DE102012222318A1

DE102012222318A1 - Toothed segment coil combination for an electric machine

Info

Publication number: DE102012222318A1
Application number: DE102012222318.5A
Authority: DE
Inventors: Bjoern Nommensen; Jan Schlegel; Lukas Leitz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2014-06-05
Also published as: WO2014086513A3; CN104813566B; WO2014086513A2; EP2929618A2; CN104813566A

Abstract

Eine Zahnsegment-Spulen-Kombination für eine elektrische Maschine weist Zahnsegmente mit einem Trägerjoch und einem Trägerzahn auf, um den Spulendraht gewickelt ist, der im Wicklungsbereich des Trägerzahns einen rechteckförmigen Querschnitt und in seinem endseitigen Anschlussabschnitt einen abgerundeten Querschnitt aufweist.A sector gear-coil combination for an electric machine has toothed segments with a support yoke and a support tooth, wound around the coil wire, which has a rectangular cross section in the winding region of the support tooth and a rounded cross section in its end connection section.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnsegment-Spulen-Kombination für eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a toothed-segment-coil combination for an electric machine according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

In der DE 10 2004 025 105 A1 wird ein Stator einer elektrischen Maschine beschrieben, der sich in Umfangsrichtung aus einer Vielzahl einzelner Zahnsegmente zusammensetzt, die jeweils aus einem Trägerjoch und einem am Trägerjoch angeordneten Trägerzahn bestehen. Die aneinanderliegenden Trägerjoche bilden den radial außenliegenden Statorring, auf die Trägerzähne sind bestrombare Spulen gewickelt. Die Spulen bestehen jeweils aus einem Spulendraht mit rechteckförmigem Querschnitt, der im Bereich stirnseitiger Anschlussabschnitte, über die der Anschluss an eine Stromquelle erfolgt, gegenüber der Drahtwicklung winklig abgebogen ist. Die Anschlussabschnitte sind in Stützabschnitten, welche mit dem Trägerzahn verbunden sind, geführt.In the DE 10 2004 025 105 A1 a stator of an electric machine is described, which is composed in the circumferential direction of a plurality of individual tooth segments, each consisting of a support yoke and a carrier yoke arranged on the support tooth. The adjoining Trägerjoche form the radially outer stator ring, on the support teeth are wound energizable coils. The coils each consist of a coil wire with a rectangular cross-section, which is bent at an angle to the wire winding in the region of end-side connection sections, via which the connection to a power source takes place. The connection sections are guided in support sections, which are connected to the carrier tooth.

Zum Stand der Technik wird ergänzend auf die JP 2008-306816 A verwiesen, aus der es bekannt ist, den Trägerzahn mit einer sägezahnähnlichen Oberfläche zu versehen, die gegenüber der Trägerzahnlängsachse winklig geneigte Halteschrägen aufweist, wobei in jeder Halteschräge mehrere Windungen des Wicklungsdrahtes mit rundem Querschnitt aufgenommen sind.The prior art is in addition to the JP 2008-306816 A referred, from which it is known to provide the carrier tooth with a sawtooth-like surface having opposite the carrier tooth longitudinal axis angularly inclined retaining slants, wherein in each retaining slant a plurality of turns of the winding wire are received with a round cross-section.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen den Wirkungsgrad bzw. die Drehmomentendichte einer elektrischen Maschine zu verbessern.The invention has for its object to improve the efficiency or torque density of an electric machine with simple design measures.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.

Die erfindungsgemäße Zahnsegment-Spulen-Kombination ist bevorzugt Bestandteil eines Stators, beispielsweise eines Innenläufermotors, wobei der Stator über den Umfang eine Mehrzahl derartiger Zahnsegment-Spulen-Kombinationen aufweist. Möglich ist aber auch eine Anwendung der Zahnsegment-Spulen-Kombination in einem Rotor bzw. Anker einer elektrischen Maschine, wobei auch in diesem Fall sich über den Umfang, beispielsweise radial nach außen ragend, eine Mehrzahl derartiger Zahnsegment-Spulen-Kombinationen erstrecken.The toothed-segment / coil combination according to the invention is preferably part of a stator, for example an internal-rotor motor, wherein the stator has a plurality of such tooth-segment-coil combinations over the circumference. However, it is also possible to use the toothed-segment-coil combination in a rotor or armature of an electrical machine, wherein a plurality of such toothed-segment-coil combinations also extend in this case over the circumference, for example projecting radially outwards.

