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DE102021130918A1 - Process for manufacturing an electrical machine, mandrel and electrical machine - Google Patents

Process for manufacturing an electrical machine, mandrel and electrical machine Download PDF

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Publication number
DE102021130918A1
DE102021130918A1 DE102021130918.2A DE102021130918A DE102021130918A1 DE 102021130918 A1 DE102021130918 A1 DE 102021130918A1 DE 102021130918 A DE102021130918 A DE 102021130918A DE 102021130918 A1 DE102021130918 A1 DE 102021130918A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
conductor material
base body
electrical machine
mandrel
impregnation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021130918.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Maximilian Stoeger
Nigel Stothard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102021130918.2A priority Critical patent/DE102021130918A1/en
Publication of DE102021130918A1 publication Critical patent/DE102021130918A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H02K15/08Forming windings by laying conductors into or around core parts
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Abstract

Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine,umfassend einen Grundkörper, welcher sich entlang einer Rotationsachse erstreckt und eine Vielzahl von umfänglich verteilt angeordneten Nuten zur Anordnung von Leitermaterial aufweist,umfassend die Schritte:- Bereitstellen eines Grundkörpers und Anordnen von Leitermaterial in zumindest einer Nut;- Aufbringen einer Kraft in radialer Richtung auf das Leitermaterial zum Verdichten und/oder Ausrichten des Leitermaterials;- Aufbringen von Imprägniermaterial auf das Leitermaterial im verdichteten/ausgerichteten Zustand.Method for producing an electrical machine, comprising a base body which extends along an axis of rotation and has a multiplicity of circumferentially distributed grooves for arranging conductor material, comprising the steps: - providing a base body and arranging conductor material in at least one groove; - applying a force in a radial direction on the conductor material for compacting and/or aligning the conductor material;- applying impregnation material to the conductor material in the compacted/aligned state.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine, einen Spanndorn sowie eine elektrische Maschine, wie sie beispielsweise als Traktionsmotor in elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen verwendet wird.The present invention relates to a method for producing an electrical machine, a mandrel and an electrical machine such as is used, for example, as a traction motor in electrically operated motor vehicles.

Elektromotoren oder elektrische Maschinen der in Rede stehenden Art weisen Wicklungen auf, welche mit Werkstoffen, wie beispielsweise Harzen, getränkt sind. Hierbei ist möglichst sicherzustellen, dass das Harz vollständig bzw. gleichmäßig innerhalb der Wicklung verteilt wird, insbesondere also keine Lunker oder dergleichen entstehen. Dadurch würde die Wärmeleitung von der Wicklung in das anliegende Blechpaket verringert werden. Zudem wird die mechanische Stabilität der gesamten Anordnung verringert. Die Drähte der Wicklung könnten sich im Betrieb bewegen, was zudem zu akustischen Auffälligkeiten führen kann. Um eine gezielte Imprägnierung zu ermöglichen und den Nacharbeitsaufwand möglichst gering zu halten, schlägt die DE 10 2019 121 956 A1 eine Imprägniervorrichtung zum Imprägnieren von Bauteilen einer elektrischen Maschine vor, umfassend eine Harzauftragseinrichtung zum Auftragen eines Harzes auf einen ersten Bereich eines sich in der Imprägniervorrichtung drehenden Bauteils und eine Sperrgasströmungserzeugungseinrichtung zum Richten einer Sperrgasströmung auf wenigstens einen sich an den ersten Bereich anschließenden zweiten Bereich des Bauteils, um ein Fließen des Harzes von dem ersten Bereich zu dem oder über den zweiten Bereich zu verhindern. Auch damit ist allerdings noch nicht sichergestellt, dass die Verteilung des Harzes innerhalb der Wicklung möglichst vollständig und gleichmäßig ist.Electric motors or electrical machines of the type in question have windings which are impregnated with materials such as resins. Here it is to be ensured as far as possible that the resin is distributed completely or evenly within the winding, in particular that no cavities or the like are formed. This would reduce the thermal conduction from the winding to the adjacent laminated core. In addition, the mechanical stability of the entire arrangement is reduced. The winding wires could move during operation, which can also lead to acoustic abnormalities. In order to enable targeted impregnation and to keep the reworking effort as low as possible, the DE 10 2019 121 956 A1 proposes an impregnation device for impregnating components of an electrical machine, comprising a resin application device for applying a resin to a first area of a component rotating in the impregnation device and a sealing gas flow generating device for directing a sealing gas flow to at least one second area of the component adjoining the first area, to prevent flow of resin from the first region to or across the second region. However, even this does not ensure that the distribution of the resin within the winding is as complete and even as possible.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine, einen Spanndorn sowie eine elektrische Maschine anzugeben, welche eine optimale Imprägnierung der Wicklung mit Harz, oder allgemein einem Imprägnierwerkstoff, ermöglichen.It is therefore an object of the present invention to specify a method for producing an electrical machine, a mandrel and an electrical machine which enable optimal impregnation of the winding with resin, or generally with an impregnating material.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, einen Spanndorn gemäß Anspruch 11 sowie durch eine elektrische Maschine gemäß Anspruch 12 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.This object is achieved by a method according to claim 1, a mandrel according to claim 11 and by an electrical machine according to claim 12. Further advantages and features emerge from the subclaims and the description and the attached figures.

Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine, umfassend einen Grundkörper, welcher sich entlang einer Rotationsachse erstreckt und eine Vielzahl von umfänglich verteilt angeordneten Nuten zur Anordnung einer Wicklung oder von Leitermaterial aufweist, die Schritte:

  • - Bereitstellen eines Grundkörpers und Anordnen von Leitermaterial in zumindest einer Nut;
  • - Aufbringen einer Kraft in radialer Richtung auf das Leitermaterial zum Verdichten und/oder Ausrichten des Leitermaterials in der Nut;
  • - Aufbringen von Imprägniermaterial auf das Leitermaterial im verdichteten/ausgerichteten Zustand.
According to the invention, a method for producing an electrical machine comprises a base body which extends along an axis of rotation and has a multiplicity of circumferentially distributed slots for arranging a winding or conductor material, the steps:
  • - Providing a base body and arranging conductor material in at least one slot;
  • - applying a force in a radial direction to the conductor material to compress and/or align the conductor material in the groove;
  • - Application of impregnation material to the conductor material in the compacted/aligned state.

Durch das Aufbringen der Kraft wird das Leitermaterial innerhalb der Nut ausgerichtet bzw. komprimiert. Bei dem Leitermaterial kann es sich um Draht, wie beispielsweise klassischen Kupferdraht (mit einem runden oder im Wesentlichen runden Querschnitt), handeln. Alternativ kann das Leitermaterial auch Formdraht sein. Dieser weist typischerweise einen viereckigen, insbesondere einen rechteckigen, Querschnitt auf. Die lange Seite des „Rechtecks“ entspricht dabei gemäß einer Ausführungsform im Wesentlichen einer Breite der Nut. Unabhängig von der tatsächlichen Ausgestaltung des Leitermaterials können über das Aufbringen der Kraft vorliegend mit Vorteil etwaige Spalte, Zwischenräume oder Lücken zwischen den (Form-)Drähten oder auch Verformungen der (Form-)Drähte minimiert werden. Geraden zu Hairpins geformte Formdrähte weisen oftmals maßliche Toleranzen auf, sind also zum Beispiel etwas „verdreht“ oder „krumm“. Die kann sehr gut über das vorliegende Verfahren korrigiert oder kompensiert werden können. Das Ausrichten und/oder Verdichten bewirkt eine optimale Imprägnierung, da der Kapillareffekt, welcher maßgeblich die Verteilung des Imprägniermaterials zwischen den (Form-)Drähten oder innerhalb der Wicklung bewirkt, bestmöglich wirken kann. Die Formdrähte werden über die Krafteinleitung zusammengedrückt/ausgerichtet, wodurch vorhandene Hohlräume und Spalten verringert werden. Größere Leerräume werden vermieden, die Abstände der (Form-)Drähte zueinander werden angeglichen, sodass beim Imprägnieren die Kapillarwirkung das Harz bzw. das Imprägniermaterial deutlich effektiver in die (kleinen) Spalten zieht. Es entsteht eine bessere und gleichmäßigere Befüllung der Nuten und eine Erhöhung des Nutfüllgrades mit Harz/Imprägniermaterial. Vorteilhaft ist dies unter anderem auch für die Wärmeableitung zum Blechpaket, die Akustik, das Teilentladungsverhalten etc.By applying the force, the conductor material is aligned or compressed within the slot. The conductor material can be wire, such as classic copper wire (having a round or substantially round cross-section). Alternatively, the conductor material can also be formed wire. This typically has a square, in particular a rectangular, cross section. According to one embodiment, the long side of the “rectangle” essentially corresponds to a width of the groove. Irrespective of the actual configuration of the conductor material, any gaps, intermediate spaces or gaps between the (formed) wires or also deformations of the (formed) wires can advantageously be minimized in the present case by applying the force. Straight shaped wires shaped into hairpins often have dimensional tolerances, for example they are a bit "twisted" or "crooked". This can be corrected or compensated for very well using the present method. Alignment and/or compression results in optimal impregnation, since the capillary effect, which is responsible for the distribution of the impregnation material between the (formed) wires or within the winding, can have the best possible effect. The form wires are compressed/aligned via the application of force, which reduces existing cavities and gaps. Larger empty spaces are avoided, the distances between the (forming) wires are adjusted so that during impregnation the capillary effect pulls the resin or the impregnating material much more effectively into the (small) gaps. The result is a better and more even filling of the grooves and an increase in the degree of filling of the grooves with resin/impregnation material. This is advantageous, among other things, for the heat dissipation to the laminated core, the acoustics, the partial discharge behavior, etc.