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WO2006069841A1 - Elektrische maschine, insbesondere ec-motor und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Elektrische maschine, insbesondere ec-motor und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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Publication number
WO2006069841A1
WO2006069841A1 PCT/EP2005/055695 EP2005055695W WO2006069841A1 WO 2006069841 A1 WO2006069841 A1 WO 2006069841A1 EP 2005055695 W EP2005055695 W EP 2005055695W WO 2006069841 A1 WO2006069841 A1 WO 2006069841A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
winding
contact
stator
einzelzahnspulen
electrical machine
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2005/055695
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerald Zierer
Michael Albrecht
Andreas Wehrle
Michael Huber
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO2006069841A1 publication Critical patent/WO2006069841A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings

Definitions

  • Electric machine in particular EC motor and method of its manufacture
  • the invention relates to an electrical machine, in particular to an electrically commutated motor according to the preamble of claim 1 and to a method for
  • Machines are the individual pole teeth of the stator usually wound with Einzelffyspulen, each belonging to a winding strand.
  • Each phase of the stator winding has at least one phase winding of several Einzel leopardspulen.
  • the present solution is aimed at a
  • the machine according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that when winding the Statorpolzähne the single-tooth coils are due to their parallel connection with a relatively small cross-section and correspondingly larger number of turns easily produce in a confined space.
  • the beginnings and the ends of these single-tooth coils are each guided for parallel connection via common, several single-tooth coils associated contact parts, now the single-tooth coils can be continuously wound by winding machines. This is significantly cheaper to manufacture than a parallel connection of individually wound coils, since their coil wire ends would otherwise have to be contacted individually with a so-called interconnection element.
  • This solution is also winding technically cheaper, since it allows the use of thinner winding wires, which is a considerable simplification especially for small machines with tight stator slots for winding the stator teeth.
  • this solution gives more degrees of freedom for the Characteristic of the winding layers as with a few, thick wires.
  • the groove slot can be narrower, which may increase the magnetic flux in the stator and thus the engine torque and so-called cogging torques can be reduced.
  • stator per phase is wound with only one phase winding of several Einzelffyspulen, it is advantageous for the production of the stator winding, if at least two, preferably all
  • Winding strands are wound continuously. However, if necessary, after contacting the individual toothed coils with the contact points, in order to avoid short circuits between the individual phases of the stator winding, it is necessary to separate a wound connection between two contact parts. Conveniently, all contact parts are arranged for parallel connection of the wound through Einzelffyspulen on a front side of the stator and each provided with a contact hook, is hooked on each in a reliable manner by means of winding machines lying between two Einzelffyspulen section of the winding wire. After winding, the winding wires suspended on the contact hooks are electrically and mechanically connected to the respective contact part.
  • the beginnings and the ends of the winding strands are each hooked on the contact hook of a trained as a phase connection or neutral contact part and electrically contacted, preferably welded.
  • the star point interconnection of the three If it is not necessary to hook all the ends of the individual toothed coils on a contact hook, it is proposed that the star point be formed from at least two contact parts which are spaced apart from each other and which are electrically connected to one another as required for equipotential bonding via a conductor.
  • a Isolierstoffring is attached with axially projecting outer collar, the
  • Contact parts carries, which are preferably made of an axially aligned sheet metal strip with free-punched, axially outwardly open contact hook.
  • the outer collar is expediently provided with radial recesses for the supply and discharge of the winding wire of the radially inner single tooth coils.
  • the interconnection of the individual tooth coils is thus completely on the one end side of the stator.
  • the Isolierstoffring is provided on its outer side, preferably in the region of the outer collar with a plurality of mutually parallel circumferential grooves in which more or less many winding wire sections are added in sections.
  • 1 shows an EC motor in a simplified representation in longitudinal section
  • 2 shows a stator of the EC motor with frontal Isolierstoffring and contact parts, before winding, in three-dimensional view
  • FIG. 3 shows a contact part in an enlarged spatial representation
  • FIG. 4 shows an outbreak of the insulating ring in an enlarged spatial representation
  • Figure 5 shows the interconnection of the three winding strands with their three each wound through Einzelffyspulen to the contact parts as a first embodiment.
