WO2013098111A2 - Method for producing a machine component for an electric machine, and machine component - Google Patents

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WO2013098111A2
WO2013098111A2 PCT/EP2012/075821 EP2012075821W WO2013098111A2 WO 2013098111 A2 WO2013098111 A2 WO 2013098111A2 EP 2012075821 W EP2012075821 W EP 2012075821W WO 2013098111 A2 WO2013098111 A2 WO 2013098111A2
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stator
toothed
connecting wire
individual coils
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Bjoern Nommensen
Csaba Hegedues
Zoltan Lambert
Balazs Magyar
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Robert Bosch Gmbh
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    • H02K2203/12—Machines characterised by the bobbins for supporting the windings

Definitions

  • the invention relates to wound machine components for electrical machines, in particular stators or rotors, as well as methods for the production of machine components for electrical machines.
  • the toothed segments each have a base part from which protrude one or more toothed elements.
  • the toothed segments are suitably wound prior to assembly and then joined so that the base portions are annularly disposed together to form a ring, the toothed elements being rectified inwardly or outwardly.
  • a method for producing a machine component for an electrical machine comprising:
  • the above manufacturing method has the advantage that a machine component can be produced in which the connecting wire of the winding wire, which continuously wound several individual coils, are reliably insulated against coil sides of further wound tooth segments and / or against a connecting wire between individual coils of further coil groups can. As a result, short circuits can be avoided in case of damage of the insulating varnish of the winding wire.
  • the toothed segments can be arranged in a plane prior to assembly, so that toothed parts of the toothed segments project in the same direction and, after winding the toothed segments, the connecting wire between the individual coils of the coil group is laterally offset from the toothed segments in the plane the tooth segments are tilted during assembly over the coil sides of the several other tooth segments in the direction of the connecting wire.
  • the toothed segments are arranged in an annular manner in the plane prior to assembly, wherein the winding is carried out so that the connecting wire is in the arrangement of the toothed segments radially within the annular arrangement of the toothed segments.
  • the insulating element may comprise an insulating ring which is applied to the connecting wire parallel to the arrangement in the plane.
  • a further insulating element may be arranged between the connecting wire between the individual coils of a first coil group and the connecting wire between the individual coils of a second coil group.
  • a further isolation element can be arranged before the assembly takes place to form the machine component.
  • a machine component in particular a stator, is provided.
  • the machine component includes:
  • the base parts of the toothed segments can be arranged in a ring, so that the toothed portions protrude radially rectified from the arranged base parts
  • a plurality of first and a plurality of second coil groups may be provided, wherein a second insulating element between the connecting wire between the individual coils of the first coil group and the
  • Connecting wire between the individual coils of the first coil group is arranged.
  • the toothed segments can each comprise a toothed part and a base part, the base part having a recess at one end and a base part
  • Projection is provided at an opposite end, so that when assembling the toothed segments for forming the machine component in each case a projection of a base part engages in a recess of an adjacent base part.
  • an electric machine is provided with the above machine components.
  • Figure 1 is a perspective view of a stator, which has been prepared according to the inventive method
  • Figure 2 is an illustration of an arrangement of stator segments in front of the
  • Figure 3 shows three stator segments which have been wound with a continuous winding wire
  • FIGS. 4a-d show an exemplary embodiment of a production method in which a plurality of groups of wound stator segments and of insulating rings are arranged to form a stator;
  • Figure 5 is a view of a process step in which the stator segments are assembled into a stator ring;
  • Figures 6a-b detailed views of the connection of the stator segments of Figure 5;
  • FIGS. 7a-b show a winding device for winding the stator segments
  • FIG. 8 shows a stator segment with a tool for holding, lifting and
  • an annular stator 10 is shown as an example of a machine component.
  • the stator 10 is arranged in a housing part.
  • the stator has an internal recess in which a permanent magnet rotor (not shown) can be rotatably arranged.
  • the stator 10 is composed of individual stator segments 12 (toothed segments), which are arranged in a ring shape.
  • Each stator segment 12 may, for example, have a T-shaped cross-section and comprise a magnetic base part 34 and a magnetic tooth part 32 which extends substantially perpendicularly from the base part 34.
  • the stator segment 12 may also be L-shaped.
  • the base part 34 and the tooth part 32 are preferably formed in one piece.
  • the base parts 34 of the individual stator segments 12 are arranged annularly against one another and thus form a stator ring, from which the tooth parts 32 extend inwards in the direction of the inner recess (for a rotor).
  • the tooth parts 32 are each wound with a winding wire, wherein in each case an insulating mask 28 is arranged between the stator segments 12 and the winding wire wound thereon, which insulates the stator segment 12 from the spooling wire.
  • the insulating masks 28 are for example made of plastic and each project beyond the magnetic core of the stator segment 12 in the axial direction A.
  • Each insulating mask 28 has at its upper edge two circumferentially offset slots 30 and openings, which serve as positioning and implementation for the winding wire.
  • one of six coil groups of three stator segments 12 (with three toothed parts 32) is wound with one continuous (continuous) winding wire.
  • the stator segments 12 are arranged in a circle, wherein the tooth parts 32 extend approximately perpendicular to the annular surface of the stator segments.
  • a first and second of the stator segments 12 of a coil group are arranged directly adjacent to each other in the circumferential direction and a third stator segment 12 of the relevant coil group offset in the circumferential direction of the first and second stator segment 12, z. B. to about 120 °, so that you get three differently spaced stator segments 12 for each coil group with respective individual coils.
  • the long connecting wires 16, 18 each extend over a part of their length radially within the base parts 34 of the stator segments 12, so that they are arranged adjacent to the coil sides of the wound stator segments 12.
  • annular insulation elements 22, 24 are respectively inserted between the winding side of the individual coils pointing in the axial direction A and the long connecting wires 16, 18.
  • stator segments In the illustrated embodiment with 18 stator segments, six such groups of coils are needed which are staggered to form the stator 10. This results in a total of twelve (2 x 6) leads 20 for electrical contacting of the respective coil groups, the ends of which are guided through the slots 30 and projecting in the axial direction A from the respective upper ends of the windings.
  • the arrangement of the six coil groups leads to six long connecting wires 16, 18, which are arranged offset from each other in the circumferential direction.
  • the long connecting wires 16, 18 of the coil groups in two planes with respect to the axial direction A and in the axial direction to the individual coils be disposed adjacent to each other, which are electrically isolated from each other by the annular insulating elements 22, 24.
  • FIG. 2 shows the arrangement of the stator segments 12 before winding.
  • the stator segments 12 are arranged in a circle about a central axis M and aligned in the radial direction and thus are initially in a plane next to each other to allow access to each individual tooth portion 32 of the stator 12 from one side.
  • each stator segment 12 is held on a holding tool 100.
  • the holding tool 100 is in turn held and moved by an assembly tool (not shown).
  • stator segment 12 which is to be wound, by means of its holding tool 100 in the axial direction A, d. H. in the direction of the central axis M, lifted out of the plane of the remaining stator segments 12 and wound by means of known methods via a winding device with a winding wire (not shown).
  • a needle winding is used in which the head of the waking apparatus is guided around the segment axis S of the selected stator segment 12.
  • stator segments of each coil group are wound in succession. After the first stator segment 12 has been wound, it is moved back to its starting position in the plane of the remaining stator segments 12, and the spooling wire can be bent for the continuous (continuous) winding of the next, second stator segment 12.
  • stator segments 12 are rotated on their holding tools 100 about the central axis M, so that the second stator segment 12 to be wound and then the third stator segment 12 to be wound are rotated to the jig.
  • first and second stator segments 12 of the relevant coil group are interconnected by a short connecting wire 14, which is guided by the facing slots 30 of the two insulating masks 28 of the first and second stator 12.
  • a long connecting wire 16 connects the second stator segment 12 to the third stator segment 12 of the relevant coil group, which in the present exemplary embodiment is arranged offset by approximately 120 ° in the circumferential direction.
  • the long connecting wire 16 is slightly curved in a V-shape, preferably radially inside the inner end of the windings, so that for the subsequent mounting of the stator game for a change of the long connecting wire to be bridged distance between the second stator 12 and the third stator 12th remains.
  • FIGS. 4a-d show how a plurality of coil groups of such stator segments 12 wound with a continuous winding wire are assembled into a ring of 18 stator segments.
