DE102015200415A1 - Stator of an electric machine and method of manufacturing the stator - Google Patents
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Abstract
Es sind schon Statoren einer elektrischen Maschine bekannt, mit Nuten, in denen Drähte einer elektrischen Wicklung angeordnet sind. Zwischen den Nuten sind jeweils Zähne ausgebildet, die über ein Magnetjoch miteinander verbunden sind. Die Zähne und das Magnetjoch sind getrennt voneinander ausgeführt, um auf die einzelnen Zähnen des Stators Einzelspulen wickeln zu können. Die Drähte der Einzelspulen werden mit einem Umformwerkzeug bezogen auf eine Achse des Stators in Umfangsrichtung gepresst und dabei derart umgeformt, dass eine Vielzahl der in den Nuten vorgesehenen Drähte einen vieleckigen Querschnitt erhält. Auf diese Weise wird der Kupferfüllfaktor in jeder Nut erhöht. Durch die Einzelspulen sind in jeder Nut die Spulenseiten zweier Einzelspulen angeordnet, wobei in jeder Nut zwischen den Spulenseiten der beiden Einzelspulen jeweils ein Spalt verbleibt, der für das Umformwerkzeug vorgehalten werden muss und der nicht mit Drähten der Einzelspulen befüllt werden kann. Der Kupferfüllfaktor ist dadurch nicht optimal. Außerdem sind schon Verfahren zur Herstellung eines Stators bekannt, bei dem die Drähte der elektrischen Wicklung außerhalb des Stators in Nuten eines Umformwerkzeugs umgeformt werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die elektrische Wicklung (3) eine Einzugswicklung ist und jeweils eine Vielzahl der äußeren, einer Wand der jeweiligen Nut (2) zugewandten Drähte einen vier-oder fünfeckigen Querschnitt aufweist. Außerdem ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Drähte der elektrischen Wicklung (3) mittels eines Einziehmittels in die einzelnen Nuten (2) des Stators (1) eingezogen und danach jeweils mit einem radial bezüglich einer Achse (6) des Stators (1) in die jeweilige Nut (2) eintauchenden Umformwerkzeug (12, 13) umgeformt werden.There are already stators of an electric machine known, with grooves in which wires of an electrical winding are arranged. Between the grooves teeth are formed in each case, which are interconnected via a magnetic yoke. The teeth and the magnetic yoke are designed separately from one another in order to be able to wind individual coils on the individual teeth of the stator. The wires of the individual coils are pressed with a forming tool relative to an axis of the stator in the circumferential direction and thereby formed such that a plurality of provided in the grooves wires receives a polygonal cross-section. In this way, the copper fill factor in each groove is increased. Through the individual coils, the coil sides of two individual coils are arranged in each groove, wherein in each groove between the coil sides of the two individual coils each have a gap which must be kept for the forming tool and can not be filled with wires of the individual coils. The copper fill factor is therefore not optimal. In addition, methods for producing a stator are already known, in which the wires of the electrical winding outside of the stator are formed into grooves of a forming tool. According to the invention, it is provided that the electrical winding (3) is a pull-in winding and in each case a multiplicity of the outer wires facing a wall of the respective groove (2) has a four- or pentagonal cross-section. In addition, the invention provides that the wires of the electrical winding (3) by means of a retraction agent in the individual grooves (2) of the stator (1) fed and then each with a radial with respect to an axis (6) of the stator (1) in the respective Groove (2) dipping forming tool (12, 13) are formed.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Stator einer elektrischen Maschine und von einem Verfahren zur Herstellung des Stators.The invention relates to a stator of an electric machine and to a method for producing the stator.
Es ist schon ein Stator einer elektrischen Maschine aus der
Es ist schon ein Verfahren zur Herstellung eines Stators aus der
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Der erfindungsgemäße Stator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass der Füllfaktor, beispielsweise der Kupferfüllfaktor, in den Nuten weiter erhöht wird, indem die elektrische Wicklung eine Einzugswicklung ist und pro Nut jeweils eine Vielzahl der äußeren, einer Wand der Nut zugewandten Drähte einen vier-oder fünfeckigen Querschnitt aufweist. Durch den erhöhten Füllfaktor in den Nuten wird die Leistungsdichte der elektrischen Maschine erhöht, ebenso wie die Dauerbelastbarkeit. Darüber hinaus kann die elektrische Maschine besser gekühlt werden, da die entstehende Wärme wegen der kompakteren Anordnung in der Nut und wegen der daraus resultierenden größeren Kontaktfläche besser abgeführt werden kann.The stator according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the fill factor, for example, the copper fill factor is further increased in the grooves by the electrical winding is a pull-in winding and each groove a plurality of outer, facing a wall of the groove Wires has a four- or pentagonal cross-section. The increased fill factor in the slots increases the power density of the electric machine as well as the continuous load capacity. In addition, the electric machine can be cooled better, since the resulting heat can be dissipated better because of the more compact arrangement in the groove and because of the resulting larger contact area.