Das Zahnsegment umfasst ein Trägerjoch und einen am Trägerjoch angeordneten Trägerzahn zur Aufnahme des gewickelten Spulendrahts. Im fertig montierten Zustand bilden die aneinandergesetzten Zahnsegmente im Bereich ihrer Trägerjoche einen umlaufenden Ring, beispielsweise einen Statorring, an dem sich üblicherweise radial nach innen ragend die Trägerzähne zur Aufnahme der Spulen erstrecken. Trägerjoch und Trägerzahn können einteilig ausgebildet sein, wobei grundsätzlich auch eine zweiteilige Ausführung in Betracht kommt, bei der das Trägerjoch und der Trägerzahn miteinander verbunden sind. Die Zahnsegmente sind zur Bildung eines durchgehenden Ringes im Bereich der Umfangsstirnseiten der Trägerjoche miteinander verbunden. Jedes Trägerjoch ist vorteilhafterweise kreisbogenförmig ausgebildet, so dass im zusammengesetzten Zustand ein durchgehender Ring geformt ist. Trägerjoch und Trägerzahn eines Zahnsegments können als ein Lamellenpaket mit einer Mehrzahl gleichartiger, in Achsrichtung aufeinanderliegender Einzellamellen ausgebildet sein, die jeweils zumindest annähernd T-förmig ausgebildet sind. The toothed segment comprises a carrier yoke and a carrier tooth arranged on the carrier yoke for receiving the wound coil wire. In the assembled state, the toothed segments set against one another form a circumferential ring in the region of their support yokes, for example a stator ring, on which the support teeth for receiving the coils usually extend radially inwardly. Support yoke and support tooth may be integrally formed, in principle, a two-piece design is considered, in which the support yoke and the support tooth are interconnected. The toothed segments are connected together to form a continuous ring in the region of the peripheral end faces of the Trägerjoche. Each carrier yoke is advantageously formed in a circular arc, so that in the assembled state, a continuous ring is formed. Support yoke and support tooth of a toothed segment may be formed as a disk set with a plurality of similar, superimposed in the axial direction individual laminations, which are each formed at least approximately T-shaped.

Der Spulendraht, der um den Trägerzahn zu einer Spule gewickelt ist, weist im Wicklungsbereich einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Der endseitige Anschlussabschnitt des Spulendrahts, über den die Spule an eine Stromquelle angeschlossen wird, besitzt dagegen einen abgerundeten Querschnitt. Der Anschlussabschnitt ist entlang der Stirnseite des Trägerjochs geführt und nimmt mit der Wicklungsrichtung am Trägerzahn einen Winkel ein.The coil wire, which is wound around the carrier tooth into a coil, has a rectangular cross-section in the winding region. The end-side terminal portion of the coil wire, via which the coil is connected to a power source, however, has a rounded cross-section. The connection section is guided along the end face of the carrier yoke and makes an angle with the winding direction on the carrier tooth.

Diese Ausführung hat den Vorteil, dass aufgrund des abgerundeten Querschnitts des Spulendrahts die Torsion des endseitigen Anschlussabschnittes keine oder zumindest nur eine untergeordnete Rolle spielt. Anschlussabschnitte mit rechteckförmigem Querschnitt sind mit der Querschnittslängsseite parallel zur Stirnseite des Trägerjochs geführt, was ein Umbiegen und eine Torsion des Spulendrahts insbesondere im Übergang vom Wicklungsbereich zum Anschlussabschnitt erforderlich macht. Das Umbiegen und die Torsion des Spulendrahts führt im Stand der Technik bei einem ausschließlich rechteckförmigen Querschnitt zu einem Aufbauchen im Übergang vom Wicklungsbereich zum endseitigen Anschlussabschnitt, was den für die Wicklung zur Verfügung stehenden Raum einschränkt und zu einer geringeren Wicklungsanzahl und dementsprechend zu einem schlechteren Füllfaktor führt. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung mit abgerundetem Querschnitt im Bereich des Anschlussabschnittes kann dagegen das Aufbauchen des Spulendrahts im Übergang vom Wicklungsbereich zum Anschlussabschnitt vermieden oder zumindest reduziert werden, so dass im Vergleich zu rechteckförmigen Drahtquerschnitten zumindest eine zusätzliche Wicklungslage auf den Trägerzahn aufgebracht und damit der Füllfaktor erhöht werden kann.This embodiment has the advantage that due to the rounded cross-section of the coil wire, the torsion of the terminal connection section plays no or at least only a minor role. Terminal sections with rectangular cross-section are guided with the cross-sectional longitudinal side parallel to the end face of the Trägerjochs, which makes a bending and torsion of the coil wire in particular in the transition from the winding area to the connection section required. The bending and twisting of the coil wire leads in the prior art with an exclusively rectangular cross-section to bulge in the transition from the winding region to the end-side terminal portion, which restricts the space available for the winding and leads to a lower number of turns and consequently to a poorer fill factor , In contrast, in the embodiment according to the invention with a rounded cross-section in the region of the connection section, bulging of the coil wire in the transition from the winding region to the connection section can be avoided or at least reduced, so that at least one additional winding layer is applied to the carrier tooth in comparison with rectangular wire cross-sections, thus increasing the fill factor can.

