WO2023284921A1 - Stator für eine elektrische antriebseinheit und verfahren zur herstellung eines stators für eine elektrische antriebseinheit - Google Patents

Stator für eine elektrische antriebseinheit und verfahren zur herstellung eines stators für eine elektrische antriebseinheit Download PDF

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WO2023284921A1
WO2023284921A1 PCT/DE2022/200144 DE2022200144W WO2023284921A1 WO 2023284921 A1 WO2023284921 A1 WO 2023284921A1 DE 2022200144 W DE2022200144 W DE 2022200144W WO 2023284921 A1 WO2023284921 A1 WO 2023284921A1
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winding wire
contact
stator
receiving
winding
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Jochen Bauer
Klaus Weiske
Stephan Kach
Oliver Gloge
Andreas Leinberger
Andreas Schnurrer
Johann TRAUT
Jürgen BRETTSCHNEIDER
Original Assignee
Bühler Motor GmbH
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Publication date
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    • H02K2203/12—Machines characterised by the bobbins for supporting the windings

Definitions

  • the invention relates to a stator for an electric drive unit according to claim 1 and a method for producing a stator for an electric drive unit according to claim 10.
  • Electric motors find numerous applications in the automotive sector, such as driving fluid pumps.
  • brushless electric motors include a stator with wound stator poles that form the coils and realize contacting of a winding wire or several winding wires by means of insulation displacement contacts.
  • the wire When inserting the winding wire into the receiving pockets for insulation displacement contacts, the wire is subject to tensile stress.
  • the tensile stress on the winding wire is increased, with the result that the winding wire can be damaged, which in turn has negative effects on the contacting.
  • the winding wire may be off-center in the receiving pocket and not correctly connected to the insulation displacement contact. Clamp contact is contacted.
  • a further danger is that the winding wire, which is contacted by means of the insulation displacement contact, can slip out of the insulation displacement contact under the influence of temperature changes.
  • the object of the invention is to specify a stator for an electric drive unit and a method for producing a stator for an electric drive unit, in which reliable contacting of the continuous winding wire is ensured, and relative movements between the continuous winding wire and the insulation displacement contacts are reduced as well as in the method for producing a stator to produce a wire, in order to thereby reduce the wire tension at the contact point of the winding wire and the insulation displacement contact under the influence of temperature changes.
  • a stator for an electric drive unit comprising a stator core with at least one stator pole; a stator winding which forms all the coils from a continuous winding wire; at least one insulating cap on which a plurality of contact-receiving pockets is arranged for receiving the winding wire; a number of deflection domes, which are arranged distributed over the circumference of the insulating cap and wire guide contours on the outer peripheral surface of the insulating cap for spacing the winding wire, the plurality of contact receiving pockets having a receiving area for the winding wire which is designed differently and the plurality of contact receiving pockets having at least include a deflection balcony (pocket elevation).
  • the electric drive according to the invention is designed in particular as a three-phase brushless electric motor with 9 stator poles.
  • the stator core with at least one stator pole is formed from a stamped laminated core.
  • the at least one Insulating cap is applied or mounted on the stator core as an injection molded part.
  • a plurality of contact receiving pockets and a number of deflection domes are arranged in the axial direction on the at least one insulating cap.
  • wire guide contours for spacing the winding wire run on the outer peripheral surface of the at least one insulating cap. The wire guide contours prevent the phase wires from touching and thus avoiding a short circuit.
  • the plurality of contact receiving pockets has a receiving area for the winding wire, which is designed differently.
  • the individual contact pockets are designed differently.
  • the individual contact-receiving pockets include at least one deflection balcony, which is formed on a radial inner surface and/or outer surface of the contact-receiving pockets.
  • the receiving area of the contact-receiving pockets comprises an upper and a lower elastic partial area.
  • elastic can mean that the partial areas consist of an elastic material, for example, or are designed to be elastically flexible.
  • the entire contact-receiving pocket can also be designed to be elastically yielding.
  • the receiving area can also advantageously have a support area for the winding wire between the upper and the lower partial area.
  • the support area is designed, for example, in the form of a sloping contour between the upper and the lower partial area, so that the winding wire can rest on it when it is being wound through.
  • the support area increases the support height of the winding wire, so that the winding wire does not migrate in the y-direction (axial direction).
  • the lower partial area is narrower than the upper partial area. This means that the legs in the lower part of a have a smaller distance from each other than in the upper part.
  • a support area for the winding wire can advantageously be formed at the upper end (viewed in the y-direction or axial direction).
  • the lower partial area preferably has a groove base.
  • the lower partial area is preferably adapted to a diameter of a winding wire, preferably that the width of the lower partial area corresponds to the diameter of the winding wire.
  • the upper and lower sections have opposite legs, with the winding wire being fixed by the legs in the lower section.
  • the legs in the lower part are elastic.
  • the limbs of both sections or the limbs of only one side of the lower and/or the upper section to be elastic.
  • the lower partial area has webs on the opposite legs, which extend to the bottom of the groove. This can only be provided for one, two or any number of contact receiving pocket(s).
  • the upper area of the webs enables an even winding wire support without tensile stress. A central positioning of the winding wire is advantageously ensured.
  • the wire guide contours are partially formed circumferentially on the outer surface of the at least one insulating cap.
  • the wire guide contours do not run radially around the entire insulating cap, but are primarily provided in the area of the contact receiving pockets, the deflection domes and partially on the insulating cap.
  • a guide for the winding wire when winding of the stator and spacing of the individual phase wires is hereby guaranteed.
  • the wire guide contours are preferably provided in the form of grooves on the outer surface of the contact receiving pockets, the deflection dome and partially on the insulating cap.
  • a stator of an electric drive unit having a stator core with at least one stator pole, at least one insulating cap on which a plurality of
  • Contact receiving pockets is arranged for receiving the winding wire, a number of Umlenkdomen, which are arranged distributed over the circumference of the insulating cap and includes wire guide contours on the outer peripheral surface of the insulating cap for spacing the winding wire.
  • the plurality of contact receiving pockets has a receiving area for the winding wire, which is designed differently. Furthermore, the majority of
  • the method is characterized by the following method steps: a) fixing the beginning of a winding wire on an auxiliary contact carrier; b) Fline introduction of the winding wire in the x-direction into a first
  • the winding wire Before the stator core is wound, the winding wire is fixed with a winding wire start on an auxiliary contact carrier. Fixation in this context can mean holding or temporarily clamping the winding wire on both sides or on one side.
  • the winding wire When the winding wire is guided in the x-direction (radial direction) into the first contact receiving pocket, it is guided straight in without forming or bending a wire loop such that the wire is positioned at a distance from the bottom of the slot. The winding wire is therefore not in contact with the bottom of the slot and is positioned on the contact area in the first contact-receiving pocket.
  • Straight guidance of the winding wire is to be understood, in particular, as guiding the winding wire parallel to the legs in the contact-receiving pocket, as a result of which an oblique or eccentric positioning of the winding wire is avoided.
  • the winding wire is then led out of the first contact-receiving pocket towards the first stator pole.
  • the entry and exit of the winding wire takes place on the entry and exit side of the contact pocket without tensile stress and does not run askew in the contact pocket in the y-direction (axial direction).
  • a wire loop is formed at the wire exit of the contact pocket and led to the first stator pole.
  • the continuous winding wire is guided to a second contact receiving pocket via wire guide contours on the at least one insulating cap.
  • the wire guide contours run parallel to one another, so that there is no contact between the winding wires and a short circuit is advantageously prevented.
  • the entire stator core is wound through to form the coils and one end of the winding wire is fixed on the auxiliary contact carrier.
  • a tool is preferably moved down in the axial direction to the at least one deflection balcony at a certain distance from the contact pockets that accommodate the start and end of the winding wire, and the start and end of the winding wire are severed in front of the contact pockets.