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Grundkörper ein Statorkörper. Der Statorkörper umfasst beispielsweise ein Blechpaket. Die vorgenannten Nuten sind an einer inneren Umfangsfläche des Blechpakets ausgebildet bzw. angeordnet. Alternativ kann der Grundkörper auch ein Rotorkörper sein. Dieser weist entsprechend an seiner äußeren Umfangsfläche die Nuten auf und umfasst ebenfalls typischerweise ein Blechpaket. Nachfolgend wird das Verfahren dahingehend beschrieben, dass der Grundkörper ein Statorkörper ist. Die Merkmale und Vorteile gelten analog und entsprechend aber auf für einen Rotorkörper.According to a preferred embodiment, the base body is a stator body. The stator body includes a laminated core, for example. The aforementioned grooves are formed or arranged on an inner peripheral surface of the laminated core. Alternatively, the base body can also be a rotor body. This correspondingly has the grooves on its outer circumferential surface and includes flat if typically a laminated core. The method is described below such that the base body is a stator body. The features and advantages apply analogously and correspondingly to a rotor body.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Leitermaterial durch Hairpins gebildet, welche axial in die Nuten eingebracht werden. Hierbei ist Formdraht zu einem sogenannten „Hairpin“ geformt. Die Nutöffnungen, üblicherweise „Nutschlitze“ genannt, der Statornuten sind zur Rotationsachse hin verengt, wodurch die vorgeformten Hairpins nur axial in die Nuten eingebracht bzw. eingeschoben werden können.According to a preferred embodiment, the conductor material is formed by hairpins, which are introduced axially into the slots. In this case, shaped wire is formed into a so-called "hairpin". The slot openings, usually called "slot slots", of the stator slots are narrowed towards the axis of rotation, which means that the preformed hairpins can only be introduced or pushed into the slots axially.

Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren den Schritt:

  • - Aufbringen einer Kraft auf das in der Nut angeordnete Leitermaterial, welche radial von der Rotationsachse weg gerichtet ist.
Conveniently, the method includes the step:
  • - Application of a force to the conductor material arranged in the groove, which is directed radially away from the axis of rotation.

Zweckmäßigerweise wird über die Krafteinleitung das in der Nut befindliche Leitermaterial an das Joch des Statorkörpers gedrückt. Neben dem vorgenannten Vermeiden von Lunkern etc. wird hierbei zweckmäßigerweise auch der Außendurchmesser des Wickelkopfs am Nutausgang vergrößert. Ein vergrößerter Abstand zum Rotor hin ist besonders vorteilhaft, da ein ungewolltes Berühren im Betrieb vermieden werden kann. Zudem wird die Gefahr von elektrischen Überschlägen minimiert, welche aus einer zu geringen Luftstrecke resultieren können. Bei einem Rotorköper wäre sinngemäß die Kraft radial zur Rotationsachse hin zu richten.The conductor material located in the slot is expediently pressed against the yoke of the stator body via the introduction of force. In addition to the aforementioned avoidance of cavities, etc., the outer diameter of the end winding at the slot exit is expediently increased. An increased distance from the rotor is particularly advantageous since unintentional contact during operation can be avoided. In addition, the risk of electrical flashovers, which can result from an insufficient air gap, is minimized. In the case of a rotor body, the force would have to be directed radially towards the axis of rotation.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

