DE102019211262A1 - Coil carrier for a stator winding of an electric motor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spulenträger (2) für eine Statorwicklung (4) eines Elektromotors, aufweisend einen im Wesentlichen rechteckförmigen Hohlkörper (6) mit einer Stecköffnung (8) zum Aufsetzen des Hohlkörpers (6) auf einen Statorzahn, wobei an den Hohlkörper (6) mindestens ein die Stecköffnung (8) zumindest teilweise umschließender Flanschkragen (10, 12) angeformt ist, an welchen sich ein Wickelbereich (14) zur Aufnahme von Spulenwindungen (16) der Statorwicklung (4) anschließt, wobei der Flanschkragen (10) eine dem Wickelbereich (14) zugewandte Stützkontur (18) aufweist, welche derart ausgebildet ist, dass wenn Spulenwindungen (16) in den Wickelbereich (14) angeordnet werden, übereinander angeordnete Windungslagen in ihrer relativen Lage gestützt gehalten sind.The invention relates to a coil carrier (2) for a stator winding (4) of an electric motor, having a substantially rectangular hollow body (6) with a plug-in opening (8) for placing the hollow body (6) on a stator tooth, the hollow body (6) being at least one flange collar (10, 12) which at least partially surrounds the plug-in opening (8) is formed, to which a winding area (14) for receiving coil turns (16) of the stator winding (4) is connected, the flange collar (10) being one of the winding area (14) has facing support contour (18) which is designed such that when coil windings (16) are arranged in the winding area (14), superposed winding layers are held in their relative position supported.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spulenträger für eine Statorwicklung eines Elektromotors, aufweisend einen im Wesentlichen rechteckförmigen Hohlkörper mit einer Stecköffnung zum Aufsetzen des Hohlkörpers auf einen Statorzahn. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Stator eines Elektromotors mit einem solchen Spulenträger, sowie einen Elektromotor mit einem derartigen Stator.The invention relates to a coil carrier for a stator winding of an electric motor, having a substantially rectangular hollow body with a plug-in opening for placing the hollow body on a stator tooth. The invention further relates to a stator of an electric motor with such a coil carrier, and to an electric motor with such a stator.

In einem modernen Kraftfahrzeug werden Elektromotoren in vielfältiger Weise als Antriebe für unterschiedliche Stellelemente eingesetzt. Elektromotoren werden beispielsweise als Fensterheber-, Schiebedach- oder Sitzverstellantriebe, als Lenkungsantriebe (EPS, Electrical Power Steering), als Kühlerlüfterantriebe oder als Getriebeaktuatoren eingesetzt. Derartige Elektromotoren müssen eine relativ hohe Drehmoment- oder Leistungsdichte aufweisen, und auch bei hohen Temperaturen betriebssicher sein.In a modern motor vehicle, electric motors are used in many ways as drives for different actuating elements. Electric motors are used, for example, as window lift drives, sunroofs or seat adjustment drives, as steering drives (EPS, Electrical Power Steering), as radiator fan drives or as gear actuators. Such electric motors must have a relatively high torque or power density, and be operationally reliable even at high temperatures.

Ein insbesondere bürstenloser Elektromotor als elektrische (Drehstrom-)Maschine weist üblicherweise einen mit einer Feld- oder Statorwicklung versehenen Stator auf, welcher koaxial zu einem Rotor mit einem oder mehreren Permanentmagneten angeordnet ist. Sowohl der Rotor als auch der Stator sind beispielsweise als Blechpakete aufgebaut, wobei Statorzähne in dazwischenliegenden Statornuten die Spulen der Feldwicklung tragen.A particularly brushless electric motor as an electrical (three-phase) machine usually has a stator provided with a field or stator winding, which is arranged coaxially with a rotor with one or more permanent magnets. Both the rotor and the stator are constructed, for example, as laminated cores, with stator teeth in stator slots in between carry the coils of the field winding.

Die Spulen sind ihrerseits gängigerweise aus einem Isolierdraht gewickelt, und einzelnen Strängen oder Phasen der Maschine zugeordnet sowie untereinander in einer vorbestimmten Weise verschaltet. Die Art der Verschaltung ist durch das Wickelschema der Drehfeldwicklung bestimmt, wobei als Wickelschema eine Sternschaltung oder eine Dreiecksschaltung der Phasen- oder Spulenwicklungen üblich ist. Die verschaltete Statorwicklung wird von einer (elektronischen) Schaltung angesteuert, um ein Drehfeld zu erzeugen, welches ein Drehmoment am permanent erregten Rotor verursacht.The coils for their part are usually wound from an insulating wire and assigned to individual strands or phases of the machine and connected to one another in a predetermined manner. The type of connection is determined by the winding pattern of the rotating field winding, with a star connection or a delta connection of the phase or coil windings being common as the winding pattern. The connected stator winding is controlled by an (electronic) circuit in order to generate a rotating field, which causes a torque on the permanently excited rotor.