  • the tool can be designed, for example, as a cutting stamp or a sword, but also as a cutting tool that is conventionally known to the person skilled in the art.
  • the beginning and end of the winding wire are severed in front of the contact pockets and not in the contact pocket itself. According to the present invention, the start of the winding wire and the end of the winding wire are not arranged in a common contact-receiving pocket.
  • the tool After cutting through the beginning and end of the winding wire, the tool is lifted in the axial direction. The tool is then moved in the radial direction up to a stop point for the tool. The movement of the tool simultaneously moves the severed winding wire start and the winding wire end in the direction of the coil through the tool up to the stop point of the tool.
  • the movement of the tool in the axial direction and radial direction and the stop point for the tool are defined and specified as parameters in the tool.
  • the winding wire is contacted in the contact receiving pockets by means of insulation displacement contact, with the receiving area being elastically flexible.
  • a suitable insulation displacement contact is inserted into the contact receiving pocket(s) for electrical contacting of the winding wire.
  • the receiving area of the at least one contact-receiving pocket has a support area that is elevated in the y direction (axial direction), which prevents the winding wire from migrating in the axial direction.
  • the receiving area of the contact receiving pockets is designed to be elastically yielding, so that the winding wire takes place without damage or a change in cross section or position of the winding wire when contact is made by means of insulation displacement contact.
  • the winding wire is fed into and/or out of a contact-receiving pocket with a small, preferably acute, bending radius in order to form a corresponding wire loop (or wire loop or wireless) with a narrow, preferably acute bending radius at the entry and exit of the at least one to form a contact pocket.
  • the winding wire is applied closely to the contact-receiving pocket, ie at a small distance from the contact-receiving pocket, while maintaining the necessary wire tension. Due to the close contact of the winding wire, the winding wire is laid with a tight bending radius.
  • the winding wire after being led out of the contact-receiving pocket, is routed via at least one deflection dome and/or at least one deflection balcony to a further contact-receiving pocket or, alternatively, to a further coil. This ensures optimal guidance of the winding wire when winding.
  • the start of the winding wire and the end of the winding wire are fixed in front of the contact-receiving pockets by the webs on the opposite legs in the lower partial area when the tool cuts them through.
  • front of the contact-receiving pockets means the radial outside of the contact-receiving pockets while maintaining a certain distance from the contact-receiving pocket.
  • the winding wire is pressed onto the bottom of the slot and fixed in at least one contact-receiving pocket within the lower partial area when making contact by means of insulation displacement contact. This prevents the winding wire from slipping or slipping out of the corresponding contact-receiving pocket.
  • the invention also relates to a pump with a previously disclosed stator of an electric drive unit, in particular an electric motor.
  • Devices of this type can be used in particular in oil pumps, oil mist separators or in other types of liquid pumps, for example in the automotive sector or in the household appliance sector.
  • stator 1 a detailed view of the stator according to the invention
  • FIG. 2 a detailed view of the at least one insulating cap according to FIG. 1;
  • FIG. 6 a detailed view of the second contact-receiving pocket according to FIG. 4;
  • Fig. 7 a flowchart for cutting through the beginning and end of the winding wire.
  • Fig. 1 shows a detailed view of the stator (1) according to the invention for an electric drive unit, in particular an electric motor, comprising a stator core (2) with at least one stator pole (3), a stator winding (4) consisting of a continuous winding wire (5).
  • a plurality of the contact receiving pockets (8, 8a, 8b, 8c, 8d) has a receiving area (12) for the winding wire (5), which is designed differently.
  • At least one deflection balcony (13a, 13b, 13c, 13d) is formed on one or both radial outer surfaces (20) of the contact receiving pockets (8, 8a, 8b, 8c, 8d).
  • the beginning of the winding wire (21) is fixed on an auxiliary contact carrier (not shown) and then guided in the x-direction (x), i.e. in the radial direction, into a first contact-receiving pocket (8, 8a), the winding wire (5) being placed on the contact area ( 16) is launched.
  • the winding wire (5) is led out of the first contact-receiving pocket (8a) towards the first stator pole (3), this is wound and then via wire-guiding contours (10) on the at least one insulating cap (7), on at least one deflection dome (9) and/or or at least one deflection balcony (13a) past to a second contact pocket (8b) or alternatively to a further coil.
  • the winding wire end (22) is brought out of a contact-receiving pocket (8d) and placed on the
  • a tool (24) (not shown here) is then moved, preferably in the axial direction, up to the at least one deflection balcony (13, 13a, 13b, 13c, 13d) at a specific distance from the contact-receiving pockets (8, 8a, 8b, 8c, 8d). , which take up the winding wire beginning (21) and the winding wire end (22) shut down and the winding wire beginning (21) and the
  • the tool (24) is raised in the axial direction.
  • the tool is moved in the radial direction up to a stop point (25) for the tool (24) and the severed winding wire beginning (21) and the winding wire end (22) are moved in the direction of the coil by the tool (24) up to the stop point ( 25) of the tool (24) pushed simultaneously.
  • Fig. 2 shows a detailed view of the at least one insulating cap (7) according to FIG. 1, on which a plurality of contact receiving pockets (8, 8a, 8b, 8c, 8d) are arranged radially for receiving the winding wire (5), a number of deflection domes (9), the io are distributed over the circumference of the insulating cap (7) and wire guide contours (10) on the outer peripheral surface (11) of the insulating cap (7) for spacing the winding wire (5).
  • the wire guide contours (10) do not run radially around the entire outer surface of the insulating cap (7), but are primarily in the area of the contact receiving pockets (8, 8a, 8b, 8c, 8d), the at least one deflection dome (9) and partially on the insulating cap (7) provided. This ensures that the winding wire (5) is guided when the stator (1) is wound and the individual phase wires are spaced apart.
  • the wire guide contours (10) are preferably provided in the form of grooves on the outer surface (20) of the contact receiving pockets (8, 8a, 8b, 8c, 8d), the at least one deflection dome (9) and partially on the insulating cap (7).
  • At least one deflection balcony (13, 13a, 13b, 13c, 13d) is formed on a radial inner surface and/or outer surface (20) of the contact receiving pockets (8, 8a, 8b, 8c, 8d).
  • the deflection balconies By providing the deflection balconies, the level of the bottom of the pocket of the wire support (on the support area) is increased compared to the fleas of the bottom of the pocket at the wire entry. The distance to the deflection is increased.
  • Fig. 3 shows a sectional view of a first contact-receiving pocket (8a) arranged on the insulating cap (7) in an axial direction (y).
  • the receiving area (12) of the first contact receiving pocket (8a) comprises an upper (14) and a lower elastic partial area (15).
  • the lower portion (15) has a groove base (17).
  • the upper (14) and lower partial area (15) have opposite legs (18), so that the winding wire (5) is fixed by the legs (18) in the lower partial area (15).
  • the lower partial area (15) has webs (19) on the opposite legs (18) which extend to the bottom of the slot (17) and when the stator core (2) (not shown here) is wound through as Serve support area (16) for the winding wire (5).
  • FIG. 4 shows a sectional view of a second contact-receiving pocket (8b) arranged on the insulating cap (7) in an axial direction (y).
  • the receiving area (12) of the second contact receiving pocket (8b) comprises an upper (14) and a lower elastic partial area (15).
  • the receiving area (12) has a support area (16) for the winding wire (5) between the upper (14) and the lower partial area (15).
  • the lower portion (15) has a groove base (17) and is narrower than the upper portion (14).
  • the narrowing of the lower section (14) means that it is adapted to the diameter (d) of the winding wire (5), preferably so that the width of the lower section (14) corresponds to the diameter (d) of the winding wire (5).