  • Figure 6 shows a second embodiment, the interconnection of the single-tooth windings and the three wound winding strands with the contact parts
  • Figure 7 shows an enlarged view of a cross section through the stator of the EC motor with schematically outwardly directed contact parts and their interconnection with the Einzelffyspulen of Figure 6 and
  • FIG. 8 shows the stator teeth with the single-tooth coils, the contact parts and their interconnection as development of the stator from FIG. 7.
  • an EC motor is shown in longitudinal section and designated 10 as the electric machine according to the invention. It has a stator 11 with a stator 12 and a housing 13. Within the stator 12, a rotor 14 is mounted on a rotatably mounted motor shaft 15. The rotor 14 is provided with evenly distributed on the circumference arranged permanent magnet 16, which cooperate with the stator 12 of the stator 11.
  • the stator 12 consists of a plurality of poles, each forming a radially inwardly directed pole tooth 17. Each pole tooth 17 carries a single tooth coil 18 which is one of three winding strands of one described below belongs to three-phase stator winding. In the example, it is a nine-pole stator 11, which interacts with a twelve-pole rotor.
  • Figure 2 shows the separately producible stator 12 in a three-dimensional view with its nine poles 12a before the winding of its pole teeth 17.
  • a Isolierstoffring 19 is attached, which is provided with an axially projecting outer collar 20.
  • the outer collar 20 are a total of five
  • Figure 3 shows an enlarged spatial representation of such a contact part 21.
  • the outer portion of the sheet metal strip is formed as a connector tongue 21a, which can be used as a phase connection.
  • a contact hook 22 is also punched free and bent radially inward so far back that the hook opening 22a is directed axially outward.
  • Figure 4 shows an enlarged view of an outbreak of the insulating ring 19 of Figure 2 to make it clear that in the region of the outer collar 20 of the insulating ring 19 has on its outer side a plurality of mutually parallel, circumferential grooves 24. These grooves 24 serve to receive and guide the winding wire sections between the single-tooth coils, which - as explained below - each guided by one of the individual teeth coils 18 to one of the contact parts 21, hooked there on the contact hooks 22 and optionally continued from there to another single-tooth coil 18 have to.
  • the outer collar 20 of the insulating ring 19 also has radial recesses 23rd for the supply and discharge of winding wires of the radially inner single-tooth coils 18.
  • FIG. 5 shows, for the nine-pole EC motor 10, a three-phase stator winding 25 with three winding phases 26, 27, 28, which each have three single-tooth coils 18.
  • the three single-tooth coils 18 of each winding strand 26, 27, 28 are wound through and interconnected in parallel via two contact parts 21.
  • the three star point parts Stpl, Stp2, and Stp3 must now be connected to one another.
  • the triple cross-section of the winding wire 29 is required because it has to conduct the current of the three parallel-connected coils of a winding strand.
  • This connection is made in the simplest way by a correspondingly thick connecting wire 30 which is hooked to the contact hooks 22 of the three star point parts.
  • this connection can also be made via a bus bar in the insulating ring 19 or by repeated reciprocating the winding wire 29 between the three star point parts.
  • Winding wires are contacted with each other and with the respective contact part 21 electrically and mechanically. After this contacting, the three wound coils 18 of each winding strand 26, 27, 28 are now connected in parallel to each other.
  • FIGS. 6 to 8 show a second exemplary embodiment of the invention with a parallel connection of the three single-tooth coils 18 of each winding strand 26, 27 and 28, this time not only through the three coils of a winding strand.
  • the three winding strands and thus all single-tooth coils 18 are wound through and then the coils of each winding strand are connected in parallel to each other and the three winding strands connected in a star.
  • the designations of the single-tooth coils 18, the pole teeth 17 and the contact parts 21 are the same as in the example according to FIG. 5.
  • the third neutral point part Stp3 can be dispensed with here.
  • FIG. 7 For a better understanding of the sequence of steps in the continuous winding of the nine single-tooth coils, reference is made to FIG. However, the winding sequence can also be reproduced in the sectional view of the stator 11 according to FIG. 7 as well as in the development of the stator 11 in FIG.
  • the winding wire 29 is first hung with its beginning 29a on the contact hook 22 of the phase connection part U and guided from there to the pole tooth Zl. Now the coil Sl is wound and then the winding wire 29 is hooked on the contact hook 22 of the star point part Stp2 and guided from there to the pole tooth Z4. Now the coil S4 is wound and then the winding wire in turn hooked to the phase terminal U. From there it goes to Poliere Z7.