Die Statorwicklung kann als eine Anzahl von Einzelspulen ausgeführt sein, wobei die einzelnen statorseitigen Spulen oder Spulenwicklungen beispielsweise auf Spulenträgern oder Spulenkörpern angeordnet sind, welche auf Statorzähne des Stators aufsteckbar oder aufsetzbar sind. Derartige Spulenträger sind beispielsweise als rahmenförmige oder rohrförmige Hohlkörper gebildet, deren Längs- und Querwände eine Stecköffnung zum Aufsetzten des Hohlkörpers beziehungsweise des Spulenträgers auf einen Statorzahn begrenzen.The stator winding can be designed as a number of individual coils, the individual stator-side coils or coil windings being arranged, for example, on coil carriers or coil bodies which can be slipped or placed on the stator teeth of the stator. Such coil carriers are formed, for example, as frame-shaped or tubular hollow bodies, the longitudinal and transverse walls of which delimit a plug-in opening for placing the hollow body or the coil carrier on a stator tooth.

Zur Fixierung der Statorwicklungen auf den Spulenträgern sowie zu deren Isolierung gegenüber einem Statorjoch sind an den Hohlkörper beispielsweise beidseitig der Stecköffnung Flanschkragen angeformt. Zwischen den radial innenseitigen Flanschkragen (Innenflansch) und dem radial außenseitigen Flanschkragen (Außenflansch) ist typischerweise ein Wickelbereich oder Wickelraum (Wickelkammer) zur Aufnahme der Spulenwicklungen vorgesehen.To fix the stator windings on the coil supports and to isolate them from a stator yoke, flange collars are formed on the hollow body, for example on both sides of the plug-in opening. A winding area or winding space (winding chamber) for accommodating the coil windings is typically provided between the radially inside flange collar (inner flange) and the radially outside flange collar (outer flange).

Die Spulen sind regelmäßig in mehreren übereinander angeordneten (Spulen-)Windungen oder (Spulen-)Lagen auf den Spulenträger aufgebracht. Die geometrische Struktur und Anordnungen der Windungen beziehungsweise Windungslagen sind hierbei nachfolgend auch als Wickelbild bezeichnet. Zur Verbesserung der Energieeffizienz und Bauraumnutzung des Elektromotors oder Stators ist regelmäßig ein besonders kompaktes und dichtes Wickelbild der Spulenwindungen beziehungsweise der Spulenwicklungen an dem Spulenträger gewünscht.The coils are regularly applied to the coil carrier in several (coil) turns or (coil) layers arranged one above the other. The geometric structure and arrangements of the windings or winding layers are also referred to below as the winding pattern. To improve the energy efficiency and space utilization of the electric motor or stator, a particularly compact and dense winding pattern of the coil windings or the coil windings on the coil carrier is regularly desired.

Die in den zur Verfügung stehenden Wickelbereich eingebrachte Menge an Spulenwicklungen ist durch den sogenannten mechanischen Füllfaktor charakterisiert oder charakterisierbar. Häufig werden sogenannte Runddrähte mit einem etwa kreisrunden Querschnitt als Spulendrähte verwendet. Bei derartigen Runddrähten ist ein geordneter Aufbau beziehungsweise eine geordnete Anordnung der Spulendrähte oder der Spulenwindungen besonders vorteilhaft, da somit weniger Luft- oder Leerräume (Freiräume) in der Spulenwicklung, und somit ein höherer Füllfaktor und in der Folge eine höhere Effizienz und Leistung des Stators oder Elektromotors bewirkt werden.The amount of coil windings introduced into the available winding area is characterized or can be characterized by the so-called mechanical fill factor. So-called round wires with an approximately circular cross-section are often used as coil wires. In the case of such round wires, an orderly structure or an orderly arrangement of the coil wires or the coil windings is particularly advantageous, since this results in fewer air or empty spaces (free spaces) in the coil winding, and thus a higher fill factor and, as a result, higher efficiency and performance of the stator or Electric motor are effected.

Die diesbezüglich optimale Wicklung, bei welcher die runden Spulendrähte der Statorwicklung im Querschnitt im Wesentlichen nach Art einer dichtesten Kreispackung angeordnet sind, wird nachfolgend auch als orthozyklische Wicklung bezeichnet. Hierbei werden die Windungen einer Oberwicklung in die Täler oder Zwischenräume einer darunter liegenden (Unter-)Wicklung verlegt, so dass die Mittelpunkte eines Spulendrahts der Oberwicklung und die zwei benachbarten Spulendrähte der Unterwicklung etwa ein gleichwinkeliges Dreieck ausbilden.The optimal winding in this regard, in which the round coil wires of the stator winding are arranged in cross section essentially in the manner of a very close circular packing, is also referred to below as an orthocyclic winding. Here, the turns of an upper winding are laid in the valleys or spaces of an underlying (lower) winding so that the centers of a coil wire of the upper winding and the two adjacent coil wires of the lower winding form approximately an equiangular triangle.

Eine solche orthozyklische Wicklung weist für Runddrähte einen Füllfaktor von etwa 90,7 % auf. Eine im Wesentlichen ungeordnete Spulenwicklung im Wickelbereich wird demgegenüber auch als wilde Wicklung bezeichnet, und weist einen gegenüber einer orthozyklischen Wicklung wesentlich reduzierten Füllfaktor auf.Such an orthocyclic winding has a fill factor of about 90.7% for round wires. In contrast, a substantially disordered coil winding in the winding area is also referred to as a random winding and has a significantly reduced fill factor compared to an orthocyclic winding.