  • - Verwenden eines Hilfselements zum Aufbringen der Kraft.
Zweckmäßigerweise ist das Hilfselement ein leistenartiges, bevorzugt längliches, Element, vorliegend auch Tragelement oder Schieber genannt, welches gemäß einer Ausführungsform zumindest so lang wie die jeweilige Nut ist. Zweckmäßigerweise kann damit vollflächig und gleichmäßig entlang der jeweiligen Nut die Kraft aufgebracht werden. Damit kann eine gleichmäßige Komprimierung/Verdichtung/Ausrichtung entlang der gesamten Nut erreicht werden, wodurch sichergestellt wird, dass das Leitermaterial über die gesamte Länge optimal ausgerichtet und verdichtet ist.According to a preferred embodiment, the method comprises the step:
  • - Using an auxiliary element to apply the force.
The auxiliary element is expediently a strip-like, preferably elongate, element, also referred to here as a support element or slide, which, according to one embodiment, is at least as long as the respective groove. The force can expediently be applied over the entire surface and evenly along the respective groove. This enables uniform compression/densification/alignment to be achieved along the entire slot, ensuring that the conductor material is optimally aligned and compacted over the entire length.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

  • - Halten des Grundkörpers beim Imprägnieren mittels einer Vielzahl von Hilfselementen.
Indem der Grundköper beim Imprägnieren, insbesondere ausschließlich, über die Hilfselemente gehalten wird, können Harzrückstände an der inneren oder der äußeren Umfangsfläche des Grundkörpers vermieden werden. Würde der Grundkörper dort über Greifer oder dergleichen gehalten werden, würde der Kapillareffekt dazu führen, dass in diese Bereiche (Berühr- oder Kontaktstellen der Greifer) ungewollt Harz vordringt. Dieses müsste nachträglich aufwendig entfernt werden.According to a preferred embodiment, the method comprises the step:
  • - Holding the body during impregnation by means of a variety of auxiliary elements.
By holding the base body during impregnation, in particular exclusively by the auxiliary elements, resin residues on the inner or outer peripheral surface of the base body can be avoided. If the base body were held there by grippers or the like, the capillary effect would lead to resin penetrating into these areas (touching or contact points of the grippers) unintentionally. This would have to be removed at a later date.

Bevorzugt wird eine Vielzahl von Hilfselementen verwendet, sodass mit Vorteil eine gleichzeitige Kraftaufbringen in allen Nuten ermöglicht werden kann.A large number of auxiliary elements are preferably used, so that a simultaneous application of force in all grooves can advantageously be made possible.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

  • - Verwenden eines Spanndorns, umfassend eine Vielzahl von umfänglich angeordneten Tragelementen, welche radial verfahrbar sind, zum Aufspannen des Grundkörpers.
According to one embodiment, the method comprises the step:
  • - Use of a mandrel comprising a plurality of circumferentially arranged support elements, which are radially movable, for clamping the base body.

Die Tragelemente entsprechen den vorgenannten Hilfselementen. Mit Vorteil wird über den Spanndorn der Grundkörper, vorliegend insbesondere bevorzugt der Statorkörper, beim Imprägnieren gehalten. Indem die Tragelemente des Spanndorns radial verfahrbar sind, kann das in die Nuten angeordnete Leitermaterial komprimiert bzw. verdichtet werden. Der Spanndorn hält also zweckmäßigerweise nicht nur den Grundkörper, sondern ermöglicht gleichzeitig auch das Verdichten des Leitermaterials in der oder den Nuten. Zweckmäßigerweise ist der Spanndorn ausgelegt, ein Drehen oder Rotieren des Grundkörpers, um dessen Rotationsachse zu ermöglichen.The support elements correspond to the aforementioned auxiliary elements. Advantageously, the base body, in this case particularly preferably the stator body, is held by the mandrel during impregnation. Since the supporting elements of the mandrel can be moved radially, the conductor material arranged in the grooves can be compressed or densified. The mandrel therefore expediently not only holds the base body, but at the same time also enables the conductor material to be compressed in the groove or grooves. The mandrel is expediently designed to allow the base body to be turned or rotated about its axis of rotation.

Zweckmäßigerweise wird der Grundkörper ausschließlich oder insbesondere ausschließlich mittels des Spanndorns gehalten.The base body is expediently held exclusively or in particular exclusively by means of the mandrel.

Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren den Schritt:

  • - Aufbringen des Imprägniermaterials mittels Träufelimprägnierung.
Conveniently, the method includes the step:
  • - Application of the impregnation material by means of trickle impregnation.