  • the coil S7 is wound there and then you hang the winding wire on the contact hook 22 of the star point part Stpl. Then it goes to the pole tooth Z8, where the coil S8 is wound. Thereafter, the winding wire is hooked to the phase terminal part V and then continued to the pole tooth Z2. There, the coil S2 is wound and then the winding wire is hung again at the star point part Stp2. From there it goes to the pole tooth Z5 and it is wound the coil S5. Then, the winding wire is hooked again to the phase connection part V and looped from there to the phase connection part W. This connection 31 is shown in dashed lines, since it must be removed later. From the phase connection part W, the winding wire 29 is now guided to the pole tooth Z6 and there the coil S6 is wound.
  • the winding wire is hooked again to the star point part Stp2 and then guided to the pole tooth Z3.
  • the coil S3 is wound and then the winding wire is also hung again on the phase connection part W. Now it goes to the pole tooth Z9 to wind the last coil S9.
  • the winding wire 29 is hooked to the star point part Stpl and finally he is with his end 29b until the
  • connection hooks 22 of the contact parts 21 are compressed as in the example of Figure 5 and the winding wires suspended there are contacted with the contact parts 21, suitably welded.
  • the two star point parts Stpl and Stp2 are connected to one another and, furthermore, the three individual toothed coils 18 of each of the three winding phases 26, 27 and 28 are connected in parallel with one another.
  • the connection 31 between the two phase terminals V and W is separated out.
  • phase connection parts U, V and W as well as the star point parts Stpl and Stp2 have been laid radially outside the stator 11 shown in cross-section for better recognition of the winding pattern. There is also recognizable that the beginnings and ends of the single-tooth coils
  • Ends of the coils are each routed through one of the recesses 23 from the inside to the outside and then laid in one of the grooves 24 on the outer collar 20. Furthermore, it can be seen that the connection 31 between the phase connection parts V and W in the region of the recesses 23 of the outer collar 20 can be cut out relatively easily.
  • FIG. 8 once again shows the development of the stator 11 with the winding pattern for the nine single-tooth coils 18, wherein the Winding direction of the winding wire 29 is made visible in each case by arrows.
  • Winding wire 29 with the contact parts 21 is shown in each case as a continuous connection of the wire to the respective contact part. Consequently, in the case of the connections shown in the region of the contact parts, there is no contact with them.
  • connection 31 in FIG. 6 is intentionally dispensed with, since it must be removed again during winding through all three winding strands, in order to prevent a short circuit between the phases V and W.
  • the winding according to the invention of the single-tooth coils of winding strands of the stator winding can be realized not only according to the described embodiments of nine-pole EC motors, but also perform on six-pole, twelve-pole or EC motors with even higher number of poles.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen EC-Motor (10) mit einem Stator (11), dessen Statorpaket (12) über seinen Umfang gleichmäßig verteilte Polzähne (17) mit einer mehrphasigen Statorwicklung (25) aufweist, wobei jede Phase mindestens einen Wicklungsstrang hat, der aus mehreren Einzelzahnspulen (18) besteht. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieser Maschine. Um die Statorwicklung (25) fertigungstechnisch möglichst einfach herstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass für jeden Wicklungsstrang die Einzelzahnspulen (18) durchgehend gewickelt werden, wobei die Anfänge und/oder Enden dieser Einzelzahnspulen (18) jeweils über ein gemeinsames, mehreren Einzelzahnspulen zugeordnetes Kontaktteil (U, V, W, Stp1, Stp2) geführt und sodann mit diesem elektrisch verbunden wird.

Description

Elektrische Maschine, insbesondere EC-Motor und Verfahren zu seiner Herstellung
Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine, insbesondere auf einen elektrisch kommutierten Motor nach der Gattung des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur
Herstellung der Maschine nach der Gattung des Anspruchs 9.
Bei so genannten EC-Motoren werden die drei Phasen der Statorwicklung zur Erzeugung eines Drehfeldes elektronisch kommutiert. Bei sechs-, neun-, zwölf- oder mehrpoligen
Maschinen sind die einzelnen Polzähne des Stators in der Regel mit Einzelzahnspulen bewickelt, die jeweils zu einem Wicklungsstrang gehören. Jede Phase der Statorwicklung hat dabei mindestens einen Wicklungsstrang aus mehreren Einzelzahnspulen. Üblicherweise werden dabei die
Einzelzahnspulen der einzelnen Wicklungsstränge zueinander parallel oder in Reihe geschaltet.
