DE102016225503A1

DE102016225503A1 - Stator für eine elektrische Rotationsmaschine

Info

Publication number: DE102016225503A1
Application number: DE102016225503.7A
Authority: DE
Inventors: Daniel Winkle
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2018-06-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1) für eine elektrische Rotationsmaschine, mit einer Mehrzahl von Leiterstäben (4), die Wicklungen bilden, wobei eine Mehrzahl von Standardverbindern (5) vorgesehen sind, wobei je ein Standardverbinder (5) zumindest zwei Leiterstäbe (4) miteinander elektrisch leitend verbindet, und wobei eine Hilfseinrichtung (2) vorgesehen ist, die Aussparungen (9) aufweist, in denen Endabschnitte von Leiterstäben (4) und/oder von Standardverbindern (5) aufgenommen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Rotationsmaschine.
Eine elektrische Maschine ist eine in der elektrischen Energietechnik eingesetzte Maschine und stellt eine Form von Energiewandler dar. Es wird zwischen rotierenden elektrischen Rotationsmaschinen, dazu zählen Elektromotoren und elektrische Generatoren, und ruhenden elektrischen Maschinen, zu denen Transformatoren zählen, unterschieden.
Derartige elektrische Rotationsmaschinen weisen, unabhängig davon ob sie motorisch oder generatorisch betrieben werden, einen Stator und einen Rotor auf. Der Stator (auch Ständer genannt) ist der feststehende, unbewegliche Teil der elektrischen Rotationsmaschine, während der Rotor der sich drehende bzw. rotierende Teil der elektrischen Rotationsmaschine ist.
Der Stator kann dazu verwendet werden, um ein magnetisches Drehfeld mit fester und variabler Frequenz bereitzustellen, das dann eine Rotation des Rotors bewirkt, wenn die elektrische Maschine generatorisch betrieben wird. Hierzu weist der Stator eine Mehrzahl von Wicklungen auf, die entlang des Umfangs des Stator angeordnet sind und einzeln oder in Gruppe mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden können, um das magnetische Drehfeld zu erzeugen.
Aus der US 2012 0104 885 A1 ist ein Stator für eine elektrische Rotationsmaschine bekannt, wobei eine Mehrzahl fester Leiterstäbe Wicklungen. Hierzu sind Standardverbinder vorgesehen, die zumindest zwei Leiterstäbe miteinander elektrisch leitend verbinden. Jedoch ist ein derartiger Stator aufwändig zu fertigen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Wege aufzuzeigen, wie die Fertigung eines derartigen Stators vereinfacht werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Stator für eine elektrische Rotationsmaschine mit einer Mehrzahl von Leiterstäben, die Wicklungen bilden, wobei eine Mehrzahl von Standardverbindern vorgesehen sind, wobei je ein Standardverbinder zumindest zwei Leiterstäbe miteinander elektrisch leitend verbindet, und wobei eine Hilfseinrichtung vorgesehen ist, die Aussparungen aufweist, in denen Endabschnitte von Leiterstäben und/oder von Standardverbindern aufgenommen sind.
Die Erfindung stellt somit eine Montagehilfe bereit, mit der Leiterstäbe und/oder Standardverbinder durch die Aussparungen gehalten sind, bevor sie in einem weiteren Montageschritt miteinander verbunden werden, z.B. stoffschlüssig durch eine Schweißverbindung, die z.B. mittels Laserschweißen gebildet wird. So wird die Fertigung vereinfacht und kann zumindest teilweise automatisiert werden.
Bevorzugt ist ein Schaltring vorgesehen, der eine Mehrzahl von Durchgängen aufweist, wobei in jeden Durchgang ein Endabschnitt eines Leiterstabs eingesetzt ist zum elektrisch leitenden Verbinden von zwei der Mehrzahl der Leiterstäbe. So können mit dem Schaltring zwei durch einen Standardverbinder verbundene Leiterstäbe mit einem anderen Paar an Leiterstäben elektrisch leitend verbunden werden. So wird die Fertigung nochmals vereinfacht.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Hilfseinrichtung ringförmig ausgebildet ist. So kann die Halteeinrichtung materialsparend ausgebildet sein.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Schaltring eine Temperatursensoraufnahme für einen Temperatursensor aufweist. So kann in den Schaltring ein Temperatursensor integriert werden, mit dem die Temperatur der elektrischen Rotationsmaschine im Betrieb überwacht werden kann.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Hilfseinrichtung aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist. So kann zumindest abschnittweise auf eine elektrische Isolierung von Leiterstäben und/oder Standardverbindern verzichtet werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Hilfseinrichtung in Haupterstreckungsrichtung des Stators zwischen dem Schaltring und einem Statorhauptkörper angeordnet ist. Die Haupterstreckungsrichtung des Stators erstreckt sich in Richtung der Rotationsachse des Rotors der elektrischen Rotationsmaschine.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Schaltring ringförmig ausgebildet ist. So kann die Verbindungseinrichtung materialsparend ausgebildet sein.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Schaltring aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist. So kann zumindest abschnittweise auf eine elektrische Isolierung von Leiterstäben und/oder Standardverbindern verzichtet werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Stator eine stirnseitige Abdeckung aus einem elektrisch isolierenden Material aufweist. Auch so kann zumindest abschnittweise auf eine elektrische Isolierung von Leiterstäben und/oder Standardverbindern verzichtet werden.
Ferner gehören zur Erfindung eine derartige Hilfseinrichtung und ein Schaltring für einen derartigen Stator sowie eine elektrische Rotationsmaschine mit einem derartigen Stator und mit einer derartigen Hilfseinrichtung und/oder Schaltring.
Es wird nun die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 in schematischer Explosionsdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines Stators.
2 den in 1 gezeigten Stator im fertig montierten Zustand.