  • first three coil groups each with three continuously wound stator segments 12, are arranged in a mounting device.
  • the arrangement or alignment of the individual stator segments 12 substantially corresponds to that shown in FIG.
  • the long connecting wires 18 are arranged so that they do not overlap each other, but lie in each non-overlapping circle segments.
  • the long connecting wires 18 are arranged with respect to the area enclosed by the arranged stator segments 12 surface within the radially inner edge of the stator segments 12.
  • FIG. 4b shows a first annular insulating element 24 which is placed on the long connecting wires 18 of the first coil groups.
  • the first insulation element 24 has an outer diameter which is equal to or smaller than the area enclosed by the arranged stator segments 12. Furthermore, the inner diameter of the insulating element 24 is selected such that the insulating element 24 covers the long connecting wires 18 but is not larger than the width of the stator segment 12 above the end of the toothed part 32 opposite the base part 34 and opposite the toothed part 32. ing end of the base member 34, so that in the stator to be manufactured, the insulation element 24 does not protrude into the interior of the area enclosed by the stator.
  • the outer edge of the first insulation element 24 may have indentations 26 which are arranged at the points at which the long connecting wires 16 of the coil groups to be subsequently arranged emerge from the insulation masks 28 of the individual coils.
  • a second annular insulation element 22 is mounted, which in the assembled stator 10 electrically insulates the long connecting wires 16 against the coil sides of the individual coils of the wound stator segments 12 (see FIG. 1).
  • the insulation elements 22, 24 are in this case preferably made of plastic.
  • the wound stator segments 12 arranged as shown in FIG. 4 d are rotated 90 degrees relative to the orientation shown in FIGS. 2 to 4 a by their holding tools 100
  • the tilting takes place in the direction of the long connecting wires 16 facing coil sides of the individual coils.
  • the stator ring is formed by the circumferentially adjacent base parts 34 of the individual stator segments 12, of which the tooth parts 32 of the individual stator segments 12 protrude radially inwards.
  • the base parts 34 are each provided at their edges with a projection 36 and a recess 38 which engage in the end position of the stator segments 12 (see FIG. 7b) and can be connected there by welding or gluing ,
  • the projections 36 and recesses 38 ensure reliable alignment and placement of the individual stator segments 12 to facilitate assembly of a cylindrical stator.
  • a complete stator 10 is made in which the number of cantilevered leads 20 (see Figure 1) is minimized. Furthermore, the connecting wires 14, 16, 18 are effectively insulated between the individual coils of the coil group with a winding wire against the coil sides of the individual coils and against the connecting wires. Due to the fact that the insulation elements 22, 24 are already inserted into the partially mounted stator ring during the winding of the stator segments 12, no additional assembly tool is required, but the insulation can take place in the same installation tool and at the same production station as the winding of the stator segments 12.
  • FIGS. 7a and 7b show various views of an embodiment of a winding device 200 with which three stator segments 12 can be wound simultaneously.
  • Three heads 202 which are each rotatable about an axis S and have at one end a guide for a Waklungsdraht are circumferentially offset by substantially 120 ° to each other. At one end, the heads 202 each have a guide for a Wcklungsdraht D, with which they can wind in a Nadelwicklungsvon each located under the head 202 stator segment 12.
  • Three stator segments 12 can be wound simultaneously with the winding device 200 shown in FIGS. 7a and 7b, so that the coil group shown in FIG. 4a can be produced on three stator segments 12 with individual coils wound continuously in a single process step.
  • stator segments 12 which are being wound are each lifted with their associated holding tool 100. After winding a stator segment 12, this is lowered again and the ring of stator segments 12 is rotated under the Wckelvorraum 200 until under each head 202, the next to be wound stator 12 is located.
  • Wckelvorraum 200 for moving the individual stator segments 12 under the winding device and for the subsequent folding of the stator segments 12 to the stator ring while holding tools 100 are provided, as shown in Figures 8 and 9.
  • the holding tool 100 is designed to engage by means of projections or rails 102 in correspondingly formed grooves 40 on one side of the stator segment 12.
  • the holding tool 100 comprises an arm 104, which forms the largest possible and easy to be positioned engaging portion for a mounting device (not shown).
  • the arm 104 two openings 106 are provided, in which engage corresponding portions of the mounting device and thus the holding tool 100 can easily grab and move.
  • the holding tool 100 also comprises a positioning portion 108 in the form of a cuboid, which allows an exact positioning of the holding tool 100 in the assembly tool by its edges and stop surfaces.
  • the holding tool 100 makes it possible to securely hold and precisely position a stator segment 12 that is difficult to fix against the forces occurring in the needle winding.
  • the holding tool 100 can be positioned during assembly of the stator 10 with high accuracy. Therefore, in particular, the assembling of the stator segments 12 to a stator ring can be performed with high accuracy.
  • stator segments 12 can be varied according to the application.
  • the interconnection of the individual winding strands can be performed in parallel or in series to form the corresponding electrical phases - in particular a brushless DC motor (EC motor).
  • EC motor brushless DC motor
  • the above-described manufacturing method for a stator 10 is basically applicable also to a rotor formed as an external rotor.
  • the electric machine according to the invention for adjusting moving parts in the motor vehicle - for example, as a power steering motor - used, but is not limited to such an application.

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  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
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Abstract

The invention relates to a method for producing a machine component (10) for an electric machine, in particular a stator, comprising the following steps: winding several individual tooth segments (12) with respective individual coils, wherein several of the individual coils in a coil group are formed by means of a continuous winding wire, wherein a section of the winding wire extends between the individual coils as a connecting wire (16, 18); arranging an insulating element (22) on the connecting wire (16, 18); and assembling the individual wound tooth segments (12) of the coil group and one or more additional wound tooth segments (12) in order to form the machine component (10), wherein the assembly is performed in such a way that the insulating element (22) is arranged between the connecting wire (16, 18) and coil sides of the additional tooth segments (12).

Description

Beschreibung  description
Verfahren zum Herstellen einer Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine sowie eine Maschinenkomponente A method of manufacturing a machine component for an electrical machine and a machine component
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft bewickelte Maschinenkomponenten für elektrische Maschinen, insbesondere Statoren oder Rotoren, sowie Verfahren zur Herstellung von Maschinenkomponenten für elektrische Maschinen. The invention relates to wound machine components for electrical machines, in particular stators or rotors, as well as methods for the production of machine components for electrical machines.
Stand der Technik State of the art
Maschinenkomponenten für elektrische Maschinen, wie z. B. Statoren, können zur einfacheren Bewicklung aus einzelnen Zahnsegmenten zusammengesetzt werden. Die Zahnsegmente weisen jeweils ein Basisteil auf, von dem ein oder mehrere Zahnelemente abstehen. Die Zahnsegmente werden vor der Montage in geeigneter Weise bewickelt und anschließend gefügt, so dass die Basisteile ringförmig aneinander angeordnet werden, um einen Ring zu bilden, wobei die Zahnelemente nach innen oder außen gleichgerichtet sind. Machine components for electrical machines, such. As stators can be assembled to simplify winding of individual tooth segments. The toothed segments each have a base part from which protrude one or more toothed elements. The toothed segments are suitably wound prior to assembly and then joined so that the base portions are annularly disposed together to form a ring, the toothed elements being rectified inwardly or outwardly.
Aus der DE 10 2009 060 838 A1 ist es bekannt, einen Stator für eine elektrische Maschine herzustellen, indem eine Mehrzahl von Statorsegmenten nacheinander bewickelt werden, wobei zwei in Umfangsrichtung unmittelbar nebeneinander liegende Statorsegmente und ein ca. um 120° in Umfangsrichtung entfernt liegendes Statorsegment mit einem ununterbrochenen Wicklungsdraht bewickelt werden. Dieses bekannte Herstellungsverfahren hat den Vorteil, dass die Anzahl der frei hervorstehenden Drahtenden minimiert wird. From DE 10 2009 060 838 A1 it is known to produce a stator for an electric machine by winding a plurality of stator segments in succession, with two circumferentially immediately adjacent stator segments and an approximately 120 ° circumferentially distant stator with a continuous winding wire to be wound. This known manufacturing method has the advantage that the number of freely projecting wire ends is minimized.
Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die Verbindungsdrähte zwischen den Statorsegmenten aufwändig isoliert werden müssen. Insbesondere werden unter- schiedliche Bearbeitungsstationen bei der Herstellung benötigt, um das Bewickeln der Statorsegmente, die Kalibration der Spulen, die Positionierung der Segmente im Montagewerkzeug und die Isolierung der Wicklungsdrähte gegeneinander zu erreichen. The disadvantage here, however, is that the connecting wires between the stator must be laboriously isolated. In particular, various processing stations required in the manufacture, in order to achieve the winding of the stator segments, the calibration of the coils, the positioning of the segments in the assembly tool and the insulation of the winding wires against each other.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine und eine Maschinenkomponente zur Verfügung zu stellen, bei denen gewährleistet wird, dass die Wicklungsdrähte gegeneinander isoliert sind. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a machine component for an electrical machine and a machine component, which ensures that the winding wires are insulated from each other.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zum Herstellen einer Maschinenkomponente, insbesondere eines Stators, gemäß Anspruch 1 und durch die Maschi- nenkomponente und die elektrische Maschine gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. This object is achieved by the method for producing a machine component, in particular a stator, according to claim 1 and by the machine component and the electric machine according to the independent claims.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen einer Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine vorgesehen, insbesondere eines Stators, umfassend: According to a first aspect, a method for producing a machine component for an electrical machine is provided, in particular a stator, comprising:
- Bewickeln von mehreren einzelnen Zahnsegmenten mit jeweiligen Einzel- spulen, wobei mehrere der Einzelspulen in einer Spulengruppe mit einem ununterbrochenen Wcklungsdraht ausgeführt sind, wobei ein Abschnitt des Wicklungsdrahts als Verbindungsdraht zwischen den Einzelspulen verläuft; Winding a plurality of individual toothed segments with respective individual coils, wherein a plurality of the individual coils in a coil group are designed with a continuous winding wire, wherein a section of the winding wire runs as a connecting wire between the individual coils;
- Anordnen eines Isolationselements an dem Verbindungsdraht; und- placing an insulation element on the connection wire; and
- Zusammensetzen der einzelnen bewickelten Zahnsegmente der Spulen- gruppe und ein oder mehrere weitere bewickelte Zahnsegmente, um die Maschinenkomponente auszubilden, Assembling the individual wound tooth segments of the coil group and one or more further wound tooth segments to form the machine component,
wobei das Zusammensetzen so durchgeführt wird, dass das Isolationselement zwischen dem Verbindungsdraht und Spulenseiten der weiteren Zahnsegmente angeordnet wird. Das obige Herstellungsverfahren hat den Vorteil, dass eine Maschinenkomponente hergestellt werden kann, bei der der Verbindungsdraht des Wicklungsdrahts, mit dem mehrere Einzelspulen fortlaufend bewickelt werden, gegen Spulenseiten von weiteren bewickelten Zahnsegmente und/oder gegen einen Ver- bindungsdraht zwischen Einzelspulen weiterer Spulengruppen zuverlässig isoliert werden kann. Dadurch können Kurzschlüsse bei einer Beschädigung des Isolierlacks des Wicklungsdrahts vermieden werden. wherein the assembly is performed so that the insulating element between the connecting wire and coil sides of the other tooth segments is arranged. The above manufacturing method has the advantage that a machine component can be produced in which the connecting wire of the winding wire, which continuously wound several individual coils, are reliably insulated against coil sides of further wound tooth segments and / or against a connecting wire between individual coils of further coil groups can. As a result, short circuits can be avoided in case of damage of the insulating varnish of the winding wire.
Weiterhin ist das Anordnen des Isolationselements, bevor die Zahnsegmente zum Bilden der Maschinenkomponente angeordnet werden, einfach in das Herstellungsverfahren integrierbar. Furthermore, disposing the isolation member before placing the tooth segments to form the machine component is easily integrated with the manufacturing process.
In einer bevorzugten Ausführung können die Zahnsegmente vor dem Zusammensetzen in einer Ebene angeordnet werden, so dass Zahnteile der Zahnseg- mente gleichgerichtet hervorstehen und nach dem Bewickeln der Zahnsegmente der Verbindungsdraht zwischen den Einzelspulen der Spulengruppe in der Ebene seitlich versetzt zu den Zahnsegmenten angeordnet ist, wobei die Zahnsegmente beim Zusammensetzen über die Spulenseiten der mehreren weiteren Zahnsegmente in Richtung des Verbindungsdrahtes gekippt werden. In a preferred embodiment, the toothed segments can be arranged in a plane prior to assembly, so that toothed parts of the toothed segments project in the same direction and, after winding the toothed segments, the connecting wire between the individual coils of the coil group is laterally offset from the toothed segments in the plane the tooth segments are tilted during assembly over the coil sides of the several other tooth segments in the direction of the connecting wire.
Es kann vorgesehen sein, dass die Zahnsegmente vor dem Zusammensetzen ringförmig in der Ebene angeordnet werden, wobei das Bewickeln so durchgeführt wird, dass sich der Verbindungsdraht beim Anordnen der Zahnsegmente radial innerhalb der ringförmigen Anordnung der Zahnsegmente befindet. It may be provided that the toothed segments are arranged in an annular manner in the plane prior to assembly, wherein the winding is carried out so that the connecting wire is in the arrangement of the toothed segments radially within the annular arrangement of the toothed segments.
Weiterhin kann das Isolationselement einen isolierenden Ring umfassen, der parallel zur Anordnung in der Ebene an den Verbindungsdraht angelegt wird. Furthermore, the insulating element may comprise an insulating ring which is applied to the connecting wire parallel to the arrangement in the plane.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein weiteres Isolationselement zwischen dem Verbindungsdraht zwischen den Einzelspulen einer ersten Spulengruppe und dem Verbindungsdraht zwischen den Einzelspulen einer zweiten Spulengruppe angeordnet werden. Insbesondere kann ein weiteres Isolationselement angeordnet werden, bevor das Zusammensetzen zum Ausbilden der Maschinenkomponente erfolgt. Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Maschinenkomponente, insbesondere ein Stator, vorgesehen. Die Maschinenkomponente umfasst: According to one embodiment, a further insulating element may be arranged between the connecting wire between the individual coils of a first coil group and the connecting wire between the individual coils of a second coil group. In particular, a further isolation element can be arranged before the assembly takes place to form the machine component. According to a further aspect, a machine component, in particular a stator, is provided. The machine component includes:
- mehrere Zahnsegmente, mit jeweils einem Basisteil und einem davon abstehenden Zahnteil,  a plurality of tooth segments, each having a base part and a tooth part projecting therefrom,
- Einzelspulen einer Spulengruppe, wobei die Einzelspulen an mindestens zwei nicht unmittelbar benachbarten der mehreren Zahnsegmente angeordnet sind und mit einem ununterbrochenen Wicklungsdraht ausgeführt sind, wobei ein Abschnitt des Wcklungsdrahts als Verbindungsdraht zwischen mindestens zwei der Einzelspulen der Spulengruppe an den Spulenseiten von weiteren bewickelten Zahnsegmenten entlang verläuft; und - Single coils of a coil group, wherein the individual coils are arranged on at least two not immediately adjacent of the plurality of tooth segments and are designed with a continuous winding wire, wherein a portion of Waklungsdrahts runs as a connecting wire between at least two of the individual coils of the coil group on the coil sides of other wound tooth segments along ; and
- ein Isolationselement, das zwischen dem Verbindungsdraht und den Spulenseiten der weiteren bewickelten Zahnsegmente angeordnet ist.  - An insulating element which is arranged between the connecting wire and the coil sides of the other wound tooth segments.
Weiterhin können die Basisteile der Zahnsegmente ringförmig angeordnet sind, so dass die Zahnteile radial gleichgerichtet von den angeordneten Basisteilen abstehen Furthermore, the base parts of the toothed segments can be arranged in a ring, so that the toothed portions protrude radially rectified from the arranged base parts
Gemäß einer Ausführungsform können mehrere erste und mehrere zweite Spulengruppen vorgesehen sein, wobei ein zweites Isolationselement zwischen dem Verbindungsdraht zwischen den Einzelspulen der ersten Spulengruppe und demAccording to one embodiment, a plurality of first and a plurality of second coil groups may be provided, wherein a second insulating element between the connecting wire between the individual coils of the first coil group and the
Verbindungsdraht zwischen den Einzelspulen der ersten Spulengruppe angeordnet ist. Connecting wire between the individual coils of the first coil group is arranged.