Vorteilhafterweise ist der Querschnitt im endseitigen Anschlussabschnitt kreisrund ausgebildet, so dass die Torsionslage des Anschlussabschnittes im Bereich der Stirnseite des Trägerjochs keine Rolle spielt. In Betracht kommt aber auch ein abgerundeter Querschnitt, beispielsweise ein viereckiger, insbesondere quadratischer Grundquerschnitt mit verrundeten Kanten oder ein elliptischer Querschnitt. Advantageously, the cross-section in the end-side connection section is circular, so that the torsion position of the connection section plays no role in the region of the end face of the support yoke. However, it is also possible to use a rounded cross section, for example a quadrangular, in particular square, basic cross section with rounded edges or an elliptical cross section.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist der Spulendraht bereits an der Übergangskante zwischen dem Wicklungsbereich am Trägerzahn und der Stirnseite des Trägerjochs einen abgerundeten Querschnitt auf. An der Übergangskante ist der Spulendraht winklig umgebogen, wobei aufgrund des abgerundeten Querschnittes ein Aufwölben bzw. -bauchen des Drahtes zumindest weitgehend vermieden wird. Des Weiteren ist es aufgrund des abgerundeten Querschnittes nicht erforderlich, den Draht im Bereich seines endseitigen Anschlussabschnittes zu tordieren, wodurch ebenfalls die Gefahr eines Aufbauchens reduziert ist.According to an advantageous embodiment, the coil wire already at the transition edge between the winding region on the carrier tooth and the end face of the Trägerjochs a rounded cross-section. At the transition edge of the coil wire is bent at an angle, wherein due to the rounded cross-section bulging or bulging of the wire is at least largely avoided. Furthermore, due to the rounded cross-section, it is not necessary to twist the wire in the region of its end-side connection section, which likewise reduces the risk of a bulging up.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung sind am Trägerzahn in Radialrichtung mehrere aufeinanderfolgende Halteschrägen angeordnet, die jeweils gegenüber der radialen Richtung winklig ausgerichtet sind. Die Halteschrägen sind insbesondere Teil einer Isoliermaske bzw. -schicht, die elektrisch isolierend wirkt und unmittelbar auf den Trägerzahn aufgebracht ist. Der Spulendraht ist auf die Isolierschicht gewickelt, wobei in jeder Wicklungslage pro Halteschräge mindestens ein Drahtabschnitt des Spulendrahts aufgenommen ist. Aufgrund der winkligen Ausrichtung der Halteschrägen bezogen auf die Radialrichtung wird der Spulendraht während des Wicklungsprozesses sicher aufgenommen und an zwei Positionen abgestützt, nämlich zum einen an der Halteschräge und zum andern an der Stufe im Übergang zur benachbarten Halteschräge. Die weiteren, zusätzlichen Wicklungslagen können ebenfalls bei rechteckförmigem Querschnitt des Drahtes an zwei Stellen abgestützt werden, nämlich im Bereich der Querschnittslängsseite an der darunterliegenden Wicklungslage und im Bereich der Querschnittsschmalseite an der benachbarten Schmalseite der parallelen Drahtwicklung. Insgesamt wird auf diese Weise eine geordnete Wicklung in mehreren, aufeinanderliegenden Lagen erzielt und eine unkontrollierte Anordnung des Spulendrahts mit schräg über eine darunter liegende Wicklungslage verlaufendem Drahtabschnitt vermieden. Die sägezahnähnliche Struktur setzt sich hierbei während des Wicklungsprozesses über alle Wicklungslagen fort. According to a further expedient embodiment, a plurality of successive retaining slopes are arranged on the support tooth in the radial direction, which are each aligned at an angle relative to the radial direction. The retaining slants are in particular part of an insulating mask or layer which acts as an electrical insulator and is applied directly to the support tooth. The coil wire is wound on the insulating layer, wherein in each winding layer per retaining bevel at least one wire section of the coil wire is received. Due to the angular orientation of the support slants with respect to the radial direction of the coil wire is securely received during the winding process and supported at two positions, namely on the support slope and the other at the stage in transition to the adjacent support bevel. The additional, additional winding layers can also be supported in a rectangular cross-section of the wire in two places, namely in the region of the cross-sectional longitudinal side of the underlying winding layer and in the region of the cross-sectional narrow side on the adjacent narrow side of the parallel wire winding. Overall, an orderly winding is achieved in several, superimposed layers in this way and avoided an uncontrolled arrangement of the coil wire with obliquely extending over an underlying winding layer wire section. The sawtooth-like structure continues during this winding process over all winding layers.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist die Breite der Halteschrägen auf die Querschnittslängsseite des Spulendrahts abgestimmt; die Breite der Halteschrägen und die Querschnittslängsseite des Spulendrahts sind zumindest annähernd gleich groß. Somit füllt der Spulendraht die Breite der Halteschrägen aus, wobei durch die Schrägstellung die Querschnittsschmalseite an die entsprechende Schmalseite einer benachbarten Drahtwicklung angrenzt und sich an dieser abstützt. According to a further expedient embodiment, the width of the retaining slants is matched to the cross-sectional longitudinal side of the coil wire; the width of the retaining slants and the cross-sectional longitudinal side of the coil wire are at least approximately equal. Thus, the coil wire fills the width of the retaining slants, wherein the cross-sectional narrow side adjoins the corresponding narrow side of an adjacent wire winding by the inclined position and is supported on this.