  • the upper (15) and lower partial area (14) have opposite legs (18), the winding wire (5) being fixed by the legs (18) in the lower partial area (14).
  • the winding wire (5) is fixed in the narrower lower part (14). This enables precise contacting with an insulation displacement contact (23).
  • a deflection balcony (13b) (not shown here) is formed on an outer surface (20) of the second contact receiving pocket (8b).
  • Fig. 5 shows a sectional view of another contact-receiving pocket (8d) which is arranged on the insulating cap (7) in an axial direction (y).
  • the receiving area (12) of the further contact receiving pocket (8d) comprises an upper (14) and a lower elastic partial area (15).
  • the lower portion (15) has a groove base (17).
  • the upper (14) and lower partial area (15) have opposite legs (18), so that the winding wire (5) is fixed by the legs (18) in the lower partial area (15).
  • the lower partial area (15) has webs (19) on the opposite legs (18) which extend to the bottom of the slot (17) and when the stator core (2) is wound through (not shown here) as Serve support area (16) for the winding wire (5).
  • FIG. 6 shows a detailed view of the second contact receiving pocket (8b) according to FIG. 4, which is arranged on the insulating cap (7) in an axial direction (y).
  • the receiving area (12) of the second contact receiving pocket (8b) comprises an upper (14) and a lower elastic partial area (15).
  • the receiving area (12) has a support area between the upper (14) and the lower partial area (15).
  • the lower portion (15) has a groove base
  • the upper (15) and lower partial area (14) have opposite legs (18), the winding wire (5) being fixed by the legs (18) in the lower partial area (14).
  • the winding wire (5) is fixed in the narrower lower part (14). This enables precise contacting with an insulation displacement contact (23).
  • a deflection balcony (13b) (not shown here) is formed on an outer surface (20) of the second contact receiving pocket (8b). The winding wire (5) is fed into and/or out of at least one contact-receiving pocket (8a, 8b, 8c, 8d) with a small, preferably acute, bending radius (r).
  • Fig. 7 shows a flow chart when cutting through the winding wire beginning (21) and the winding wire end (22).
  • the end of the winding wire (22) is fixed on the auxiliary contact carrier.
  • a tool (24) is preferably placed in the axial direction, except for the at least one deflection balcony (13, 13a, 13b, 13c, 13d), at a certain distance from the contact receiving pockets (8, 8a, 8b, 8c, 8d) that connect the beginning of the winding wire (21st ) and the winding wire end (22) and the winding wire start (21) and the winding wire end (22) is severed in front of the contacting pockets (8, 8a, 8b, 8c, 8d).
  • the at least one deflection balcony serves as a cutting support for the tool (24).
  • the winding wire Before cutting through, the winding wire is under tensile stress, the beginning and end of the winding wire are fixed on the auxiliary contact carrier. After cutting, the tool (24) is raised in the axial direction. The winding wire no longer has any tensile stress and relaxes.
  • the tool In a further process step the tool is moved in the radial direction up to a stop point (25) for the tool (24) and the relaxed winding wire start (21) and the relaxed winding wire end (22) in the direction of the coil through the tool (24) up to the stop point (25) of the Tool (24) pushed simultaneously.
  • the winding wire beginning (21) and the winding wire end (22) form a wire (wire loop).
  • the winding wire (5) is contacted in the contact receiving pockets (8, 8a, 8b, 8c, 8d) by means of insulation displacement contact (23) (not shown here), the receiving area (12) being elastically flexible .
  • the winding wire start (21) and the winding wire end (22) protrude from the contact-receiving pocket (8, 8a, 8b, 8c, 8d) after contact has been made by means of a cutting-clamping contact (23).

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Antriebseinheit, insbesondere einen Elektromotor und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der Stator für die elektrische Antriebseinheit umfasst einen Statorkern mit mindestens einem Statorpol; eine Statorwicklung, die aus einem durchgängigen Wicklungsdraht alle Spulen ausbildet; mindestens einer Isolierkappe, auf der eine Mehrzahl von Kontaktaufnahmetaschen angeordnet ist zur Aufnahme des Wicklungsdrahtes; eine Anzahl von Umlenkdomen, die über den Umfang der Isolierkappe verteilt angeordnet sind sowie Drahtführungskonturen an der äußeren Umfangsfläche der Isolierkappe zur Beabstandung des Wicklungsdrahtes; wobei die Mehrzahl der Kontaktaufnahmetaschen einen Aufnahmebereich für den Wicklungsdraht aufweist, der unterschiedlich ausgebildet ist und wobei die Mehrzahl der Kontaktaufnahmetaschen mindestens einen Umlenkbalkon umfassen.

Description

Titel: Stator für eine elektrische Antriebseinheit und Verfahren zur Herstellung eines
Stators für eine elektrische Antriebseinheit
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Antriebseinheit gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Antriebseinheit gemäß Anspruch 10.
Elektromotoren, bevorzugt bürstenlose Elektromotoren, finden zahlreiche Anwendungen im Automobilbereich wie etwa als Antrieb für Flüssigkeitspumpen. Üblicherweise umfassen derartige bürstenlose Elektromotoren einen Stator mit bewickelten Statorpolen, die die Spulen ausbilden und eine Kontaktierung eines Wicklungsdrahts oder mehrerer Wicklungsdrähte mittels Schneid-Klemm-Kontakten realisieren. Beim Einlegen des Wicklungsdrahtes in Aufnahmetaschen für Schneid- Klemm-Kontakte wird der Draht mit Zugspannung beaufschlagt. Durch Setzen der Schneid-Klemm-Kontakte wird die Zugspannung auf den Wicklungsdraht erhöht mit der Folge, dass es zu Beschädigungen am Wicklungsdraht kommen kann, was wiederum negative Auswirkungen auf die Kontaktierung hervorruft. Zusätzlich besteht die Gefahr beim Setzen bzw. Einpressen der Schneid-Klemm-Kontakte, dass der Wicklungsdraht außermittig in der Aufnahmetasche liegen kann und nicht korrekt mit dem Schneid- Klemm-Kontakt kontaktiert wird. Eine weitere Gefahr besteht darin, dass der mittels Schneid-Klemm-Kontakt kontaktierte Wicklungsdraht bei Temperaturwechseleinfluss aus dem Schneid-Klemm-Kontakt herausrutschen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stator für eine elektrische Antriebseinheit sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Antriebseinheit anzugeben, bei dem eine zuverlässige Kontaktierung des durchgängigen Wicklungsdrahtes gewährleistet wird, Relativbewegungen zwischen dem durchgängigen Wicklungsdraht und den Schneid-Klemm-Kontakten zu reduzieren sowie bei dem Verfahren zur Herstellung eines Stators eine Drahtlose zu erzeugen, um dadurch die Drahtspannung an der Kontaktstelle des Wicklungsdrahtes und des Schneid-Klemm-Kontaktes bei Temperaturwechseleinfluss zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stator gemäß Anspruch 1 und eine Verfahren zur Herstellung eines Stators gemäß Anspruch 10.
Im Sinne der Erfindung wird ein Stator für eine elektrische Antriebseinheit, insbesondere einen Elektromotor vorgeschlagen, umfassend einen Statorkern mit mindestens einem Statorpol; einer Statorwicklung, die aus einem durchgängigen Wicklungsdraht alle Spulen ausbildet; mindestens einer Isolierkappe, auf der eine Mehrzahl von Kontaktaufnahmetaschen angeordnet ist zur Aufnahme des Wicklungsdrahtes; eine Anzahl von Umlenkdomen, die über den Umfang der Isolierkappe verteilt angeordnet sind sowie Drahtführungskonturen an der äußeren Umfangsfläche der Isolierkappe zur Beabstandung des Wicklungsdrahtes, wobei die Mehrzahl der Kontaktaufnahmetaschen einen Aufnahmebereich für den Wicklungsdraht aufweist, der unterschiedlich ausgebildet ist und wobei die Mehrzahl der Kontaktaufnahmetaschen mindestens einen Umlenkbalkon (Anhebung der Tasche) umfassen.
