DE102016105585A1 - Slot insulation for a stator and stator assembly - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Nutisolation für einen Stator, wobei der Stator eine Vielzahl von Statorpolen und zwischen den Statorpolen liegende Statornuten aufweist, wobei die Nutisolation einen Isolationskörper umfasst, der an die Form der Statornuten angepasste Ausformungen aufweist und in axialer Richtung auf den Stator aufschiebbar ist, wobei der Isolationskörper so dimensioniert ist, das er in axialer Richtung länger ist als die Statornuten und, wenn er auf den Stator vollständig aufgeschoben ist, an einem ersten axialen Stirnende von einer ersten Stirnfläche des Stators vorstehende Stege bildet, die eine Auflagefläche für einen Spulendraht mit Abstand zu der ersten Stirnfläche des Stators bereitstellen.The invention relates to a slot insulation for a stator, wherein the stator has a plurality of stator poles and stator slots lying between the stator poles, the slot insulation comprising an insulation body which has formations adapted to the shape of the stator slots and can be pushed onto the stator in the axial direction, wherein the insulating body is dimensioned so that it is longer in the axial direction than the stator and, when fully pushed onto the stator, at a first axial end of a first end face of the stator protruding webs, which forms a bearing surface for a coil wire Provide distance to the first end face of the stator.
Description
Die Erfindung betrifft eine Nutisolation für einen Stator und eine Statoranordnung, die eine Nutisolation aufweist.The invention relates to a slot insulation for a stator and a stator assembly having a slot insulation.
Die Nutisolation kann für den Stator einer elektrischen Maschine bestimmt sein, wie eines Gleichstrommotors oder eines anderen Permanentmagnetmotors, der als Innenläufermotor oder Außenläufermotor konfiguriert sein kann. Solche Statoren weisen üblicherweise eine Vielzahl von Statorpolen und zwischen den Statorpolen liegende Statornuten auf, wobei Statorspulen auf die Statorpole aufgebracht werden. Die Statoranordnung umfasst ferner üblicherweise einen Statorkörper, der aus einer Vielzahl gestanzter und paketierter magnetisierbarer Metallbleche, beispielsweise ferromagnetischer Bleche, aufgebaut ist. In einer Innenläuferkonfiguration umfasst der Statorkörper einen ringförmigen Statorrückschluss und von dem Statorrückschluss nach innen weisende Statorpole, welche die Statorspulen aufnehmen. Ein Rotor ist koaxial in den Stator eingebracht. In der Außenläuferkonfiguration umfasst der Statorkörper einen Rückschlussring und von dem Rückschlussring radial nach außen abstehende Statorpole, wobei der Rotor den Stator umgibt. Der Gleichstrommotor kann insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor oder ein Schrittmotor sein.The slot insulation may be intended for the stator of an electrical machine, such as a DC motor or other permanent magnet motor, which may be configured as an internal rotor or external rotor motor. Such stators typically have a plurality of stator poles and stator slots located between the stator poles, with stator coils being applied to the stator poles. The stator assembly further typically includes a stator body constructed of a plurality of stamped and packaged magnetizable metal sheets, such as ferromagnetic sheets. In an internal rotor configuration, the stator body includes an annular stator yoke and stator yokes facing inward from the stator yoke which receive the stator coils. A rotor is coaxially introduced into the stator. In the external rotor configuration, the stator body comprises a return ring and stator poles projecting radially outward from the return ring, wherein the rotor surrounds the stator. The DC motor may be, in particular, a brushless DC motor or a stepping motor.
Vor dem Bewickeln der Statorpole mit den Drahtwicklungen der Statorpulen müssen die Statorpole bzw. die zwischen diesen liegenden Statornuten, welche die Statorspulen aufnehmen, elektrisch isoliert werden. Es ist grundsätzlich bekannt, zur Isolation der Statorpole und Statornuten eine Nutisolation in Form einer Kunststoffbeschichtung auf den Statorkörper aufzuspritzen oder einen zweiteiligen Isolationskörper aus Kunststoff auf den Statorkörper aufzubringen.Before winding the stator poles with the wire windings of the stator coils, the stator poles or the stator slots between them, which accommodate the stator coils, must be electrically insulated. It is basically known to spray a slot insulation in the form of a plastic coating on the stator body for the isolation of the stator poles and stator slots, or to apply a two-part plastic insulating body to the stator body.
