DE102015208301A1 - Stator and associated manufacturing process - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator (1) einer elektrischen Maschine (2) mit einem Statorpaket (3) mit mehreren Statorsegmenten (4), auf denen jeweils zumindest eine Statorwicklung (5) angeordnet ist, wobei zwei benachbarte Statorsegmente (4) über dazwischen angeordnete Distanzelemente (6) gelenkig miteinander verbunden sind. Erfindungswesentlich ist dabei, dass der Stator (1) in montiertem Zustand derart radial zusammengepresst ist, dass die Statorsegmente (4) zumindest bereichsweise aneinander anliegen.The present invention relates to a stator (1) of an electric machine (2) having a stator core (3) with a plurality of stator segments (4) on each of which at least one stator winding (5) is arranged, two adjacent stator segments (4) being arranged therebetween Distance elements (6) are hinged together. It is essential to the invention that the stator (1) in the assembled state is compressed radially in such a way that the stator segments (4) abut each other at least in regions.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Maschine mit einem Statorpaket mit mehreren Statorsegmenten, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Maschine mit einem solchen Stator, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Stators und zur Herstellung einer solchen elektrischen Maschine. The present invention relates to a stator of an electrical machine having a stator with several stator segments, according to the preamble of claim 1. The invention also relates to an electrical machine with such a stator, and a method for producing such a stator and for producing such an electric machine ,
Aus der
Aus der
Generell ist es bekannt, einen Stator einer elektrischen Maschine mit Statorsegmenten und dazwischen angeordneten Distanzelementen auszubilden, da diese Distanzelemente einen größeren Abstand zwischen zwei benachbarten Statorsegmenten erzwingen und dadurch das Aufwickeln einer Statorwicklung auf das jeweilige Statorsegment vereinfachen. Nachteilig bei den bekannten Statoren ist jedoch, dass bei vollständig montiertem Stator zwischen den einzelnen Statorsegmenten vergleichsweise viel freier Bauraum verbleibt, der den gesamten Bauraumbedarf des Stators und damit auch der elektrischen Maschine unnötig vergrößert. In general, it is known to form a stator of an electrical machine with stator segments and spacer elements arranged therebetween, since these spacer elements force a greater distance between two adjacent stator segments and thereby simplify the winding of a stator winding onto the respective stator segment. A disadvantage of the known stators, however, is that when the stator is completely mounted between the individual stator segments comparatively much free space remains, which unnecessarily increases the total space requirement of the stator and thus also the electric machine.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Stator der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere einfach herzustellen ist und zugleich kompakt baut. The present invention therefore deals with the problem of providing for a stator of the generic type an improved or at least one alternative embodiment which is particularly easy to manufacture and at the same time compact.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenständer der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the backrest of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Stator einer elektrischen Maschine mit einem aus Statorsegmenten und Distanzelementen gebildeten Statorpaket auszustatten, wobei zwei benachbarte Statorsegmente jeweils über ein dazwischen angeordnetes Distanzelement gelenkig miteinander verbunden sind. Durch die Distanzelemente wird somit ein Abstand zwischen zwei benachbarten Statorsegmenten erzwungen, der im unmontierten Zustand des Stators ein vereinfachtes Aufwickeln der Statorwicklungen auf die einzelnen Statorsegmente ermöglicht. Erfindungsgemäß ist nun der Stator in montiertem Zustand derart radial zusammengepresst, dass die Statorsegmente zumindest bereichsweise aneinander anliegen. Erreicht wird dies dadurch, dass die Distanzelemente im Vergleich zu den Statorsegmenten äußerst filigran ausgebildet sind und deshalb beim radialen Zusammenpressen des Stators ausweichen können. Mit dem erfindungsgemäßen Stator ist es somit möglich, diesen sowohl einfach herzustellen, als auch einen äußerst kompakt bauenden Stator anbieten zu können, da die zwischen den einzelnen Statorsegmenten angeordneten Distanzelemente bei der Montage des Stators verdrängt bzw. entfernt werden. The present invention is based on the general idea of equipping the stator of an electrical machine with a stator packet formed from stator segments and spacer elements, wherein two adjacent stator segments are each connected to one another in an articulated manner via a spacer element arranged therebetween. By the spacer elements thus a distance between two adjacent stator segments is forced, which allows a simplified winding of the stator windings on the individual stator segments in the unmounted state of the stator. According to the invention, the stator is now radially compressed in the mounted state such that the stator segments abut each other at least in regions. This is achieved in that the spacer elements are designed to be extremely filigree compared to the stator segments and therefore can escape during radial compression of the stator. With the stator according to the invention, it is thus possible to produce this both easy, and to offer a very compact stator, since the arranged between the individual stator segments spacer elements are displaced or removed during assembly of the stator.