Weiterhin können die Zahnsegmente jeweils ein Zahnteil und ein Basisteil um- fassen, wobei das Basisteil mit einer Ausnehmung an einem Ende und einemFurthermore, the toothed segments can each comprise a toothed part and a base part, the base part having a recess at one end and a base part
Vorsprung an einem gegenüberliegenden Ende versehen ist, so dass beim Zusammensetzen der Zahnsegmente zum Ausbilden der Maschinenkomponente jeweils ein Vorsprung eines Basisteils in eine Ausnehmung eines benachbarten Basisteils eingreift. Projection is provided at an opposite end, so that when assembling the toothed segments for forming the machine component in each case a projection of a base part engages in a recess of an adjacent base part.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine elektrische Maschine mit den obigen Maschinenkomponenten vorgesehen. In another aspect, an electric machine is provided with the above machine components.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Brief description of the drawings Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Stators, welcher gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist; Figure 1 is a perspective view of a stator, which has been prepared according to the inventive method;
Figur 2 eine Darstellung einer Anordnung von Statorsegmenten vor dem Figure 2 is an illustration of an arrangement of stator segments in front of the
Bewickeln; Figur 3 drei Statorsegmente, welche mit einem ununterbrochenen Wickeldraht bewickelt worden sind;  winding; Figure 3 shows three stator segments which have been wound with a continuous winding wire;
Figuren 4a-d ein Ausführungsbeispiel für ein Herstellungsverfahren, bei dem mehrere Gruppen von bewickelten Statorsegmenten und von iso- lierenden Ringen zu einem Stator angeordnet werden; FIGS. 4a-d show an exemplary embodiment of a production method in which a plurality of groups of wound stator segments and of insulating rings are arranged to form a stator;
Figur 5 eine Ansicht eines Verfahrensschritts, bei dem die Statorsegmente zu einem Statorring zusammengesetzt werden; Figuren 6a-b Detailansichten der Verbindung der Statorsegmente aus Figur 5; Figure 5 is a view of a process step in which the stator segments are assembled into a stator ring; Figures 6a-b detailed views of the connection of the stator segments of Figure 5;
Figuren 7a-b eine Wickelvorrichtung zur Bewicklung der Statorsegmente; FIGS. 7a-b show a winding device for winding the stator segments;
Figur 8 ein Statorsegment mit einem Werkzeug zum Halten, Heben und 8 shows a stator segment with a tool for holding, lifting and
Bewegen des Statorsegments; und  Moving the stator segment; and
Figur 9 eine weitere Ansicht des Statorsegments und des Werkzeugs aus Figur 8. Beschreibung von Ausführungsformen 9 shows a further view of the stator segment and the tool from FIG. 8. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS FIG
In Figur 1 ist ein ringförmiger Stator 10 als Beispiel für eine Maschinenkomponente gezeigt. Der Stator 10 ist in einem Gehäuseteil angeordnet. Der Stator weist eine Innenausnehmung auf, in der ein mit Permanentmagneten versehener Rotor (nicht gezeigt) drehbar angeordnet werden kann. Der Stator 10 ist aus einzelnen Statorsegmenten 12 (Zahnsegmenten) zusammengesetzt, welche ringförmig angeordnet sind. Jedes Statorsegment 12 kann beispielsweise einen T-förmigen Querschnitt aufweisen und einen magnetischen Basisteil 34 und einen magnetischen Zahnteil 32 umfassen, der sich im Wesent- liehen senkrecht von dem Basisteil 34 erstreckt. Alternativ kann das Statorsegment 12 auch L-förmig ausgebildet sein. Das Basisteil 34 und das Zahnteil 32 sind vorzugsweise einstückig ausgebildet. Die Basisteile 34 der einzelnen Statorsegmente 12 sind ringförmig aneinander angeordnet und bilden so einen Statorring, von dem ausgehend sich die Zahnteile 32 nach innen in Richtung der In- nenausnehmung (für einen Rotor) erstrecken. In Figure 1, an annular stator 10 is shown as an example of a machine component. The stator 10 is arranged in a housing part. The stator has an internal recess in which a permanent magnet rotor (not shown) can be rotatably arranged. The stator 10 is composed of individual stator segments 12 (toothed segments), which are arranged in a ring shape. Each stator segment 12 may, for example, have a T-shaped cross-section and comprise a magnetic base part 34 and a magnetic tooth part 32 which extends substantially perpendicularly from the base part 34. Alternatively, the stator segment 12 may also be L-shaped. The base part 34 and the tooth part 32 are preferably formed in one piece. The base parts 34 of the individual stator segments 12 are arranged annularly against one another and thus form a stator ring, from which the tooth parts 32 extend inwards in the direction of the inner recess (for a rotor).
Die Zahnteile 32 sind jeweils mit einem Wicklungsdraht bewickelt, wobei zwischen den Statorsegmenten 12 und dem darauf gewickelten Wicklungsdraht jeweils eine Isoliermaske 28 angeordnet ist, welche das Statorsegment 12 gegenüber dem Wcklungsdraht isoliert. Die Isoliermasken 28 sind beispielsweise aus Kunststoff hergestellt und überragen jeweils den magnetischen Kern des Statorsegments 12 in axialer Richtung A. Jede Isoliermaske 28 weist an ihrer Oberkante zwei in Umfangsrichtung versetzte Schlitze 30 bzw. Öffnungen auf, die als Positionierung und Durchführung für den Wicklungsdraht dienen. The tooth parts 32 are each wound with a winding wire, wherein in each case an insulating mask 28 is arranged between the stator segments 12 and the winding wire wound thereon, which insulates the stator segment 12 from the spooling wire. The insulating masks 28 are for example made of plastic and each project beyond the magnetic core of the stator segment 12 in the axial direction A. Each insulating mask 28 has at its upper edge two circumferentially offset slots 30 and openings, which serve as positioning and implementation for the winding wire.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeweils eine von sechs Spulengruppen aus jeweils drei Statorsegmenten 12 (mit drei Zahnteilen 32) mit einem ununterbrochenen (fortlaufenden) Wcklungsdraht bewickelt. Beim Bewickeln werden die Statorsegmente 12 kreisförmig angeordnet, wobei sich die Zahnteile 32 näherungsweise senkrecht zur Kreisringfläche der Statorsegmente erstrecken. Ein erstes und zweites der Statorsegmente 12 einer Spulengruppe sind in Umfangsrichtung unmittelbar nebeneinander angeordnet und ein drittes Statorsegment 12 der betreffenden Spulengruppe in Umfangsrichtung versetzt von dem ersten und zweiten Statorsegment 12, z. B. zu ungefähr 120°, so dass man drei unterschiedlich zueinander beabstandete Statorsegmente 12 für jede Spulengruppe mit jeweiligen Einzelspulen erhält. In the exemplary embodiment shown, one of six coil groups of three stator segments 12 (with three toothed parts 32) is wound with one continuous (continuous) winding wire. When winding the stator segments 12 are arranged in a circle, wherein the tooth parts 32 extend approximately perpendicular to the annular surface of the stator segments. A first and second of the stator segments 12 of a coil group are arranged directly adjacent to each other in the circumferential direction and a third stator segment 12 of the relevant coil group offset in the circumferential direction of the first and second stator segment 12, z. B. to about 120 °, so that you get three differently spaced stator segments 12 for each coil group with respective individual coils.
Somit ergeben sich Abschnitte des ununterbrochenen Wicklungsdrahts, die als Verbindungsdrähte 14, 16, 18 zwischen den Einzelspulen der betreffenden Spu- lengruppe gebildet werden: Die Einzelspulen auf den zueinander benachbarten ersten und zweiten Statorsegmenten 12 sind jeweils durch einen kurzen Verbin- dungsdraht 14 miteinander verbunden. Dieser kurze Verbindungsdraht 14 wird vorzugsweise durch die einander zugeordneten Schlitze 30 der benachbarten Isoliermasken 28 des ersten und zweiten Statorsegments 12 der betreffenden Spulengruppe geführt. Damit ist eine Isolierung des kurzen Verbindungs- drahts 14 sowohl gegenüber den Einzelspulen, als auch gegenüber elektrischenThis results in sections of the uninterrupted winding wire which are formed as connecting wires 14, 16, 18 between the individual coils of the relevant coil group. The individual coils on the mutually adjacent first and second stator segments 12 are each connected by a short connection. Mating wire 14 connected together. This short connecting wire 14 is preferably guided through the associated slots 30 of the adjacent insulating masks 28 of the first and second stator segment 12 of the relevant coil group. This is an insulation of the short connecting wire 14 both with respect to the individual coils, as well as against electrical
Anschlüssen des Stators 10 problemlos möglich. Connections of the stator 10 easily possible.