Bei der Träufelimprägnierung wird der Grundkörper mittels des Spanndorns um seine eigene Achse, vgl. die vorgenannte Rotationsachse, gedreht. Der Grundkörper kann beispielsweise mittels Konvektion, Infrarotstrahlung oder Induktion aufgeheizt werden. Während der Rotation wird das bevorzugt niedrigviskose Imprägniermaterial mit Hilfe eines Dosiersystems durch vorteilhafterweise mehrere Düsen an unterschiedlichen Positionen aufgeträufelt. Durch die Kapillarwirkung dringt das Harz in die Wicklung ein und verteilt sich. Die Verteilung wird vorliegend insbesondere dadurch optimiert, als der Kapillareffekt durch die Ausrichtung bzw. Komprimierung der Wicklung optimal wirken kann.During trickle impregnation, the base body is rotated around its own axis, cf. the aforementioned axis of rotation, by means of the mandrel. The base body can be heated, for example, by means of convection, infrared radiation or induction. During the rotation, the preferably low-viscosity impregnation material is dripped on with the aid of a dosing system, advantageously through a plurality of nozzles at different positions. Due to the capillary effect, the resin penetrates the winding and is distributed. In the present case, the distribution is optimized in particular by the capillary effect can work optimally through the alignment or compression of the winding.

Bei dem Imprägniermaterial handelt es sich insbesondere um ein Harz, welches für den genannten Zweck bestimmt ist. Als Imprägnier- oder Isolationsmaterial werden gemäß bevorzugter Ausführungsformen 1 K und 2K, kalt- oder warm härtende, Epoxidharzsysteme, Polyester- oder Polyesterimidharze verwendet.The impregnation material is, in particular, a resin which is intended for the stated purpose. According to preferred embodiments, 1K and 2K, cold-curing or heat-curing epoxy resin systems, polyester or polyesterimide resins are used as the impregnating or insulating material.

Das Träufeln zeichnet sich durch einen vorteilhafterweise geringen Materialeinsatz aus. Zudem eignet sich die Anwendung ideal für 2K-Imprägniermaterialien, welche eine schnelle Härtung auch bei niedrigen Temperaturen ermöglichen und so die Investitions- und Betriebskosten in der Herstellung ermöglichen zu reduzieren.The trickling is characterized by an advantageously low use of material. In addition, the application is ideal for 2-component impregnation materials, which enable rapid curing even at low temperatures and thus enable the investment and operating costs in production to be reduced.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform erfolgt das Aufbringen des Imprägniermaterials mittels Tauchimprägnieren. Auch andere, hier nicht explizit aufgeführte Imprägnierverfahren, können zweckmäßigerweise genutzt werden.According to an alternative embodiment, the impregnation material is applied by means of dip impregnation. Other impregnation processes that are not explicitly listed here can also be used expediently.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

  • - Anordnen eines Isolationspapiers in der zumindest einen Nut derart, dass es im Bereich der Nutöffnung bzw. im Bereich des Nutschlitzes überlappt.
According to a preferred embodiment, the method comprises the step:
  • - Arranging an insulating paper in the at least one slot in such a way that it overlaps in the area of the slot opening or in the area of the slot.

Es hat sich herausgestellt, dass diese Art der Nutisolierung gut geeignet für das vorliegende Verfahren ist. So ist die Nutisolierung dort, wo die Krafteinleitung in das Leitermaterial erfolgt, mehrlagig, insbesondere doppellagig, und insbesondere auch beweglich ausgebildet, was dazu führt, dass bei der Krafteinleitung keine Beschädigung der Nutisolierung oder auch einer Isolierung des Leitermaterials auftritt.It has been found that this type of slot insulation is well suited for the present method. The slot insulation where the force is introduced into the conductor material is multi-layered, in particular double-layered, and in particular also movable, which means that the slot insulation or the insulation of the conductor material is not damaged when the force is introduced.

Die Erfindung betritt auch einen Spanndorn, umfassend eine Vielzahl von radial angeordneten Tragelementen, welche zur Aufnahme eines Rotorkörpers oder Statorkörpers einer elektrischen Maschine ausgelegt sind, wobei die Tragelemente zur zumindest bereichsweisen Anordnung in den Nuten des Rotorkörpers oder des Statorkörpers ausgelegt sind, und wobei die Tragelemente derart in die Nuten hinein verfahrbar ausgebildet sind, dass in den Nuten angeordnetes Leitermaterial komprimiert werden kann.The invention also relates to a mandrel comprising a large number of radially arranged support elements, which are designed to accommodate a rotor body or stator body of an electrical machine, the support elements being designed for at least regional arrangement in the slots of the rotor body or stator body, and the support elements are designed to be movable into the slots in such a way that conductor material arranged in the slots can be compressed.