Zur Bestückung derartiger Spulenträger ist es möglich, die Spulendrähte oder Spulenwicklungen mit einem Linearwickelprozess aufzubringen. Hierbei wird der Spulendraht durch eine Rotation des zu bewickelnden Spulenträgers auf diesen gewickelt. Vorzugsweise wird hierbei ein möglichst orthozyklisches Wickelbild angestrebt, um den vorhandenen Wickelbereich möglichst optimal auszunutzen.To equip such coil carriers, it is possible to apply the coil wires or coil windings using a linear winding process. Here, the coil wire is closed by rotating the winding bobbin wound on this. A winding pattern that is as orthocyclic as possible is preferred in order to utilize the existing winding area as optimally as possible.

Um den maximal zur Verfügung stehenden Bauraum auszunutzen wird bei einem Linearwickelprozess der Wickelbereich bis auf einen Polschuh-Bereich des Spulenträgers, welcher im Montagezustand auf einem Polschuh eines Statorzahns angeordnet ist, erweitert. Aufgrund des Polschuhwinkels, also der geometrischen Ausgestaltung und Anordnung der Statorzähne im Stator, ist hierbei typischerweise kein rechteckiger Nutraum zwischen den Statorzähnen gegeben, so dass in der Regel mehr Windungen oder Lagen im radial außenseitigen Bereich des Wickelbereichs angeordnet werden, als im radial innenseitigen Bereich. Mit anderen Worten nimmt die Anzahl der übereinander angeordneten Spulenwicklungen - bezogen auf den Montagezustand oder die Einbausituation - von radial innen nach radial außen im Wickelbereich zu. Dadurch besteht jedoch die Gefahr, dass die gewickelten Spulenwindungen aneinander abgleiten oder abrutschen, so dass sich eine wilde Wicklung ergibt.In order to utilize the maximum available installation space, in a linear winding process the winding area is expanded to include a pole shoe area of the coil carrier, which is arranged on a pole shoe of a stator tooth in the assembled state. Due to the pole shoe angle, i.e. the geometric design and arrangement of the stator teeth in the stator, there is typically no rectangular slot space between the stator teeth, so that, as a rule, more turns or layers are arranged in the radially outer area of the winding area than in the radially inner area. In other words, the number of coil windings arranged one above the other increases from radially inside to radially outside in the winding area, based on the assembly state or the installation situation. As a result, however, there is the risk that the wound coil windings slide against one another or slip off, so that a wild winding results.

Hierbei ist es beispielsweise möglich, dass zusätzliche Stützvorrichtungen oder Stützwerkzeuge während des Wickelprozesses vorgesehen sind, welche den Spulendraht an kritischen Stellen oder Positionen am Spulenträger zwangspositionieren. Derartige Stützvorrichtungen erhöhen jedoch die Komplexität und die Kosten eines solchen Wickelprozesses. Des Weiteren wird durch die Positionierung die Taktzeit des Wickelprozesses reduziert, wodurch die Herstellung der Spulen, und somit des Stators sowie des Elektromotors nachteilig verzögert werden. Weiterhin kann es aufgrund des Drucks der übereinandern gestapelten Windungen oder Lagen einer Oberwicklung auf die darunter liegenden, zwangspositionierten Unterwicklung dazu kommen, dass die Spulendrähte oder Spulenwicklungen aneinander abgleiten oder abrutschen, so dass das gewünschte orthozyklische Wickelbild nachträglich zerstört und eine wilde Wicklung gebildet wird.Here it is possible, for example, for additional support devices or support tools to be provided during the winding process which positively position the coil wire at critical points or positions on the coil carrier. However, such support devices increase the complexity and cost of such a winding process. Furthermore, the positioning reduces the cycle time of the winding process, which delays the manufacture of the coils, and thus of the stator and the electric motor, disadvantageously. Furthermore, due to the pressure of the stacked turns or layers of a top winding on the positively positioned lower winding underneath, the coil wires or coil windings slide or slip off one another, so that the desired orthocyclic winding pattern is subsequently destroyed and a wild winding is formed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Spulenträger für eine Statorwicklung eines Elektromotors anzugeben. Insbesondere soll ein möglichst effizientes und bauraumkompaktes sowie dauerhaftes, vorzugsweise orthozyklisches, Wickelbild der Statorwicklung auf dem Spulenträger ermöglicht werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Stator mit einem solchen Spulenträger, sowie einen besonders geeigneten Elektromotor mit einem derartigen Stator anzugeben.The invention is based on the object of specifying a particularly suitable coil carrier for a stator winding of an electric motor. In particular, the aim is to enable the winding pattern of the stator winding on the coil carrier to be as efficient and compact as possible, as well as durable, preferably orthocyclic. The invention is also based on the object of specifying a particularly suitable stator with such a coil carrier and a particularly suitable electric motor with such a stator.

Hinsichtlich des Spulenträgers wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Stators mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie hinsichtlich des Elektromotors mit den Merkmalen des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Die im Hinblick auf den Spulenträger angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf den Stator und/oder den Elektromotor übertragbar und umgekehrt. Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.With regard to the coil carrier, the object is achieved according to the invention with the features of claim 1 and with regard to the stator with the features of claim 8 and with regard to the electric motor with the features of claim 10. Advantageous refinements and developments are the subject of the respective subclaims. The advantages and configurations cited with regard to the coil carrier can also be applied analogously to the stator and / or the electric motor, and vice versa. The conjunction “and / or” is to be understood here and below in such a way that the features linked by means of this conjunction can be designed both together and as alternatives to one another.