Beim Einsatz von kleinen EC-Motoren in Kraftfahrzeugen, zum Beispiel für hochgenau arbeitende Stellantriebe werden diese von einer relativ kleinen Bordspannung versorgt. Dabei ist eine Reihenschaltung der Spulen einerseits vorteilhaft, da die Spulen von Wickelautomaten durchgewickelt werden können. Nachteilig ist dagegen, dass bei kleinen Spannungen und großer Leistung die Spulendrähte aufgrund einer relativ großen Stromstärke mit ihrem relativ großen Drahtquerschnitt eine entsprechend hohe Steifigkeit und somit einen relativ hohen Drahtzug haben. Dies ist beim Bewickeln von Polzähnen mit geringer Zahnbreite und geringem Wickelraum problematisch. Bei einer Parallelschaltung der Spulen eines Wicklungsstranges lassen sich diese zwar bei gleicher Motorleistung gegenüber einer Reihenschaltung mit einem geringeren Drahtquerschnitt bei höherer Windungszahl leichter herstellen. Die Parallelschaltung hat jedoch den Nachteil, dass die Spulen des Wicklungsstranges einzeln gewickelt werden, da ihre Anfänge mit dem jeweiligen Phasenanschluss und ihre Enden mit einem Sternpunkt kontaktiert werden müssen.
Mit der vorliegenden Lösung wird angestrebt, bei einer
Parallelschaltung der Spulen eines Wicklungsstranges diese dennoch jeweils durchgängig wickeln zu können.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass beim Bewickeln der Statorpolzähne die Einzelzahnspulen aufgrund ihrer Parallelschaltung mit relativ kleinem Querschnitt und entsprechend größerer Windungszahl problemlos auch auf beengtem Raum herzustellen sind. Da außerdem die Anfänge sowie die Enden dieser Einzelzahnspulen jeweils zur Parallelverschaltung über gemeinsame, mehreren Einzelzahnspulen zugeordneten Kontaktteile geführt werden, können nunmehr die Einzelzahnspulen von Wickelautomaten durchgehend gewickelt werden. Dies ist in der Herstellung deutlich kostengünstiger als eine Parallelschaltung von einzeln gewickelten Spulen, da deren Spulendrahtenden sonst einzeln mit einem so genannten Verschaltungselement kontaktiert werden müssten. Diese Lösung ist auch wickeltechnisch günstiger, da sie die Verwendung dünnerer Wicklungsdrähte ermöglicht, was insbesondere bei kleinen Maschinen mit engen Statornuten zum Bewickeln der Statorzähne eine erhebliche Vereinfachung darstellt. Zusätzlich gibt diese Lösung mehr Freiheitsgrade für die Ausprägung der Wicklungslagen als bei wenigen, dicken Drähten. Bei geringerer Drahtdicke kann zudem der Nutschlitz schmaler ausfallen, wodurch gegebenenfalls der Magnetfluss im Stator und damit das Motormoment erhöht und so genannte Rastmomente verringert werden können.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 und 9 angegebenen Merkmale.
Da in den meisten Anwendungsfällen des EC-Motors im Kraftfahrzeug der Stator je Phase mit nur einem Wicklungsstrang aus mehreren Einzelzahnspulen bewickelt wird, ist es zur Herstellung der Statorwicklung vorteilhaft, wenn mindestens zwei, vorzugsweise sämtliche
Wicklungsstränge durchgehend gewickelt werden. Allerdings muss man gegebenenfalls nach der Kontaktierung der Einzelzahnspulen mit den Kontaktstellen zur Vermeidung von Kurzschlüssen zwischen den einzelnen Phasen der Statorwicklung eine durchgewickelte Verbindung zwischen zwei Kontaktteilen auftrennen. Zweckmäßigerweise sind alle Kontaktteile zur Parallelverschaltung der durchgewickelten Einzelzahnspulen auf einer Stirnseite des Stators angeordnet und mit jeweils einem Kontakthaken versehen, an dem jeweils in zuverlässiger Weise mittels Wickelautomaten der zwischen zwei Einzelzahnspulen liegende Abschnitt des Wicklungsdrahtes eingehängt wird. Nach dem Bewickeln werden die an den Kontakthaken eingehängten Wicklungsdrähte mit dem jeweiligen Kontaktteil elektrisch und mechanisch verbunden.