Die Einzelspule um den Zahnteil 32 des dritten Statorsegments 12, das in Um- fangsrichtung versetzt zu den zwei einander benachbarten Statorsegmenten 12 angeordnet ist, ist durch einen langen Verbindungsdraht 16, 18 mit einer der Einzelspulen des ersten oder des zweiten Statorsegments 12 verbunden. Die langen Verbindungsdrähte 16, 18 verlaufen jeweils über einen Teil ihrer Länge radial innerhalb der Basisteile 34 der Statorsegmente 12, so dass diese benachbart zu den Spulenseiten der bewickelten Statorsegmente 12 angeordnet sind. Um eine elektrische Isolierung dieser langen Verbindungsdrähte 16, 18 zu den Spulenwicklungen der Einzelspulen zu erreichen, sind ringförmige Isolationselemente 22, 24 jeweils zwischen den in die axiale Richtung A zeigenden Wicklungsseite der Einzelspulen und den langen Verbindungsdrähten 16, 18 eingefügt. Bei der gezeigten Ausführungsform mit 18 Statorsegmenten werden sechs derartige Spulengruppen benötigt, die versetzt zueinander angeordnet werden, um den Stator 10 zu bilden. Es ergeben sich somit insgesamt zwölf (2 x 6) Anschlussdrähte 20 zur elektrischen Kontaktierung der jeweiligen Spulengruppen, deren Enden durch die Schlitze 30 geführt sind und in axialer Richtung A von den jeweils oberen Enden der Wicklungen hervorstehen. The individual coil around the tooth part 32 of the third stator segment 12, which is arranged in the circumferential direction offset from the two adjacent stator segments 12, is connected to one of the individual coils of the first or the second stator segment 12 by a long connecting wire 16, 18. The long connecting wires 16, 18 each extend over a part of their length radially within the base parts 34 of the stator segments 12, so that they are arranged adjacent to the coil sides of the wound stator segments 12. In order to achieve an electrical insulation of these long connecting wires 16, 18 to the coil windings of the individual coils, annular insulation elements 22, 24 are respectively inserted between the winding side of the individual coils pointing in the axial direction A and the long connecting wires 16, 18. In the illustrated embodiment with 18 stator segments, six such groups of coils are needed which are staggered to form the stator 10. This results in a total of twelve (2 x 6) leads 20 for electrical contacting of the respective coil groups, the ends of which are guided through the slots 30 and projecting in the axial direction A from the respective upper ends of the windings.
Die Anordnung der sechs Spulengruppen führt zu sechs langen Verbindungsdrähten 16, 18, die in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Bei einer Anordnung des jeweils dritten Statorsegments 12 zu den ersten oder zwei- ten Statorsegmenten 12 jeder Spulengruppe mit einem Versatz um 120° können die langen Verbindungsdrähte 16, 18 der Spulengruppen in zwei Ebenen bezüglich der axialen Richtung A bzw. in axialer Richtung zu den Einzelspulen benachbart angeordnet werden, die voneinander durch die ringförmigen Isolationselemente 22, 24 elektrisch isoliert sind. Im Folgenden wird anhand der Figuren 2-8 das Herstellungsverfahren des voranstehend beschriebenen Stators 10 erläutert. The arrangement of the six coil groups leads to six long connecting wires 16, 18, which are arranged offset from each other in the circumferential direction. In an arrangement of the respective third stator segment 12 to the first or second stator segments 12 of each coil group with an offset of 120 °, the long connecting wires 16, 18 of the coil groups in two planes with respect to the axial direction A and in the axial direction to the individual coils be disposed adjacent to each other, which are electrically isolated from each other by the annular insulating elements 22, 24. In the following, the manufacturing method of the above-described stator 10 will be explained with reference to FIGS.
Figur 2 zeigt die Anordnung der Statorsegmente 12 vor dem Bewickeln. Die Statorsegmente 12 sind kreisförmig um eine zentrale Achse M angeordnet sowie in radialer Richtung ausgerichtet und liegen somit zunächst in einer Ebene nebeneinander, um den Zugriff auf jedes einzelne Zahnteil 32 des Statorsegments 12 von einer Seite zu ermöglichen. Dabei wird jedes Statorsegment 12 auf einem Haltewerkzeug 100 gehalten. Das Haltewerkzeug 100 wird wiederum von einem Montagewerkzeug (nicht gezeigt) gehalten und durch dieses bewegt. FIG. 2 shows the arrangement of the stator segments 12 before winding. The stator segments 12 are arranged in a circle about a central axis M and aligned in the radial direction and thus are initially in a plane next to each other to allow access to each individual tooth portion 32 of the stator 12 from one side. In this case, each stator segment 12 is held on a holding tool 100. The holding tool 100 is in turn held and moved by an assembly tool (not shown).
Das Statorsegment 12, welches bewickelt werden soll, wird mittels seines Haltewerkzeugs 100 in der axialen Richtung A, d. h. in Richtung der zentralen Achse M, aus der Ebene der übrigen Statorsegmente 12 herausgehoben und mithilfe von bekannten Verfahren über eine Wickelvorrichtung mit einem Wicklungsdraht (nicht gezeigt) bewickelt. The stator segment 12, which is to be wound, by means of its holding tool 100 in the axial direction A, d. H. in the direction of the central axis M, lifted out of the plane of the remaining stator segments 12 and wound by means of known methods via a winding device with a winding wire (not shown).
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Nadelwicklung verwendet, bei der der Kopf der Wckelvorrichtung um die Segmentachse S des ausgewählten Statorsegments 12 herumgeführt wird. In the present embodiment, a needle winding is used in which the head of the waking apparatus is guided around the segment axis S of the selected stator segment 12.
Die Statorsegmente jeder Spulengruppe werden nacheinander bewickelt. Nachdem das erste Statorsegment 12 bewickelt worden ist, wird es in seine Ausgangsposition in der Ebene der übrigen Statorsegmente 12 zurückbewegt, und der Wcklungsdraht kann für die ununterbrochene (fortlaufende) Bewicklung des nächsten, zweiten Statorsegments 12 gebogen werden. The stator segments of each coil group are wound in succession. After the first stator segment 12 has been wound, it is moved back to its starting position in the plane of the remaining stator segments 12, and the spooling wire can be bent for the continuous (continuous) winding of the next, second stator segment 12.
Dann werden alle Statorsegmente 12 auf ihren Haltewerkzeugen 100 um die zentrale Achse M gedreht, so dass das zweite zu bewickelnde Statorsegment 12 und anschließend das dritte zu bewickelnde Statorsegment 12 zur Wckelvorrichtung gedreht werden. Then, all the stator segments 12 are rotated on their holding tools 100 about the central axis M, so that the second stator segment 12 to be wound and then the third stator segment 12 to be wound are rotated to the jig.
Nachdem drei Statorsegmente 12 der betreffenden Spulengruppe mit dem ununterbrochenen Wcklungsdraht bewickelt worden sind, sieht die Verbindung zwischen diesen drei Statorsegmenten 12 aus wie in Figur 3 gezeigt: in Umfangs- richtung direkt nebeneinander liegende erste und zweite Statorsegmente 12 der betreffenden Spulengruppe sind durch einen kurzen Verbindungsdraht 14 miteinander verbunden, welcher durch die einander zugewandten Schlitze 30 der beiden Isoliermasken 28 des ersten und zweiten Statorsegments 12 geführt wird. Ein langer Verbindungsdraht 16 verbindet das zweite Statorsegment 12 mit dem dritten Statorsegment 12 der betreffenden Spulengruppe, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Umfangsrichtung um etwa 120° versetzt angeordnet ist. After three stator segments 12 of the relevant coil group have been wound with the continuous winding wire, the connection between these three stator segments 12 is as shown in FIG. 3: directly adjacent first and second stator segments 12 of the circumferential direction respective coil group are interconnected by a short connecting wire 14, which is guided by the facing slots 30 of the two insulating masks 28 of the first and second stator 12. A long connecting wire 16 connects the second stator segment 12 to the third stator segment 12 of the relevant coil group, which in the present exemplary embodiment is arranged offset by approximately 120 ° in the circumferential direction.