Der erfindungsgemäße Spulenträger ist für eine Statorwicklung eines Elektromotors geeignet und eingerichtet. Hierzu weist der Spulenträger einen im Wesentlichen rechteckförmigen, beispielsweise rohrförmigen oder rahmenförmigen, Hohlkörper mit einer Stecköffnung zum Aufsetzen oder Aufstecken auf einen Statorzahn auf. Der Hohlkörper ist aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material hergestellt. Insbesondere ist der Hohlkörper als ein Kunststoff-Spritzgussteil hergestellt. An den Hohlkörper ist mindestens ein die Stecköffnung zumindest teilweise umschließender Flanschkragen angeformt. Der Flanschkragen ist hierbei insbesondere einstückig, also einteilig oder monolithisch, an den Hohlkörper angeformt.The coil carrier according to the invention is suitable and set up for a stator winding of an electric motor. For this purpose, the coil carrier has a substantially rectangular, for example tubular or frame-shaped, hollow body with a plug-in opening for placing or plugging onto a stator tooth. The hollow body is made of an electrically non-conductive material. In particular, the hollow body is produced as a plastic injection-molded part. At least one flange collar which at least partially encloses the plug-in opening is molded onto the hollow body. The flange collar is in particular formed in one piece, that is to say in one piece or monolithically, on the hollow body.

An den Flanschkragen schließt sich ein Wickelbereich zur Aufnahme von Spulenwindungen der Statorwicklung an. Der Wickelbereich ist hierbei ein außenwandseitiger Bereich des Hohlkörpers, welcher mittels des mindestens einen Flanschkragens begrenzt wird.A winding area for accommodating the coil turns of the stator winding connects to the flange collar. The winding area is here an area of the hollow body on the outer wall side, which is delimited by means of the at least one flange collar.

Erfindungsgemäß weist der Flanschkragen hierbei eine dem Wickelbereich zugewandte Stützkontur auf, welche derart ausgebildet ist, dass übereinander angeordnete Windungslagen einer aufgebrachten oder bestückten Spulen- oder Statorwicklung in ihrer relativen Lage zueinander gestützt gehalten sind. Mit anderen Worten werden die verlegten Spulendrähte während oder nach dem Wickelprozess derart an der Stützkontur abgestützt, dass die Oberwicklungen und die Unterwicklungen der Spulenwindungen nicht gegeneinander abgleiten können. Dadurch wird das aufgebrachte und/oder gewünschte Wickelbild nicht nachträglich zerstört. Somit ist ein dauerhaftes Wickelbild der aufgebrachten Statorwicklung ermöglicht, wodurch ein besonders geeigneter Spulenträger realisiert ist.According to the invention, the flange collar has a support contour facing the winding area, which is designed such that superposed winding layers of an applied or equipped coil or stator winding are held in their relative position to one another. In other words, the laid coil wires are supported on the support contour during or after the winding process in such a way that the upper windings and the lower windings of the coil windings cannot slide against one another. As a result, the applied and / or desired winding pattern is not subsequently destroyed. A permanent winding pattern of the applied stator winding is thus made possible, whereby a particularly suitable coil carrier is realized.

Die Spulenwindungen oder Windungslagen werden hierbei mittels der am oder im Spulenträger integrierten Stützkontur im Bereich des Wickelkopfs gestützt, so dass prozesssicher ein orthozyklischer Wicklungsaufbau ermöglicht ist. Dadurch werden keine zusätzlichen Stützvorrichtungen oder Stützwerkzeuge bei einer Wickelanlage benötigt, wodurch die Taktzeit eines Wickelprozesses vorteilhaft reduziert und der Wickelprozess besonders einfach und aufwandsreduziert ist.The coil windings or winding layers are supported in the area of the winding head by means of the support contour integrated on or in the coil carrier, so that an orthocyclic winding structure is made possible in a process-reliable manner. This means that no additional support devices or Support tools are required in a winding system, which advantageously reduces the cycle time of a winding process and the winding process is particularly simple and cost-effective.

Die Stützkontur ist somit im Wesentlichen eine im Spulenkörper integrierte Positionierungshilfe für einen gewickelten Spulendraht. Die Geometrie der Stützkontur kann hierbei je nach Polschuhwinkel des Stators, dem Drahtdurchmesser des verwendeten Spulendrahts sowie der Windungszahl flexibel angepasst werden.The support contour is thus essentially a positioning aid integrated in the coil body for a wound coil wire. The geometry of the support contour can be flexibly adapted depending on the pole shoe angle of the stator, the wire diameter of the coil wire used and the number of turns.

