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Die Erfindung betrifft einen Spulenkörper für eine Spule einer elektrischen Maschine. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Spule mit einem derartigen Spulenkörper. Die Erfindung betrifft außerdem einen Stator, einen Rotor sowie eine elektrische Maschine mit einer derartigen Spule.
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Stand der Technik
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Aus der Druckschrift
DE 10 2012 201 698 A1 sind eine Spule, ein Stator einer elektrischen Rotationsmaschine und ein Verfahren zum Herstellen der Spule bekannt, wobei die Spule im Stator angeordnet ist und der Stator eine Vielzahl von in einer Umfangsrichtung angeordneten Schlitzen aufweist. Die Spule hat einen ersten Wicklungsabschnitt, der durch Hochkantwickeln eines leitfähigen Rechteckdrahts in eine hexagonale Form ausgebildet ist. Der erste Wicklungsabschnitt weist zwei erste Schlitzeinsetzteile auf, die jeweils in zwei ersten Schlitzen angeordnet sind, die in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Der erste Wicklungsabschnitt weist ferner zwei erste Spulenendteile auf, die mit den zwei ersten Schlitzeinsetzteilen verbunden sind. Die ersten Schlitze sind in der Vielzahl von Schlitzen des Stators enthalten. Die Spule hat ferner einen zweiten Wicklungsabschnitt, der durch Hochkantwickeln eines mit dem ersten Wicklungsabschnitt verbundenen leitfähigen Rechteckdrahts in eine hexagonale Form ausgebildet ist. Dabei weist der zweite Wicklungsabschnitt zwei zweite Schlitzeinsetzteile auf, die jeweils in zwei zweiten Schlitzen angeordnet sind, die in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Der zweite Wicklungsabschnitt weist ferner zwei zweite Spulenendteile auf, die die zwei zweiten Schlitzeinsetzteile verbinden. Die zwei zweiten Schlitze sind in der Vielzahl von Schlitzen des Stators enthalten. Die zwei Wicklungsabschnitte sind miteinander verbunden und in radialer Richtung des Stators aufeinandergestapelt. Wenn die Spulen in die Schlitze eingesetzt werden, dann fallen die Wicklungen beim Aufweiten des Raums zwischen den ersten bzw. zweiten Schlitzeinsetzteilen nicht auseinander. Ferner hat die Spule 30 eine kurze Länge in der Achsrichtung des Stators.
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Bei dieser Spule weisen sowohl die ersten als auch die zweiten Spulenendteile je zwei schräge Bereiche, die an Enden der ersten bzw. zweiten Schlitzeinsetzteile anschließen und sich von diesen Enden jeweils schräg erstrecken, und je einen zwischen den schrägen Bereichen ausgebildeten und diese schrägen Bereiche verbindenden gekröpften Bereich auf. Die ersten bzw. zweiten Schlitzeinsetzteile und die Spulenendteile, d.h. deren schräge Bereiche, bilden zusammengenommen die in radialer Richtung des Stators gesehen hexagonale Form aus.
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Jeder Schlitz des Stators bzw. seines Statorkerns nimmt zwei Schlitzeinsetzteile von zwei benachbarten Spulen auf. In diesem Zustand befinden sich der erste schräge Bereich und der erste Schlitzeinsetzteil je eines der ersten Wicklungsabschnitte in der radialen Richtung des Stators außen, d.h. an der radial äußeren Seite des Schlitzes. Der zweite schräge Bereich und der zweite Schlitzeinsetzteil des betrachteten ersten Wicklungsabschnitts befinden sich in der radialen Richtung innen, d.h. an der radial inneren Seite des Schlitzes. Der den ersten und den zweiten schrägen Bereich verbindende gekröpfte Bereich verbindet die radial äußere Seite mit der radial inneren Seite. In entsprechender Weise ist der mit dem betrachteten ersten Wicklungsabschnitt verbundene zweite Wicklungsabschnitt geformt und angeordnet, wobei aber die Schlitzeinsetzteile des zweiten Wicklungsabschnitts gegenüber den Schlitzeinsetzteilen des ersten Wicklungsabschnitts im Stator um je einen Schlitz in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind, so dass die Schlitzeinsetzteile der beiden Wicklungsabschnitte einer Spule auf insgesamt vier Schlitze verteilt sind.
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Bei dieser Spule sind der erste und der zweite Wicklungsabschnitt so ausgebildet, dass sich eine lange Seite eines Querschnitts des Rechteckdrahts der in den entsprechenden Schlitzen angeordneten ersten und zweiten Schlitzeinsetzteile in der Umfangsrichtung des Stators erstreckt und sich eine kurze Seite des Querschnitts des Rechteckdrahts in radialer Richtung des Stators erstreckt, wodurch das genannte Hochkantwickeln erforderlich ist. Dies bedingt ein starkes Biegen des Rechteckdrahts an den Übergängen zwischen den Schlitzeinsetzteilen und den schrägen Bereichen, insbesondere aber in den gekröpften Bereichen, wodurch die Gefahr einer Beschädigung der Drähte oder einer sie umgebenden elektrischen Isolierung, z.B. eines Lacks, erhöht ist. Dabei erstrecken sich die Rechteckdrähte mit den langen Seiten ihrer Querschnitte in Umfangsrichtung über die gesamte Breite der Schlitze und sind auch die zu je einem der Wicklungsabschnitte zugehörigen Rechteckdrähte untereinander in radialer Richtung des Stators aufeinandergestapelt. Dadurch weist eine mit diesen Rechteckdrähten gebildete Spule neben anderen Vorteilen eine große mechanische Festigkeit auf.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Vorteile auch für eine aus den vorbezeichneten Rechteckdrähten gegenüber dünnen Leitern gewickelte Spule zu erreichen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, Mittel bereitzustellen, durch die verteilte Zwei- oder auch Mehrschichtwicklungen einfach, kostengünstig und präzise herstellbar sind.
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Die vorstehend bezeichnete Aufgabe wird gelöst durch einen Spulenkörper, bestimmt zum Bewickeln mit und Aufnehmen wenigstens eines Leiters einer als zum Einbau in einen magnetische Pole bildende, durch axiale Nuten voreinander getrennte Stator- bzw. Rotorzähne aufweisenden Stator- und/oder Rotorkern eines Stators bzw. Rotors bestimmten Steckspule ausgebildeten, verteilten Spule einer elektrischen Maschine, wobei der Spulenkörper zwei Nutabschnitte, die zum Einsetzen in zwei in einer Umfangsrichtung des Stators und/oder Rotors nicht unmittelbar aufeinanderfolgende Nuten ausgebildet und bestimmt sind, und zwei Wickelkopfabschnitte aufweist, die die Nutabschnitte an ihren axialen Enden miteinander verbinden.