Ist der Spanndorn zur Aufnahme eines Rotorkörpers ausgelegt, sind die Halteelemente radial nach innen verfahrbar, im Falle eines Statorkörpers radial nach außen. If the mandrel is designed to hold a rotor body, the holding elements can be moved radially inwards, in the case of a stator body radially outwards.

Im Übrigen gelten die im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnten Vorteile und Merkmale analog und entsprechend bzw. umgekehrt.Otherwise, the advantages and features mentioned in connection with the method apply analogously and correspondingly or vice versa.

Weiter betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, umfassend einen Rotor und/oder Stator, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind.The invention further relates to an electrical machine, comprising a rotor and/or stator, which are manufactured using the method according to the invention.

Durch die Schieber, Hilfs- oder Tragelemente, welche in die Nuten der jeweiligen Grundkörper eingreifen oder einfahren können, kann das in der Nut angeordnete Leitermaterial gegen das jeweilige Joch gedrückt und komprimiert bzw. verdichtet werden. Dadurch werden die (Form-)Drähte ausgerichtet und etwaige Spalte, Lücken etc. minimiert. Lunker und dergleichen können beim Imprägnieren vermieden wodurch eine optimale Wärmeabfuhr an das Blechpaket hinein ermöglicht wird. Zusätzlich wird mit Vorteil der Wickelkopfaußendurchmesser (im Falle eines Statorkörpers) am Nutausgang vergrößert. Das akustische Verhalten ist optimiert, da die gesamte Anordnung mechanisch fest stabilisiert ist.The conductor material arranged in the groove can be pressed against the respective yoke and compressed or densified by the slides, auxiliary or supporting elements, which can engage or move into the grooves of the respective base body. This aligns the (form) wires and minimizes any gaps, gaps, etc. Blowholes and the like can be avoided during impregnation, which enables optimal heat dissipation into the laminated core. In addition, the winding overhang outside diameter (in the case of a stator body) at the slot exit is advantageously increased. The acoustic behavior is optimized because the entire arrangement is mechanically stabilized.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform des Verfahrens mit Bezug auf die beigefügten Figuren.Further advantages and features emerge from the following description of an embodiment of the method with reference to the attached figures.

Es zeigen:

  • 1: eine Teilansicht eines Statorkörpers im Schnitt zum Veranschaulichen des Grundproblems;
  • 2: die im Wesentlichen aus der 1 bekannte Anordnung, wobei das Aufbringen einer Kraft in radialer Richtung gezeigt ist;
  • 3: eine schematische Ansicht einer Nut sowie die Anordnung eines Isolationspapiers.
Show it:
  • 1 13 is a partial sectional view of a stator body to illustrate the basic problem;
  • 2 : which essentially from the 1 known arrangement, wherein the application of a force is shown in the radial direction;
  • 3 : a schematic view of a groove and the arrangement of an insulating paper.

1 zeigt in einer schematischen Teilansicht einen Statorkörper 10, wobei vorliegend drei Nuten 20 zu erkennen sind. Der Grundkörper bzw. Statorkörper 10 sowie die Nuten 20 erstrecken sich entlang einer Rotationsachse R, vorliegend also in die Zeichenebene herein. Die Nuten 20 weisen im Wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt auf. Im Bereich der Nutöffnungen 22 sind die Nuten 20 verjüngt. In die Nuten 20 ist Leitermaterial angeordnet, vgl. das Bezugszeichen 12. Vorliegend sind schematisch mehrere Hairpins im Schnitt zu erkennen. Der Formdraht, aus welchem die Hairpins geformt sind, weist im Querschnitt einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Die Anordnung der Hairpins erfolgt durch Einschieben entlang der Rotationsachse R. Schematisch dargestellt ist vorliegend, dass die Formdrähte nicht optimal aneinander liegen, sondern zueinander leicht verdreht oder schief etc. angeordnet sind. Durch das radiale Aufbringen einer Kraft auf das Leitermaterial 12 kann dies mit Vorteil behoben werden, vgl. die 2. 1 shows a stator body 10 in a schematic partial view, with three slots 20 being visible in the present case. The base body or stator body 10 and the slots 20 extend along an axis of rotation R, ie in the present case into the plane of the drawing. The grooves 20 essentially have a rectangular cross section. The grooves 20 are tapered in the area of the groove openings 22 . Conductor material is arranged in the grooves 20, see reference number 12. In the present case, a plurality of hairpins can be seen schematically in section. The forming wire from which the hairpins are formed has a substantially rectangular cross section. The hairpins are arranged by being pushed in along the axis of rotation R. It is shown schematically here that the shaped wires do not lie optimally on one another, but are arranged slightly twisted or crookedly etc. relative to one another. Through the radial up bringing a force to the conductor material 12, this can be eliminated with advantage, cf 2 .