Der Hohlkörper ist beispielsweise außenwandseitig mit sickenartigen Windungsrillen (Windungsnuten) versehen. Dadurch wird eine möglichst stabile Wicklungslage der Stator- oder Spulenwicklungen auf dem Spulenträger ermöglicht. Die Windungsrillen können sich beispielsweise über Eckbereiche zwischen Längs- und Querwänden des Hohlkörpers erstrecken. Ebenso möglich ist es, dass sich diese Wicklungsrillen auch über die Querwände und die Eckbereiche zwischen diesen und den Längswänden sowie auch zumindest teilweise entlang der Längswände erstrecken.The hollow body is provided with bead-like winding grooves (winding grooves) on the outside wall, for example. This enables the winding position of the stator or coil windings on the coil carrier to be as stable as possible. The winding grooves can extend, for example, over corner areas between the longitudinal and transverse walls of the hollow body. It is also possible that these winding grooves also extend over the transverse walls and the corner areas between these and the longitudinal walls and also at least partially along the longitudinal walls.

Der Hohlkörper ist vorzugsweise einteilig oder einstückig, also monolithisch ausgeführt, so dass der Spulenträger insbesondere für eine Einzelspule zur Bestückung eines einzelnen Statorzahns geeignet und eingerichtet ist.The hollow body is preferably made in one piece or in one piece, that is to say monolithically, so that the coil carrier is suitable and set up in particular for a single coil for equipping a single stator tooth.

Alternativ ist es beispielsweise ebenso möglich, dass der Hohlkörper mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgeführt ist. Beispielsweise ist der Hohlkörper als zwei Verlegeringe ausgeführt, welche jeweils auf gegenüberliegende Stirnseiten des Stators aufsetzbar sind, und welche mehrere Statorzähne umgeben.Alternatively, it is also possible, for example, for the hollow body to be designed in several parts, in particular in two parts. For example, the hollow body is designed as two installation rings, which can each be placed on opposite end faces of the stator and which surround a plurality of stator teeth.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Stützkontur eine dem Wickelbereich zugewandte, etwa trichterartige, Einführschräge auf. Dadurch wird eine zuverlässige Abstützung der Spulenwindungen beziehungsweise Windungslagen ermöglicht.In an advantageous development, the support contour has an approximately funnel-like insertion bevel facing the winding area. This enables reliable support for the coil windings or winding layers.

In einer zusätzlichen oder alternativen Ausführung ist die Stützkontur im Wesentlichen kegelstumpfförmig an den Flanschkragen angeformt. Dadurch ist eine gleichmäßige und zuverlässige Abstützung der Spulenwicklungen entlang des kompletten Umfangs des Wickelbereichs ermöglicht.In an additional or alternative embodiment, the support contour is formed essentially in the shape of a truncated cone on the flange collar. This enables uniform and reliable support of the coil windings along the entire circumference of the winding area.

Die Neigung der Einführschräge beziehungsweise der Außenkontur des Kegelstumpfs ist hierbei insbesondere derart bemessen, dass die Spulenwindung einer jeweiligen Oberwicklung in einem flanschseitigen Tal der jeweiligen Unterwicklung verlegbar ist, und der Spulendraht zumindest abschnittsweise an der Stützkontur abgestützt anliegt. Mit anderen Worten ist die Steigung oder Neigung der Stützkontur an den Versatz der Spulendrähte aufeinanderfolgender Windungslagen angepasstThe inclination of the lead-in bevel or the outer contour of the truncated cone is in particular dimensioned such that the coil turn of a respective upper winding can be laid in a flange-side valley of the respective lower winding, and the coil wire is at least partially supported on the support contour. In other words, the slope or inclination of the support contour is adapted to the offset of the coil wires of successive winding layers

Vorzugsweise weist die Stützkontur somit eine Steigung gleich der Steigung der Mittelpunkte eines Spulendrahts aufeinanderfolgender Ober- und Unterwicklungen entlang der Stützkontur auf. In einer besonders geeigneten Ausgestaltung weist die Stützkontur gegenüber dem Wickelbereich einen Neigungswinkel von 60° auf. Dadurch ist eine besonders sichere und zuverlässige Abstützung des Spulendrahts beziehungsweise der Windungslagen bei einem orthozyklischen Wickelbild sichergestellt.The support contour thus preferably has a gradient equal to the gradient of the center points of a coil wire of successive upper and lower windings along the support contour. In a particularly suitable embodiment, the support contour has an angle of inclination of 60 ° with respect to the winding area. This ensures particularly secure and reliable support for the coil wire or the winding layers in the case of an orthocyclic winding pattern.

In einer besonders stabilen Ausbildung erstreckt sich die Stützkontur über die Höhe von mindestens drei gestapelten Windungslagen. Dadurch ist eine besonders geeignete Dimensionierung der Stützkontur realisiert.In a particularly stable embodiment, the support contour extends over the height of at least three stacked winding layers. A particularly suitable dimensioning of the support contour is thereby achieved.

In einer zweckmäßigen Ausführung sind an den Hohlkörper ein innerer Flanschkragen (Innenflansch) und ein äußerer Flanschkragen (Außenflansch) angeformt. Der Innenflansch ist hierbei in einer Einbau- oder Montagesituation radial innenseitig und der Außenflansch radial außenseitig zu dem insbesondere dazwischen angeordneten Wickelbereich angeordnet. Dadurch wird ein ungewünschtes Heruntergleiten des Spulendrahts von dem Hohlkörper beziehungsweise aus dem Wickelbereich vorteilhaft und einfach verhindert.In an expedient embodiment, an inner flange collar (inner flange) and an outer flange collar (outer flange) are molded onto the hollow body. In this case, in an installation or assembly situation, the inner flange is arranged radially on the inside and the outer flange is arranged radially on the outside of the winding area arranged in particular between them. This advantageously and simply prevents the coil wire from sliding down undesirably from the hollow body or from the winding area.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Stützkontur an dem inneren Flanschkragen angeformt. Mit anderen Worten ist die Stützkontur in einer Einbau- oder Montagesituation im Bereich eines (Stator-)Polschuhs angeordnet. Dadurch wird eine besonders geeignete und zweckmäßige Abstützung realisiert.In a preferred development, the support contour is molded onto the inner flange collar. In other words, the support contour is arranged in an installation or assembly situation in the area of a (stator) pole shoe. This provides a particularly suitable and expedient support.