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Die Erfindung schafft somit einen Spulenkörper für eine verteilte Spule einer elektrischen Maschine. der erfindungsgemäße Spulenkörper ist bestimmt zum Ausbilden einer Steckspule zum Einbau in einen Stator- und/oder Rotorkern eines Stators bzw. Rotors der elektrischen Maschine. Es können somit sowohl der Stator als auch der Rotor der Maschine wahlweise oder zugleich mit verteilten Spulen mit erfindungsgemäßen Spulenkörpern aufgebaut sein. Diese als Steckspulen gestalteten Spulen reichen beim Einbau in die Maschine über wenigstens zwei Stator- bzw. Rotorzähne bzw. Nutabstände des Stator- bzw. Rotorkerns, sind also zwei oder mehrere Stator- bzw. Rotorzähne umgreifend ausgebildet und bestimmt zum Bilden in den Stator- und/oder Rotorkern einander überlappend einzusetzender, d.h. im bestimmungsgemäß eingebauten Zustand eingesetzter, Spulen.
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Mit der axialen Richtung ist dabei eine Richtung bezeichnet, die durch eine Rotationsachse der elektrischen Maschine vorbestimmt ist. Die Rotationsachse der Maschine bildet ferner auch eine Bezugsrichtung für die Festlegung der Umfangsrichtung, die mit einer Umfangsrichtung der Maschine übereinstimmt, sowie für eine radiale Richtung, die mit einer radialen Richtung der Maschine rechtwinklig zur Rotationsachse übereinstimmt. Durch Vorgabe einer bestimmungsgemäßen Einbaulage des Spulenkörpers in Stator und/oder Rotor der elektrischen Maschine sind mit diesen Bezügen auf die allgemein bekannten Richtungsbezeichnungen der Maschine auch die Richtungsbezeichnungen, mit denen der Aufbau und die Gestaltung des erfindungsgemäßen Spulenkörpers benannt sind, eindeutig definiert.
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Unter Zugrundelegung der vorstehenden Begriffsbestimmungen sind als axiale Nuten solche Nuten bezeichnet, die wenigstens nahezu in axialer Richtung oder mit einem Drall in Umfangsrichtung der Maschine ausgerichtet sind. Die Nuten im Stator- und/oder Rotorkern, kurz auch als Nuten der Maschine bezeichnet, verlaufen bevorzugt genau in axialer Richtung der Maschine, d.h. parallel zur Rotationsachse des Rotors, auch Symmetrieachse des Rotors und des Stators. In einer Abwandlung verlaufen die Nuten mit einem Drall um diese Rotationsachse, bevorzugt mit konstantem radialen Abstand von der Rotationsachse. Im in Bezug auf eine axiale Abmessung des Stators und/oder Rotors ist der Drall, d.h. die Verdrehung der Nuten entlang einer Umfangsrichtung des Stators und/oder Rotors über die gesamte Länge des Stators und/oder Rotors, jedoch gering, bevorzugt um wenigstens eine Größenordnung, insbesondere um wenigstens eine Zehnerpotenz, geringer. Der Einfachheit halber wird nachfolgend auch bei mit einem solchen Drall ausgebildeten Nuten deren Längsausrichtung stets als in der axialen Richtung verlaufend bezeichnet.
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Als axiale Enden der Maschine, des Stators und/oder Rotors oder des Stator- und/oder Rotorkerns sind deren Enden in der axialen Richtung, d.h. in der Richtung der Rotationsachse, bezeichnet. Entsprechend bezeichnen axiale Enden des Spulenkörpers diejenigen Enden desselben, die bei dessen bestimmungsgemäßem Einbau in die elektrische Maschine bzw. den Stator und/oder Rotor in die axiale Richtung der Maschine bzw. des Stators und/oder Rotors weisen.
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Gemäß dieser Begriffsbestimmung befinden sich die axialen Enden der Nutabschnitte an den axialen Enden des Stator- und/oder Rotorkerns, und dort befinden sich Wickelköpfe des Stators und/oder des Rotors. Die Wickelkopfabschnitte des Spulenkörpers sind in bestimmungsgemäßer Einbaulage des Spulenkörpers in den Wickelköpfen angeordnet.
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Die Erfindung ermöglicht gegenüber einer Herstellungsweise, bei der ein einzelner Leiter nacheinander in die vorbestimmten Nuten eingezogen wird, eine wesentlich schnellere, einfachere, kostengünstigere und präzisere Fertigung. Die Wickelköpfe können verkleinert ausgebildet werden, die Isolierung einzelner Phasen der Maschine gegeneinander wird vereinfacht und verbessert. Dies ist dadurch erzielbar, dass der bzw. die Leiter außerhalb des Stator- und/oder Rotorkerns auf den Spulenkörper aufgebracht werden und dieser dann samt dem Leiter bzw. den Leitern durch einfache Steckmontage auf den Stator- und/oder Rotorkern, d.h. in dessen Nuten, montiert wird. Dabei wird die räumliche Form der Spule durch den Spulenkörper sowohl im Bereich der Nuten als auch der Wickelköpfe vorgegeben. Dies ist von besonderem Vorteil bei verteilten, einander in bestimmungsgemäßer Einbaulage im Stator- und/oder Rotorkern überlappenden Spulen. Diese Spulen lassen sich bei erfindungsgemäßer Ausbildung auch mit hohem Automatisierungsgrad maschinell wickeln, wodurch Kosten gespart werden und die Fertigungsqualität gesteigert wird. Es ist dabei ein einfacher, prozesssicherer Fertigungsablauf gegeben. Bevorzugt sind dazu alle Steckspulen eines Stators und/oder Rotors identisch gestaltet, also auf identisch gestalteten Spulenkörpern aufgebaut, um eine weitere Vereinfachung der Herstellung und Kosteneinsparung zu erzielen. Im Gegensatz zum Einziehen von Leitern in die Nuten der Maschine werden die Leiter nun nicht mehr stark gebogen, auch treten keine Reibungsbeanspruchungen mehr auf. Der Leiterwerkstoff wird geschont, Verletzungen der Leiterisolation – z.B. eines Isolierlacks – werden vermieden. Insgesamt werden die Fertigungszeiten deutlich verringert.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist der erfindungsgemäße Spulenkörper eine zum lagegenauen Aufnehmen und/oder Führen und/oder Stützen und/oder Halten wenigstens eines dünnen Leiters bestimmte Ausgestaltung der Nutabschnitte und/oder der Wickelkopfabschnitte auf.