Zweckmäßig sind die Distanzelemente als Knickstege ausgebildet. Bei einer derartigen Ausbildung ist es möglich, dass bei einem radialen Zusammenpressen der einzelnen Statorsegmente zum Stator die Distanzelemente als radial nach außen stehender Steg verbleiben, wobei der radial nach außen stehende Steg eine Radialerstreckung hat, die im Wesentlichen die Hälfte der Umfangserstreckung des Distanzelements beträgt. Ein derartiger Knicksteg kann beim Einschieben des radial zusammengepressten Stators entweder umgebogen und dabei an eine Außenmantelfläche eines benachbarten Statorsegments angelegt, in eine Ausnehmung eingedrückt, oder aber auch abgeschert werden, da nach einer Montage des Stators in dem Gehäuse der elektrischen Maschine keine weitere Verwendung für die Distanzelemente besteht. Werden die Distanzelemente lediglich umgebogen, so kann an jedem Statorsegment zumindest eine Ausnehmung angeordnet sein, in welche das zugehörige Distanzelement bei montiertem Stator eintaucht. Auch hierdurch kann einerseits bei noch nicht montiertem Stator ein vergleichsweise einfaches Aufwickeln der Statorwicklungen auf die einzelnen Statorsegmente erfolgen, während bei montiertem Stator die einzelnen Statorsegmente dicht an dicht nebeneinander angeordnet sind und dadurch einen hohen Kupferfüllfaktor sowie einen vergleichsweise kleinen Bauraum ermöglichen. Dieser erfindungsgemäße kompaktbauende Stator kann somit kostengünstig hergestellt werden. Suitably, the spacer elements are designed as buckling webs. With such a construction, it is possible for the spacer elements to remain as a radially outward web when the individual stator segments are pressed radially to the stator, wherein the radially outward web has a radial extent which is substantially half the circumferential extent of the spacer element. Such a buckling ridge can either be bent during insertion of the radially compressed stator and thereby applied to an outer circumferential surface of an adjacent stator segment, pressed into a recess, or even sheared off, since after assembly of the stator in the housing of the electric machine no further use for Distance elements exists. If the spacer elements are merely bent, then at least one recess can be arranged on each stator segment, into which the associated spacer element is inserted when the stator is mounted. As a result, a comparatively simple winding of the stator windings on the individual stator segments can occur on the one hand with the stator not yet mounted, while the stator is mounted close to the individual stator segments, thus allowing a high copper filling factor and a comparatively small installation space. This compact constructive stator according to the invention can thus be produced inexpensively.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung stehen die Distanzelemente bei montiertem Stator radial nach außen ab und bilden eine Verdrehsicherung. Dabei können die Distanzelemente als Knickstege ausgebildet sein, die in der Mitte zwischen zwei benachbarten Statorsegmenten beim radialen Zusammenpressen derselben nach außen ausknicken und dadurch radial abstehende Knickstege bilden. Die radial nach außen abstehenden Distanzelemente können beispielsweise in zugehörige gehäuseseitige Ausnehmungen eingreifen und mit diesen die Verdrehsicherung für den Stator relativ zum Gehäuse bilden. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the spacer elements are radially outward when the stator is mounted and form an anti-twist device. In this case, the spacer elements may be formed as buckling webs, which buckle in the middle between two adjacent stator segments in the radial compression thereof outwardly and thereby form radially protruding buckling webs. The radially outwardly projecting spacer elements can engage, for example, in associated housing-side recesses and with these form the rotation for the stator relative to the housing.