Es wird zunächst auf die 1 und 2 Bezug genommen.
Dargestellt ist ein Stator 1 einer elektrischen Rotationsmaschine.
Der Stator 1 weist eine Mehrzahl von Leiterstäben 4, eine Hilfseinrichtung 2, einen Schaltring 3 und eine Mehrzahl von Standardverbindern 5 sowie eine Mehrzahl von Querverbindern 7 auf.
Die Mehrzahl der Leiterstäbe 4 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie z.B. Kupfer, gefertigt und derart angeordnet, dass sie einen zylindermantelförmigen Grundkörper bzw. Statorhauptkörper 11 bilden.
Der Stator 1 weist eine Haupterstreckungsrichtung auf, deren Achse sich in Richtung der Rotationsachse eines in den Stator 1 eingesetzten Rotors erstreckt. Wie anhand der 1 zu erkennen ist, ist die Hilfseinrichtung 2 in Haupterstreckungsrichtung des Stators 1 zwischen dem Schaltring 3 und dem Statorhauptkörper 11 angeordnet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden je zwei Leiterstäbe 4 ein Wicklung, d.h. eine Mehrzahl von Leiterstabpaaren bilden eine Mehrzahl von Wicklungen.
Die Standardverbinder 5 verbinden hierzu die beiden Leiterstäbe 4 eines Leiterstabpaares elektrisch leitend miteinander. Die Standardverbinder 5 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel S- oder Z-förmig geformte Metallteile, z.B. aus Kupfer.
Die Hilfseinrichtung 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein im Wesentlichen ringförmiges Spritzgusskunststoffteil aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoffmaterial, wie z.B. Polyamid (PA). Die Hilfseinrichtung 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel materialeinheitlich und einstückig ausgebildet. Die Hilfseinrichtung 3 weist Aussparungen 9 auf, in denen Endabschnitte der Leiterstäbe 4 und/oder von Standardverbindern 5 aufgenommen sind. Somit dient die Hilfseinrichtung 3 dazu, die Leiterstäbe 4 und/oder Standardverbinder 5 während der Montage der Standardverbinder 5 zu halten, bevor sie miteinander verschweißt werden, z.B. durch Laserschweißen.
Auch der Schaltring 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein im Wesentlichen ringförmiges Spritzgusskunststoffteil aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoffmaterial, wie z.B. Polyamid (PA). Der Schaltring 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel materialeinheitlich und einstückig ausgebildet. Der Schaltring 2 weist eine Mehrzahl von Durchgängen 6 auf, wobei in jeden Durchgang 6 ein Endabschnitt eines Leiterstabs 4 eingesetzt ist zum elektrisch leitenden Verbinden von zwei der Mehrzahl der Leiterstäbe 4 bzw. eines Leiterstabpaares. Ferner weist der Schaltring 3 eine Temperatursensoraufnahme 8 für einen Temperatursensor auf.
Ferner weist der Schaltring 3 eine Mehrzahl von Vertiefungen 10 zur Aufnahme je eines Querverbinders 7 auf, die jeweils Endabschnitte von Leiterstäben 4 elektrisch verbinden, die sich durch die jeweiligen Durchgänge 6 erstrecken oder in ihnen aufgenommen sind.
Des Weiteren kann eine Abdeckung vorgesehen sein, um den Stator 1 stirnseitig abzudecken. Die Abdeckung kann ein einstückig und materialeinheitlich ausgebildetes Spritzgusskunststoffteil aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoffmaterial, wie z.B. Polyamid (PA), sein.
Zur Montage des Stators 1 werden zuerst die Leiterstäbe 4 derart angeordnet, dass sie den zylindermantelförmigen Grundkörper bzw. Statorhauptkörper 11 bilden.
Dann werden die Standardverbinder 5 eingesetzt und die Hilfseinrichtung 2 aufgesetzt. Nun stehen die Endabschnitte der Leiterstäbe 4 und/oder die Standardverbindern 5 in Eingriff mit den Aussparungen 9 und werden so in Position gehalten.
Anschließend werden die jeweiligen Endabschnitte der Leiterstäbe 4 mit den jeweiligen Standardverbindern 5 stoffschlüssig verbunden, z.B. durch Bilden einer Schweißverbindung, z.B. mittels Laserschweißens.
In einem weiteren Schritt wird der Schaltring 3 aufgesetzt und in die Temperaturaufnahme wird ein Temperatursensor eingesetzt sowie in die Vertiefungen 10 werden die Querverbinder 7 eingesetzt und mit den Endabschnitten der Leiterstäbe 4 verbunden, die sich in den jeweiligen Durchgängen 6 befinden.
In einem weiteren Schritt wird die Abdeckung aufgesetzt, um den Stator 1 stirnseitig abzudecken.
Somit ist die Fertigung eines derartigen Stators 1 vereinfacht und kann zumindest teilweise automatisiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Stator
2: Hilfseinrichtung
3: Schaltring
4: Leiterstab
5: Standardverbinder
6: Durchgang
7: Querverbinder
8: Temperatursensoraufnahme
9: Aussparung
10: Vertiefung
11: Statorhauptkörper