Der erfindungsgemäße Stator ist für einen Elektromotor geeignet und eingerichtet. Der Stator weist einen Statorgrundkörper mit einer Anzahl von sich radial erstreckenden Statorzähnen sowie mit darauf aufgesteckten, vorstehend beschriebenen, Spulenträgern auf. Dadurch ist ein besonders geeigneter Stator realisiert.The stator according to the invention is suitable and set up for an electric motor. The stator has a stator base body with a number of radially extending stator teeth and with the above-described coil carriers fitted thereon. A particularly suitable stator is thereby realized.

In einer geeigneten Ausführung sind die Spulenkörper mit einer orthozyklischen Statorwicklung versehen. Dadurch ist ein besonders leistungseffizienter und bauraumkompakter Stator realisiert.In a suitable embodiment, the coil formers are provided with an orthocyclic stator winding. As a result, a particularly power-efficient and compact stator is realized.

Vorzugsweise ist die Statorwicklung hierbei mittels eines Linearwickelprozesses auf die Spulenträger aufgebracht. Aufgrund der Stützkonturen der Spulenträger ist hierbei am jeweiligen Wickelkopf eine erhöhte Wickelgeschwindigkeit ermöglicht, so dass die (Stator-)Spulen beziehungsweise die Statorwicklung besonders einfach, zeitsparend und kostengünstig herstellbar sind.The stator winding is preferably applied to the coil carrier by means of a linear winding process. Because of the support contours of the coil carriers, an increased winding speed is made possible at the respective winding head, so that the (stator) coils or the Stator winding are particularly simple, time-saving and inexpensive to manufacture.

In einer bevorzugten Anwendung ist der vorstehend beschriebene Stator Teil eines erfindungsgemäßen Elektromotors eines Kraftfahrzeugs. Durch die Spulenträger weist der Stator ein besonders kompaktes und dichtes, vorzugsweise orthozyklisches, Wickelbild auf, wodurch der Elektromotor einer besonders vorteilhafte Energieeffizienz und Bauraumnutzung aufweist.In a preferred application, the stator described above is part of an electric motor of a motor vehicle according to the invention. As a result of the coil carriers, the stator has a particularly compact and dense, preferably orthocyclic, winding pattern, as a result of which the electric motor has particularly advantageous energy efficiency and space utilization.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

• 1 in Seitenansicht einen Spulenträger mit einer Stützkontur
• 2 in Seitenansicht den Spulenträger in einem Wickelkopfbereich mit schematisch dargestellten Spulenwindungen, und
• 3 in Draufsicht den Spulenträger mit schematisch dargestellten Spulenwindungen.

An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing. Show in it:

• 1 a side view of a coil carrier with a support contour
• 2 a side view of the coil carrier in a winding head area with coil windings shown schematically, and
• 3 in plan view the coil carrier with the coil windings shown schematically.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference symbols in all figures.

In der 1 ist in Seitenansicht ein Spulenkörper 2 für eine Statorwicklung 4 (2, 3) eines nicht näher gezeigten Elektromotors beziehungsweise Stators gezeigt. Der Spulenträger 2 weist einen im Wesentlichen rechteckförmigen, insbesondere rohr- oder rahmenförmigen, Hohlkörper 6 mit einer Stecköffnung 8 zum Aufsetzen auf einen Statorzahn auf.In the 1 is a bobbin in side view 2 for a stator winding 4th ( 2 , 3 ) of an electric motor or stator not shown in detail. The coil carrier 2 has a substantially rectangular, in particular tubular or frame-shaped, hollow body 6 with a plug-in opening 8th to be placed on a stator tooth.

Der als Spritzgussteil hergestellte Hohlkörper weist hierbei einen radial innenseitigen Flanschkragen oder Innenflansch 10 und einen radial außenseitigen Flanschkragen oder Außenflansch 12 auf. Die Flanschkragen 10, 12 sind hierbei zumindest teilweise umschließend zu der den Hohlkörper 6 radial durchsetzenden Stecköffnung 8 angeformt.The hollow body produced as an injection-molded part here has a radially inner flange collar or inner flange 10 and a radially outer flange collar or outer flange 12 on. The flange collar 10 , 12 are here at least partially enclosing the hollow body 6 radially penetrating plug-in opening 8th molded.

Zwischen den Flanschkragen 10 und 12 ist ein Wickelbereich 14 des Hohlkörpers 6 gebildet, welcher zur Aufnahme von Spulenwindungen 16 (2, 3) der Statorwicklung 4 vorgesehen und ausgebildet ist.Between the flange collar 10 and 12 is a changing area 14th of the hollow body 6 formed, which to accommodate coil turns 16 ( 2 , 3 ) the stator winding 4th is provided and designed.