Der lange Verbindungsdraht 16 verläuft leicht V-förmig gebogen, vorzugsweise radial innerhalb des inneren Endes der Wicklungen, so dass für die nachfolgende Montage des Stators Spiel für eine Änderung des durch den langen Verbindungsdraht zu überbrückenden Abstandes zwischen dem zweiten Statorsegment 12 und dem dritten Statorsegment 12 bleibt. The long connecting wire 16 is slightly curved in a V-shape, preferably radially inside the inner end of the windings, so that for the subsequent mounting of the stator game for a change of the long connecting wire to be bridged distance between the second stator 12 and the third stator 12th remains.
In den Figuren 4a-d ist gezeigt, wie mehrere Spulengruppen solcher mit einem ununterbrochenen Wicklungsdraht gewickelten Statorsegmente 12 zu einem Ring aus 18 Statorsegmenten zusammengesetzt werden. FIGS. 4a-d show how a plurality of coil groups of such stator segments 12 wound with a continuous winding wire are assembled into a ring of 18 stator segments.
Wie in Figur 4a gezeigt, werden zunächst drei erste Spulengruppen mit jeweils drei ununterbrochen bewickelten Statorsegmenten 12 in einer Montagevorrichtung angeordnet. Die Anordnung bzw. Ausrichtung der einzelnen Statorsegmente 12 entspricht im Wesentlichen der in Figur 2 gezeigten. Die langen Verbindungsdrähte 18 sind dabei so angeordnet, dass sie sich jeweils nicht überschneiden, sondern in jeweils nicht überlappenden Kreissegmenten liegen. Die langen Verbindungsdrähte 18 sind bezüglich der von den angeordneten Statorsegmenten 12 umschlossenen Fläche innerhalb des radial innenliegenden Rands der Statorsegmente 12 angeordnet. As shown in FIG. 4 a, first three coil groups, each with three continuously wound stator segments 12, are arranged in a mounting device. The arrangement or alignment of the individual stator segments 12 substantially corresponds to that shown in FIG. The long connecting wires 18 are arranged so that they do not overlap each other, but lie in each non-overlapping circle segments. The long connecting wires 18 are arranged with respect to the area enclosed by the arranged stator segments 12 surface within the radially inner edge of the stator segments 12.
Figur 4b zeigt ein erstes ringförmiges Isolationselement 24, das auf die langen Verbindungsdrähte 18 der ersten Spulengruppen aufgelegt wird. Das erste Isolationselement 24 weist einen Außendurchmesser auf, der gleich oder kleiner ist als die von den angeordneten Statorsegmenten 12 umschlossene Fläche. Weiterhin ist der Innendurchmesser des Isolationselements 24 so gewählt , dass das Isolationselement 24 die langen Verbindungsdrähte 18 überdeckt, aber nicht größer ist als die Breite des Statorsegments 12 über dem dem Basisteil 34 gegenüberliegenden Ende des Zahnteils 32 und dem dem Zahnteil 32 gegenüberlie- genden Ende des Basisteils 34, so dass bei dem zu fertigenden Stator das Isolationselement 24 nicht ins Innere des vom Stator umschlossenen Bereichs hineinragt. Der äußere Rand des ersten Isolationselements 24 kann Einbuchtungen 26 aufweisen, die an den Stellen angeordnet sind, an denen die langen Verbin- dungsdrähte 16 der nachfolgend anzuordnenden Spulengruppen aus den Isolationsmasken 28 der Einzelspulen austreten. FIG. 4b shows a first annular insulating element 24 which is placed on the long connecting wires 18 of the first coil groups. The first insulation element 24 has an outer diameter which is equal to or smaller than the area enclosed by the arranged stator segments 12. Furthermore, the inner diameter of the insulating element 24 is selected such that the insulating element 24 covers the long connecting wires 18 but is not larger than the width of the stator segment 12 above the end of the toothed part 32 opposite the base part 34 and opposite the toothed part 32. ing end of the base member 34, so that in the stator to be manufactured, the insulation element 24 does not protrude into the interior of the area enclosed by the stator. The outer edge of the first insulation element 24 may have indentations 26 which are arranged at the points at which the long connecting wires 16 of the coil groups to be subsequently arranged emerge from the insulation masks 28 of the individual coils.
Anschließend werden, wie in Figur 4c gezeigt, drei zweite Spulengruppen mit jeweils ununterbrochen bewickelten Statorsegmenten 12 in der Montagevorrich- tung hergestellt und zwischen die bereits vorhandenen Statorsegmente 12 eingesetzt. Durch das im vorigen Schritt eingelegte erste ringförmige Isolationselement 24 sind die langen Verbindungsdrähte 16 der zweiten Spulengruppen gegen die langen Verbindungsdrähte 18 der ersten Spulengruppen elektrisch isoliert, so dass ein Kurzschluss bei einer Beschädigung des Isolationslacks der Spulendrähte vermieden werden kann. Subsequently, as shown in FIG. 4 c, three second coil groups with stator segments 12 wound continuously in each case are produced in the mounting device and inserted between the already existing stator segments 12. As a result of the first annular insulation element 24 inserted in the previous step, the long connecting wires 16 of the second coil groups are electrically insulated from the long connecting wires 18 of the first coil groups, so that a short circuit can be avoided if the insulation coating of the coil wires is damaged.
Schließlich wird, wie in Figur 4d gezeigt, ein zweites ringförmiges Isolationselement 22 aufgesetzt, das im fertig montierten Stator 10 die langen Verbindungsdrähte 16 gegen die Spulenseiten der Einzelspulen der bewickelten Statorseg- mente 12 elektrisch isoliert (siehe Figur 1). Die Isolationselemente 22, 24 sind hierbei vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt. Finally, as shown in FIG. 4 d, a second annular insulation element 22 is mounted, which in the assembled stator 10 electrically insulates the long connecting wires 16 against the coil sides of the individual coils of the wound stator segments 12 (see FIG. 1). The insulation elements 22, 24 are in this case preferably made of plastic.
Wie in Figur 5 gezeigt, werden schließlich die bewickelten und wie in Figur 4d dargestellt angeordneten Statorsegmente 12 durch ihre Haltewerkzeuge 100 um 90 Grad gegenüber der in den Figuren 2 bis 4a-d gezeigten Ausrichtung zu denFinally, as shown in FIG. 5, the wound stator segments 12 arranged as shown in FIG. 4 d are rotated 90 degrees relative to the orientation shown in FIGS. 2 to 4 a by their holding tools 100
Isolationselementen 24 verkippt und dabei zu einem Statorring zusammengesetzt. Das Verkippen erfolgt in Richtung der den langen Verbindungsdrähten 16 zugewandten Spulenseiten der Einzelspulen. Der Statorring wird durch die in Umfangsrichtung aneinander angrenzenden Basisteile 34 der einzelnen Stator- segmente 12 gebildet, von denen die Zahnteile 32 der einzelnen Statorsegmen- te12 radial nach innen abstehen. Insulating elements 24 tilted and thereby assembled into a stator ring. The tilting takes place in the direction of the long connecting wires 16 facing coil sides of the individual coils. The stator ring is formed by the circumferentially adjacent base parts 34 of the individual stator segments 12, of which the tooth parts 32 of the individual stator segments 12 protrude radially inwards.
Wie in den Figuren 6a und 6b gezeigt, sind die Basisteile 34 an ihren Kanten jeweils mit einem Vorsprung 36 und einer Ausnehmung 38 versehen, welche in der Endposition der Statorsegmente 12 ineinander greifen (siehe Figur 7b) und dort durch Schweißen oder Kleben verbunden werden können. Die Vorsprünge 36 und Ausnehmungen 38 gewährleisten einer zuverlässige Ausrichtung und Anordnung der einzelnen Statorsegmente 12, um die Montage eines zylinderförmigen Stators zu vereinfachen. As shown in FIGS. 6a and 6b, the base parts 34 are each provided at their edges with a projection 36 and a recess 38 which engage in the end position of the stator segments 12 (see FIG. 7b) and can be connected there by welding or gluing , The projections 36 and recesses 38 ensure reliable alignment and placement of the individual stator segments 12 to facilitate assembly of a cylindrical stator.