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Dabei bezeichnet der Begriff des dünnen Leiters einen Leiter, dessen Querschnitt um so viel kleiner als ein Aufnahmequerschnitt des Spulenkörpers für den Leiter bzw. mehrere dieser Leiter ist, dass eine Mehrzahl von Leitern in radialer und/oder Umfangsrichtung nebeneinanderliegend im Aufnahmequerschnitt des Spulenkörpers aufgenommen sein können. Insbesondere sind dabei die Abmessungen des bzw. der Leiter einerseits und des Aufnahmequerschnitts des Spulenkörpers andererseits derart bemessen, dass im Aufnahmequerschnitt des Spulenkörpers in radialer und/oder Umfangsrichtung nebeneinander wenigstens 2 Leiter, bevorzugt wenigstens 5 Leiter, Platz finden. Besonders bevorzugt ist der Querschnitt der Leiter klein gegenüber dem Aufnahmequerschnitt des Spulenkörpers für den bzw. die Leiter bemessen, d.h. der Querschnitt der Leiter ist wenigstens um einen Faktor 10 kleiner als der Aufnahmequerschnitt des Spulenkörpers.
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Die zum lagegenauen Aufnehmen und/oder Führen und/oder Stützen und/oder Halten bestimmte Ausgestaltung der Nutabschnitte und/oder der Wickelkopfabschnitte des Spulenkörpers bedeutet, dass die Nutabschnitte und/oder Wickelkopfabschnitte derart ausgestaltet sind, dass der in den Spulenkörper eingesetzte, d.h. gewickelte, dünne Leiter im Spulenkörper entlang wenigstens nahezu der gesamten Erstreckung der Nutabschnitte und Wickelkopfabschnitte in einer definierten, sicher fixierten Lage und Form präzise geführt ist, wobei in vorteilhafter Weise Abschnitte des Leiters wahlweise durch eine Wandung des Spulenkörpers und/oder benachbart zueinander geführte Abschnitte des Leiters geführt und/oder gestützt und/oder gehalten, d.h. fixiert, sind. Dadurch wird auch ein hoher Kupferfüllfaktor erzielt.
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Zu diesem Zweck sind bevorzugt Querschnittsabmessungen der Nutabschnitte und/oder der Wickelkopfabschnitte, d.h. Breite und Höhe des Aufnahmequerschnitts des Spulenkörpers, zu einem ganzzahligen Vielfachen eines Durchmessers oder einer Querschnittsabmessung, wie insbesondere Höhe und/oder Breite, des Leiters dimensioniert.
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Besonders bevorzugt ist der erfindungsgemäße Spulenkörper, der vorteilhaft aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere Kunststoff, gefertigt ist, mit einem "U"-förmigen Profil gestaltet, das einen wenigstens nahezu rechteckförmigen Aufnahmequerschnitt umgibt und bildet, wobei die offene Seite des "U" bezogen auf eine Umlaufrichtung des Spulenkörpers nach außen zeigt. Als Umlaufrichtung des Spulenkörpers ist dabei eine Längserstreckung des bzw. der in den Aufnahmequerschnitt des Spulenkörpers einzubringenden Leiter, d.h. eine Richtung eines bei bestimmungsgemäßem Einsatz der Spule in deren Leiter bzw. Leitern fließenden elektrischen Stroms, bezeichnet. Die Umlaufrichtung stimmt in den Nutabschnitten mit der axialen Richtung der Maschine überein, in den Wickelkopfabschnitten verläuft sie im Wesentlichen in axialer und in Umfangsrichtung. Demgemäß zeigt die offene Seite des "U" bezogen auf diese Umlaufrichtung des Spulenkörpers dann nach außen, wenn sie in den Nutabschnitten in Umfangsrichtung der Maschine und in den Wickelkopfabschnitten in der Umfangsrichtung und/oder in der axialen Richtung der Maschine zeigt. Durch diese Ausgestaltung ist der Spulenkörper einfach bewickelbar und ist eine gute Fixierung der Leiter gegeben. Außerdem ergeben sich auch gegenüber hohen Spannungen hinreichend durchschlagsfeste Abstände bzw. Kriechstrecken zwischen der Spule und dem Stator- und/oder Rotorkern bzw. ergibt sich eine sichere elektrische Isolierung einander überlappender Spulen. Dabei ist eine Wandstärke des Werkstoffs des Spulenkörpers so dünn bemessen und ist bevorzugt der Spulenkörper im Bereich der Nutabschnitte wenigstens weitgehend formschlüssig in den Nuten angeordnet, dass eine gute Wärmeanbindung der Spule an den Stator- und/oder Rotorkern sichergestellt ist.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spulenkörpers ist ein Außenquerschnitt der Nutabschnitte des Spulenkörpers gleich einem N-ten Teil eines Aufnahmequerschnitts einer Nut bemessen, wobei N = 2, 3, 4, ...; bevorzugt: N = 2 ist. Durch Ausbildung des Spulenkörpers bzw. der Spulenkörper gemäß dieser Ausführungsform wird vorteilhaft eine sehr gute Ausnutzung des Aufnahmequerschnitts der Nut durch die Spulenkörper erzielt, da die Nuten durch eine Anzahl von N Nutabschnitten von N Spulenkörpern vollständig ausgefüllt ist und im fertig montierten Stator und/oder Rotor kein ungenutzter Raum der Aufnahmequerschnitte der Nuten verbleibt. Bevorzugt sind dabei die N Nutabschnitte in der Nut ausschließlich in radialer Richtung nebeneinander angeordnet.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Spulenkörpers ist jeder Wickelkopfabschnitt des Spulenkörpers mit zwei schrägen Abschnitten und einem diese verbindenden, im Bereich des Spulenkörpers in Umfangsrichtung wenigstens nahezu mittig zwischen den Nutabschnitten angeordneten gekröpften Abschnitt ausgebildet, erstreckt sich ein erster der Nutabschnitte entlang einer ersten radialen Fläche und ein zweiter Nutabschnitt entlang einer zu der ersten radialen Fläche konzentrischen zweiten radialen Fläche und wechselt der Spulenkörper im Bereich des gekröpften Abschnitts von der ersten radialen Fläche in die zweite radiale Fläche.
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Mit dem Begriff der radialen Flächen sind hier Flächen bezeichnet, die sich mit konstantem radialem Abstand von der Rotationsachse der Maschine diese Rotationsachse umgebend erstrecken. Es handelt sich also um zur Rotationsachse konzentrisch sich erstreckende Zylinderflächen bzw. Mantelflächen zur Rotationsachse konzentrisch sich erstreckender Zylinder.