Der Innenflansch 10 ist hierbei mit einer dem Wickelbereich 14 zugewandten Stützkontur 18 versehen. Die Stützkontur 18 ist hierbei einteilig, also einstückig oder monolithisch, an den Innenflansch 10 beziehungsweise den Hohlkörper 6 angeformt.The inner flange 10 is here with one of the winding area 14th facing support contour 18th Mistake. The support contour 18th is here in one piece, that is to say in one piece or monolithically, on the inner flange 10 or the hollow body 6 molded.

Die Stützkontur 18 ist hierbei als eine integrierte Drahtpositionierungshilfe des Spulenträgers 2 ausgebildet, und dazu vorgesehen und eingerichtet übereinander angeordneten Windungslagen der Statorwicklung 4 derart zu stützen, dass die bewickelten Spulenwindungen 16 nicht gegeneinander abgleiten, und somit in ihrer relativen Lage zueinander abgestützt sind.The support contour 18th is here as an integrated wire positioning aid for the coil carrier 2 formed, and provided and set up for this purpose, superposed turn layers of the stator winding 4th so that the wound coil turns 16 do not slide against each other, and are thus supported in their relative position to each other.

Der Aufbau der Stützkontur 18 ist nachfolgend anhand der 2 und 3 näher erläutert.The structure of the support contour 18th is based on the 2 and 3 explained in more detail.

Die 2 und die 3 zeigen schematisch und vereinfacht den Spulenträger 2 mit einer darauf aufgebrachten oder aufgewickelten Statorwicklung 4.The 2 and the 3 show schematically and simplified the coil carrier 2 with a stator winding applied or wound on it 4th .

Die Statorwicklung 4 weist hierbei ein orthozyklisches Wickelbild auf. Die Statorwicklung 4 ist hierbei vorzugsweise in einem Linearwickelprozess mit einem Spulendraht mit mehreren Spulenwindungen 16, in mehreren aufeinandergestapelten Windungslagen, auf den Wickelbereich 14 des Spulenträgers 2 aufgebracht. In der 2 und in der 3 sind die Spulenwindungen 16 des Spulendrahts lediglich beispielsweise mit Bezugszeichen versehen.The stator winding 4th has an orthocyclic winding pattern. The stator winding 4th is preferably in a linear winding process with a coil wire with several coil turns 16 , in several stacked layers of turns on the winding area 14th of the bobbin 2 upset. In the 2 and in the 3 are the coil turns 16 of the coil wire only for example provided with reference numerals.

Die Spulenwindungen 16 der untersten Windungslage (Unterwicklung) sitzen hierbei zumindest abschnittsweise in außenwandseitigen, etwa sickenartigen Windungsrillen oder Windungsnuten 20 des Hohlkörpers 6 ein. Die Windungsrillen 20 sind in den Figuren lediglich beispielhaft mit Bezugszeichen versehen.The coil turns 16 the lowermost winding layer (sub-winding) sit at least in sections in the outer wall, for example bead-like winding grooves or winding grooves 20th of the hollow body 6 on. The winding grooves 20th are provided with reference symbols in the figures merely by way of example.

Die Stützkontur 18 ist im Wesentlichen umlaufend an dem Innenflansch 10 nach Art einer Einführrampe oder Einführschräge 21 angeformt. Die Stützkontur 18 weist hierbei im Wesentlichen eine Kegelstumpfform auf, wobei die Einführschräge 21 im Wesentlichen als Mantelfläche des Kegelstumpfs ausgebildet ist. Die Stützkontur 18 beziehungsweise die Einführschräge 21 ist unter einem Neigungswinkel 22 gegenüber dem Wickelbereich 14 beziehungsweise dem Außenumfang des Hohlkörpers 6 geneigt angeordnet.The support contour 18th is essentially circumferential on the inner flange 10 in the manner of an insertion ramp or insertion slope 21st molded. The support contour 18th here essentially has a truncated cone shape, the lead-in bevel 21st is formed essentially as a lateral surface of the truncated cone. The support contour 18th or the lead-in bevel 21st is at an angle of inclination 22nd opposite the wrapping area 14th or the outer circumference of the hollow body 6 arranged inclined.

Der Neigungswinkel 22 ist auf etwa 60° dimensioniert, und somit - wie insbesondere in den 2 und 3 ersichtlich - an die Steigung der aufeinander gestapelten Windungslagen der orthozyklischen Statorwicklung 4 angepasst. Dadurch ist eine gleichmäßige und zuverlässige Abstützung der Spulenwindungen 16 entlang des kompletten Umfangs des Wickelbereichs 14 realisiert.The angle of inclination 22nd is dimensioned to about 60 °, and thus - as in particular in the 2 and 3 can be seen from the gradient of the stacked layers of turns of the orthocyclic stator winding 4th customized. As a result, the coil windings are supported evenly and reliably 16 along the entire circumference of the wrapping area 14th realized.