Eine Nutisolation mit einem zweiteiligen Isolationskörper ist beispielsweise in der
Eine andere mehrteilige Nutisolation ist in der
Die Herstellung der bekannten Nutisolationen ist relativ aufwendig, weil mehrere Kunststoffteile gefertigt und aneinander angepasst werden müssen.The production of the known slot insulation is relatively expensive, because several plastic parts must be made and adapted to each other.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Nutisolation für eine Statoranordnung eines Elektromotors anzugeben, die mit geringem Aufwand hergestellt und montiert werden kann.It is an object of the invention to provide a slot insulation for a stator assembly of an electric motor that can be manufactured and assembled with little effort.
Diese Aufgabe wird durch eine Nutisolation mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 und durch eine Statoranordnung gemäß Patentanspruch 12 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a slot insulation with the features of claim 1 and by a stator assembly according to
Die Erfindung schlägt eine Nutisolation für einen Stator vor, wobei der Stator eine Vielzahl von Statorpolen und zwischen den Statorpolen liegende Statornuten aufweist. Die Nutisolation umfasst einen Isolationskörper, der an die Form der Statornuten angepasste Ausformungen aufweist und in axialer Richtung auf den Statorkörper aufschiebbar ist. Der Isolationskörper ist so dimensioniert, dass er in axialer Richtung länger ist als die Statornuten und, wenn er auf den Stator vollständig aufgeschoben ist, an einem ersten axialen Stirnende von einer entsprechenden ersten Stirnfläche des Stators vorstehende Stege bildet. Diese Stege können als Auflagefläche für einen Spulendraht dienen, um den Spulendraht mit Abstand zu der ersten Stirnfläche des Stators zu halten. Dadurch wird einer Beschädigung des Wickeldrahtes durch den gegebenenfalls scharfkantigen Statorkörper vorgebeugt.The invention proposes a slot insulation for a stator, the stator having a multiplicity of stator poles and stator slots lying between the stator poles. The slot insulation comprises an insulating body which has formations adapted to the shape of the stator slots and can be pushed onto the stator body in the axial direction. The insulator body is dimensioned to be longer in the axial direction than the stator slots and, when fully deployed on the stator, forms webs projecting from a corresponding first end face of the stator at a first axial end face. These webs can serve as a support surface for a coil wire to keep the coil wire at a distance from the first end face of the stator. As a result, damage to the winding wire is prevented by the optionally sharp-edged stator body.
Die Nutisolation ist in Bezug auf die Gestalt und Abmessung des Stators definiert, für die sie bestimmt ist. In der Praxis wird eine Nutisolation immer für einen bestimmten Stator gestaltet werden. Die Erfindung gibt konkrete körperliche Merkmale an, wie die Nutisolation in Bezug auf den Stator, für den sie bestimmt ist, auszulegen und zu dimensionieren ist.The slot insulation is defined in terms of the shape and dimension of the stator for which it is intended. In practice, a slot insulation will always be designed for a particular stator. The invention provides tangible physical features of how to design and dimension the slot insulation with respect to the stator for which it is intended.
Indem der Isolationskörper mit einer größeren axialen Länge ausgebildet wird als die Statornuten, können Teile des Isolationskörpers die Statornuten in axialer Richtung vollständig durchqueren, wenn der Isolationskörper auf den Stator aufgeschoben wird, so dass diese Teile des Isolationskörpers an der ersten Stirnfläche des Stators vorstehen und die Stege bilden. Die erste Stirnfläche des Stators ist definiert als die Stirnfläche des Stators, die dem axialen Stirnende des Stators gegenüberliegt, von dem aus die Nutisolation aufgeschoben wird.By forming the insulating body with a larger axial length than the stator slots, parts of the insulating body can completely pass through the stator slots in the axial direction when the insulating body is pushed onto the stator, so that these parts of the insulating body protrude from the first end face of the stator and Forming webs. The first end face of the stator is defined as the end face of the stator, which faces the axial end face of the stator, from which the slot insulation is pushed.
