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Die Erfindung betrifft eine Nutabdeckung zur Abdeckung einer Statornut eines Stators einer elektrischen Maschine. Die Nutabdeckung weist eine im Wesentlichen längliche Form zur Anordnung innerhalb der Statornut in Längsrichtung der Statornut auf.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Stator mit einer in einer Statornut angeordneten Nutabdeckung.
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Zur Fixierung von Statordrähten bzw. mehreren Lagen eines Statordrahts innerhalb einer Statornut werden üblicherweise Nutabdeckungen bzw. sogenannte Nutenkappen oder Deckschieber im Bereich des Nutausgangs angeordnet. Die Nutabdeckungen verhindern, dass die einzelnen Lagen eines Statordrahts innerhalb einer Statornut aus der Statornut herausrutschen. Zur Fixierung der Nutabdeckung selbst ist das Statorpaket im Bereich der einzelnen Nutausgänge speziell geformt. Durch eine spezielle Formgebung im Bereich der Nutausgänge, beispielsweise durch das Vorsehen von Zahnköpfen, können Nutabdeckungen fixiert werden.
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Stand der Technik
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In der
DE 37 15 242 C2 wird ein Nutverschlusskeil in Form eines sogenannten Deckschiebers für eine elektrische Maschine beschrieben. Der Deckschieber wird in axialer Richtung in die Statornut hineingeschoben. Im Bereich des Nutausgangs sind in den Seitenwänden der Statornut Ausnehmungen vorgesehen, in welche der Deckschieber formschlüssig eingreift.
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Die
DE 10 2004 016 655 A1 beschreibt eine Stator-Baugruppe mit einem zylinderförmigen Stator mit umfänglich verteilt angeordneten Statornuten. Zur Fixierung der einzelnen Lagen eines in einer Statornut angeordneten Statordrahts wird in der
DE 10 2004 016 655 A1 vorgeschlagen, die Enden der Seitenwände einer Statornut nach innen umzubiegen.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Nutabdeckung zur Abdeckung einer Statornut eines Stators derart auszugestalten, dass das eigentliche Einsetzen des Statordrahts in die Statornuten nicht negativ beeinflusst wird.
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Hierfür wird erfindungsgemäß eine Nutabdeckung zur Abdeckung einer Statornut eines Stators einer elektrischen Maschine vorgeschlagen. Die Nutabdeckung weist eine im Wesentlichen längliche Form auf. Somit kann die Nutabdeckung in einfacher Weise in Längsrichtung der Statornut in die Statornut eingesetzt werden. Erfindungsgemäß ist die Nutabdeckung zur kraftschlüssigen Abstützung in Umfangsrichtung des Stators gegen zwei einander gegenüberliegende Seitenwände der Statornut ausgebildet.
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Unter Nutabdeckung ist im Sinne der Erfindung eine Nutkappe bzw. eine Art Deckschieber zur Abdeckung der Statornut und zur Fixierung der einzelnen Lagen eines Statordrahts innerhalb einer Statornut vorgesehen. Mittels der Nutabdeckung wird somit die Statornut im Bereich des Nutausgangs abgeschlossen und ein Verrutschen bzw. Herausrutschen einzelner Lagen des Statordrahts verhindert. Durch die Nutabdeckung wird ein innerhalb der Statornut angeordnetes Isolationsmaterial, beispielsweise Isolationspapier, gegen die vordersten Lagen eines in der Statornut angeordneten Statordrahts gedrückt. Die Nutabdeckung fixiert somit die einzelnen Lagen des Statordrahts in radialer Richtung, das heißt in Richtung des Inneren der Statornut.