In zweckmäßiger Weise sind die Anfänge und die Enden der Wicklungsstränge jeweils am Kontakthaken eines als Phasenanschluss oder Sternpunkt ausgebildeten Kontaktteiles eingehängt und elektrisch kontaktiert, vorzugsweise verschweißt. Um bei der Sternpunktverschaltung der drei Phasen nicht sämtliche Enden der Einzelzahnspulen an einem Kontakthaken einhängen zu müssen, wird vorgeschlagen, dass der Sternpunkt aus mindestens zwei voneinander beabstandeten Kontaktteilen gebildet wird, die bedarfsweise zum Potentialausgleich über einen Leiter miteinander elektrisch verbunden sind. Um das Einhängen des Wicklungsdrahtes an den Kontakteilen mittels Wickelautomaten möglichst problemlos sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass auf einer Stirnseite des Stators ein Isolierstoffring mit axial vorstehendem Außenkragen befestigt wird, der die
Kontaktteile trägt, die vorzugsweise aus einem axial ausgerichteten Blechstreifen mit frei- gestanztem, nach axial außen offenen Kontakthaken hergestellt sind. Dabei ist zweckmäßigerweise der Außenkragen mit radialen Aussparungen für die Zu- und Abführung des Wicklungsdrahtes der radial weiter innen liegenden Einzelzahnspulen versehen. Die Verschaltung der Einzelzahnspulen liegt somit vollständig auf der einen Stirnseite des Stators . Um die Wicklungsdrähte zwischen den Einzelzahnspulen möglichst geordnet zu dem jeweils ihnen zugeordneten Kontaktteil führen zu können, ist der Isolierstoffring an seiner Außenseite, vorzugsweise im Bereich des Außenkragens mit mehreren zueinander parallel umlaufenden Rillen versehen, in denen abschnittsweise mehr oder weniger viele Wicklungsdrahtabschnitte aufgenommen sind.
Zeichnung
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen EC-Motor in vereinfachter Darstellung im Längsschnitt, Figur 2 ein Statorpaket des EC-Motors mit stirnseitigem Isolierstoffring und Kontaktteilen, vor der Bewicklung, in raumbildlicher Darstellung,
Figur 3 ein Kontaktteil in vergrößerter raumbildlicher Darstellung,
Figur 4 einen Ausbruch des Isolierstoffringes in vergrößerter raumbildlicher Darstellung,
Figur 5 die Verschaltung der drei Wicklungsstränge mit ihren jeweils drei durchgewickelten Einzelzahnspulen an den Kontaktteilen als erstes Ausführungsbeispiel.
Figur 6 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel die Verschaltung der Einzelzahnwicklungen und der drei durchgewickelten Wicklungsstränge mit den Kontaktteilen, Figur 7 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt durch den Stator des EC-Motors mit schematisch nach außen gerichtet dargestellten Kontaktteilen und deren Verschaltung mit den Einzelzahnspulen nach Figur 6 und
Figur 8 zeigt die Statorzähne mit den Einzelzahnspulen, die Kontaktteile und deren Verschaltung als Abwicklung des Stators aus Figur 7.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist als erfindungsgemäße elektrische Maschine ein EC-Motor im Längsschnitt dargestellt und mit 10 bezeichnet. Er hat einen Stator 11 mit einem Statorpaket 12 und einem Gehäuse 13. Innerhalb des Statorpaketes 12 ist ein Rotor 14 auf einer drehbar gelagerten Motorwelle 15 befestigt. Der Rotor 14 ist mit gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Permanentmagneten 16 versehen, die mit dem Statorpaket 12 des Stators 11 zusammenwirken. Das Statorpaket 12 besteht aus einer Vielzahl von Polen, die jeweils einen radial nach innen gerichteten Polzahn 17 ausbilden. Jeder Polzahn 17 trägt eine Einzelzahnspule 18, die zu einem von drei Wicklungssträngen einer weiter unten beschriebenen dreiphasigen Statorwicklung gehört. Im Beispielsfall handelt es sich um einen neunpoligen Stator 11, der mit einem zwölfpoligen Rotor zusammenwirkt.