Somit ist ein vollständiger Stator 10 hergestellt, bei dem die Anzahl der frei hervorstehenden Anschlussdrähte 20 (siehe Figur 1) minimiert ist. Weiterhin sind die Verbindungsdrähte 14, 16, 18 zwischen den Einzelspulen der Spulengruppe mit einem Wicklungsdraht gegen die Spulenseiten der Einzelspulen und gegen die Anschlussdrähte wirksam isoliert. Dadurch, dass die Isolationselemente 22, 24 bereits während des Bewickeins der Statorsegmente 12 in den teilweise montierten Statorring eingelegt werden, wird kein zusätzliches Montagewerkzeug benötigt, sondern die Isolation kann in demselben Montagewerkzeug und an derselben Fertigungsstation erfolgen wie die Bewicklung der Statorsegmente 12. Thus, a complete stator 10 is made in which the number of cantilevered leads 20 (see Figure 1) is minimized. Furthermore, the connecting wires 14, 16, 18 are effectively insulated between the individual coils of the coil group with a winding wire against the coil sides of the individual coils and against the connecting wires. Due to the fact that the insulation elements 22, 24 are already inserted into the partially mounted stator ring during the winding of the stator segments 12, no additional assembly tool is required, but the insulation can take place in the same installation tool and at the same production station as the winding of the stator segments 12.
Figuren 7a und 7b zeigen verschiedene Ansichten einer Ausführungsform einer Wickelvorrichtung 200, mit der drei Statorsegmente 12 gleichzeitig bewickelt werden können. Drei Köpfe 202, welche jeweils um eine Achse S drehbar sind und an einem Ende eine Führung für einen Wcklungsdraht aufweisen, sind in Umfangsrichtung um im Wesentlichen 120° zueinander versetzt angeordnet. An einem Ende weisen die Köpfe 202 jeweils eine Führung für einen Wcklungsdraht D auf, mit dem sie in einem Nadelwicklungsverfahren das jeweils unter dem Kopf 202 befindliche Statorsegment 12 bewickeln können. FIGS. 7a and 7b show various views of an embodiment of a winding device 200 with which three stator segments 12 can be wound simultaneously. Three heads 202, which are each rotatable about an axis S and have at one end a guide for a Waklungsdraht are circumferentially offset by substantially 120 ° to each other. At one end, the heads 202 each have a guide for a Wcklungsdraht D, with which they can wind in a Nadelwicklungsverfahren each located under the head 202 stator segment 12.
Mit der in den Figuren 7a und 7b gezeigten Wckelvorrichtung 200 können drei Statorsegmente 12 gleichzeitig bewickelt werden, so dass in einem einzigen Prozessschritt die in Figur 4a gezeigte Spulengruppe auf drei Statorsegmenten 12 mit ununterbrochen bewickelten Einzelspulen hergestellt werden kann. Three stator segments 12 can be wound simultaneously with the winding device 200 shown in FIGS. 7a and 7b, so that the coil group shown in FIG. 4a can be produced on three stator segments 12 with individual coils wound continuously in a single process step.
Wie in Figur 2 gezeigt, werden auch bei der in den Figuren 7a und 7b gezeigten Ausführungsform jeweils die Statorsegmente 12, welche gerade bewickelt werden, mit ihrem zugeordneten Haltewerkzeug 100 angehoben. Nach dem Bewickeln eines Statorsegments 12 wird dieses wieder abgesenkt und der Ring aus Statorsegmenten 12 wird unter der Wckelvorrichtung 200 gedreht, bis unter jedem Kopf 202 das nächste zu bewickelnde Statorsegment 12 liegt. Für das Bewegen der einzelnen Statorsegmente 12 unter der Wickelvorrichtung und für das anschließende Umklappen der Statorsegmente 12 zu dem Statorring sind dabei Haltewerkzeuge 100 vorgesehen, wie in Figuren 8 und 9 gezeigt. As shown in FIG. 2, in the case of the embodiment shown in FIGS. 7a and 7b, the stator segments 12 which are being wound are each lifted with their associated holding tool 100. After winding a stator segment 12, this is lowered again and the ring of stator segments 12 is rotated under the Wckelvorrichtung 200 until under each head 202, the next to be wound stator 12 is located. For moving the individual stator segments 12 under the winding device and for the subsequent folding of the stator segments 12 to the stator ring while holding tools 100 are provided, as shown in Figures 8 and 9.
Da aufgrund der unmittelbar benachbarten Anordnung der Statorsegmente 12 in einer Montagevorrichtung die einzelnen Statorsegmente 12 schwierig zu halten sind, ist das Haltewerkzeug 100 ausgebildet, um mithilfe von Vorsprüngen oder Schienen 102 in entsprechend ausgebildete Nuten 40 an einer Seite des Statorsegments 12 einzugreifen. Since the individual stator segments 12 are difficult to hold due to the immediately adjacent arrangement of the stator segments 12 in a mounting device, the holding tool 100 is designed to engage by means of projections or rails 102 in correspondingly formed grooves 40 on one side of the stator segment 12.
Weiterhin umfasst das Haltewerkzeug 100 einen Arm 104, der einen möglichst großen und einfach zu positionierenden Angriffsabschnitt für eine Montagevorrichtung (nicht gezeigt) bildet. Im Arm 104 sind zwei Öffnungen 106 vorgesehen, in welche entsprechende Abschnitte der Montagevorrichtung eingreifen und somit das Haltewerkzeug 100 einfach greifen und bewegen können. Furthermore, the holding tool 100 comprises an arm 104, which forms the largest possible and easy to be positioned engaging portion for a mounting device (not shown). In the arm 104, two openings 106 are provided, in which engage corresponding portions of the mounting device and thus the holding tool 100 can easily grab and move.
Schließlich umfasst das Haltewerkzeug 100 noch einen als Quader ausgebildeten Positionierungsabschnitt 108, welcher durch seine Kanten und Anschlagflächen eine exakte Positionierung des Haltewerkzeugs 100 im Montagewerkzeug ermöglicht. Finally, the holding tool 100 also comprises a positioning portion 108 in the form of a cuboid, which allows an exact positioning of the holding tool 100 in the assembly tool by its edges and stop surfaces.
Somit ermöglicht es das Haltewerkzeug 100, ein schwierig zu fixierendes Statorsegment 12 sicher auch gegen die bei der Nadelwicklung auftretenden Kräfte zu halten und präzise zu positionieren. Durch die Anschlagflächen und exakt ausgerichteten Kanten des Positionierungsabschnitts 108 kann das Haltewerkzeug 100 während der Montage des Stators 10 mit hoher Genauigkeit positioniert werden. Daher kann insbesondere das Zusammensetzen der Statorsegmente 12 zu einem Statorring mit hoher Genauigkeit erfolgen. Thus, the holding tool 100 makes it possible to securely hold and precisely position a stator segment 12 that is difficult to fix against the forces occurring in the needle winding. By the abutment surfaces and exactly aligned edges of the positioning portion 108, the holding tool 100 can be positioned during assembly of the stator 10 with high accuracy. Therefore, in particular, the assembling of the stator segments 12 to a stator ring can be performed with high accuracy.
