungen auf demselben Wickelzahn untergebracht und die Induktivität der Wicklung erhöht werden. 3 shows the winding wire 2 again enlarged in cross section. For the wire used here 2 It is a so-called baked-paint wire, with a baking varnish 3 is coated. The baking varnish has the property that it melts when heated and when re-cooling creates a firm bond between adjacent pieces of wire. This leaves the winding 4 after pressing in shape and can thus be made very dense. Thus, more turns can be accommodated on the same winding tooth and the inductance of the winding can be increased.

4 zeigt ein Flussdiagramm mit den wesentlichen Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Herstellen einer Statorwicklung 4 mit hoher Fülldichte. Dabei wird der Wickelzahn 1 zunächst in einer Wickelstation gewickelt (Schritt 10). Der gewickelte Einzelpol 1 wird dann in eine Pressvorrichtung eingesetzt und erhitzt (Schritt 11). Das Erhitzen des Drahts erfolgt vorzugsweise durch Bestromung mit einem relativ hohen Strom von mehreren Ampere, beispielsweise 20 A bis 25 A. 4 shows a flowchart with the essential steps of a method for producing a stator winding 4 with high filling density. This is the winding tooth 1 initially wrapped in a winding station (step 10 ). The wound single pole 1 is then inserted into a pressing device and heated (step 11 ). The heating of the wire is preferably carried out by energization with a relatively high current of several amperes, for example 20 A to 25 A.

In Schritt 12 wird die Wicklung 4 dann im erhitzten Zustand gepresst und in Schritt 13 noch unter Einwirkung der Presse abkühlen gelassen. Der Pressvorgang kann beispielsweise bei einem Pressdruck zwischen 2 und 6 bar, vorzugsweise etwa 4 bar durchgeführt werden. Dabei ist darauf zu achten, dass der Pressdruck nicht so hoch ist, dass die Isolierung des Drahtes 2 verletzt wird. In diesem Fall würde es zu einem ungewollten Windungsschluss zwischen einzelnen Windungen kommen.In step 12 will the winding 4 then pressed in the heated state and in step 13 allowed to cool still under the action of the press. The pressing process can be carried out, for example, at a pressure between 2 and 6 bar, preferably about 4 bar. It is important to ensure that the pressure is not so high that the insulation of the wire 2 get hurt. In this case, there would be an unwanted turn short between individual turns.

Nach dem Abkühlen in Schritt 13 wird die Pressvorrichtung wieder geöffnet (Schritt 14). Da der erkaltete Back-Lack eine feste Verbindung zwischen den einzelnen Leiterstücken herstellt, bleibt die Wicklung 4 im Wesentlichen in Form. Die Fülldichte der Wicklung ist damit sehr hoch und es können mehr Windungen pro Volumeneinheit auf einem Wickelzahn untergebracht werden.After cooling in step 13 the pressing device is opened again (step 14 ). Since the cooled baking varnish establishes a firm connection between the individual conductor pieces, the winding remains 4 essentially in shape. The filling density of the winding is thus very high and it can be accommodated more turns per unit volume on a winding tooth.

11
Wickelzahnwinding gear
22
Drahtwire
33
Back-LackBack-paint
44
Wicklungwinding
55
Statorstator
10–1410-14
Verfahrensschrittesteps

Claims (7)

Verfahren zur Herstellung einer Wicklung (4) einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Elektromotors, wobei ein Draht (2) auf einen Wickelzahn (1) gewickelt und mechanisch gepresst wird, um eine hohe Fülldichte zu erreichen, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einem Haftmittel (3) versehener Draht (2) verwendet wird.Method for producing a winding ( 4 ) of an electrical machine, in particular an electric motor, wherein a wire ( 2 ) on a winding tooth ( 1 ) and mechanically pressed to achieve a high filling density, characterized in that one with an adhesive ( 3 ) provided wire ( 2 ) is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (2) mit einem Back-Lack (3) versehen ist.Method according to claim 1, characterized in that the wire ( 2 ) with a baking varnish ( 3 ) is provided. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (2) erhitzt (11), gepresst (12) und noch während des Pressens (12) wieder abgekühlt (13) wird, so dass das Haftmittel (3) eine feste Verbindung zwischen benachbarten Leiterstücken (2) herstellt.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the wire ( 2 ) ( 11 ), pressed ( 12 ) and even during pressing ( 12 ) cooled down again ( 13 ), so that the adhesive ( 3 ) a fixed connection between adjacent conductor pieces ( 2 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (2) bestromt wird, um ihn zu erhitzen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the wire ( 2 ) is energized to heat it. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Presskraft zwischen 2 bar und 6 bar, insbesondere etwa 4 bar beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the pressing force between 2 bar and 6 bar, in particular approximately 4 bar. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (2) mit einem Cu-Lack versehen ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the wire ( 2 ) is provided with a Cu-lacquer. Elektrische Maschine mit einer Statorwicklung, die nach einem der vorhergehenden Verfahren hergestellt wurde.Electric machine with a stator winding, the was prepared according to one of the preceding methods.
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