Figur 2 zeigt das separat herstellbare Statorpaket 12 in raumbildlicher Darstellung mit seinen neun Einzelpolen 12a vor der Bewicklung seiner Polzähne 17. Auf der rechten Stirnseite des Statorpaketes 12 ist ein Isolierstoffring 19 befestigt, der mit einem axial vorstehenden Außenkragen 20 versehen ist. In dem Außenkragen 20 sind insgesamt fünf
Kontaktteile 21 mit Abstand voneinander eingebettet oder in entsprechende Schlitze eingeschoben und verankert, die aus einem Blechstreifen hergestellt sind und aus dem Außenkragen 20 axial vorstehen.
Figur 3 zeigt in vergrößerter raumbildlicher Darstellung ein solches Kontaktteil 21. Der äußere Abschnitt des Blechstreifens ist dabei als Steckerzunge 21a ausgebildet, die als Phasenanschluss verwendbar ist. An dem Blechstreifen der Kontaktteile 21 ist außerdem ein Kontakthaken 22 freigestanzt und radial nach innen soweit zurück gebogen, dass die Hakenöffnung 22a axial nach außen gerichtet ist.
Figur 4 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausbruch des Isolierstoffringes 19 aus Figur 2, um deutlich zu machen, das im Bereich des Außenkragens 20 der Isolierstoffring 19 an seiner Außenseite mehrere zueinander parallele, umlaufende Rillen 24 aufweist. Diese Rillen 24 dienen zur Aufnahme und Führung der Wicklungsdrahtabschnitte zwischen den Einzelzahnspulen, welche - wie weiter unten erläutert - jeweils von einer der Einzelzahnspulen 18 zu einem der Kontaktteile 21 geführt, dort am Kontakthaken 22 eingehängt und gegebenenfalls von dort zu einer anderen Einzelzahnspule 18 weitergeführt werden müssen. Der Außenkragen 20 des Isolierstoffringes 19 weist außerdem radiale Aussparungen 23 für die Zu- und Abführung von Wicklungsdrähten der radial weiter innen liegenden Einzelzahnspulen 18 auf.
Figur 5 zeigt für den neunpoligen EC-Motor 10 eine dreiphasige Statorwicklung 25 mit drei Wicklungssträngen 26, 27, 28, die jeweils drei Einzelzahnspulen 18 aufweisen. Im ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind jeweils nur die drei Einzelzahnspulen 18 eines jeden Wicklungsstranges 26, 27, 28 durchgewickelt und miteinander über je zwei Kontaktteile 21 parallel verschaltet. Zum besseren
Verständnis sind hier die neun Polzähne 17 durchnummeriert mit Zl bis Z9 und ebenso die Einzelzahnspulen 18 mit Sl bis S9. Die Kontaktteile 21, an denen jeweils zunächst der Anfang der Wicklungsstränge eingehängt wird, bilden die Phasenanschlüsse U, V und W. Die Kontaktteile 21, an denen jeweils das Ende der Wicklungsstränge 26, 27 und 28 eingehängt wird, bilden miteinander einen Sternpunkt und sind daher als Sternpunktteile Stpl, Stp2 und Stp3 bezeichnet.
Für den ersten Wicklungsstrang 26 wird nun zunächst der Wicklungsdraht 29 am Kontakthaken 22 des
Phasenanschlussteils U eingehängt und sodann auf den Polzahn Zl die Spule Sl gewickelt. Anschließend wird der Wicklungsdraht am Sternpunktteil Stpl eingehängt und dann zum Polzahn Z4 weitergeführt. Dort wird die Spule S4 gewickelt und anschließend wird der Wicklungsdraht erneut am Phasenanschlussteil U eingehängt. Er wird sodann zum Polzahn Z7 geführt, auf dem dann die Spule S7 gewickelt wird. Von dort wird das Spulenende nun wiederum zum Sternpunktteil
Stpl geführt, dort eingehängt und der Wicklungsdraht danach gekappt.