Beispielsweise kann die konkrete Anzahl und Ausbildung der Statorsegmente 12 entsprechend der Anwendung variiert werden. Die Verschaltung der einzelnen Wicklungsstränge kann parallel oder seriell ausgeführt werden, um die entsprechenden elektrischen Phasen zu bilden - insbesondere einen bürstenlosen Gleichstrommotor (EC-Motor). Das oben beschriebene Herstellungsverfahren für einen Stator 10 ist grundsätzlich auch auf einen Rotor anwendbar, der als Außenläufer ausgebildet ist. Bevorzugt wird die erfindungsgemäße elektrische Maschine zur Verstellung beweglicher Teile im Kraftfahrzeug - beispielsweise als Lenkhilfemotor - verwendet, ist jedoch nicht auf eine solche Anwendung beschränkt. For example, the specific number and design of the stator segments 12 can be varied according to the application. The interconnection of the individual winding strands can be performed in parallel or in series to form the corresponding electrical phases - in particular a brushless DC motor (EC motor). The above-described manufacturing method for a stator 10 is basically applicable also to a rotor formed as an external rotor. Preferably, the electric machine according to the invention for adjusting moving parts in the motor vehicle - for example, as a power steering motor - used, but is not limited to such an application.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Maschinenkomponente (10) für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Stators, umfassend: Method for producing a machine component (10) for an electrical machine, in particular a stator, comprising:
- Bewickeln von mehreren einzelnen Zahnsegmenten (12) mit jeweiligen Einzelspulen, wobei mehrere der Einzelspulen in einer Spulengruppe mit einem ununterbrochenen Wicklungsdraht ausgeführt sind, wobei ein Abschnitt des Wicklungsdrahts als Verbindungsdraht (16, 18) zwischen den Einzelspulen verläuft;  - winding a plurality of individual toothed segments (12) with respective individual coils, wherein a plurality of the individual coils are implemented in a coil group with a continuous winding wire, wherein a portion of the winding wire as a connecting wire (16, 18) extends between the individual coils;
- Anordnen eines Isolationselements (22) an dem Verbindungsdraht (16, 18); und  - placing an insulating element (22) on the connecting wire (16, 18); and
- Zusammensetzen der einzelnen bewickelten Zahnsegmente (12) der Spulengruppe und ein oder mehrere weitere bewickelte Zahnsegmente (12), um die Maschinenkomponente (10) auszubilden,  - assembling the individual wound tooth segments (12) of the coil group and one or more further wound tooth segments (12) to form the machine component (10),
wobei das Zusammensetzen so durchgeführt wird, dass das Isolationselement (22) zwischen dem Verbindungsdraht (16, 18) und Spulenseiten der weiteren Zahnsegmente (12) angeordnet wird. wherein the assembly is performed so that the insulating member (22) between the connecting wire (16, 18) and coil sides of the other tooth segments (12) is arranged.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Zahnsegmente (12) vor dem Zusammensetzen derart in einer Ebene angeordnet werden, dass Zahnteile (32) der Zahnsegmente (12) gleichgerichtet hervorstehen und nach dem Bewickeln der Zahnsegmente (12) der Verbindungsdraht (16, 18) zwischen den Einzelspulen der Spulengruppe in der Ebene seitlich versetzt zu den Zahnsegmenten (12) angeordnet ist, wobei die Zahnsegmente (12) beim Zusammensetzen über die Spulenseiten der mehreren weiteren Zahnsegmente (12) in Richtung des Verbindungsdrahtes (16, 18) gekippt werden, so dass die Zahnteile (32) alle radial zur Drehachse der elektrischen Maschine ausgerichtet sind. The method of claim 1, wherein the toothed segments (12) are arranged in a plane prior to assembly such that toothed portions (32) of the toothed segments (12) project in a rectilinear manner and, after winding the toothed segments (12), the connecting wire (16, 18) between the individual coils of the coil group in the plane laterally offset from the toothed segments (12) is arranged, wherein the toothed segments (12) during assembly over the coil sides of the several other toothed segments (12) in the direction of the connecting wire (16, 18) are tilted, so that the tooth parts (32) are all aligned radially to the axis of rotation of the electric machine.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Zahnsegmente (12) vor dem Zusammensetzen ringförmig in der Ebene angeordnet werden, wobei das Bewickeln so durchgeführt wird, dass sich der Verbindungsdraht (16, 18) beim Anordnen der Zahnsegmente (12) radial innerhalb der ringförmigen Anordnung der Zahnsegmente (12) befindet. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Isolationselement (22) einen isolierenden Ring (22, 24) umfasst, der parallel zur Anordnung in der Ebene an den Verbindungsdraht (16, 18) angelegt wird. The method of claim 2, wherein the toothed segments (12) are disposed in-plane in the assembly prior to assembly, wherein the winding is performed so that the bonding wire (16, 18) locates the toothed segments (12) radially within the annular array of the Tooth segments (12) is located. A method according to claim 3, wherein the insulating member (22) comprises an insulating ring (22, 24) applied to the bonding wire (16, 18) parallel to the in-plane arrangement.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein weiteres Isolationselement (24) zwischen dem Verbindungsdraht (16, 18) zwischen den Einzelspulen einer ersten Spulengruppe und dem Verbindungsdraht (16, 18) zwischen den Einzelspulen einer zweiten Spulengruppe angeordnet wird. Method according to one of claims 1 to 4, wherein a further insulating element (24) between the connecting wire (16, 18) between the individual coils of a first coil group and the connecting wire (16, 18) between the individual coils of a second coil group is arranged.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein weiteres Isolationselement (24) angeordnet wird, bevor das Zusammensetzen zum Ausbilden der Maschinenkomponente (10) erfolgt. The method of claim 5, wherein a further isolation member (24) is disposed prior to assembly to form the machine component (10).
Maschinenkomponente (10) für eine elektrische Maschine, insbesondere ein Stator, umfassend: Machine component (10) for an electrical machine, in particular a stator, comprising:
- mehrere Zahnsegmente (12), mit jeweils einem Basisteil (34) und einem davon abstehenden Zahnteil (32),  - a plurality of toothed segments (12), each having a base part (34) and a toothed part (32) projecting therefrom,
- Einzelspulen einer Spulengruppe, wobei die Einzelspulen an mindestens zwei nicht unmittelbar benachbarten der mehreren Zahnsegmente (12) angeordnet sind und mit einem ununterbrochenen Wicklungsdraht ausgeführt sind, wobei ein Abschnitt des Wcklungsdrahts als Verbindungsdraht (16, 18) zwischen mindestens zwei der Einzelspulen der Spulengruppe an den Spulenseiten von weiteren bewickelten Zahnsegmenten (12) entlang verläuft; - Single coils of a coil group, wherein the individual coils are arranged on at least two not immediately adjacent of the plurality of tooth segments (12) and are designed with a continuous winding wire, wherein a portion of the Wcklungsdrahts as a connecting wire (16, 18) between at least two of the individual coils of the coil group the coil sides of further wound tooth segments (12) along;
- ein Isolationselement (22), das zwischen dem Verbindungsdraht (16, 18) und den Spulenseiten der weiteren bewickelten Zahnsegmente (12) angeordnet ist. - An insulation element (22) which is arranged between the connecting wire (16, 18) and the coil sides of the other wound toothed segments (12).
Maschinenkomponente (10) nach Anspruch 7, wobei die Basisteile (34) der Zahnsegmente (12) ringförmig angeordnet sind, so dass die Zahnteile (32) radial von den angeordneten Basisteilen (34) abstehen. A machine component (10) according to claim 7, wherein the base portions (34) of the toothed segments (12) are annularly arranged such that the toothed portions (32) project radially from the arranged base portions (34).
Maschinenkomponente (10) nach Anspruch 7 oder 8, wobei mehrere erste und mehrere zweite Spulengruppen vorgesehen sind, wobei ein zweites Isolationselement (22) zwischen dem Verbindungsdraht (16, 18) zwischen den Einzelspulen der ersten Spulengruppe und dem Verbindungsdraht (16, 18) zwischen den Einzelspulen der ersten Spulengruppe angeordnet ist. A machine component (10) according to claim 7 or 8, wherein a plurality of first and a plurality of second coil groups are provided, wherein a second insulating element (22) between the connecting wire (16, 18) between the individual coils of the first coil group and the connecting wire (16, 18) is arranged between the individual coils of the first coil group.
10. Maschinenkomponente nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Zahnsegmente (12) jeweils ein Zahnteil (32) und ein Basisteil (34) umfassen, wobei das Basisteil (34) mit einer Ausnehmung (38) an einem Ende und einem Vorsprung (36) an einem gegenüberliegenden Ende versehen ist, so dass beim Zusammensetzen der Zahnsegmente (12) zum Ausbilden der Maschinenkomponente (10) jeweils ein Vorsprung (36) eines Basisteils (34) in eine Ausnehmung (38) eines benachbarten Basisteils (34) eingreift. 10. A machine component according to any one of claims 7 to 9, wherein the toothed segments (12) each comprise a toothed part (32) and a base part (34), wherein the base part (34) with a recess (38) at one end and a projection ( 36) is provided at an opposite end, so that when assembling the toothed segments (12) for forming the machine component (10) in each case a projection (36) of a base part (34) engages in a recess (38) of an adjacent base part (34).
1 1. Elektrische Maschine mit einer Maschinenkomponente nach einem der Ansprüche 7 bis 10. 1 1. Electrical machine with a machine component according to one of claims 7 to 10.
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