Die nach dem vollständigen Aufschieben des Isolationskörpers auf den Stator an der ersten Stirnfläche vorstehenden Stege erzeugen eine Isolation zwischen dem Spulendraht der Statorspulen und den Stirnflächen der Statorpole durch eine Luftstrecke, die durch die Stege definiert wird. Es ist daher nicht notwendig, dass der Isolationskörper an beiden axialen Stirnenden des Stators geschlossen ist, um die Isolation zwischen dem Statorkörper und den Statorspulen zu gewährleisten. Der Isolationskörper kann an dem ersten Stirnende offen sein, also im Bereich der Statorpole keine die Stirnenden der Statorpole abdeckende Wand aufweisen, so dass der Isolationskörper problemlos in axialer Richtung auf den Stator aufgeschoben werden kann. Dabei greifen die an die Statornuten angepassten Ausformungen des Isolationskörpers in die Statornuten ein und werden durch diese hindurch geschoben. Die Stirnflächen des Stators im Bereich der Statorpole bleiben auf der ersten Stirnseite des Stators – gegenüber der Stirnseite, von der aus die Nutisolation aufgeschoben wird – frei. Desweiteren schützen die Stege den Wickeldraht davor, durch Kontakt mit dem möglicherweise scharfkantigen Stator beschädigt zu werden.The after the complete sliding of the insulating body on the stator at the first end face projecting webs produce an insulation between the coil wire of the stator coils and the end faces of the stator poles by an air gap which is defined by the webs. It is not necessary that the insulating body is closed at both axial ends of the stator to ensure the insulation between the stator and the stator coils. The insulating body may be open at the first front end, ie in the region of the stator poles, not having the ends of the stator poles covering wall, so that the insulating body can be pushed easily in the axial direction of the stator. In this case, adapted to the Statornuten formations of the insulating body engage in the stator and are pushed through it. The end faces of the stator in the region of the stator poles remain free on the first end face of the stator - opposite the end face from which the slot insulation is pushed on. Furthermore, the webs protect the winding wire from being damaged by contact with the possibly sharp-edged stator.
Zur Fixierung und Positionierung des Isolationskörpers relativ zu dem Stator kann dieser an dem ersten Stirnende Rastnasen aufweisen, die jeweils eine Anlagefläche haben, welche an der ersten Stirnfläche des Stators zu liegen kommen, wenn der Isolationskörper auf den Stator vollständig aufgeschoben ist. Dadurch kann die Nutisolation relativ zu dem Stator in eine definierte Endlage gebracht werden, wodurch auch die Stege mit einer definierten Höhe von dem ersten Stirnende des Stators vorstehen. Die Rastnasen können federelastisch an den Isolationskörper angeformt sein, so dass sie beim Ein- und Durchführen des Isolationskörpers durch den Stator durch die Statornuten gleiten und dabei leicht ausgelenkt werden und dann, wenn der Isolationskörper vollständig auf den Stator aufgeschoben ist, aufgrund der elastischen Rückstellkraft über der ersten Stirnfläche des Stators einrasten. Wenn dabei die Anlagefläche der Rastnasen an der ersten Stirnfläche des Stators zu liegen kommt, ist auch die Höhe der Stege festgelegt.For fixing and positioning of the insulating body relative to the stator, the latter may have latching lugs on the first front end, each of which has a contact surface which comes to lie on the first end face of the stator when the insulating body is completely pushed onto the stator. As a result, the slot insulation can be brought into a defined end position relative to the stator, whereby the webs project with a defined height from the first end face of the stator. The locking lugs can be resiliently formed on the insulating body, so that they slide during insertion and passage of the insulating body through the stator through the stator and thereby easily deflected and then, when the insulating body is completely pushed onto the stator, due to the elastic restoring force engage the first end face of the stator. When doing the contact surface of the locking lugs comes to rest on the first end face of the stator, the height of the webs is fixed.
Die Stege können beispielsweise so dimensioniert sein, dass sie gegenüber der Anlagefläche der Rastnasen und somit, nach dem Aufschieben des Isolationskörpers auf den Stator, gegenüber der Stirnfläche des Stators in axialer Richtung etwa 0,05 mm bis 2 mm und spezieller etwa 0,2 mm bis 1 mm, 0,2 mm bis 0,8 mm, oder etwa 0,5 mm vorstehen.The webs may for example be dimensioned so that they relative to the contact surface of the locking lugs and thus, after pushing the insulating body to the stator, relative to the end face of the stator in the axial direction about 0.05 mm to 2 mm and more particularly about 0.2 mm to 1 mm, 0.2 mm to 0.8 mm, or about 0.5 mm protrude.