Grundsätzlich möglich ist es auch, dass die Breite der Halteschrägen und die Querschnittslängsseite des Spulendrahts voneinander abweichen, beispielsweise die Halteschräge größer ist als die Querschnittslängsseite des Spulendrahts, so dass gegebenenfalls mehrere Drahtwicklungen auf eine Halteschräge passen. Des Weiteren ist es möglich, dass die Querschnittslängsseite des Spulendrahts größer ist als die Breite der Halteschräge, so dass ein Spulendraht über eine Halteschräge hinausragt. Da die Breite der Halteschrägen und die Querschnittslängsseite des Spulendrahts voneinander abweichen können, können Wicklungsdrähte unterschiedlicher Abmessungen auf ein und demselben Design der Isoliermasken gewickelt werden, was eine erhebliche Reduzierung der Variantenanzahl in der Fertigung bedeutet.In principle, it is also possible that the width of the retaining slants and the cross-sectional longitudinal side of the coil wire deviate from one another, for example, the support slant is greater than the cross-sectional longitudinal side of the coil wire, so that optionally several wire windings fit on a retaining slant. Furthermore, it is possible that the cross-sectional longitudinal side of the coil wire is greater than the width of the retaining bevel, so that a coil wire protrudes beyond a retaining bevel. Since the width of the support ramps and the cross-sectional longitudinal side of the coil wire can differ from each other, winding wires of different dimensions can be wound on the same design of insulating masks, which means a significant reduction in the number of variants in the production.

Der Winkel zwischen den Halteschrägen und der Radialrichtung liegt in einem Wertebereich größer als 0° und kleiner als 90°. Vorteilhafterweise liegt der Winkel zwischen 0° und 45°, vorzugsweise zwischen 0° und 20°, beispielsweise bei 10°.The angle between the retaining slants and the radial direction is in a range of values greater than 0 ° and less than 90 °. Advantageously, the angle is between 0 ° and 45 °, preferably between 0 ° and 20 °, for example at 10 °.