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Unter einer länglichen Form der Nutabdeckung ist zu verstehen, dass die Länge der Nutabdeckung um ein Vielfaches größer ist als die Breite und die Dicke der Nutabdeckung. Unter kraftschlüssiger Abstützung der Nutabdeckung innerhalb der Statornut ist zu verstehen, dass nach Einsetzen der Nutabdeckung in die Statornut die Nutabdeckung zumindest bereichsweise gegen die einander gegenüberliegenden Seitenwände der Statornut drückt und somit innerhalb der Statornut eingeklemmt bzw. festgeklemmt ist. Hierfür kann die Nutabdeckung eine Art Federwirkung aufweisen. Die Nutabdeckung kann somit nicht mehr aus der Statornut herausrutschen.
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Zum Fixieren der Nutabdeckung ist somit keine spezielle Formgebung des Statorpakets im Bereich des Nutausgangs notwendig. Beispielsweise müssen keine Zahnköpfe, keine Vorsprünge sowie keine Ausnehmungen zur Aufnahme und/oder Fixierung der Nutabdeckung im Bereich des Nutausgangs am Statorpaket vorgesehen sein.
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Die im Stand der Technik vorgesehenen Zahnköpfe bzw. Vorsprünge am Statorpaket im Bereich des Nutausgangs erschweren üblicherweise das Einbringen des Statordrahts. Es besteht beim Einbringen des Statordrahts die Gefahr, dass am geblechten, gestanzten und scharfkantigen Statorpaket (Blechpaket) der Statordraht bzw. die Isolierung des Statordrahts beschädigt wird.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Nutabdeckung kann das Statorpaket im Bereich des Nutausgangs ohne derartige Zahnköpfe bzw. Vorsprünge auskommen. Es sind somit zum Einbringen des Statordrahts bzw. der einzelnen Lagen eines Statordrahts in die Statornut keine kostensensitiven und hochpräzisen Werkzeuge notwendig. Auch muss keine zusätzliche bzw. dickere Beschichtung (Isolation) auf dem Statordraht vorgesehen werden. Derartige zusätzliche und dickere Beschichtungen werden im Stand der Technik auf den Statordraht aufgebracht, damit dieser vor Beschädigungen aufgrund scharfkantiger Vorsprünge im Bereich des Nutausgangs besser geschützt ist. Nachteilig ist dabei allerdings, dass hierdurch der Kupferfüllgrad innerhalb einer Statornut negativ beeinflusst wird bzw. reduziert wird.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass die erfindungsgemäße Nutabdeckung im Gegensatz zu Nutabdeckungen, beispielsweise Deckschiebern, aus dem Stand der Technik in radialer Richtung in die Statornut hineingepresst bzw. hineingedrückt werden kann. Im Stand der Technik werden Nutabdeckungen, beispielsweise Deckschieber, in axialer Richtung (in Längsrichtung der Statornut) in die Statornut hineingeschoben. Hierbei kann das Isolationsmaterial, beispielsweise Isolationspapier, sowie auch die vordersten Lagen des in der Statornut angeordneten Statordrahts beschädigt werden.
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Vorteilhafterweise weist die Nutabdeckung eine in Längsrichtung betrachtet nichtlineare Form auf. Somit ist die Nutabdeckung über dessen gesamte Länge nicht vollständig linear ausgebildet. Hierunter ist zu verstehen, dass die Nutabdeckung in Längsrichtung keiner geraden Linie folgend ausgebildet ist. Die Nutabdeckung weist deshalb keinen identischen Verlauf zu einer virtuellen bzw. gedanklichen Längsachse der Nutabdeckung auf.
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Des Weiteren ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die Nutabdeckung in Längsrichtung betrachtet einzelne aneinander angrenzende Abschnitte aufweist, wobei die einzelnen Abschnitte gebogen und/oder gekrümmt und/oder in sich zumindest abschnittsweise linear ausgebildet sind. Die einzelnen Abschnitte sind dabei in Längsrichtung betrachtet hintereinander und direkt aneinander angrenzend angeordnet. Beispielsweise kann die Nutabdeckung eine Art Wellenform aufweisen. Alternativerweise kann die Nutabdeckung einzelne in sich lineare und in einem Winkel zueinander ausgerichtete Abschnitte aufweisen.