An dem zweiten axialen Stirnende, von dem aus der Isolationskörper auf den Stator aufgeschoben wird, kann der Isolationskörper zwischen den an die Form der Statornuten angepassten Ausformungen Wandabschnitte aufweisen, welche die zweite Stirnfläche des Stators im Bereich der Statorpole ganz oder teilweise abdecken, wenn der Isolationskörper auf den Stator aufgeschoben ist. Dadurch wird auch an dem zweiten axialen Stirnende des Stators eine Isolation zwischen dem Statorkörper und den Statorspulen bereitgestellt. Während eine geschlossene Wand im Bereich der Statorpole eine besonders sichere Isolation zwischen Statorspulen und Statorkörper bereitstellt, können anstelle geschlossener Wandabschnitte auch an dem zweiten axialen Stirnende des Isolationskörpers Stege oder jedenfalls Durchbrechungen der Wandabschnitte vorgesehen sein.At the second axial end face, from which the insulation body is pushed onto the stator, the insulation body can have wall sections between the formations adapted to the shape of the stator grooves, which completely or partially cover the second end face of the stator in the region of the stator poles, if the insulation body pushed onto the stator. As a result, an insulation between the stator body and the stator coils is also provided at the second axial end of the stator. While a closed wall provides a particularly secure insulation between stator coils and stator body in the region of the stator poles, webs or, in any case, apertures of the wall sections can also be provided on the second axial end face of the insulation body instead of closed wall sections.
Anstelle der Wandabschnitte des Isolationskörpers kann insbesondere auch an dem zweiten axialen Stirnende des Isolationskörpers eine Isolation zwischen dem Statorkörper und den Statorspulen über eine Luftstrecke vorgesehen sein.Instead of the wall sections of the insulating body, an insulation between the stator body and the stator coils can be provided over an air gap, in particular also at the second axial front end of the insulating body.
Ferner können die an die Statornuten angepassten Ausformungen des Isolationskörpers die Statornuten vollständig mit entsprechenden Wandabschnitten des Isolationskörpers auskleiden oder im Bereich der Ausformungen teilweise unterbrochene Wandabschnitte, Stege oder dergleichen aufweisen, solange gewährleistet ist, dass die Spulendrähte nicht mit dem Statorkörper in Kontakt kommen.Furthermore, the formations of the insulating body which are adapted to the stator slots can completely line the stator slots with corresponding wall sections of the insulating body or have partially interrupted wall sections, webs or the like in the region of the formations, as long as it is ensured that the coil wires do not come into contact with the stator body.
Erfindungsgemäß können an einem Stirnende oder an beiden Stirnenden, am Innenumfang und/oder am Außenumfang des Isolationskörpers Führungselemente für den Spulendraht angeformt oder angebracht sein. Diese Führungselemente können beispielsweise durch Wandabschnitte, Stege, Stifte oder anders geformte Vorsprünge gebildet sein, die von dem Isolationskörper in axialer Richtung vorstehen.According to the invention, guide elements for the coil wire can be formed or attached to a front end or both ends, on the inner circumference and / or on the outer circumference of the insulation body. These guide elements may be formed, for example, by wall sections, webs, pins or other shaped protrusions projecting from the insulating body in the axial direction.
An wenigstens einem Stirnende, insbesondere an dem zweiten Stirnende des Isolationskörpers können Anschlusspins für Spulendrähte an dem Isolationskörper angebracht sein. Ferner kann an einem Stirnende des Isolationskörpers eine Aufnahme für eine Steuerplatine angeformt sein.On at least one front end, in particular on the second front end of the insulating body, connecting pins for coil wires can be attached to the insulating body. Further, a receptacle for a control board may be integrally formed on a front end of the insulating body.
Der erfindungsgemäße Isolationskörper ist vorzugsweise als ein Kunststoff-Spritzgussteil hergestellt, wobei die Nutisolation einteilig ist und vorzugsweise nur aus dem Isolationskörper besteht, in dem gegebenenfalls leitende Anschlusspins, Stifte und ähnliches eingesetzt sind.The insulation body according to the invention is preferably produced as a plastic injection-molded part, wherein the groove insulation is in one piece and preferably consists only of the insulating body, in which optionally conductive connection pins, pins and the like are used.