Der erfindungsgemäße elektrische Antrieb ist insbesondere als dreiphasiger bürstenloser Elektromotor mit 9 Statorpolen ausgebildet. Jedoch ist auch eine andere, dem Fachmann bekannte Statorpolanzahl möglich. Der Statorkern mit mindestens einem Statorpol ist aus einem gestanzten Blechpaket ausgebildet. Die mindestens eine Isolierkappe ist als Spritzgussteil auf den Statorkern aufgebracht oder montiert. Auf der mindestens einen Isolierkappe sind in axialer Richtung eine Mehrzahl von Kontaktaufnahmetaschen sowie eine Anzahl von Umlenkdomen angeordnet. Zusätzlich verlaufen an der äußeren Umfangsfläche der mindestens einen Isolierkappe Drahtführungskonturen zur Beabstandung des Wicklungsdrahtes. Durch die Drahtführungskonturen werden ein Berühren der Phasendrähte und damit ein Kurzschluss verhindert. Die Mehrzahl der Kontaktaufnahmetaschen weist einen Aufnahmebereich für den Wicklungsdraht auf, der unterschiedlich ausgebildet ist. Dadurch sind die einzelnen Kontaktaufnahmetaschen unterschiedlich ausgebildet. Zusätzlich umfassen die einzelnen Kontaktaufnahmetaschen mindestens einen Umlenkbalkon, der an einer radialen Innenfläche und/oder Außenfläche der Kontaktaufnahmetaschen ausgebildet ist. Durch das Vorsehen der Umlenkbalkone ist das Niveau des Taschengrunds der Drahtauflage (auf dem Auflagebereich) gegenüber der Höhe des Taschengrunds an der Drahteinführung erhöht. Der Abstand zur Umlenkung wird vergrößert.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst der Aufnahmebereiche der Kontaktaufnahmetaschen einen oberen und einen unteren elastischen Teilbereich. Elastisch in diesem Zusammenhang kann bedeuten, dass die Teilbereiche beispielsweise aus einem elastischen Material bestehen oder elastisch nachgiebig konstruiert sind. Es kann auch die gesamte Kontaktaufnahmetasche elastisch nachgiebig ausgebildet sein.
Weiterhin vorteilhaft kann der Aufnahmebereich zwischen dem oberen und dem unteren Teilbereich einen Auflagebereich für den Wicklungsdraht aufweisen. Der Auflagebereich ist beispielsweise in Form einer abfallend verlaufenden Kontur zwischen dem oberen und dem unteren Teilbereich ausgebildet, so dass der Wicklungsdraht beim Durchwickeln darauf aufliegen kann. Durch den Auflagebereich wird die Auflagehöhe des Wicklungsdrahtes erhöht, so dass ein Abwandern des Wicklungsdrahtes in y- Richtung (axiale Richtung) reduziert wird.
In einer Weiterbildung ist der untere Teilbereich enger als der obere Teilbereich ausgebildet ist. Dies bedeutet, dass die Schenkel im unteren Teilbereich einen geringeren Abstand zueinander als im oberen Teilbereich aufweisen. Beispielsweise kann am oberen Ende (in y-Richtung oder axialer Richtung betrachtet) vorteilhafterweise ein Auflagebereich für den Wicklungsdraht gebildet werden.
Bevorzugt weist der untere Teilbereich einen Nutgrund auf.
Weiterhin bevorzugt ist der untere Teilbereich an einen Durchmesser eines Wicklungsdrahtes angepasst, bevorzugt dass die Breite des unteren Teilbereichs dem Durchmesser des Wicklungsdrahtes entspricht. Beim letztendlichen Drücken des Wicklungsdrahts in den Nutgrund hinein ist ein seitliches oder außermittiges Verrutschen des Wicklungsdrahts nicht mehr möglich. Eine saubere und durchgängige Kontaktierung des Wicklungsdrahts durch einen Schneid-Klemm-Kontakt ist somit sichergestellt.
Vorteilhafterweise weist der obere und der untere Teilbereich gegenüberliegende Schenkel auf, wobei der Wicklungsdraht von den Schenkeln im unteren Teilbereich fixiert wird. Insbesondere die Schenkel im unteren Teilbereich sind elastisch ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, die Schenkel beider Teilbereiche oder die Schenkel nur jeweils einer Seite des unteren und/oder des oberen Teilbereichs elastisch auszubilden.
In einer bevorzugten Ausbildung weist der untere Teilbereich an den gegenüberliegenden Schenkeln Stege auf, die sich bis zum Nutgrund erstrecken. Dies kann nur bei einer, zwei oder einer beliebigen Anzahl von Kontaktaufnahmetasche(n) vorgesehen sein. Der obere Bereich der Stege ermöglicht eine ebene Wicklungsdrahtauflage ohne Zugspannung. Eine mittige Positionierung des Wicklungsdrahts ist vorteilhafterweise gewährleistet.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Drahtführungskonturen teilweise umlaufend an der Außenfläche der mindestens einen Isolierkappe ausgebildet. Die Drahtführungskonturen verlaufen radial nicht um die vollständige Isolierkappe, sondern sind vor allem im Bereich der Kontaktaufnahmetaschen, der Umlenkdome und teilweise auf der Isolierkappe vorgesehen. Eine Führung des Wicklungsdrahts beim Bewickeln des Stators und Beabstandung der einzelnen Phasendrähte ist hiermit gewährleistet. Die Drahtführungskonturen sind bevorzugt in Form von Rillen an der Außenfläche der Kontaktaufnahmetaschen, der Umlenkdome und teilweise auf der Isolierkappe vorgesehen.
Ferner wird ein Verfahren zur Fierstellung eines Stators einer elektrischen Antriebseinheit vorgesehen, wobei der Stator einen Statorkern mit mindestens einem Statorpol, mindestens einer Isolierkappe, auf der eine Mehrzahl von
Kontaktaufnahmetaschen angeordnet ist zur Aufnahme des Wicklungsdrahtes, eine Anzahl von Umlenkdomen, die über den Umfang der Isolierkappe verteilt angeordnet sind sowie Drahtführungskonturen an der äußeren Umfangsfläche der Isolierkappe zur Beabstandung des Wicklungsdrahtes umfasst. Die Mehrzahl der Kontaktaufnahmetaschen weist einen Aufnahmebereich für den Wicklungsdraht auf, der unterschiedlich ausgebildet ist. Ferner umfasst die Mehrzahl der
Kontaktaufnahmetaschen mindestens einen Umlenkbalkon. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Fixierung eines Wicklungsdrahtanfangs auf einem Kontakthilfsträger; b) Flineinführen des Wicklungsdrahtes in x-Richtung in eine erste
Kontaktaufnahmetasche, wobei der Wicklungsdraht auf den Auflagebereich aufgelegt wird; c) Flerausführen des Wicklungsdrahtes aus der ersten Kontaktaufnahmetasche hin zum ersten Statorpol; d) Bewickeln eines ersten Statorpols und Weiterführung des durchgängigen
Wicklungsdrahtes über Drahtführungskonturen an der mindestens einen Isolierkappe zu einer zweiten Kontaktaufnahmetasche; e) Durchwickeln des gesamten Statorkerns; f) Fixierung eines Wicklungsdrahtendes auf dem Kontakthilfsträger; g) Fierunterfahren eines Werkzeugs vorzugsweise in axialer Richtung bis auf den mindestens einen Umlenkbalkon in einem bestimmten Abstand zu
Kontaktaufnahmetaschen, die den Wicklungsdrahtanfang und das Wicklungsdrahtende aufnehmen und Durchtrennen des Wicklungsdrahtanfangs und des Wicklungsdrahtendes vor den Kontaktaufnahmetaschen; h) Anheben des Werkzeugs in axialer Richtung; i) Bewegung des Werkzeugs in radialer Richtung bis zu einem Anschlagpunkt für das Werkzeug und gleichzeitiges Schieben des durchtrennten Wicklungsdrahtanfangs und Wicklungsdrahtendes in Richtung Spule durch das Werkzeug bis zum Anschlagpunkt des Werkzeugs; j) Kontaktierung des Wicklungsdrahtes in den Kontaktaufnahmetaschen mittels Schneid-Klemm-Kontakt, wobei der Aufnahmebereich dabei elastisch nachgiebig ist.