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Je einer der schrägen Abschnitte jedes der Wickelkopfabschnitte des Spulenkörpers erstreckt sich ausgehend vom axialen Ende eines der Nutabschnitte des Spulenkörpers wenigstens im Wesentlichen, bevorzugt genau, entlang derjenigen radialen Fläche, entlang der sich der betreffende Nutabschnitt erstreckt, hauptsächlich in der Umfangsrichtung der Maschine und wahlweise zusätzlich in axialer Richtung der Maschine. Dabei erstrecken sich die zwei schrägen Abschnitte eines Wickelkopfabschnitts in den beiden unterschiedlichen radialen Flächen aufeinander zu und enden in dem Bereich, in dem sie entlang der unterschiedlichen radialen Flächen einander benachbart sind, d.h. in ihrer Erstreckung dieselben Koordinaten in axialer und Umfangsrichtung, jedoch unterschiedliche radiale Koordinaten gemäß den unterschiedlichen radialen Flächen, erreichen. In diesem Bereich sind die beiden aufeinander zu sich erstreckenden schrägen Abschnitte durch den gekröpften Abschnitt verbunden, innerhalb dessen die Erstreckung des Wickelkopfabschnitts einen Versprung aufweist von einer Erstreckungsrichtung, nämlich der beschriebenen schrägen Erstreckungsrichtung, des einen der schrägen Abschnitte sowie der radialen Fläche, entlang der sich dieser eine schräge Abschnitt erstreckt, zur schrägen Erstreckungsrichtung des anderen schrägen Abschnitts sowie der anderen radialen Fläche, entlang der sich dieser andere schräge Abschnitt erstreckt. Im gekröpften Abschnitt erfährt die vorstehend beschriebene Umlaufrichtung des Spulenkörpers also einen Versprung von der einen zur anderen radialen Fläche und eine Umlenkung aus der einen schrägen Erstreckungsrichtung in die andere. Sind die schrägen Abschnitte eines Wickelkopfabschnitts wenigstens nahezu symmetrisch zueinander mit wenigstens nahezu gleichen Winkeln gegenüber der axialen Richtung der Maschine aufeinander zu geführt, befindet sich der diese schrägen Abschnitte verbindende gekröpfte Abschnitt wenigstens nahezu mittig in der Umfangsrichtung zwischen den Nutabschnitten.
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Anders umschrieben wechselt somit der Spulenkörper und damit eine darin aufgebrachte Spule im gekröpften Abschnitt z.B. aus der ersten in die zweite radiale Fläche. Die Erstreckung des Spulenkörpers in der beschriebenen Umlaufrichtung schwenkt im gekröpften Abschnitt aus der ersten radialen Fläche in die zweite radiale Fläche hinüber. Dabei ist z.B. der Radius der ersten radialen Fläche von der Rotationsachse der Maschine aus bemessen größer als der Radius der zweiten radialen Fläche, so dass in der ersten radialen Fläche sich erstreckende Abschnitte des in den Stator- und/oder Rotorkern bestimmungsgemäß eingelegten Spulenkörpers sich weiter von der Rotationsachse entfernt befinden als in der zweiten radialen Fläche sich erstreckende Abschnitte des in den Stator- und/oder Rotorkern bestimmungsgemäß eingelegten Spulenkörpers. Auf diese Weise können die Spulenkörper mit den in sie eingelegten Leitern in Umfangsrichtung einander überlappen.
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In einer weiteren Ausgestaltung können auch mehr als zwei radiale Flächen vorgegeben sein, in denen die Nutabschnitte der Spulenkörper verschiedener Spulen unterschiedlich verteilt angeordnet sein können, z.B. ein erster Nutabschnitt eines ersten Spulenkörpers in einer ersten radialen Fläche, ein zweiter Nutabschnitt des ersten Spulenkörpers in einer zweiten radialen Fläche, ein erster Nutabschnitt eines zweiten Spulenkörpers in der zweiten radialen Fläche, ein zweiter Nutabschnitt des zweiten Spulenkörpers in einer dritten radialen Fläche, usw.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Spulenkörpers ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufnahmequerschnitt des Spulenkörpers für ein Aufnehmen und/oder Führen und/oder Stützen und/oder Halten des wenigstens einen Leiters in den Nutabschnitten eine erste Gestaltung und wenigstens in den gekröpften Abschnitten der Wickelkopfabschnitte eine zweite Gestaltung aufweist, wobei insbesondere die zweite Gestaltung in der radialen Richtung der Maschine eine größere Abmessung aufweist als die erste Gestaltung in der radialen Richtung, und wobei bevorzugt zusätzlich die zweite Gestaltung in der axialen Richtung der Maschine eine geringere Abmessung aufweist als die erste Gestaltung in Umfangsrichtung der Maschine.
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Mit der Gestaltung des Aufnahmequerschnitts des Spulenkörpers ist hier die Kontur der Querschnittsfläche des Aufnahmequerschnitts bezeichnet; vorzugsweise ist dies eine rechteckige Querschnittsfläche, die von Wandungen des Spulenkörpers wenigstens teilweise, z.B. in der vorbeschriebenen „U“-Form, umgeben ist. Diese Querschnittsfläche weist in den Nutabschnitten eine die erste Gestaltung bildende erste Kontur, insbesondere eine erste Breite und eine erste Höhe, auf. Gemäß der vorbezeichneten Weiterbildung der Erfindung ist nun diese Querschnittsfläche wenigstens in den gekröpften Abschnitten der Wickelkopfabschnitte, vorteilhaft auch in sich unmittelbar an die gekröpften Abschnitte anschließenden schrägen Abschnitten der Wickelkopfabschnitte, um ein vorbestimmtes Maß aufgeweitet, um damit der der gekröpften und damit gewinkelten Führung des Leiters insbesondere in den gekröpften Abschnitten noch besser Rechnung tragen zu können. Diese Aufweitung bewirkt eine Entschärfung der Leiterführung und der für sie in den gekröpften Abschnitten erforderlichen Biegungen. Die Aufweitung bedeutet insbesondere eine Verbreiterung des Aufnahmequerschnitts in radialer Richtung der Maschine, wodurch die bezeichneten Biegungen des Leiters verringert sind. Bevorzugt ist dabei eine durch die Verbreiterung des Aufnahmequerschnitts in radialer Richtung der Maschine möglich werdende axiale Verengung, z.B. eine Verkürzung der Schenke der „U“-Form, vorgesehen in dem Maße, dass die Querschnittsfläche insgesamt wenigstens nahezu unverändert bleibt, um die unveränderte Anzahl von Leitern aufnehmen zu können. Die so definierte Führung des Leiters, z.B. Spulendrahtes, durch den Spulenkörper ermöglicht im Bereich der Wickelköpfe, insbesondere in den am weitesten axial vorstehenden gekröpften Abschnitten, eine in axialer Richtung verkürzte Bauform der Wickelkopfabschnitte des Spulenkörpers und damit des Stators und/oder Rotors der Maschine. Dabei darf die Änderung des Aufnahmequerschnitts nur soweit ausgeführt sein, dass keine Kollision benachbart, d.h. überlappend, in den Stator- und/oder Rotorkern einzulegender Spulenkörper im Bereich der Überlappung auftritt.