Die Erfindung sieht auch eine Statoranordnung mit einem Statorkörper und einer Nutisolation der oben beschriebenen Art vor. Der Statorkörper umfasst eine Vielzahl von Statorpolen und zwischen den Statorpolen liegende Statornuten. Der Isolationskörper weist an die Form der Statornuten des Statorkörpers angepasste Ausformungen auf und ist in axialer Richtung auf den Statorkörper aufgeschoben. Der Isolationskörper ist in axialer Richtung länger als der Statorkörper, so dass er an einem ersten axialen Stirnende von der Stirnfläche des Statorkörpers vorstehende Stege bildet, wenn er vollständig auf den Statorkörper aufgeschoben ist. Diese Stege können eine Auflagefläche für einen Spulendraht mit Abstand zu der Stirnfläche des Statorkörpers bereitstellen. Ein Spulendraht kann über dem Isolationskörper auf wenigstens einen Statorpol, vorzugsweise auf jeden Statorpol gewickelt sein, um Statorspulen zu bilden. Die Stege zwischen dem Spulendraht und der Stirnfläche des Statorkörpers bilden eine Luftisolationsstrecke.The invention also provides a stator assembly having a stator body and a slot insulation of the type described above. The stator body includes a plurality of stator poles and stator slots located between the stator poles. The insulating body has formations adapted to the shape of the stator slots of the stator body and is pushed onto the stator body in the axial direction. The insulating body is longer in the axial direction than the stator body, so that it forms at a first axial end face of the end face of the stator body projecting webs when it is fully pushed onto the stator. These bridges may provide a support surface for a coil wire spaced from the end face of the stator body. A coil wire may be wound over the insulating body on at least one stator pole, preferably on each stator pole, to form stator coils. The webs between the coil wire and the end face of the stator body form an air insulation route.
Die Nutisolation und der Statorkörper gemäß der Erfindung eignen sich besonders für den Aufbau elektrischer Antriebe, wie eines bürstenloser Gleichstrommotors oder eines anderen Permanentmagnetmotors. Eine mögliche Anwendung ist die Verwendung als Lüftermotor zur Kühlung elektronischer Bauteile, wie LEDs und Rechnerkomponenten, oder als Stellmotor in Kfz-Bereich, für Pumpen, Lüfter und Klappensteller, um nur einige Beispiele zu nennen. Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigen:The slot insulation and the stator body according to the invention are particularly suitable for the construction of electrical drives, such as a brushless DC motor or other permanent magnet motor. One possible application is the use as a fan motor for cooling electronic components, such as LEDs and computer components, or as a motor in the automotive sector, for pumps, fans and damper plates, to name just a few examples. The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments with reference to the drawings. In the figures show:
Die
Der in den
An dem ersten Stirnende
Die Ausformungen
In dem gezeigten Beispiel sind an die Wandabschnitte
Auf der ersten Stirnseite
Ferner kann an einem Stirnende des Isolationskörpers eine Aufnahme für eine Steuerplatine angeformt sein.Further, a receptacle for a control board may be integrally formed on a front end of the insulating body.
Der Isolationskörper
In
Die Statorspulen
Die
Die Lüfteranordnung umfasst ferner einen Antriebsmotor
An der Außenseite der Seitenwand
Der Anschlussbereich
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Isolationskörperinsulation body
- 10-1, 10-210-1, 10-2
- erstes und zweites Stirnendefirst and second front end
- 1212
- Ausformungenformations
- 1414
- Wandabschnittewall sections
- 1616
- Ringring
- 1818
- Rastnasenlocking lugs
- 2020
- Anschlussteileconnectors
- 20-120-1
- Dummy-AnschlussteileDummy terminal parts
- 2222
- AufnahmenRecordings
- 24, 2624, 26
- Wandabschnittewall sections
- 3030
- Statorkörperstator
- 3232
- RückschlussringReturn ring
- 3434
- Statorpolestator
- 3636
- Anschlussstiftepins
- 3838
- Statornutenstator
- 4040
- Statorspulenstator coils
- 4242
- StegeStege
- 4343
- Elektromotorelectric motor
- 4444
- Wellewave
- 4545
- Lagerhülsebearing sleeve
- 4646
- erstes Kugellagerfirst ball bearing
- 4747
- zweites Kugellagersecond ball bearing
- 4848
- Federfeather
- 5050
- Lüfteranordnungfan arrangement
- 5252
- Statoranordnungstator
- 5454
- Gehäusemantelhousing jacket
- 5555
- SeitenwandSide wall
- 5656
- BuchseRifle
- 5858
- Impellerimpeller
- 6060
- Steuerplatinecontrol board
- 6262
- elektronische Bauteileelectronic components
- 62a62a
- SteuerelektronikbereichControl electronics
- 62b62b
- Anschlussbereichterminal area
- 6464
- KontaktContact
- 6868
- Luftleitplattebaffle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1617543 A2 [0004] EP 1617543 A2 [0004]
- DE 102013105962 A1 [0005] DE 102013105962 A1 [0005]
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DE102016105585A1 true DE102016105585A1 (en) | 2017-09-28 |
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2016
- 2016-03-24 DE DE102016105585.9A patent/DE102016105585A1/en active Pending
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