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 20120104885 A1 [0005]

Claims

Stator (1) für eine elektrische Rotationsmaschine, mit einer Mehrzahl von Leiterstäben (4), die Wicklungen bilden, wobei eine Mehrzahl von Standardverbindern (5) vorgesehen sind, wobei je ein Standardverbinder (5) zumindest zwei Leiterstäbe (4) miteinander elektrisch leitend verbindet, und wobei eine Hilfsvorrichtung (2) vorgesehen ist, die Aussparungen (9) aufweist, in denen Endabschnitte von Leiterstäben (4) und/oder von Standardverbindern (5) aufgenommen sind.
Stator (1) nach Anspruch 1, wobei ein Schaltring (3) vorgesehen ist, die eine Mehrzahl von Durchgängen (6) aufweist, wobei in jeden Durchgang (6) ein Endabschnitt eines Leiterstabs (4) eingesetzt ist zum elektrisch leitenden Verbinden von zwei der Mehrzahl der Leiterstäbe (4).
Stator (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hilfseinrichtung (2) ringförmig ausgebildet ist.
Stator (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Schaltring (3) eine Temperatursensoraufnahme (8) für einen Temperatursensor aufweist.
Stator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Hilfseinrichtung (2) aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist.
Stator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Hilfseinrichtung (2)in Haupterstreckungsrichtung des Stators (1) zwischen dem Schaltring (3) und einem Statorhauptkörper (11) angeordnet ist.
Stator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schaltring (3) ringförmig ausgebildet ist.
Stator (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der Schaltring (3) aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt ist.
Stator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Stator (1) eine stirnseitige Abdeckung aus einem elektrisch isolierenden Material aufweist.
Schaltring (3) für einen Stator (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9.
Hilfseinrichtung (2) für einen Stator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Elektrische Rotationsmaschine mit einem Stator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.