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Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Spule, bestimmt für einen Einbau in eine elektrische Maschine, gekennzeichnet durch einen Spulenkörper der vorbeschriebenen Art, in dem ein Leiter, insbesondere ein dünner Leiter gemäß der vorstehenden Begriffsbestimmung, aufgenommen und geführt ist. Eine derartige Spule ist auf einfache Weise herstellbar und im Stator- und/oder Rotorkern montierbar und weist auch alle anderen, vorstehend für den erfindungsgemäßen Spulenkörper aufgeführten Vorteile auf.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Spule sind wenigstens zwei elektrisch parallelgeschaltete Leiter auf einen Spulenkörper gewickelt, insbesondere bifilar gewickelt. Die Erfindung ermöglicht es, Spulen der einzelnen Phasen der elektrischen Maschine sowie parallel verschaltete Spulen einer Phase parallel zu bewickeln, wodurch auch die Fertigungszeiten reduziert werden. Ferner wird so eine einfache und präzise Bauform und Fertigung parallelgeschalteter Wicklungen einer Maschine erzielt, wobei im Betrieb der Maschine die magnetischen Flüsse für beide Wicklungen übereinstimmen. Außerdem lassen sich mit derartigen Ausgestaltungen im Betrieb die Wirkungen des Skineffekts begrenzen.
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Die oben genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Stator einer elektrischen Maschine, der einen Statorkern mit wenigstens einer darauf angeordneten Spule der vorbeschriebenen Art, d.h. mit einem Spulenkörper der erläuterten Ausbildung, aufweist. Der erfindungsgemäße Stator ist einfach, robust und betriebssicher aufgebaut und auf einfache Weise zu fertigen, da die Bewicklung lediglich durch Einstecken fertig vorkonfektionierter, auf die erfindungsgemäßen Spulenkörper gewickelter Spulen erfolgt und damit schnell und mit hoher Fertigungsqualität vorgenommen werden kann.
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Die oben genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch einen Rotor einer elektrischen Maschine, gekennzeichnet durch einen Rotorkern mit wenigstens einer darauf angeordneten Spule der vorbezeichneten Art, wobei sich die gleichen Vorteile für Fertigung und Produkt ergeben wie beim vorbezeichneten Stator.
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Die oben genannte Aufgabe wird schließlich auch gelöst durch eine elektrische Maschine mit einem Stator und/oder einen Rotor der vorbezeichneten Art und mit den vorbezeichneten Merkmalen und Vorteilen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im nachfolgenden näher beschrieben, wobei übereinstimmende Elemente in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sind und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Es zeigen:
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1 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Spule, gewickelt auf einen erfindungsgemäßen Spulenkörper, in einer ersten perspektivischen Ansicht mit einer Blickrichtung, die einer radialen Richtung einer mit dieser Spule bestimmungsgemäß ausgestatteten Maschine weitgehend angenähert ist,
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2 das Beispiel der erfindungsgemäßen Spule und des erfindungsgemäßen Spulenkörpers nach 1 in einer zweiten perspektivischen Ansicht mit einer Blickrichtung, die einer axialen Richtung der mit dieser Spule bestimmungsgemäß ausgestatteten Maschine weitgehend angenähert ist,
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3 eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung eines Beispiels für einen Statorkern, in dessen Nuten eine erfindungsgemäße Spule gemäß 1 oder 2 eingesteckt ist,
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4 die ausschnittsweise perspektivische Darstellung des Beispiels für einen Statorkern gemäß 3, in dessen Nuten vier erfindungsgemäße Spulen gemäß 1 oder 2 einander überlappend eingesteckt sind,
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5 das Beispiel des Statorkerns mit den vier Spulen gemäß 4 in einer Draufsicht in axialer Richtung der Maschine,
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6 das Beispiel für den erfindungsgemäßen Spulenkörper, auf den in der Darstellung der 1 die Spule gewickelt ist, in einer dritten perspektivischen Ansicht mit einer Blickrichtung, die der radialen Richtung der Maschine noch weiter angenähert ist als diejenige der ersten perspektivischen Ansicht nach 1, und
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7 ein Beispiel eines mit erfindungsgemäß nach 1 ausgebildeten Spulen vollständig ausgestatteten Statorkerns für eine elektrische Maschine.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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In 1 ist mit dem Bezugszeichen 100 ein Beispiel für einen erfindungsgemäß ausgestalteten Spulenkörper bezeichnet, auf den eine erfindungsgemäße Spule 200 gewickelt ist. Spule 200 und Spulenkörper 100 sind in einer ersten perspektivischen Ansicht mit einer ersten Blickrichtung wiedergegeben, die in 2 mit einem mit A bezeichneten Pfeil symbolisiert ist. Die Blickrichtung A ist einer radialen Richtung einer mit dieser Spule bestimmungsgemäß ausgestatteten Maschine weitgehend angenähert, ihr gegenüber jedoch in einer axialen Richtung und in einer Umfangsrichtung der Maschine um je etwa 20 bis 30 Winkelgrade gedreht. Dabei weist die Blickrichtung A von einer Rotationsachse der Maschine her nach außen.
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Der Spulenkörper 100 umfasst einen ersten, geradlinig sich erstreckenden Nutabschnitt 101 und einen zweiten, geradlinig sich erstreckenden Nutabschnitt 102. Der erste Nutabschnitt 101 weist ein erstes axiales Ende 103 und ein zweites axiales Ende 104 auf. In gleicher Art weist der zweite Nutabschnitt 102 weist ein erstes axiales Ende 105 und ein zweites axiales Ende 106 auf. Dabei bezeichnen die ersten axialen Enden 103 bzw. 105 der Nutabschnitte 101 bzw. 102 diejenigen Enden, die bei bestimmungsgemäßem Einbau des Spulenkörpers 100 in die Maschine am ersten axialen Ende eines Stator- und/oder Rotorkerns der Maschine zu liegen kommen, und die zweiten axialen Enden 104 bzw. 106 der Nutabschnitte 101 bzw. 102 bezeichnen diejenigen Enden, die bei bestimmungsgemäßem Einbau des Spulenkörpers 100 in die Maschine am zweiten axialen Ende des Stator- und/oder Rotorkerns der Maschine zu liegen kommen. In der Darstellung der 1 weist das erste axiale Ende der Maschine nach links und das zweite axiale Ende nach rechts.
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An den ersten und zweiten axialen Enden der Maschine befinden sich Wickelköpfe des Stators und/oder des Rotors. Die Wickelköpfe werden durch Wickelkopfabschnitte in bestimmungsgemäßer Einbaulage sich im Stator und/oder Rotor aneinanderreihender Spulenkörper 100 mit darauf gewickelten Spulen 200 gebildet. Demgemäß weist der Spulenkörper 100 an seinem ersten axialen Ende, das in bestimmungsgemäßer Einbaulage am ersten axialen Ende der Maschine zu liegen kommt, einen ersten Wickelkopfabschnitt 107 und an seinem zweiten axialen Ende, das in bestimmungsgemäßer Einbaulage am zweiten axialen Ende der Maschine zu liegen kommt, einen zweiten Wickelkopfabschnitt 108 auf.