Der Wicklungsdraht wird vor dem Bewickeln des Statorkerns mit einem Wicklungsdrahtanfang auf einem Kontakthilfsträger fixiert. Fixierung in diesem Zusammenhang kann beidseitiges oder einseitiges Halten oder zeitweiliges Klemmen des Wicklungsdrahts bedeuten.
Beim Hineinführen des Wicklungsdrahts in x-Richtung (radiale Richtung) in die erste Kontaktaufnahmetasche wird dieser gerade hineingeführt ohne Bildung oder Biegung einer Drahtschleife, derart, dass eine Drahtpositionierung mit Abstand vom Nutgrund gewährleistet ist. Der Wicklungsdraht liegt somit nicht am Nutgrund auf und wird auf dem Auflagebereich in der ersten Kontaktaufnahmetasche positioniert. Unter gerader Führung des Wicklungsdrahts ist insbesondere eine zu den Schenkeln in der Kontaktaufnahmetasche parallele Führung des Wicklungsdrahts zu verstehen, wodurch eine schräge oder außermittige Positionierung des Wicklungsdrahts vermieden wird.
Anschließend wird der Wicklungsdraht aus der ersten Kontaktaufnahmetasche hin zum ersten Statorpol herausgeführt. Der Ein- und Austritt des Wicklungsdrahts erfolgt auf der Ein- und Ausführseite der Kontaktaufnahmetasche ohne Zugspannung und verläuft nicht schief in der Kontaktaufnahmetasche in y-Richtung (axiale Richtung). Am Drahtaustritt der Kontaktaufnahmetasche wird eine Drahtschleife gebildet und zum ersten Statorpol hingeführt. Nach Bewicklung des ersten Statorpols unter Bildung einer ersten Spule wird der durchgängige Wicklungsdraht über Drahtführungskonturen an der mindestens einen Isolierkappe zu einer zweiten Kontaktaufnahmetasche geführt. Die Drahtführungskonturen verlaufen parallel zueinander, so dass kein Kontakt zwischen den Wicklungsdrähten stattfindet und ein Kurzschluss vorteilhaft verhindert wird. In einem weiteren Verfahrensschritt wir der gesamte Statorkern unter Bildung der Spulen durchgewickelt und ein Wicklungsdrahtende auf dem Kontakthilfsträger fixiert.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird ein Werkzeug vorzugsweise in axialer Richtung bis auf den mindestens einen Umlenkbalkon in einem bestimmten Abstand zu Kontaktaufnahmetaschen, die den Wicklungsdrahtanfang und das Wicklungsdrahtende aufnehmen, heruntergefahren und der Wicklungsdrahtanfang und das Wicklungsdrahtende vor den Kontaktaufnahmetaschen durchtrennt.
Das Werkzeug kann hierbei beispielsweise als Schneidstempel oder ein Schwert, aber auch als ein dem Fachmann üblich bekanntes Schneidwerkzeug ausgebildet sein.
Die Durchtrennung des Wicklungsdrahtanfangs und des Wicklungsdrahtendes erfolgt vor den Kontaktaufnahmetaschen und nicht in der Kontaktaufnahmetasche an sich. Der Wicklungsdrahtanfang und das Wicklungsdrahtende sind gemäß der vorliegenden Erfindung nicht in einer gemeinsamen Kontaktaufnahmetasche angeordnet.
Nach dem Durchtrennen des Wicklungsdrahtanfangs und des Wicklungsdrahtendes wird das Werkzeug in axialer Richtung angehoben. Anschließend wird das Werkzeug in radialer Richtung bis zu einem Anschlagpunkt für das Werkzeug bewegt. Durch die Bewegung des Werkzeugs wird der durchtrennte Wicklungsdrahtanfang und das Wicklungsdrahtende gleichzeitig in Richtung Spule durch das Werkzeug bis zum Anschlagpunkt des Werkzeugs bewegt.
Die Bewegung des Werkzeugs in axialer Richtung und radialer Richtung sowie der Anschlagpunkt für das Werkzeug sind als Parameter im Werkzeug definiert und vorgegeben.
In einem abschließenden Verfahrensschritt erfolgt eine Kontaktierung des Wicklungsdrahtes in den Kontaktaufnahmetaschen mittels Schneid-Klemm-Kontakt, wobei der Aufnahmebereich dabei elastisch nachgiebig ist. Zur elektrischen Kontaktierung des Wicklungsdrahts wird abschließend ein geeigneter Schneid-Klemm-Kontakt in die Kontaktaufnahmetasche(n) eingesetzt. Der Aufnahmebereich der mindestens einen Kontaktaufnahmetasche weist einen in y- Richtung (axiale Richtung) erhöhten Auflagebereich auf, wodurch ein Abwandern des Wicklungsdrahts in axiale Richtung verhindert wird.
Der Aufnahmebereich der Kontaktaufnahmetaschen ist elastisch nachgiebig ausgebildet, so dass der Wicklungsdraht beim Kontaktieren mittels Schneid-Klemm- Kontakt ohne Beschädigung oder Querschnittsänderung oder Positionsänderung des Wicklungsdrahts erfolgt.
In einer Weiterbildung wird der Wicklungsdraht mit einem kleinen, bevorzugt spitzen, Biegeradius in eine Kontaktaufnahmetasche hinein- und/oder herausgeführt, um eine entsprechende Drahtschleife (oder Drahtschlaufe oder Drahtlose) mit einem engen, bevorzugt spitzen Biegeradius an dem Ein- und Austritt der mindestens einen Kontaktaufnahmetasche zu bilden. Bei dem Ein- und Austritt wird der Wicklungsdraht eng an die Kontaktaufnahmetasche, das heißt mit einem geringen Abstand von der Kontaktaufnahmetasche, angelegt unter Einhaltung der notwendigen Drahtzugspannung. Durch das enge Anliegen des Wicklungsdrahtes wird der Wicklungsdraht dadurch mit einem engen Biegeradius verlegt.
In einer Ausführungsform wird der Wicklungsdraht nach dem Herausführen aus der Kontaktaufnahmetasche über mindestens einen Umlenkdom und/oder mindestens einen Umlenkbalkon zu einer weiteren Kontaktaufnahmetasche hin oder alternativ zu einer weiteren Spule hingeführt. Dies gewährleistet eine optimale Führung des Wicklungsdrahts beim Bewickeln.