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Der Übergang zwischen den einzelnen aneinander angrenzenden Abschnitten kann abgerundet, bogenförmig oder auch geknickt ausgebildet sein. Bevorzugterweise sind jeweils zwei aneinander angrenzende Abschnitte in einem ersten Winkel zueinander angeordnet, wobei der erste Winkel größer als 100° und kleiner als 180° ist. Besonders bevorzugterweise ist der erste Winkel größer als 120° und kleiner als 170°.
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Des Weiteren ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die einzelnen Abschnitte in einem zweiten Winkel zu einer virtuellen bzw. gedanklichen Längsachse der Nutabdeckung ausgerichtet sind, wobei der zweite Winkel größer als 120° und kleiner als 180° ist. Besonders bevorzugterweise ist der zweite Winkel größer als 130° und kleiner als 170°. Ferner ist besonders bevorzugterweise vorgesehen, dass der zweite Winkel größer als der erste Winkel ist. Ganz besonders bevorzugterweise entspricht der zweite Winkel 180° abzüglich des ersten Winkels.
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Die Nutabdeckung weist bevorzugterweise vier längsgerichtete Seiten auf, wobei Flächen von zwei einander gegenüberliegenden Seiten im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Besonders bevorzugterweise sind die Flächen von zwei einander gegenüberliegenden Seiten über die gesamte Länge der Nutabdeckung hinweg im Wesentlichen parallel zueinander. Unter im Wesentlichen ist dabei zu verstehen, dass die Flächen der beiden einander gegenüberliegenden Seiten über mehr als 50 % der Breite dieser Seiten parallel zueinander sind. Bevorzugterweise sind dabei die beiden einander gegenüberliegenden Seiten der Nutabdeckung im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, welche nach dem Einsetzen der Nutabdeckung in die Statornut den Seitenwänden der Statornut gegenüberliegend angeordnet sind.
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Des Weiteren ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die Flächen von zwei einander gegenüberliegenden Seiten im Wesentlichen nicht parallel zueinander angeordnet sind. Auch hierbei ist besonders bevorzugterweise vorgesehen, dass die Flächen von zwei einander gegenüberliegenden Seiten entlang der gesamten Länge der Nutabdeckung nicht parallel zueinander angeordnet sind. Bevorzugterweise sind die Flächen der einander gegenüberliegenden Seiten im Wesentlichen nicht parallel zueinander ausgebildet, welche nach Einsetzen der Nutabdeckung in die Statornut ins Innere der Statornut hineinzeigen bzw. aus der Statornut herauszeigen. Somit ist beispielsweise die Fläche einer nach außen gerichteten Seite der Nutabdeckung im Wesentlichen nicht parallel zu der Fläche der in die Statornut hinein gerichteten bzw. die den vordersten Lagen des Statordrahts gegenüberliegenden Seite.
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Bevorzugterweise weist eine längsgerichtete Seite der Nutabdeckung zumindest im mittleren Bereich eine im Wesentlichen konkave Form auf. Hierbei ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die in die Statornut hineinzeigende bzw. hinein gerichtete Seite, also die dem Statordraht gegenüberliegende Seite, eine zumindest im mittleren Bereich eine im Wesentlichen konkave Form aufweist. Der mittlere Bereich ist in diesem Sinne bezogen auf die Breite und nicht die Länge der Nutabdeckung zu verstehen. Durch die konkave Formgebung des mittleren Bereichs der einen Seite der Nutabdeckung wird eine gebogene bzw. gekrümmte Anlagefläche zur Anlage an die vordersten Lagen des Statordrahts innerhalb der Statornut ausgebildet. Die konkave Form dient somit zur Aufnahme der vorderen Lagen des Statordrahts.