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Der erste Wickelkopfabschnitt 107 des Spulenkörpers 100 umfasst einen ersten schrägen Abschnitt 109, der sich einseitig an das erste axiale Ende 103 des ersten Nutabschnitts 101 anschließt, sowie einen zweiten schrägen Abschnitt 110, der sich einseitig an das erste axiale Ende 105 des zweiten Nutabschnitts 102 anschließt. Anderseitig sind der erste schräge Abschnitt 109 und der zweite schräge Abschnitt 110 des ersten Wickelkopfabschnitts 107 über einen ersten gekröpften Abschnitt 111 aneinander angeschlossen. Entsprechend umfasst der zweite Wickelkopfabschnitt 108 des Spulenkörpers 100 einen ersten schrägen Abschnitt 112, der sich einseitig an das zweite axiale Ende 104 des ersten Nutabschnitts 101 anschließt, sowie einen zweiten schrägen Abschnitt 113, der sich einseitig an das zweite axiale Ende 106 des zweiten Nutabschnitts 102 anschließt. Anderseitig sind der erste schräge Abschnitt 112 und der zweite schräge Abschnitt 113 des zweiten Wickelkopfabschnitts 108 über einen zweiten gekröpften Abschnitt 114 aneinander angeschlossen.
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Wie insbesondere aus 2 und der dort wiedergegebenen Ansicht des Spulenkörpers 100 aus der in 1 symbolisch durch einen Pfeil B angegebenen Blickrichtung, die sich der axialen Richtung der mit der Spule 200 bestimmungsgemäß ausgestatteten Maschine weitgehend annähert, ersichtlich ist, erstrecken sich der erste Nutabschnitt 101, der erste schräge Abschnitt 109 des ersten Wickelkopfabschnitts 107 und der erste schräge Abschnitt 112 des zweiten Wickelkopfabschnitts 108 entlang einer ersten radialen Fläche, die sich in einem ersten Radius um die Rotationsachse der Maschine erstreckt. Der zweite Nutabschnitt 102, der zweite schräge Abschnitt 110 des ersten Wickelkopfabschnitts 107 und der zweite schräge Abschnitt 113 des zweiten Wickelkopfabschnitts 108 erstrecken sich entlang einer zweiten radialen Fläche, die sich in einem zweiten Radius um die Rotationsachse der Maschine erstreckt. Der erste Radius, d.h. der Radius der ersten radialen Fläche, ist von der Rotationsachse der Maschine aus bemessen größer als der zweite Radius, d.h. der Radius der zweiten radialen Fläche, so dass die in der ersten radialen Fläche sich erstreckenden Abschnitte 101, 109, 112 des in den Stator- und/oder Rotorkern bestimmungsgemäß eingelegten Spulenkörpers 100 sich weiter von der Rotationsachse entfernt befinden als die in der zweiten radialen Fläche sich erstreckenden Abschnitte 102, 110, 113 des in den Stator- und/oder Rotorkern bestimmungsgemäß eingelegten Spulenkörpers 100. Die radialen Flächen sind nachstehend anhand der 5 erläutert.
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Zwischen der ersten und der zweiten radialen Fläche wechselt der Spulenkörper 100 und damit die darin aufgebrachte Spule 200 in den gekröpften Abschnitten 111 und 114. Wird z.B. eine Umlaufrichtung 115 des Spulenkörpers 100 in der Darstellung nach 1 im Uhrzeigersinn gewählt, wechselt der Spulenkörper 100 und damit die darin aufgebrachte Spule 200 im ersten gekröpften Abschnitt 111 z.B. aus der zweiten in die erste radiale Fläche. Die Erstreckung des Spulenkörpers 100 in der beschriebenen Umlaufrichtung schwenkt also im ersten gekröpften Abschnitt 111 aus der zweiten radialen Fläche in die erste radiale Fläche hinüber. In derselben Umlaufrichtung betrachtet wechselt der Spulenkörper 100 und damit die darin aufgebrachte Spule 200 entlang ihrer weiteren Erstreckung im zweiten gekröpften Abschnitt 114 aus der ersten radialen Fläche zurück in die zweite radiale Fläche. Die Erstreckung des Spulenkörpers 100 in der beschriebenen Umlaufrichtung 115 schwenkt also im zweiten gekröpften Abschnitt 114 aus der ersten radialen Fläche wieder in die zweite radiale Fläche zurück.
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Als Umlaufrichtung 115 des Spulenkörpers 100 ist dabei eine Längserstreckung eines oder mehrerer in einen Aufnahmequerschnitt des Spulenkörpers 100 einzubringender Leiter, d.h. eine Richtung eines bei bestimmungsgemäßem Einsatz der mit dem Leiter bzw. den Leitern gebildeten Spule 200 in dem Leiter bzw. den Leitern fließenden elektrischen Stroms, bezeichnet.
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Der Spulenkörper 100 ist als eine in Umlaufrichtung 115 ringförmige Schale aus einem dünnwandigen Isolierstoff mit einem rechtwinklig zur Umlaufrichtung 115 "U"-förmigen Querschnitt ausgebildet. Die Schale umschließt mit drei Schenkeln des "U" eine rechteckförmige Querschnittsfläche, die zum Aufnehmen des Leiters bzw. der Leiter bestimmt ist und den Aufnahmequerschnitt bildet. Eine vierte, offene Seite des "U" weist in der Umlaufrichtung der Ringform der Schale betrachtet nach außen. Über diese offene Seite ist der Leiter bzw. sind die Leiter einfach in den Aufnahmequerschnitt des Spulenkörpers 100 einzubringen. In der Darstellung der 1 und 2 ist die Spule 200 im Aufnahmequerschnitt angeordnet.
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Der Aufnahmequerschnitt des Spulenkörpers weist entlang der Nutabschnitte 101, 102 sowie der schrägen Abschnitte 109, 110, 112, 113 eine erste Gestaltung mit entlang der Umlaufrichtung 115 durchgängig gleichbleibender Breite in der radialen Richtung der Maschine, d.h. mit gleichbleibendem lichtem Abstand zwischen seitlichen Schenkeln des "U", und durchgängig gleichbleibender Höhe in der axialen bzw. der Umfangsrichtung der Maschine, d.h. gleichbleibender Länge der seitlichen Schenkel des "U", auf. In den gekröpften Abschnitten 111, 114 sind demgegenüber die Breite vergrößert, was insbesondere in 2 anhand des zweiten gekröpften Abschnitts 114 dargestellt ist, und die Höhe verringert, was insbesondere in 1 anhand beider gekröpfter Abschnitte 111, 114 dargestellt ist, wodurch der Aufnahmequerschnitt dort eine zweite Gestaltung annimmt. Dadurch wird die Führung des Leiters bzw. der Leiter durch die gekröpften Abschnitte 111, 114 erleichtert und/oder eine Verringerung der Höhe der Spule 200 in der axialen Richtung der Maschine ermöglicht.