In einer weiteren Ausführungsform werden der Wicklungsdrahtanfang und das Wicklungsdrahtende beim Durchtrennen durch das Werkzeug vor den Kontaktaufnahmetaschen durch die Stege an den gegenüberliegenden Schenkeln im unteren Teilbereich fixiert. Vor den Kontaktaufnahmetaschen bedeutet die radiale Außenseite der Kontaktaufnahmetaschen unter Einhaltung eines gewissen Abstands von der Kontaktaufnahmetasche. In einer weiteren Ausführungsform wird der Wicklungsdraht beim Kontaktieren mittels Schneid-Klemm-Kontakt in mindestens einer Kontaktaufnahmetasche innerhalb des unteren Teilbereichs auf den Nutgrund gedrückt und fixiert. Ein Herausrutschen oder ein Verrutschen des Wicklungsdrahts aus der entsprechenden Kontaktaufnahmetasche wird hierdurch verhindert.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Pumpe mit einem zuvor offenbarten Stator einer elektrischen Antriebseinheit, insbesondere einem Elektromotor. Derartige Vorrichtungen können insbesondere in Ölpumpen, Ölnebelnebelabscheidern oder in anderen Arten von Flüssigkeitspumpen Anwendung finden, beispielsweise im Automobilbereich oder Haushaltsgerätebereich.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 : eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Stators;
Fig. 2: eine Detailansicht der mindestens einen Isolierkappe gemäß Fig. 1;
Fig. 3: eine Schnittansicht einer ersten Kontaktaufnahmetasche;
Fig. 4. eine Schnittansicht einer zweiten Kontaktaufnahmetasche;
Fig. 5: eine Schnittansicht einer weiteren Kontaktaufnahmetasche;
Fig. 6: eine Detailansicht der zweiten Kontaktaufnahmetasche gemäß Fig. 4;
Fig. 7: ein Ablaufschema beim Durchtrennen des Wicklungsdrahtanfangs und Wicklungsdrahtendes.
Fig. 1 zeigt eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Stators (1) für eine elektrische Antriebseinheit, insbesondere einen Elektromotor, umfassend einen Statorkern (2) mit mindestens einem Statorpol (3), einer Statorwicklung (4), die aus einem durchgängigen Wicklungsdraht (5) alle Spulen (6) ausbildet, mindestens eine Isolierkappe (7), auf der eine Mehrzahl von Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) angeordnet ist zur Aufnahme des Wicklungsdrahtes (5), eine Anzahl von Umlenkdomen (9), die über den Umfang der Isolierkappe (7) verteilt angeordnet sind sowie Drahtführungskonturen (10) an der äußeren Umfangsfläche (11) der Isolierkappe (7) zur Beabstandung des Wicklungsdrahtes (5). Eine Mehrzahl der Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) weist einen Aufnahmebereich (12) für den Wicklungsdraht (5) auf, der unterschiedlich ausgebildet ist. An einer oder beiden radialen Außenflächen (20) der Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) ist mindestens ein Umlenkbalkon (13a, 13b, 13c, 13d) ausgebildet. Der Wicklungsdrahtanfang (21) wird auf einem Kontakthilfsträger (nicht gezeigt) fixiert und anschließend in x-Richtung (x), also in radialer Richtung, in eine erste Kontaktaufnahmetasche (8, 8a) hineingeführt, wobei der Wicklungsdraht (5) auf den Auflagebereich (16) aufgelegt wird. Danach wird der Wicklungsdraht (5) aus der ersten Kontaktaufnahmetasche (8a) herausgeführt hin zum ersten Statorpol (3), dieser bewickelt und anschließend über Drahtführungskonturen (10) an der mindestens einen Isolierkappe (7), an mindestens einem Umlenkdom (9) und/oder mindestens einem Umlenkbalkon (13a) vorbei zu einer zweiten Kontaktaufnahmetasche (8b) oder alternativ zu einer weiteren Spule weitergeführt. Nach dem vollständigen Bewickeln des Statorkerns (2) wird das Wicklungsdrahtende (22) aus einer Kontaktaufnahmetasche (8d) herausgeführt und auf dem
Kontakthilfsträger (nicht gezeigt) fixiert. Anschließend wird ein Werkzeug (24) (hier nicht gezeigt) vorzugsweise in axialer Richtung bis auf den mindestens einen Umlenkbalkon (13, 13a, 13b, 13c, 13d) in einem bestimmten Abstand zu Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d), die den Wicklungsdrahtanfang (21) und das Wicklungsdrahtende (22) aufnehmen heruntergefahren und der Wicklungsdrahtanfang (21) und das
Wicklungsdrahtende (22) vor den Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) durchtrennt. Nach dem Durchtrennen wird das Werkzeug (24) in axialer Richtung angehoben. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Werkzeug in radialer Richtung bis zu einem Anschlagpunkt (25) für das Werkzeug (24) bewegt und der durchtrennte Wicklungsdrahtanfang (21) und das Wicklungsdrahtende (22) in Richtung Spule durch das Werkzeug (24) bis zum Anschlagpunkt (25) des Werkzeugs (24) gleichzeitig geschoben. In einem letzten Verfahrensschritt wird der Wicklungsdraht (5) in den
Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) mittels Schneid-Klemm-Kontakt (23) kontaktiert, wobei der Aufnahmebereich (12) dabei elastisch nachgiebig ist.
Fig. 2 zeigt eine Detailansicht der mindestens einen Isolierkappe (7) gemäß Fig. 1, auf der radial eine Mehrzahl von Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) angeordnet sind zur Aufnahme des Wicklungsdrahtes (5), eine Anzahl von Umlenkdomen (9), die io über den Umfang der Isolierkappe (7) verteilt angeordnet sind sowie Drahtführungskonturen (10) an der äußeren Umfangsfläche (11) der Isolierkappe (7) zur Beabstandung des Wicklungsdrahtes (5). Die Drahtführungskonturen (10) verlaufen radial nicht um die vollständige Außenfläche der Isolierkappe (7), sondern sind vor allem im Bereich der Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d), des mindestens einen Umlenkdoms (9) und teilweise auf der Isolierkappe (7) vorgesehen. Eine Führung des Wicklungsdrahtes (5) beim Bewickeln des Stators (1) und Beabstandung der einzelnen Phasendrähte ist hiermit gewährleistet. Die Drahtführungskonturen (10) sind bevorzugt in Form von Rillen an der Außenfläche (20) der Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d), des mindestens einen Umlenkdoms (9) und teilweise auf der Isolierkappe (7) vorgesehen. An einer radialen Innenfläche und/oder Außenfläche (20) der Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) ist mindestens ein Umlenkbalkon (13, 13a, 13b, 13c, 13d) ausgebildet. Durch das Vorsehen der Umlenkbalkone ist das Niveau des Taschengrunds der Drahtauflage (auf dem Auflagebereich) gegenüber der Flöhe des Taschengrunds an der Drahteinführung erhöht. Der Abstand zur Umlenkung wird vergrößert.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Kontaktaufnahmetasche (8a), die auf der Isolierkappe (7) in einer axialen Richtung (y) angeordnet ist. Der Aufnahmebereich (12) der ersten Kontaktaufnahmetasche (8a) umfasst einen oberen (14) und einen unteren elastischen Teilbereich (15). Der untere Teilbereich (15) weist einen Nutgrund (17) auf. Der obere (14) und untere Teilbereich (15) weisen gegenüberliegende Schenkel (18) auf, so dass der Wicklungsdraht (5) von den Schenkeln (18) im unteren Teilbereich (15) fixiert wird. In der ersten Kontaktaufnahmetasche (8a) weist der untere Teilbereich (15) an den gegenüberliegenden Schenkeln (18) Stege (19) auf, die sich bis zum Nutgrund (17) erstrecken und beim Durchwickeln des Statorkerns (2) (hier nicht gezeigt) als Auflagebereich (16) für den Wicklungsdraht (5) dienen. Der Wicklungsdraht (5) wird hierbei von den Stegen (19) fixiert und kann beim Durchtrennen nicht aus der Kontaktaufnahmetasche (8a) herausrutschen oder außermittig verrutschen, wodurch eine optimale Kontaktierung nicht mehr gegeben wäre. An der radialen Außenfläche (20) und Innenfläche der ersten Kontaktaufnahmetasche (8a) ist ein Umlenkbalkon (13a) ausgebildet. Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht einer zweiten Kontaktaufnahmetasche (8b), die auf der Isolierkappe (7) in einer axialen Richtung (y) angeordnet ist. Der Aufnahmebereich (12) der zweiten Kontaktaufnahmetasche (8b) umfasst einen oberen (14) und einen unteren elastischen Teilbereich (15). Zwischen dem oberen (14) und dem unteren Teilbereich (15) weist der Aufnahmebereich (12) einen Auflagebereich (16) für den Wicklungsdraht (5) auf. Der untere Teilbereich (15) weist einen Nutgrund (17) auf und ist enger als der obere Teilbereich (14) ausgebildet. Durch die Verjüngung des unteren Teilbereichs (14) ist dieser an den Durchmesser (d) des Wicklungsdrahtes (5) angepasst, bevorzugt dass die Breite des unteren Teilbereichs (14) dem Durchmesser (d) des Wicklungsdrahtes (5) entspricht. Der obere (15) und untere Teilbereich (14) weisen gegenüberliegende Schenkel (18) auf, wobei der Wicklungsdraht (5) von den Schenkeln (18) im unteren Teilbereich (14) fixiert wird. Der Wicklungsdraht (5) wird hierbei im engeren unteren Teilbereich (14) fixiert. Dadurch ist eine positionsgenaue Kontaktierung mit einem Schneid-Klemm-Kontakt (23) möglich. An einer Außenfläche (20) der zweiten Kontaktaufnahmetasche (8b) ist ein Umlenkbalkon (13b) (hier nicht gezeigt) ausgebildet.