Des Weiteren ist es zweckmäßig, dass sämtliche Halteschrägen gegenüber der Radialrichtung den gleichen Winkel aufweisen. Auch weisen vorteilhafterweise sämtliche Halteschrägen die gleiche Breite auf. Gleichwohl ist es auch möglich, Halteschrägen mit unterschiedlicher Breite und/oder unterschiedlicher Winkelausrichtung vorzusehen.Furthermore, it is expedient that all retaining bevels relative to the radial direction have the same angle. Also, advantageously all retaining slants have the same width. However, it is also possible to provide retaining bevels with different width and / or different angular orientation.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:

1 ein Zahnsegment, welches Bestandteil eines Stators ist, mit einem Trägerjoch und einem Trägerzahn zur Aufnahme einer Spule, mit einem Stück Spulendraht, der im Wicklungsbereich einen rechteckförmigen Querschnitt und im endseitigen Anschlussabschnitt einen runden Querschnitt aufweist, 1 a toothed segment, which is part of a stator, with a carrier yoke and a carrier tooth for accommodating a coil, with a piece of coil wire which has a rectangular cross-section in the winding region and a round cross-section in the end-side connection section,

2 das Zahnsegment in Seitenansicht, 2 the toothed segment in side view,

3 ein Zahnsegment mit einer auf den Trägerzahn aufgebrachten Isolierschicht, die Halteschrägen mit einem sägezahnartigen Profil zur Aufnahme der gewickelten Spulendrähte aufweist, 3 a toothed segment having an insulating layer applied to the support tooth and having retaining slants with a sawtooth-like profile for receiving the wound coil wires,

4 in vergrößerter Darstellung ein Zahnsegment mit aufgewickelter Spule, 4 in an enlarged view a toothed segment with wound coil,

5 in vergrößerter Darstellung mehrere Lagen von Spulendraht mit unterschiedlichem Querschnitt. 5 in an enlarged view several layers of coil wire with different cross section.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.

In den 1 und 2 ist ein Zahnsegment 1 eines Stators für eine elektrische Maschine dargestellt. Das Zahnsegment 1 weist ein kreisbogenförmiges Trägerjoch 2 und einen sich radial zum Trägerjoch 2 erstreckenden Trägerzahn 3 auf, der aus einem Trägerzahn-Grundkörper 4 und einem Zahnkopf 5 mit verbreitertem Querschnitt besteht, wobei der Zahnkopf 5 dem Trägerjoch 2 radial gegenüberliegend angeordnet ist. Wie in 1 strichliert angedeutet, setzen sich in Umfangsrichtung mehrere Zahnsegmente 1 zu dem Stator zusammen, wobei bogenförmige Trägerjoche 2 den Statorring bilden, gegenüber dem sich die Trägerzähne 3 radial nach innen erstrecken. Die radial innenliegende Stirnseite des Zahnkopfes 5 grenzt in der elektrischen Maschine an den Rotor bzw. Anker an.In the 1 and 2 is a toothed segment 1 a stator for an electric machine shown. The toothed segment 1 has a circular arc-shaped carrier yoke 2 and a radially to the Trägerjoch 2 extending carrier tooth 3 on, which consists of a carrier tooth base body 4 and a tooth head 5 with broadened cross section, with the tooth head 5 the yoke 2 is arranged radially opposite one another. As in 1 indicated by dashed lines, set in the circumferential direction several tooth segments 1 to the stator together, wherein arcuate Trägerjoche 2 form the stator ring, opposite to the carrier teeth 3 extend radially inward. The radially inner end face of the tooth head 5 adjoins the rotor or armature in the electric machine.