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Als Leiter ist im Beispiel gemäß 1 und 2 ein dünner Spulendraht gewählt, z.B. ein Runddraht; auch ein dünner Rechteckdraht ist möglich. Dabei bedeutet der Begriff dünn hier einen Leiterquerschnitt, der klein gegenüber dem Aufnahmequerschnitt ist, insbesondere um wenigstens einen Faktor 10 kleiner. Entsprechend ist mit einer dünnwandigen Schale eine Dickenabmessung einer Wandung der Schale bezeichnet, die um ein Mehrfaches kleiner ist als Höhe oder Breite des Aufnahmequerschnitts, bevorzugt ebenfalls um einen Faktor 10 oder mehr.
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In den 1 und 2 ist die Spule 200 vereinfacht als aus einem einzigen Leiter gewickelt dargestellt. Eine parallele Bewicklung mit zwei oder mehreren Leitern, z.B. bifilar, ist ebenso möglich. Anschlussenden 201 des Leiters und damit der daraus gewickelten Spule 200 sind im ersten schrägen Abschnitt 112 des zweiten Wickelkopfabschnitts 108 des Spulenkörpers 100 aus diesem herausgeführt. Dies ist besonders platzsparend für den Aufbau der mit einer solchen Spule 200 aufgebauten Maschine, da es dazu beiträgt, deren Wickelkopf in axialer Richtung kurz zu halten.
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3 zeigt eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung eines Beispiels für einen Statorkern 301 eines Stators 300 einer elektrischen Maschine, in dessen Nuten 302 eine auf einen erfindungsgemäßen Spulenkörper 100 gewickelte, erfindungsgemäße Spule 200 gemäß 1 und 2 eingesteckt ist. Der Statorkern 301 dieses Beispiels weist insgesamt 48 Nuten 302 auf, deren Numerierung in 3 mit den an die betreffenden Nuten 302 geschriebenen Zahlen 1, 3, 6 und 47 angedeutet ist. Die Nuten 302 weisen einen Aufnahmequerschnitt für die Nutabschnitte 101, 102 des Spulenkörpers 100 mit der Spule 200 auf, der doppelt so groß ist wie ein Außenquerschnitt der Nutabschnitte 101, 102 des Spulenkörpers 100, d.h. der Außenquerschnitt der Nutabschnitte 101, 102 des Spulenkörpers 100 ist gleich einem N-ten Teil des Aufnahmequerschnitts einer Nut 302 bemessen, mit N = 2. Damit passen genau zwei Nutabschnitte 101 bzw. 102 zweier benachbarter Spulenkörper 100 bzw. Spulen 200 in jede der Nuten 302. Dabei ist der erste Nutabschnitt 101 des Spulenkörpers 100 am Nutgrund, d.h. radial zur Außenseite des Statorkerns 301 hin, entlang der ersten radialen Fläche angeordnet, wohingegen der zweite Nutabschnitt 102 des Spulenkörpers 100 einer dem Inneren des Statorkerns 301 und damit der Rotationsachse der Maschine zugekehrten Öffnung der Nut 302 benachbart, also in der Nut 302 radial nach innen, entlang der zweiten radialen Fläche angeordnet ist. Dabei ist der erste Nutabschnitt 101 des Spulenkörpers 100 mit der Spule 200 in die Nut 302 mit der Nummer 1, der zweite Nutabschnitt 102 des Spulenkörpers 100 mit der Spule 200 in die Nut 302 mit der Nummer 3 eingelegt; Spulenkörper 100 und Spule 200 reichen also über zwei Nutabstände bzw. über zwei Statorzähne 303. Dargestellt ist auch die Lage der schrägen Abschnitte 112, 113 entlang der ersten bzw. zweiten radialen Fläche sowie der Versprung zwischen der ersten und der zweiten radialen Fläche im Bereich des zweiten gekröpften Abschnitts 114. Die radialen Flächen sind nachstehend anhand der 5 noch näher bezeichnet.
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In 4 ist die ausschnittsweise perspektivische Darstellung des Beispiels des Statorkerns 301 des Stators 300 nach 3, d.h. derselbe Ausschnitt des Statorkerns 301 aus derselben Blickrichtung wie in 3, wiedergegeben, wobei nun in die Nuten 302 vier Spulenkörper 121, 122, 123, 124 eingelegt sind, auf die je eine von vier Spulen 211, 212, 213, 214 gewickelt ist. Alle vier Spulenkörper 121, 122, 123, 124 sind untereinander gleich und mit dem Spulenkörper 100 aus den 1 bis 3 übereinstimmend ausgebildet, und alle vier Spulen 211, 212, 213, 214 sind untereinander und mit der Spule 200 aus 1 bis 3 gleich. Die vier Spulenkörper 121, 122, 123, 124 bzw. vier Spulen 211, 212, 213, 214 sind einander überlappend in die Nuten 302 des Statorkerns 301 eingelegt. Dazu ist ein erster Nutabschnitt des ersten Spulenkörpers 121 in eine erste Nut 302 mit der Numerierung 1 entlang der ersten radialen Fläche und ein zweiter Nutabschnitt des ersten Spulenkörpers 121 in eine dritte Nut 302 mit der Numerierung 3 entlang der zweiten radialen Fläche eingelegt. Ein erster Nutabschnitt des zweiten Spulenkörpers 122 ist in eine zweite Nut 302 mit der Numerierung 2 entlang der ersten radialen Fläche und ein zweiter Nutabschnitt des zweiten Spulenkörpers 122 ist in eine vierte Nut 302 mit der Numerierung 4 entlang der zweiten radialen Fläche eingelegt. Ein erster Nutabschnitt des dritten Spulenkörpers 123 ist in die dritte Nut 302 mit der Numerierung 3 entlang der ersten radialen Fläche und ein zweiter Nutabschnitt des dritten Spulenkörpers 123 ist in eine fünfte Nut 302 mit der Numerierung 5 entlang der zweiten radialen Fläche eingelegt. Schließlich ist ein erster Nutabschnitt des vierten Spulenkörpers 124 in die vierte Nut 302 mit der Numerierung 4 entlang der ersten radialen Fläche und ist ein zweiter Nutabschnitt des vierten Spulenkörpers 124 in eine sechste Nut 302 mit der Numerierung 6 entlang der zweiten radialen Fläche eingelegt. Diese Folge setzt sich um den gesamten Statorkern 301 und alle darin in diesem Beispiel ausgebildeten 48 Nuten 302 fort. Die radialen Flächen sind nachstehend anhand der 5 noch näher bezeichnet.