2 zeigt die im Wesentlichen aus der 1 bekannte Anordnung. Schematisch dargestellt ist, dass in die Nuten 20 Schieber, Hilfs- oder Tragelemente 30 derart einfahren, dass das Leitermaterial 12 komprimiert, verdichtet bzw. ausgerichtet wird. Etwaige Spalte oder Zwischenräume zwischen den Strängen des Leitermaterials 12 werden minimiert. Dadurch kann der Kapillareffekt, welcher die Verteilung des Imprägniermaterials in die Nuten und zwischen dem Leitermaterial 12 bewirkt, optimal wirken. 2 shows the essentially from the 1 known arrangement. It is shown schematically that slides, auxiliary or support elements 30 move into the grooves 20 in such a way that the conductor material 12 is compressed, compacted or aligned. Any gaps or spaces between the strands of conductor material 12 are minimized. As a result, the capillary effect, which brings about the distribution of the impregnating material in the grooves and between the conductor material 12, can have an optimal effect.

3 zeigt in einer schematischen Ansicht eine Nut 20 im Querschnitt. Hier ist ein Isolationspapier 24 dargestellt, welches vor der Anordnung des Leitermaterials 12 in der Nut 20 eingebracht wird. Das Isolationspapier ist 24 vorliegend im Bereich der Nutöffnung 22 doppellagig ausgebildet. Die Enden des Isolationspapiers 24 liegen hier lose aufeinander. Damit kann es sich bei der Krafteinleitung, wie durch den Pfeil skizziert, vorteilhafterweise bewegen und wird nicht beschädigt. 3 shows a schematic view of a groove 20 in cross section. Insulating paper 24 is shown here, which is introduced into slot 20 before conductor material 12 is arranged. In the present case, the insulating paper 24 is formed in two layers in the area of the slot opening 22 . The ends of the insulating paper 24 lie loosely on one another here. It can thus advantageously move when the force is introduced, as outlined by the arrow, and is not damaged.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Grundkörper, Rotorkörper, StatorkörperBase body, rotor body, stator body
1212
Leitermaterialconductor material
2020
Nutgroove
2222
Nutöffnung, NutschlitzGroove opening, groove slot
2424
Isolationspapierinsulation paper
3030
Hilfselement, Tragelement, SchieberAuxiliary element, support element, slider
RR
Rotationsachseaxis of rotation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102019121956 A1 [0002]DE 102019121956 A1 [0002]

Claims (12)

Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine, umfassend einen Grundkörper (10), welcher sich entlang einer Rotationsachse (R) erstreckt und eine Vielzahl von umfänglich verteilt angeordneten Nuten (20) zur Anordnung von Leitermaterial (12) aufweist, umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines Grundkörpers (10) und Anordnen von Leitermaterial (12) in zumindest einer Nut (20); - Aufbringen einer Kraft in radialer Richtung auf das Leitermaterial (12) zum Verdichten und/oder Ausrichten des Leitermaterials (12); - Aufbringen von Imprägniermaterial auf das Leitermaterial (12) im verdichteten/ausgerichteten Zustand.Method for manufacturing an electrical machine, comprising a base body (10) which extends along an axis of rotation (R) and has a multiplicity of circumferentially distributed grooves (20) for arranging conductor material (12), including the steps: - Providing a base body (10) and arranging conductor material (12) in at least one groove (20); - Applying a force in the radial direction to the conductor material (12) for compacting and/or aligning the conductor material (12); - Application of impregnating material to the conductor material (12) in the compacted/aligned state. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper (10) ein Statorkörper ist.procedure after claim 1 , wherein the base body (10) is a stator body. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Leitermaterial (12) Hairpins sind, welche axial in die Nuten (20) eingebracht werden.procedure after claim 1 or 2 , wherein the conductor material (12) are hairpins, which are introduced axially into the grooves (20). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Aufbringen einer Kraft auf das in der Nut (20) angeordnete Leitermaterial, welche radial von der Rotationsachse weg gerichtet ist.Method according to one of the preceding claims, comprising the step: - Application of a force to the groove (20) arranged conductor material, which is directed radially away from the axis of rotation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Verwenden zumindest eines Hilfselements (30) zum Aufbringen der Kraft.Method according to one of the preceding claims, comprising the step: - Using at least one auxiliary element (30) for applying the force. Verfahren nach Anspruch 5, umfassend den Schritt: - Halten des Grundkörpers (10) beim Imprägnieren mittels einer Vielzahl von Hilfselementen (30).procedure after claim 5 , comprising the step: - holding the base body (10) during impregnation by means of a plurality of auxiliary elements (30). Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, umfassend den Schritt: - Verwenden eines Spanndorns, umfassend eine Vielzahl von umfänglich angeordneten Tragelementen (30), welche radial verfahrbar sind, zum Aufspannen des Grundkörpers (10).Procedure according to one of Claims 5 until 6 , comprising the step of: - using a mandrel, comprising a multiplicity of supporting elements (30) arranged on the circumference, which can be moved radially, for clamping the base body (10). Verfahren nach Anspruch 7, umfassend den Schritt: - Halten des Grundkörpers, insbesondere ausschließlich, mittels des Spanndorns.procedure after claim 7 , comprising the step: - Holding the base body, in particular exclusively, by means of the mandrel. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Aufbringen des Imprägniermaterials mittels Träufelimprägnierung.Method according to one of the preceding claims, comprising the step: - Application of the impregnation material by means of trickle impregnation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Anordnen eines Isolationspapiers in der zumindest einen Nut (20) derart, dass es im Bereich der Nutöffnung (22) überlappt.Method according to one of the preceding claims, comprising the step: - Arranging an insulating paper in the at least one groove (20) in such a way that it overlaps in the area of the groove opening (22). Spanndorn, umfassend eine Vielzahl von radial angeordneten Tragelementen (30), welche zur Aufnahme eines Rotorkörpers (10) oder Statorkörpers (10) einer elektrischen Maschine ausgelegt sind, wobei die Tragelemente (30) zur zumindest bereichsweisen Anordnung in den Nuten (20) des Rotorkörpers (10) oder des Statorkörpers (10) ausgelegt sind, und wobei die Tragelemente (30) derart in die Nuten (20) hinein verfahrbar ausgelegt sind, dass in den Nuten (20) angeordnetes Leitermaterial (12) komprimiert werden kann.mandrel, comprising a large number of radially arranged support elements (30) which are designed to accommodate a rotor body (10) or stator body (10) of an electrical machine, wherein the support elements (30) are designed for at least regional arrangement in the slots (20) of the rotor body (10) or the stator body (10), and wherein the support elements (30) are designed to be movable into the slots (20) in such a way that conductor material (12) arranged in the slots (20) can be compressed. Elektrische Maschine, umfassend einen Rotor und/oder Stator, welcher nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist.Electrical machine comprising a rotor and / or stator, which by a method according to any one of Claims 1 until 10 is made.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022128179A1 (en) 2022-10-25 2024-04-25 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Stator and method for producing a stator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1911673U (en) 1964-11-28 1965-03-11 Georg Reuss SOAP HOLDER, PRESENTLY FOR PUBLIC WASHROOMS.
US20090096311A1 (en) 2004-12-20 2009-04-16 Valeo Equipements Electriques Moteur Method for making stators of polyphase rotating electrical machines, stators obtained by said method
DE102019121956A1 (en) 2019-08-14 2021-02-18 Grob-Werke Gmbh & Co. Kg Impregnation device, impregnation arrangement and impregnation process with sealing gas flow

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1911673U (en) 1964-11-28 1965-03-11 Georg Reuss SOAP HOLDER, PRESENTLY FOR PUBLIC WASHROOMS.
US20090096311A1 (en) 2004-12-20 2009-04-16 Valeo Equipements Electriques Moteur Method for making stators of polyphase rotating electrical machines, stators obtained by said method
DE102019121956A1 (en) 2019-08-14 2021-02-18 Grob-Werke Gmbh & Co. Kg Impregnation device, impregnation arrangement and impregnation process with sealing gas flow

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PEM der RWTH Aachen und VDMA, „Produktion eines Hairpin-Stators", Eigendruck, Frankfurt am Main, 2. Aufl. März 2020

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022128179A1 (en) 2022-10-25 2024-04-25 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Stator and method for producing a stator

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