Der Trägerzahn 3 bildet einen Wicklungsbereich zur Aufnahme einer aus Spulendraht 6 gewickelten Spule. Der Spulendraht 6 weist, wie mit den Querschnittskennzeichnungen angedeutet, im Wicklungsbereich einen rechteckförmigen Querschnitt auf und in seinem endseitigen Anschlussabschnitt 6a einen kreisrunden Querschnitt. Der Übergang zwischen dem Wicklungsbereich und dem Anschlussabschnitt 6a erfolgt durch Umbiegen des Drahtes um eine Übergangskante 7, die im Übergang zwischen dem Wicklungsbereich und der Stirnseite 2a des Trägerjochs 2 liegt. Der Spulendraht 6 besitzt bereits im Bereich der Übergangskante 7 einen kreisrunden Querschnitt, was die Umbiegung um annähernd 90° erleichtert, so dass der Spulendraht im Wicklungsbereich unmittelbar an der radial innenliegenden Seite des Trägerjochs 2 und der Anschlussabschnitt 6a unmittelbar vor der Stirnseite 2a des Trägerjochs liegt und ein Ausbeulen bzw. -bauchen im Übergang an der Übergangskante 7 vermieden wird. Wie 2 zu entnehmen, liegt der Anschlussabschnitt 6a geringfügig auf Abstand, jedoch parallel verlaufend zur Stirnseite 2a des Trägerjochs 2.The carrier tooth 3 forms a winding area for receiving a coil wire 6 wound coil. The coil wire 6 has, as indicated by the cross-sectional markings, in the winding region on a rectangular cross-section and in its end-side connection portion 6a a circular cross-section. The transition between the winding region and the connection section 6a is done by bending the wire around a transition edge 7 , in the transition between the winding area and the front side 2a of the yoke 2 lies. The coil wire 6 already owns in the area of the transitional edge 7 a circular cross-section, which facilitates the bend by approximately 90 °, so that the coil wire in the winding area directly to the radially inner side of the Trägerjochs 2 and the connection section 6a immediately in front of the front 2a the yoke is lying and a bulging or bulging in the transition at the transition edge 7 is avoided. As 2 can be seen, is the connection section 6a slightly spaced but parallel to the face 2a of the yoke 2 ,

In den 3 bis 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Wicklungsdraht im Wicklungsbereich ebenfalls einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist. Der Trägerzahn 3 des Zahnsegments 1 ist von einer Isolierschicht bzw. -maske 8 bedeckt, die elektrisch isolierend wirkt und eine sägezahnähnliche Struktur mit mehreren, in Radialrichtung aufeinanderfolgenden Halteschrägen 9 aufweist. Die Halteschrägen 9 nehmen gegenüber der Radialrichtung 10, welche mit der Längsachse des Zahnsegments 1 zusammenfällt, einen Winkel α ein, der in einem Winkelbereich von vorteilhafterweise größer 0° und kleiner 45° liegt. Im Ausführungsbeispiel liegt der Winkel α bei etwa 15°. Der Spulendraht 6 ist in der ersten Lage unmittelbar auf den Halteschrägen 9 aufgenommen, wobei der Querschnitt des Spulendrahtes 6 so an die Halteschrägen angepasst ist, dass die Breite der Halteschrägen 9 und die Querschnittslängsseite des Spulendrahts 6 zumindest annähernd gleich sind. Somit füllt der Spulendraht 6 die Halteschräge 9 vollständig aus. In the 3 to 5 another embodiment is shown, in which the winding wire in the winding region also has a rectangular cross-section. The carrier tooth 3 of the tooth segment 1 is of an insulating layer or mask 8th covered, which acts electrically insulating and sawtooth-like structure with a plurality of radially successive support slopes 9 having. The retaining slants 9 take opposite to the radial direction 10 , which coincide with the longitudinal axis of the tooth segment 1 coincides, an angle α, which is in an angular range of advantageously greater than 0 ° and less than 45 °. In the exemplary embodiment, the angle α is about 15 °. The coil wire 6 is in the first position directly on the support slopes 9 taken, with the cross section of the coil wire 6 adapted to the support slopes that the width of the retaining slants 9 and the cross-sectional longitudinal side of the coil wire 6 at least approximately the same. Thus, the coil wire fills 6 the support slopes 9 completely off.