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Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass eine längsgerichtete Seite der Nutabdeckung zumindest in Randbereichen eine im Wesentlichen konvexe Form aufweist bzw. in den Randbereichen abgerundete in die Statornut hineinragende Vorsprünge aufweist. Bevorzugterweise weist die Nutabdeckung im Bereich dieser konvex geformten Randbereiche bzw. der abgerundeten Vorsprünge eine geringere Breite als im Bereich der der konvex geformten Seite gegenüberliegenden Seite auf. Dadurch, dass die Breite der Nutabdeckung auf der dem Statordraht zugewandten Seite geringer ist, kann die Nutabdeckung trotz ihrer nichtlinearen Formgebung in einfacher Weise in radialer Richtung in die Statornut hineingepresst werden.
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Die Nutabdeckung weist bevorzugterweise in Bezug auf dessen Breite im mittleren Bereich eine kleinste Dicke auf. Die Dicke der Nutabdeckung ist im Bereich der abgerundeten Vorsprünge bzw. den konvex ausgebildeten Randbereichen bevorzugterweise am Größten. Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die Nutabdeckung einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist.
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Erfindungsgemäß ist ferner ein Stator für eine elektrische Maschine vorgesehen, wobei in einer Statornut des Stators eine vorbeschriebene Nutabdeckung angeordnet ist und die Nutabdeckung kraftschlüssig gegen zwei einander gegenüberliegende Seitenwände der Statornut in Umfangsrichtung des Stators abgestützt ist. Die Nutabdeckung ist somit innerhalb der Statornut eingeklemmt und fixiert. Bevorzugterweise ist in jeder Statornut des Stators eine vorbeschriebene Nutabdeckung angeordnet.
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Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass die Nutabdeckung in mehreren in Längsrichtung der Statornut beabstandet zueinander angeordneten Berührungsbereichen gegen die Seitenwände der Statornut abgestützt ist. Die Berührungsbereiche sind auf beiden Seiten bzw. im Bereich beider einander gegenüberliegenden Seitenwände der Statornut vorgesehen. Die Berührungsbereiche sind in Längsrichtung der Nutabdeckung sowie in Längsrichtung der Statornut und hintereinander beabstandet angeordnet. Zwischen einzelnen Berührungsbereichen ist somit ein Luftspalt zwischen der Nutabdeckung und einer Seitenwand der Statornut vorgesehen. Besonders bevorzugterweise sind die Berührungsbereiche auf den beiden gegenüberliegenden Seiten versetzt zueinander angeordnet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
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Es zeigen schematisch:
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1: eine perspektivische Ansicht eines Stators mit umfänglich angeordneten Statornuten,
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2a, 2b, 2c: verschiedene Ansichten einer Nutabdeckung,
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3a: eine weitere Ansicht einer Nutabdeckung,
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3b: einen Ausschnitt einer in einer Statornut angeordneten Nutabdeckung, und
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4: einen Stator mit einer in eine Statornut eingepressten Nutabdeckung.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stators 200 mit umfänglich angeordneten Statornuten 10. In den einzelnen Statornuten 10 sind Nutabdeckungen 100 derart angeordnet, dass diese kraftschlüssig in Umfangsrichtung 12 des Stators 200 gegen zwei gegenüberliegende Seitenwände 13, 14 (in 1 nicht gezeigt) einer Statornut 10 abgestützt sind.
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2a zeigt einen Ausschnitt einer Statornut 10 mit darin angeordneter Nutabdeckung 100 in Schnittdarstellung. Die Nutabdeckung 100 ist in radialer Einpressrichtung 29 in die Statornut 10 hineingepresst. Durch die Nutabdeckung 100 wird der in der Statornut 10 angeordnete Statordraht 26 und das um den Statordraht 26 herum angeordnete Isolationspapier 27 fixiert. Die Nutabdeckung 100 ist dabei in Längsrichtung betrachtet nicht linear ausgebildet. Insbesondere ist die Nutabdeckung 100 zur kraftschlüssigen Abstützung in Umfangsrichtung 12 (in 2a bis 2c nicht gezeigt) des Stators 200 gegen zwei gegenüberliegende Seitenwände 13, 14 der Statornut 10 ausgebildet. In 2b ist die in Längsrichtung nicht linear ausgebildete Nutabdeckung gezeigt. 2c zeigt den Querschnitt der Nutabdeckung 100. Der Querschnitt der Nutabdeckung 100 ist im Wesentlichen U-förmig ausgebildet.