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Aufgrund der dem Spulenkörper 100 gleichenden Gestaltung der Spulenkörper 121, 122, 123, 124 befinden sich deren gekröpfte Abschnitte nach dem Einbau in den Statorkern 301 in Umfangsrichtung der Maschine gesehen gegenüber, d.h. axial vor, den vom betreffenden Spulenkörper übersprungenen Nuten 302. So befindet sich z.B. der gekröpfte Abschnitt des ersten Spulenkörpers 121 in axialer Richtung vor der Nut 302 mit der Numerierung 2, der gekröpfte Abschnitt des zweiten Spulenkörpers 122 befindet sich in axialer Richtung vor der Nut 302 mit der Numerierung 3, usw. Die durch die gekröpften Abschnitte miteinander verbundenen schrägen Abschnitte befinden sich mit dem wesentlichen Teil ihrer Erstreckung gegenüber, d.h. axial vor, den Statorzähnen 303, die an die bezeichneten Nuten 302 in der Umfangsrichtung der Maschine angrenzen. So befindet sich z.B. ein erster schräger Abschnitt des ersten Spulenkörpers 121 in der ersten axialen Fläche vor dem Statorzahn 303 zwischen den Nuten 302 mit den Numerierungen 1 und 2, und ein zweiter schräger Abschnitt des ersten Spulenkörpers 121 befindet sich in der zweiten axialen Fläche vor dem Statorzahn 303 zwischen den Nuten 302 mit den Numerierungen 2 und 3. Weiter befindet sich in diesem Beispiel ein erster schräger Abschnitt des zweiten Spulenkörpers 122 in der ersten axialen Fläche vor dem Statorzahn 303 zwischen den Nuten 302 mit den Numerierungen 2 und 3, und ein zweiter schräger Abschnitt des zweiten Spulenkörpers 122 befindet sich in der zweiten axialen Fläche vor dem Statorzahn 303 zwischen den Nuten 302 mit den Numerierungen 3 und 4. Bei der Überlappung des ersten und des zweiten Spulenkörpers 121, 122 untereinander kreuzen sich also der erste schräge Abschnitt des zweiten Spulenkörpers 122 entlang der ersten radialen Fläche und der zweite schräge Abschnitt des ersten Spulenkörpers 121 entlang der zweiten radialen Fläche vor dem Statorzahn 303 zwischen den Nuten 302 mit den Numerierungen 2 und 3. Auf diese Weise befindet sich je eine dieser Kreuzungen vor je einem der Statorzähne 303, und vor jeder Nut 302 befindet sich ein gekröpfter Abschnitt. Durch diese gleichmäßige Verteilung der Abschnitte der Wickelkopfabschnitte der Spulenkörper 121, 122, 123, 124 entlang des Umfangs der Maschine ist eine gedrungene Bauform möglich.
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Diese Konfiguration ist in 5 noch einmal in einer Draufsicht mit Blickrichtung in axialer Richtung der Maschine dargestellt, wobei die 5 im Übrigen dieselbe Anordnung wie 4 wiedergibt. Darüber hinaus ist in 5 die erste radiale Fläche symbolisch als Kreisbogenabschnitt eingetragen und mit dem Bezugszeichen 311 bezeichnet. Sie bildet einen Kreiszylinder mit dem Radius 312, abgetragen von der nicht dargestellten Rotationsachse der Maschine. Außerdem ist auch die zweite radiale Fläche 321 mit dem Radius 322 in gleicher Weise symbolisch wiedergegeben. Der Radius 322 der zweiten radialen Fläche 321 ist um eine Breite des Außenquerschnitts der Nutabschnitte der Spulenkörper 121, 122, 123, 124 kleiner als der Radius 312 der ersten radialen Fläche 311. Der Wechsel der Spulenkörper 121, 122, 123, 124 aus ihrer Erstreckung entlang der ersten radialen Fläche 311 in die Erstreckung entlang der zweiten radialen Fläche 321 in den gekröpften Abschnitten sowie die Lage der gekröpften Abschnitte vor den Nuten 302 und der schrägen Abschnitte vor den Statorzähnen 303 ist dargestellt.
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6 zeigt den Spulenkörper 100 gemäß dem Beispiel nach 1, auf den in der Darstellung der 1 die Spule 200 gewickelt ist, in einer dritten perspektivischen Ansicht mit einer Blickrichtung, die der radialen Richtung der Maschine noch weiter angenähert ist als diejenige der ersten perspektivischen Ansicht nach 1. Dabei ist vor allem der mit einem "U"-förmigen Profil gestaltete, wenigstens nahezu rechteckförmige Aufnahmequerschnitt des Spulenkörpers 100 für den bzw. die Leiter der Spule 200 dargestellt, der von diesem "U"-förmigen Profil umgeben und gebildet ist, wobei die offene Seite des "U" bezogen auf die Umlaufrichtung 115 des Spulenkörpers 100 nach außen zeigt. Der Spulenkörper ist vorteilhaft aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere Kunststoff, gefertigt. Dargestellt ist auch, dass das "U"-förmige Profil des Spulenkörpers 100 in den gekröpften Abschnitten 111, 114 eine von den Nutabschnitten 101, 102 und den schrägen Abschnitten 109, 110, 112, 113 abweichende Gestaltung aufweist, bei der die Schenkel des "U"-förmigen Profils verkürzt sind.
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7 zeigt schließlich eine vollständige Darstellung des Stators 300 mit dem Statorkern 301 und insgesamt 48 Spulen 200 bzw. 211, 212, 14, 214, ausgebildet mit Spulenkörpern 100 bzw. 121, 122, 123, 124 der vorbeschriebenen Ausführung als verteilte Steckspulen, wiedergegeben im vollständig ausgestatteten Fertigungszustand.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Spulenkörper
- 101
- Erster Nutabschnitt von 100
- 102
- Zweiter Nutabschnitt von 100
- 103
- Erstes axiales Ende von 101
- 104
- Zweites axiales Ende von 101
- 105
- Erstes axiales Ende von 102
- 106
- Zweites axiales Ende von 102
- 107
- Erster Wickelkopfabschnitt von 100
- 108
- Zweiter Wickelkopfabschnitt von 100
- 109
- Erster schräger Abschnitt von 107
- 110
- Zweiter schräger Abschnitt von 107
- 111
- Erster gekröpfter Abschnitt von 107
- 112
- Erster schräger Abschnitt von 108
- 113
- Zweiter schräger Abschnitt von 108
- 114
- Zweiter gekröpfter Abschnitt von 108
- 115
- Umlaufrichtung
- 121
- Erster Spulenkörper zu 211
- 123
- Zweiter Spulenkörper zu 212
- 123
- Dritter Spulenkörper zu 213
- 124
- Vierter Spulenkörper zu 214
- 200
- Spule
- 201
- Anschlussenden von 200 bzw. von dem diese bildenden Leiter
- 211
- Erste Spule in 121
- 212
- Zweite Spule in 122
- 213
- Dritte Spule in 123
- 214
- Vierte Spule in 124
- 300
- Stator
- 301
- Statorkern von 300
- 302
- Nuten in 301
- 303
- Statorzähne von 301
- 311
- Erste radiale Fläche
- 312
- Radius von 311
- 321
- Zweite radiale Fläche
- 322
- Radius von 321
- A
- Erste Blickrichtung von 1
- B
- Zweite Blickrichtung von 2
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012201698 A1 [0002]