In 3 ist die erste Lage des Spulendrahtes 6 dargestellt, die unmittelbar auf der Isolierschicht 9 aufliegt. In 4 sind mehrere aufeinanderliegende Lagen des Spulendrahtes dargestellt, wobei die einzelnen Spulendrähte pro Lage durchnummeriert sind, um den Wicklungsprozess zu verdeutlichen. Im Ausführungsbeispiel weist die Isolierschicht 8 sechs Halteschrägen 9 auf, die in Radialrichtung aneinander anschließend angeordnet sind und jeweils einen Spulendraht aufnehmen, der in 4 mit arabischen Ziffern 1 bis 6 in der ersten Spulendrahtlage durchnummeriert ist. Aufgrund der Querschnittsform des Spulendrahts und der winkligen Anordnung der Halteschrägen 9 liegt jeder einzelne Spulendraht mit seiner Querschnittslängsseite flächig auf einer Halteschräge 9 und grenzt mit seiner Querschnittsschmalseite an den stirnseitigen Absatz der benachbarten Halteschräge bzw. an den Abschnitt 8a der Isolierschicht, der an der radial innenliegenden Seite des Trägerjochs 2 angeordnet ist.In 3 is the first layer of the coil wire 6 shown directly on the insulating layer 9 rests. In 4 several superimposed layers of the coil wire are shown, with the individual coil wires per layer are numbered to illustrate the winding process. In the exemplary embodiment, the insulating layer 8th six retaining slants 9 on, which are arranged adjacent to each other in the radial direction and each receive a coil wire, the in 4 with Arabic numerals 1 to 6 is numbered in the first coil wire layer. Due to the cross-sectional shape of the coil wire and the angular arrangement of the retaining slants 9 Each individual coil wire lies with its cross-sectional longitudinal face flat on a retaining bevel 9 and borders with its cross-sectional narrow side to the frontal shoulder of the adjacent support bevel or to the section 8a the insulating layer, on the radially inner side of the Trägerjochs 2 is arranged.

Während des Wicklungsprozesses wird zunächst eine Lage mit den Spulendrahtabschnitten 1 bis 6 auf die Isolierschicht 8 aufgebracht. Anschließend wird die zweite Lage mit den Spulendrähten 7 bis 12 aufgebracht, wobei der erste Spulendraht 7 der zweiten Lage unmittelbar auf den letzten Spulendraht 6 der ersten Lage aufgelegt wird. Die zweite Lage mit den Spulendrähten 7 bis 12 stützt sich hierbei mit den Querschnittsschmalseiten an den Querschnittsschmalseiten der ersten Lage ab. Die Wicklung der dritten Lage mit den Spulendrähten 13, 14 etc. und den weiteren Lagen erfolgt in entsprechender Weise.During the winding process, first a layer with the coil wire sections 1 to 6 on the insulating layer 8th applied. Subsequently, the second layer with the coil wires 7 to 12 applied, wherein the first coil wire 7 the second layer immediately on the last coil wire 6 the first layer is placed. The second layer with the coil wires 7 to 12 is supported in this case with the cross-sectional narrow sides on the cross-sectional narrow sides of the first layer. The winding of the third layer with the coil wires 13 . 14 etc. and the other layers is done in a similar manner.

In den Ausführungsbeispielen gemäß den 3 und 4 ist die Querschnittslängsseite des Spulendrahts identisch mit der Breite der Halteschrägen 9. Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind weitere Spulendrähte 6 exemplarisch dargestellt, die eine abweichende Querschnittsgeometrie aufweisen, nämlich eine kürzere bzw. längere Querschnittslängsseite im Vergleich zur Breite der Halteschräge 9 besitzen. Grundsätzlich kann auch mit derartigen Spulendrähten die Wicklung der Spule auf der Isolierschicht 8 mit den Halteschrägen 9 durchgeführt werden.In the embodiments according to the 3 and 4 the cross-sectional longitudinal side of the coil wire is identical to the width of the retaining slants 9 , In the embodiment according to 5 are more coil wires 6 illustrated by way of example, which have a different cross-sectional geometry, namely a shorter or longer cross-sectional longitudinal side in comparison to the width of the retaining bevel 9 have. Basically, even with such coil wires, the winding of the coil on the insulating layer 8th with the retaining slants 9 be performed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004025105 A1 [0002] DE 102004025105 A1 [0002]
JP 2008-306816 A [0003] JP 2008-306816 A [0003]

Claims

Zahnsegment-Spulen-Kombination für eine elektrische Maschine, wobei das Zahnsegment (1) ein Trägerjoch (2) und einen am Trägerjoch (2) angeordneten Trägerzahn (3) aufweist, mit einem um den Trägerzahn (3) gewickelten Spulendraht (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Spulendraht (6) im Wicklungsbereich des Trägerzahns (3) einen rechteckförmigen Querschnitt und in seinem endseitigen Anschlussabschnitt (6a), der entlang der Stirnseite (2a) des Trägerjochs (2) geführt ist, einen abgerundeten Querschnitt aufweist.Toothed segment-coil combination for an electric machine, wherein the toothed segment ( 1 ) a yoke ( 2 ) and one at the yoke ( 2 ) arranged carrier tooth ( 3 ), with a to the support tooth ( 3 ) wound coil wire ( 6 ), characterized in that the coil wire ( 6 ) in the winding region of the carrier tooth ( 3 ) has a rectangular cross-section and in its end-side connecting portion ( 6a ), along the front side ( 2a ) of the yoke ( 2 ), has a rounded cross-section.