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3a zeigt nochmals die Nutabdeckung 100 in Längsrichtung. Dabei sind einzelne die hintereinander bzw. aneinander angrenzende Abschnitte 15 der Nutabdeckung 100 gekennzeichnet. Die einzelnen Abschnitte 15 der Nutabdeckung 100 sind in sich linear ausgebildet. Dabei sind zwei nebeneinander bzw. direkt aneinander grenzende Abschnitte 15 der Nutabdeckung 100 in einem ersten Winkel 16 zueinander ausgerichtet bzw. angeordnet. Des Weiteren sind die einzelnen Abschnitte 15 der Nutabdeckung 100 in Bezug auf eine virtuelle (gedankliche) Längsachse 28 der Nutabdeckung 100 in einem zweiten Winkel 17 angeordnet. Der zweite Winkel 17 ist größer als der erste Winkel 16. 3a zeigt die Nutabdeckung im ausgelieferten Zustand. Beim Einsetzen der Nutabdeckung 100 in die Statornut 10 wird die Nutabdeckung 100 derart zusammengepresst, dass die Krümmung zwischen den einzelnen Abschnitten 15 der Nutabdeckung 100 abnimmt bzw. der erste Winkel 16 zwischen zwei nebeneinander angeordneten Abschnitten 15 der Nutabdeckung 100 zunimmt.
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In 3b ist die Nutabdeckung 100 im in die Statornut 10 eingesetzten Zustand gezeigt. Aus 3b wird deutlich, dass aufgrund der nichtlinearen Formgebung der Nutabdeckung 100 auf jeder Seite der Nutabdeckung 100 beabstandet zueinander Berührungsbereiche 24 liegen, in welchen die Nutabdeckung 100 gegen die jeweilige Seitenwand 13, 14 der Statornut 10 gedrückt wird. Zwischen den einzelnen Berührungsbereichen 24 sind Zwischenräume zwischen Nutabdeckung 100 und der jeweiligen Seitenwand 13, 14 der Statornut 10 angeordnet.
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4 zeigt die radiale Einpressrichtung 29 der Nutabdeckung 100 in eine Statornut 10 eines Stators 200. Die Nutabdeckung 100 wird nicht wie im Stand der Technik in axialer Richtung bzw. in Längsrichtung 11 der Statornut 10 in die Statornut 10 hineingeschoben, sondern in radialer Einpressrichtung 29 in die jeweilige Statornut 10 hineingepresst. Dies ist insbesondere möglich, da der Eintrittsbereich bzw. die Breite des Eintrittsbereich der Statornut 10 nicht aufgrund von Vorsprüngen bzw. Zahnköpfen verringert ist. Hierdurch wird auch insbesondere eine Beschädigung des Statordrahts 26 (nicht in 4 gezeigt) beim Einführen in die Statornut 10 vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Nutabdeckung
- 200
- Stator
- 10
- Statornut
- 11
- Längsrichtung der Statornut
- 12
- Umfangsrichtung des Stators
- 13
- Erste Seitenwand einer Statornut
- 14
- Zweite Seitenwand einer Statornut
- 15
- Abschnitt der Nutabdeckung
- 16
- Erster Winkel
- 17
- Zweiter Winkel
- 18, 19, 20, 21
- Längs gerichtete Seiten der Nutabdeckung
- 22
- Breite der Nutabdeckung
- 23
- Dicke der Nutabdeckung
- 24
- Berührungsbereiche
- 25
- Randbereiche
- 26
- Statordraht
- 27
- Isolationspapier
- 28
- Virtuelle Längsachse der Nutabdeckung
- 29
- Einpressrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3715242 C2 [0004]
- DE 102004016655 A1 [0005, 0005]