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht einer weiteren Kontaktaufnahmetasche (8d), die auf der Isolierkappe (7) in einer axialen Richtung (y) angeordnet ist. Der Aufnahmebereich (12) der weiteren Kontaktaufnahmetasche (8d) umfasst einen oberen (14) und einen unteren elastischen Teilbereich (15). Der untere Teilbereich (15) weist einen Nutgrund (17) auf. Der obere (14) und untere Teilbereich (15) weisen gegenüberliegende Schenkel (18) auf, so dass der Wicklungsdraht (5) von den Schenkeln (18) im unteren Teilbereich (15) fixiert wird. In der weiteren Kontaktaufnahmetasche (8d) weist der untere Teilbereich (15) an den gegenüberliegenden Schenkeln (18) Stege (19) auf, die sich bis zum Nutgrund (17) erstrecken und beim Durchwickeln des Statorkerns (2) (hier nicht gezeigt) als Auflagebereich (16) für den Wicklungsdraht (5) dienen. Der Wicklungsdraht (5) wird hierbei von den Stegen (19) fixiert und kann nach dem Durchtrennen nicht aus der Kontaktaufnahmetasche (8d) herausrutschen oder außermittig verrutschen, wodurch eine optimale Kontaktierung nicht mehr gegeben wäre. An der radialen Außenfläche (20) der weiteren Kontaktaufnahmetasche (8d) ist ein Umlenkbalkon (13d) (hier nicht gezeigt) ausgebildet. Fig. 6 zeigt eine Detailansicht der zweiten Kontaktaufnahmetasche (8b) gemäß Fig. 4, die auf der Isolierkappe (7) in einer axialen Richtung (y) angeordnet ist. Der Aufnahmebereich (12) der zweiten Kontaktaufnahmetasche (8b) umfasst einen oberen (14) und einen unteren elastischen Teilbereich (15). Zwischen dem oberen (14) und dem unteren Teilbereich (15) weist der Aufnahmebereich (12) einen Auflagebereich
(16) für den Wicklungsdraht (5) auf. Der untere Teilbereich (15) weist einen Nutgrund
(17) auf und ist enger als der obere Teilbereich (14) ausgebildet. Durch die Verjüngung des unteren Teilbereichs (14) ist dieser an den Durchmesser (d) des Wicklungsdrahtes (5) angepasst, bevorzugt dass die Breite des unteren Teilbereichs (14), der dem Durchmesser (d) des Wicklungsdrahtes (5) entspricht. Der obere (15) und untere Teilbereich (14) weisen gegenüberliegende Schenkel (18) auf, wobei der Wicklungsdraht (5) von den Schenkeln (18) im unteren Teilbereich (14) fixiert wird. Der Wicklungsdraht (5) wird hierbei im engeren unteren Teilbereich (14) fixiert. Dadurch ist eine positionsgenaue Kontaktierung mit einem Schneid-Klemm-Kontakt (23) möglich. An einer Außenfläche (20) der zweiten Kontaktaufnahmetasche (8b) ist ein Umlenkbalkon (13b) (hier nicht gezeigt) ausgebildet. Der Wicklungsdraht (5) wird mit einem kleinen, bevorzugt spitzen, Biegeradius (r) in mindestens eine Kontaktaufnahmetasche (8a, 8b, 8c, 8d) hinein- und/oder herausgeführt.
Fig. 7 zeigt ein Ablaufschema beim Durchtrennen des Wicklungsdrahtanfangs (21) und des Wicklungsdrahtendes (22). Nach dem vollständigen Bewickeln des Statorkerns (2) wird das Wicklungsdrahtende (22) auf dem Kontakthilfsträger fixiert. Ein Werkzeug (24) wird vorzugsweise in axialer Richtung bis auf den mindestens einen Umlenkbalkon (13, 13a, 13b, 13c, 13d) in einem bestimmten Abstand zu Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d), die den Wicklungsdrahtanfang (21) und das Wicklungsdrahtende (22) aufnehmen heruntergefahren und der Wicklungsdrahtanfang (21) und das Wicklungsdrahtende (22) wird vor den Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) durchtrennt. Der mindestens eine Umlenkbalkon (13, 13a, 13b, 13c, 13d) dient hier als Schneidauflage für das Werkzeug (24). Vor dem Durchtrennen steht der Wicklungsdraht unter Zugspannung, der Wicklungsdrahtanfang und das Wicklungsdrahtende auf dem Kontakthilfsträger fixiert sind. Nach dem Durchtrennen wird das Werkzeug (24) in axialer Richtung angehoben. Der Wicklungsdraht weist nun keine Zugspannung mehr auf und entspannt sich. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Werkzeug in radialer Richtung bis zu einem Anschlagpunkt (25) für das Werkzeug (24) bewegt und der entspannte Wicklungsdrahtanfang (21) und das entspannte Wicklungsdrahtende (22) in Richtung Spule durch das Werkzeug (24) bis zum Anschlagpunkt (25) des Werkzeugs (24) gleichzeitig geschoben. Durch die Verschiebung des entspannten Wicklungsdrahtanfangs (21) und des Wicklungsdrahtendes (22) durch das Werkzeug (24) in Richtung Spule bildet der Wicklungsdrahtanfang (21) und das Wicklungsdrahtende (22) eine Drahtlose (Drahtschleife). Im einem letzten Verfahrensschritt wird der Wicklungsdraht (5) in den Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) mittels Schneid-Klemm-Kontakt (23) (hier nicht gezeigt) kontaktiert, wobei der Aufnahmebereich (12) dabei elastisch nachgiebig ist. Der Wicklungsdrahtanfang (21) und das Wicklungsdrahtende (22) stehen nach dem Kontaktieren mittels Scheid-Klemm-Kontakt (23) aus der Kontaktaufnahmetasche (8, 8a, 8b, 8c, 8d) hervor.