Zahnsegment-Spulen-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulendraht (6) an der Übergangskante (7) zwischen dem Wicklungsbereich am Trägerzahn (3) und der Stirnseite (2a) des Trägerjochs (2) einen abgerundeten Querschnitt aufweist.Toothed-coil combination according to claim 1, characterized in that the coil wire ( 6 ) at the transition edge ( 7 ) between the winding area on the carrier tooth ( 3 ) and the front side ( 2a ) of the yoke ( 2 ) has a rounded cross-section.

Zahnsegment-Spulen-Kombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der abgerundete Querschnitt des Spulendrahts (6) als kreisrunder Querschnitt ausgebildet ist.Toothed-coil combination according to claim 1 or 2, characterized in that the rounded cross section of the coil wire ( 6 ) is formed as a circular cross-section.

Zahnsegment-Spulen-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Trägerzahn (3) in Radialrichtung mehrere aufeinanderfolgende Halteschrägen (9) angeordnet sind, die jeweils gegenüber der Radialrichtung winklig ausgerichtet sind. Toothed-coil combination according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the tooth carrier ( 3 ) in the radial direction a plurality of consecutive retaining slants ( 9 ) are arranged, which are each aligned at an angle relative to the radial direction.

Zahnsegment-Spulen-Kombination nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen den Halteschrägen (9) und der Radialrichtung größer als 0° und kleiner als 90° ist, insbesondere zwischen 0° und 45°, vorzugsweise zwischen 0° und 20° liegt. Toothed segment-coil combination according to claim 4, characterized in that the angle between the retaining slants ( 9 ) and the radial direction is greater than 0 ° and less than 90 °, in particular between 0 ° and 45 °, preferably between 0 ° and 20 °.

Zahnsegment-Spulen-Kombination nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Halteschrägen (9) gegenüber der Radialrichtung (10) den gleichen Winkel aufweisen.Toothed segment-coil combination according to claim 4 or 5, characterized in that all retaining slants ( 9 ) with respect to the radial direction ( 10 ) have the same angle.

Zahnsegment-Spulen-Kombination nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschrägen (9) in Radialrichtung (10) ein sägezahnartiges Profil bilden.Toothed-coil combination according to one of claims 4 to 6, characterized in that the retaining slants ( 9 ) in the radial direction ( 10 ) form a sawtooth profile.

Zahnsegment-Spulen-Kombination nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteschrägen (9) Teil einer Isolierschicht bzw. -maske (8) sind, die elektrisch isolierend wirkt und auf den Trägerzahn (3) aufgebracht ist.Toothed-coil combination according to one of claims 4 to 7, characterized in that the retaining slants ( 9 ) Part of an insulating layer or mask ( 8th ), which acts as an electrical insulator and on the support tooth ( 3 ) is applied.

Zahnsegment-Spulen-Kombination nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Halteschrägen (9) und die Querschnittslängsseite des Spulendrahts (6) zumindest annähernd gleich sind.Toothed-coil combination according to one of claims 4 to 8, characterized in that the width of the retaining slants ( 9 ) and the cross-sectional longitudinal side of the coil wire ( 6 ) are at least approximately equal.

Zahnsegment-Spulen-Kombination nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Halteschrägen (9) und die Querschnittslängsseite des Spulendrahts (6) voneinander abweichen.Toothed segment coil combination according to one of claims 4 to 8, characterized in that the width of the retaining ramps ( 9 ) and the cross-sectional longitudinal side of the coil wire ( 6 ) differ from each other.

Stator einer elektrischen Maschine, mit einer Zahnsegment-Spulen-Kombination nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Stator of an electrical machine, with a toothed-segment-coil combination according to one of claims 1 to 10.

Elektrische Maschine, insbesondere Elektromotor, beispielsweise ein Stell- oder Antriebsmotor in einem Kraftfahrzeug, mit einem Stator nach Anspruch 11.Electric machine, in particular an electric motor, for example an actuating or drive motor in a motor vehicle, having a stator according to claim 11.