Wie in den Ansichten der 2 und 3 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, erstreckt sich die Stützkontur 18 in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen über die Höhe von drei aufeinanderfolgenden oder gestapelten Windungslagen. Mit anderen Worten werden drei Windungslagen direkt an der Stützkontur 18 abgestützt.As in the views of the 2 and 3 can be seen comparatively clearly, the support contour extends 18th in this exemplary embodiment essentially over the height of three consecutive or stacked winding layers. In other words, there are three winding layers directly on the supporting contour 18th supported.

Durch die im Einbau- oder Montagezustand polschuhseitige Abstützung der Statorwicklung 4 durch die Stützkontur 18 ist sichergestellt, dass das orthozyklische Wickelbild während oder nach einem Wickelprozess sicher und zuverlässig gestützt ist. Insbesondere wird einem gegenseitigen Abgleiten der Spulenwindungen 16 aneinander, also einer Veränderung der relativen Lage, vorteilhaft und einfach entgegengewirkt, so dass das orthozyklische Wickelbild dauerhaft erhalten ist.Due to the support of the stator winding on the pole shoe side in the installed or assembled state 4th through the support contour 18th it is ensured that the orthocyclic winding pattern is safely and reliably supported during or after a winding process. In particular, the coil windings will slide off one another 16 against each other, that is, a change in the relative position, advantageously and simply counteracted, so that the orthocyclic winding pattern is permanently preserved.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described above. Rather, other variants of the invention can also be derived from this by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22

SpulenkörperBobbin

44th

StatorwicklungStator winding

66th

HohlkörperHollow body

88th

StecköffnungPlug-in opening

1010

Flanschkragen/InnenflanschFlange collar / inner flange

1212

Flanschkragen/AußenflanschFlange collar / outer flange

1414th

WickelbereichWrapping area

1616

SpulenwindungCoil winding

1818th

StützkonturSupport contour

2020th

WindungsrilleWinding groove

2121st

EinführschrägeLead-in bevel

2222nd

NeigungswinkelInclination angle

Claims (10)

Spulenträger (2) für eine Statorwicklung (4) eines Elektromotors, aufweisend einen im Wesentlichen rechteckförmigen Hohlkörper (6) mit einer Stecköffnung (8) zum Aufsetzen des Hohlkörpers (6) auf einen Statorzahn, - wobei an den Hohlkörper (6) mindestens ein die Stecköffnung (8) zumindest teilweise umschließender Flanschkragen (10, 12) angeformt ist, an welchen sich ein Wickelbereich (14) zur Aufnahme von Spulenwindungen (16) der Statorwicklung (4) anschließt, und - wobei der Flanschkragen (10) eine dem Wickelbereich (14) zugewandte Stützkontur (18) aufweist, welche derart ausgebildet ist, dass wenn Spulenwindungen (16) in den Wickelbereich (14) angeordnet werden, übereinander angeordnete Windungslagen in ihrer relativen Lage gestützt gehalten sind.Coil carrier (2) for a stator winding (4) of an electric motor, having a substantially rectangular hollow body (6) with a plug-in opening (8) for placing the hollow body (6) on a stator tooth, - At least one flange collar (10, 12) which at least partially encloses the plug-in opening (8) is formed on the hollow body (6) and is adjoined by a winding area (14) for receiving coil turns (16) of the stator winding (4), and - The flange collar (10) having a support contour (18) facing the winding area (14), which is designed such that when coil windings (16) are arranged in the winding area (14), superposed winding layers are held in their relative position in a supported manner . Spulenträger (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkontur (18) eine dem Wickelbereich (14) zugewandte Einführschräge (21) aufweist.Coil carrier (2) Claim 1 , characterized in that the support contour (18) has an insertion bevel (21) facing the winding area (14). Spulenträger (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkontur (18) im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet ist.Coil carrier (2) Claim 1 or 2 , characterized in that the support contour (18) is substantially frustoconical. Spulenträger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkontur (18) gegenüber dem Wickelbereich (14) einen Neigungswinkel (22) von 60° aufweist.Coil carrier (2) after one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the support contour (18) has an inclination angle (22) of 60 ° with respect to the winding area (14). Spulenträger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkontur (18) sich über die Höhe von mindestens drei Windungslagen erstreckt.Coil carrier (2) after one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the support contour (18) extends over the height of at least three winding layers. Spulenträger (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den Hohlkörper (6) ein innerer Flanschkragen (10) und ein äußerer Flanschkragen (12) angeformt sind.Coil carrier (2) after one of the Claims 1 to 5 , characterized in that an inner flange collar (10) and an outer flange collar (12) are molded onto the hollow body (6). Spulenträger (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkontur (18) an dem inneren Flanschkragen (10) angeformt ist.Coil carrier (2) Claim 6 , characterized in that the support contour (18) is formed on the inner flange collar (10). Stator für einen Elektromotor, mit einem Statorgrundkörper mit einer Anzahl von sich radial erstreckenden Statorzähnen sowie mit darauf aufgesteckten Spulenträgern (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Stator for an electric motor, with a stator base body with a number of radially extending stator teeth as well as with coil carriers (2) attached to one of the Claims 1 to 7th . Stator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenkörper (2) mit einer orthozyklischen Statorwicklung (4) versehen sind.Stator after Claim 8 , characterized in that the coil formers (2) are provided with an orthocyclic stator winding (4). Elektromotor eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Stator nach Anspruch 8 oder 9.Electric motor of a motor vehicle, having a stator according to Claim 8 or 9 .

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