Der erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Stators hat den Vorteil, dass das Umformen der Drähte der elektrischen Wicklung unmittelbar in den Nuten des Stators erfolgt, wodurch das Anordnen der elektrischen Wicklung in dem Umformwerkzeug entfällt. Der Herstellungsprozess wird dadurch verkürzt und die Herstellungskosten werden entsprechend verringert. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Drähte der elektrischen Wicklung mittels eines Einziehmittels in die einzelnen Nuten des Stators eingezogen und gleichzeitig oder danach jeweils mit einem radial bezüglich einer Achse des Stators in die jeweilige Nut eintauchenden Schieber des Umformwerkzeugs umgeformt werden.The inventive method for producing the stator has the advantage that the forming of the wires of the electrical winding takes place directly in the grooves of the stator, whereby eliminating the need to arrange the electrical winding in the forming tool. The manufacturing process is thereby shortened and the manufacturing costs are reduced accordingly. This is inventively achieved by the wires of the electrical winding drawn by means of a retraction in the individual grooves of the stator and simultaneously or thereafter each with a radially dipping with respect to an axis of the stator in the respective groove slide of the forming tool.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Stators bzw. des Verfahrens zur Herstellung des Stators möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the stator and the method for producing the stator are possible.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weisen die Nuten jeweils einen Nutgrund und eine dem Nutgrund abgewandte Nutöffnung auf, wobei die Nuten in radialer Richtung gesehen jeweils von dem Nutgrund bis zu der Nutöffnung mit den Drähten der elektrischen Wicklung befüllt sind. Auf diese Weise wird ein hoher Füllfaktor, beispielsweise ein hoher Kupferfüllfaktor in den Nuten erreicht. Außerdem ist verfahrenstechnisch eine gute Kraftübertragung von einem Schieber des Umformwerkzeuges auf die Drähte der elektrischen Wicklung erreichbar.According to an advantageous embodiment, the grooves each have a groove base and a groove opening facing away from the groove opening, the grooves are seen in the radial direction each filled from the groove bottom to the groove opening with the wires of the electrical winding. In this way, a high fill factor, such as a high copper fill factor in the grooves is achieved. In addition, procedurally good power transmission from a slider of the forming tool on the wires of the electrical winding can be achieved.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Nutöffnungen jeweils von einem Verschlusselement verschlossen sind, da auf diese Weise ein radiales Austreten einzelner oder mehrerer Drähte aus den Nuten sicher verhindert werden kann.It is particularly advantageous if the slot openings are each closed by a closure element, since in this way a radial leakage of single or multiple wires from the grooves can be reliably prevented.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn das Verschlusselement jeweils derart gewölbt ausgeführt ist, dass einem elastischen Auffedern der elektrischen Wicklung entgegengewirkt wird. Auf diese Weise kann ein Verschlusselement mit geringem Platzbedarf realisiert werden. Das hierdurch eingesparte Volumen in der Nut kann für Leitermaterial in Form von Drähten genutzt werden.It is also advantageous if the closure element is designed in such a curved manner that an elastic springing of the electrical winding is counteracted. In this way, a closure element can be realized with a small footprint. The thus saved volume in the groove can be used for conductor material in the form of wires.
Auch vorteilhaft ist, wenn der Schieber des Umformwerkzeuges in eine mit Drähten befüllte Nut gepresst wird, bevor die Befüllung der anderen Nuten vollständig abgeschlossen ist oder nachdem die Befüllung aller Nuten vollständig abgeschlossen ist. Die erste Alternative hat den Vorteil, dass Einziehprozess und Umformprozess zumindest teilweise zeitgleich stattfinden und dadurch der Herstellprozess zeitlich verkürzt wird. It is also advantageous if the slide of the forming tool is pressed into a groove filled with wires, before the filling of the other grooves is completely completed or after the filling of all grooves is completely completed. The first alternative has the advantage that the drawing-in process and the forming process take place at least partially simultaneously, thereby shortening the production process in terms of time.
Desweiteren vorteilhaft ist, wenn das Einziehmittel an einer Einziehmaschine zum Einziehen der elektrischen Wicklung vorgesehen und das Umformwerkzeug am Einziehmittel oder an der übrigen Einziehmaschine ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, dass der Einziehprozess und der Umformprozess zumindest teilweise zeitgleich stattfinden können.Furthermore, it is advantageous if the drawing-in means are provided on a drawing-in machine for drawing in the electrical winding and the forming tool is formed on the drawing-in means or on the other drawing-in machine. This makes it possible that the Einziehprozess and the forming process can take place at least partially at the same time.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn das Umformwerkzeug mehrere Schieber aufweist, wobei die Anzahl der Schieber der Anzahl der Nuten des Stators entspricht. Auf diese Weise wird der Herstellprozess zeitlich verkürzt, da ansonsten ein einzelner Schieber alle Nuten nacheinander anfahren und deren Drähte umformen müsste.Moreover, it is advantageous if the forming tool has a plurality of slides, wherein the number of slides corresponds to the number of slots of the stator. In this way, the production process is shortened in time, otherwise a single slider would approach all the grooves one after the other and would have to reshape their wires.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn der Schieber nur bis in einen Bereich einer Nutöffnung der Nut bewegt wird, da auf diese Weise der gesamte weitere Bereich der Nuten mit Drähten der elektrischen Wicklung befüllt werden kann.It is also advantageous if the slider is only moved into a region of a groove opening of the groove, since in this way the entire further region of the grooves can be filled with wires of the electrical winding.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Der Stator
Die Nuten
Zwischen der Nut
Um den Nutfüllfaktor der Nuten
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die elektrische Wicklung
Diese vier-oder fünfeckigen Querschnitte der Drähte ergeben sich erfindungsgemäß, indem die runden Drähte der Einzugswicklung
Zum Umformen der Drähte umfasst das Umformwerkzeug
Die Nutöffnungen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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