Bezugszeichenliste
1 Stator
2 Statorkern
3 Statorpol
4 Statorwicklung
5 Wicklungsdraht
6 Spule 7 Isolierkappe
8, 8a, 8b, 8c, 8d Kontaktaufnahmetasche
9 Umlenkdom
10 Drahtführungskontur 11 äußere Umfangsfläche Isolierkappe 12 Aufnahmebereich
13, 13a, 13b, 13c, 13d Umlenkbalkon
14 oberer Teilbereich
15 unterer Teilbereich
16 Auflagebereich
17 Nutgrund
18 Schenkel
19 Steg
20 Außenfläche Kontaktaufnahmetasche 21 Wicklungsdrahtanfang 22 Wicklungsdrahtende
23 Schneid-Klemm-Kontakt
24 Werkzeug
25 Anschlagpunkt Werkzeug d Durchmesser des Wicklungsdrahtes x x-Richtung (radiale Richtung) y y-Richtung (axiale Richtung) z z-Richtung r Biegeradius

Claims

BÜHLER MOTOR GMBH Anne-Frank-Str. 33 - 35 90459 Nürnberg 15. Juli 2021 Unser Zeichen: 2021/04 DE Bearbeiter: MR/AH Titel: Stator für eine elektrische Antriebseinheit und Verfahren zur Herstellung einesStators für eine elektrische Antriebseinheit PATENTANSPRÜCHE
1. Stator (1 ) für eine elektrische Antriebseinheit, insbesondere einen Elektromotor, umfassend: einen Statorkern (2) mit mindestens einem Statorpol (3); eine Statorwicklung (4), die aus einem durchgängigen Wicklungsdraht (5) alle
Spulen (6) ausbildet; mindestens eine Isolierkappe (7), auf der eine Mehrzahl von Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) angeordnet ist zur Aufnahme des Wicklungsdrahtes (5); eine Anzahl von Umlenkdomen (9), die über den Umfang der Isolierkappe (7) verteilt angeordnet sind sowie Drahtführungskonturen (10) an der äußeren Umfangsfläche (11) der Isolierkappe (7) zur Beabstandung des Wicklungsdrahtes (5); wobei die Mehrzahl der Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) einen Aufnahmebereich (12) für den Wicklungsdraht (5) aufweist, der unterschiedlich ausgebildet ist; und wobei die Mehrzahl der Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) mindestens einen Umlenkbalkon (13, 13a, 13b, 13c, 13d) umfassen.
2. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (12) der Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) einen oberen (14) und einen unteren elastischen Teilbereich (15) umfasst.
3. Stator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (12) zwischen dem oberen (14) und dem unteren Teilbereich (15) einen Auflagebereich (16) für den Wicklungsdraht (5) aufweist.
4. Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Teilbereich (15) enger als der obere Teilbereich (14) ausgebildet ist.
5. Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Teilbereich (15) einen Nutgrund (17) aufweist.
6. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der untere Teilbereich (15) an einen Durchmesser (d) des Wicklungsdrahtes (5) angepasst ist, bevorzugt dass die Breite (b) des unteren Teilbereichs (15) dem Durchmesser (d) des Wicklungsdrahtes (5) entspricht.
7. Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere (14) und untere Teilbereich (15) gegenüberliegende Schenkel (18) aufweist, wobei der Wicklungsdraht (5) von den Schenkeln (18) im unteren Teilbereich (15) fixiert wird.
8. Stator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Teilbereich (15) an den gegenüberliegenden Schenkeln (18) Stege (19) aufweist, die sich bis zum Nutgrund (17) erstrecken.
9. Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtführungskonturen (10) teilweise umlaufend an der Außenfläche (20) der mindestens einen Isolierkappe (7) ausgebildet sind.
10. Verfahren zur Herstellung eines Stators (1) einer elektrischen Antriebseinheit, umfassend einen Statorkern (2) mit mindestens einem Statorpol (3); mindestens einer Isolierkappe (7), auf der eine Mehrzahl von Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) angeordnet ist zur Aufnahme des Wicklungsdrahtes (5); eine Anzahl von Umlenkdomen (9), die über den Umfang der Isolierkappe (7) verteilt angeordnet sind sowie Drahtführungskonturen (10) an der äußeren Umfangsfläche (11 ) der Isolierkappe (7) zur Beabstandung des Wicklungsdrahtes (5), wobei die Mehrzahl der Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) einen Aufnahmebereich (12) für den Wicklungsdraht (5) aufweist, der unterschiedlich ausgebildet ist; und wobei die Mehrzahl der Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) mindestens einen Umlenkbalkon (13, 13a, 13b, 13c, 13d) umfassen; gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Fixierung eines Wicklungsdrahtanfangs (21 ) auf einem Kontakthilfsträger (23); b) Hineinführen des Wicklungsdrahtes (5) in x-Richtung in eine erste Kontaktaufnahmetasche (8, 8a-d), wobei der Wicklungsdraht (5) auf den Auflagebereich (16) aufgelegt wird; c) Herausführen des Wicklungsdrahtes (5) aus der ersten
Kontaktaufnahmetasche (8, 8a) hin zum ersten Statorpol (3); d) Bewickeln eines ersten Statorpols (3) und Weiterführung des durchgängigen Wicklungsdrahtes (5) über Drahtführungskonturen (10) an der mindestens einen Isolierkappe (7) zu einer zweiten Kontaktaufnahmetasche (8, 8b); e) Durchwickeln des gesamten Statorkerns (2); f) Fixierung eines Wicklungsdrahtendes (22) auf dem Kontakthilfsträger; g) Herunterfahren eines Werkzeugs (24) vorzugsweise in axialer Richtung bis auf den mindestens einen Umlenkbalkon (13, 13a, 13b, 13c, 13d) in einem bestimmten Abstand zu Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d), die den Wicklungsdrahtanfang (21) und das Wicklungsdrahtende (22) aufnehmen und Durchtrennen des Wicklungsdrahtanfangs (21) und des Wicklungsdrahtendes (22) vor den Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d); h) Anheben des Werkzeugs (24) in axialer Richtung; i) Bewegung des Werkzeugs (24) in radialer Richtung bis zu einem Anschlagpunkt (25) für das Werkzeug (24) und gleichzeitiges Schieben des durchtrennten Wicklungsdrahtanfangs (21) und Wicklungsdrahtendes (22) in Richtung Spule durch das Werkzeug (24) bis zum Anschlagpunkt (25) des Werkzeugs (24); j) Kontaktierung des Wicklungsdrahtes (5) in den Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) mittels Schneid-Klemm- Kontakt (23), wobei der Aufnahmebereich (12) dabei elastisch nachgiebig ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsdraht (5) mit einem kleinen, bevorzugt spitzen, Biegeradius (r) in mindestens eine Kontaktaufnahmetasche (8, 8a, 8b, 8c, 8d) hinein- und/oder herausgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsdraht (5) nach dem Herausführen aus der
Kontaktaufnahmetasche (8, 8a, 8b, 8c, 8d) über mindestens einen Umlenkdom (9) und/oder mindestens einen Umlenkbalkon (13, 13a, 13b, 13c, 13d) zu einer weiteren Kontaktaufnahmetasche (8, 8a, 8b, 8c, 8d) hin oder alternativ zu einer weiteren Spule (6) hingeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsdrahtanfang (21) und das Wicklungsdrahtende (22) beim Durchtrennen durch das Werkzeug (24) vor den Kontaktaufnahmetaschen (8, 8a, 8b, 8c, 8d) durch die Stege (19) an den gegenüberliegenden Schenkeln (18) im unteren Teilbereich (15) fixiert werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsdraht (5) beim Kontaktieren mittels Schneid-Klemm-Kontakt (23) in mindestens einer Kontaktaufnahmetasche (8, 8a, 8b, 8c, 8d) innerhalb des unteren Teilbereichs (15) auf den Nutgrund (17) gedrückt und fixiert wird.
15. Pumpe mit einer elektrischen Antriebseinheit, insbesondere einem Elektromotor, umfassend einen Stator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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