Die Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines Stators sowie zur Herstellung einer elektrischen Maschine anzugeben, bei dem zunächst auf jedem Statorsegment zumindest eine zugehörige Statorwicklung aufgebracht, das heißt aufgewickelt, wird. Die einzelnen Statorsegmente bilden dabei mit dazwischen angeordneten Distanzelementen ein Statorpaket, welches anschließend abgelängt, zu einer Kreisform gebogen und derart radial zusammengepresst wird, dass die Statorsegmente zumindest bereichsweise aneinander anliegen und dadurch nur noch einen vergleichsweise kleinen Bauraum erfordern. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Statorwicklungen aufgrund der zwischen den einzelnen Statorsegmenten angeordneten Distanzelementen vergleichsweise einfach aufzubringen und trotzdem einen Bauraum optimierten und einen hohen Kupferfüllfaktor aufweisenden Stator herzustellen, da die einzelnen Statorsegmente anschließend radial zusammengepresst und dabei die Distanzelemente verdrängt werden. Die Distanzelemente sind dabei derart dünn und filigran ausgebildet, dass sie zwar einerseits das Wickeln der einzelnen Statorwicklungen problemlos erlauben, beim radialen Zusammenpressen der einzelnen Statorsegmente zum Stator jedoch ebenfalls vergleichsweise einfach ausgelenkt werden können. The invention is further based on the general idea to provide a simplified method for producing a stator and for producing an electrical machine, wherein initially applied to each stator at least one associated stator winding, that is wound, is. The individual stator segments in this case form a stator packet with spacer elements arranged therebetween, which is subsequently cut to length, bent into a circular shape and compressed radially such that the stator segments abut one another at least in regions and thus only require a comparatively small installation space. The method according to the invention makes it possible to apply the stator windings comparatively simply on account of the spacer elements arranged between the individual stator segments and nevertheless to optimize a construction space and to produce a stator having a high copper filling factor, since the individual stator segments are then pressed radially together and the spacer elements are displaced. The spacer elements are so thin and filigree that they allow the one hand, the winding of the individual stator windings problem-free, however, can also be relatively easily deflected in the radial compression of the individual stator segments to the stator.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens tauchen die Distanzelemente beim radialen Zusammenpressen des Stators in eine zugehörige Ausnehmung an einem Statorsegment ein. In diesem Fall sind somit die Distanzelemente auch bei montiertem Stator noch vorhanden, jedoch bauraumoptimiert in einer zugehörigen Ausnehmung angeordnet. Dies bietet den großen Vorteil, dass rein theoretisch der Stator nach der Entnahme aus einem zugehörigen Gehäuse wieder aufgewickelt und einzelne Statorwicklungen vergleichsweise einfach repariert werden können, da das Statorpaket immer noch zusammenhängend ist. In an advantageous development of the method according to the invention, the spacer elements dip during radial compression of the stator into an associated recess on a stator segment. In this case, therefore, the spacer elements are still present even when mounted stator, but space-optimized arranged in an associated recess. This offers the great advantage that, theoretically, the stator can be rewound after removal from an associated housing and individual stator windings can be repaired comparatively easily, since the stator core is still connected.
Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die Distanzelemente bei montiertem Stator radial nach außen abstehen und beim Einschieben in ein Gehäuse der elektrischen Maschine abgeschert werden. In diesem Fall, erfolgt somit kein Verdrängen, sondern vielmehr ein Entfernen der Distanzelemente bei der Montage des Stators. Wiederum alternativ hierzu können die radial nach außen abstehenden Distanzelemente beim Einschieben in das Gehäuse der elektrischen Maschine auch in zugehörige Ausnehmungen eingreifen und damit eine Verdrehsicherung für den Stators im Gehäuse bilden. Die Distanzelemente selbst können dabei beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere in der Art von Kunststoffbändern, ausgebildet sein. Im günstigsten Fall liegen dabei die Statorsegmente in montiertem Zustand mit ihren Flanken flächig am jeweils benachbarten Statorsegment an. Alternatively, it can also be provided that the spacer elements protrude radially outward when the stator is mounted and sheared off when inserted into a housing of the electrical machine. In this case, there is thus no displacement, but rather a removal of the spacer elements during assembly of the stator. Again alternatively, the radially outwardly projecting spacers can engage in insertion into the housing of the electric machine in associated recesses and thus form a rotation for the stator in the housing. The spacers themselves may be formed, for example, of plastic, in particular in the form of plastic bands. In the most favorable case, the stator segments in the assembled state with their flanks lie flat on the respectively adjacent stator segment.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch, Show, in each case schematically,
Die erfindungsgemäß eher filigran gehaltenen Distanzelemente
Hergestellt wird der erfindungsgemäße Stator
Zunächst wird in einem ersten Arbeitsschritt das Statorpaket
First, in a first step, the stator is
Rein theoretisch ist es auch denkbar, dass die radial nach außen abstehenden Distanzelemente
Betrachtet man die Ausführungsform des Stators
Mit dem erfindungsgemäßen Stator
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2006025778 A1 [0002] DE 2006025778 A1 [0002]
- DE 2150313 A [0003] DE 2150313 A [0003]
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