Das Gleiche wiederholt sich beim Durchwickeln der Einzelzahnspulen 18 für den zweiten Wicklungsstrang 27 der Phase V. Dort wird zunächst der Wicklungsdraht 29 am Kontakthaken des Phasenanschlussteiles V eingehängt und sodann auf den Polzahn Z2 die Spule S2 gewickelt. Anschließend wird der Wicklungsdraht am Sternpunktteil Stp2 eingehängt und dann zum Polzahn Z5 weitergeführt. Dort wird die Spule S5 gewickelt und anschließend wird der Wicklungsdraht erneut am Phasenanschlussteil U eingehängt. Er wird sodann zum Polzahn Z8 geführt, auf dem dann die Spule S8 gewickelt wird. Von dort wird das Spulenende nun wiederum zum Sternpunktteil Stp2 geführt, dort eingehängt und der Wicklungsdraht danach gekappt.
Das Gleiche wiederholt sich nun auch für den dritten Wicklungsstrang 28 der Phase W. Auch dort wird zunächst der Wicklungsdraht 29 am Kontakthaken 22 des
Phasenanschlussteils W eingehängt und sodann auf den Polzahn Z3 die Spule S3 gewickelt. Anschließend wird der Wicklungsdraht am Sternpunktteil Stp3 eingehängt und dann zum Polzahn Z6 weitergeführt. Dort wird die Spule S6 gewickelt und anschließend wird der Wicklungsdraht erneut am Phasenanschlussteil U eingehängt. Er wird sodann zum Polzahn Z9 geführt, auf dem dann die Spule S9 gewickelt wird. Von dort wird das Spulenende nun wiederum zum Sternpunktteil Stp3 geführt, dort eingehängt und der Wicklungsdraht danach gekappt.
Um die drei Wicklungsstränge 26, 27 und 28 zu einem Sternpunkt zu verschalten, müssen jetzt noch die drei Sternpunktteile Stpl, Stp2, und Stp3 miteinander verbunden werden. Für diese Verbindung wird der dreifache Querschnitt des Wicklungsdrahtes 29 benötigt, da er den Strom der drei parallel geschalteten Spulen eines Wicklungsstranges führen muss. Diese Verbindung erfolgt in einfachster Weise durch einen entsprechend dicken Verbindungsdraht 30, der an dem Kontakthaken 22 der drei Sternpunktteile eingehängt wird. Alternativ kann diese Verbindung auch über eine Stromschiene im Isolierstoffring 19 oder durch mehrmaliges Hin- und Herwickeln des Wicklungsdrahtes 29 zwischen den drei Sternpunktteilen erfolgen.
Nachdem die drei Wicklungsstränge hergestellt und die Wicklungsstranganfänge und -enden sowie die Verbindungen zwischen den Einzelzahnspulen 18 jeweils an einem der Kontakthaken 22 eingehängt sind, werden die Kontakthaken 22 nunmehr zusammengedrückt und die dort eingehängten
Wicklungsdrähte werden miteinander und mit dem jeweiligen Kontaktteil 21 elektrisch und mechanisch kontaktiert. Nach dieser Kontaktierung sind nun jeweils die drei durchgewickelten Spulen 18 eines jeden Wicklungsstranges 26, 27, 28 zueinander parallel geschaltet.
In den Figuren 6 bis 8 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Parallelverschaltung der drei Einzelzahnspulen 18 eines jeden Wicklungsstranges 26, 27 und 28 dargestellt, wobei diesmal nicht nur die drei Spulen eines Wicklungsstranges durchgewickelt werden. Hier werden vielmehr auch die drei Wicklungsstränge und somit sämtliche Einzelzahnspulen 18 durchgewickelt und anschließend werden die Spulen eines jeden Wicklungsstranges zueinander parallel geschaltet und die drei Wicklungsstränge im Stern geschaltet. Die Bezeichnungen der Einzelzahnspulen 18, der Polzähne 17 und der Kontaktteile 21 sind die gleichen wie im Beispiel nach Figur 5. Jedoch kann hier auf das dritte Sternpunktteil Stp3 verzichtet werden. Zum besseren Verständnis der Schrittfolge beim durchgehenden Wickeln der neun Einzelzahnspulen wird auf Figur 6 verwiesen. Die Wickelfolge kann jedoch auch in der Schnittdarstellung des Stators 11 nach Figur 7 sowie in der Abwicklung des Stators 11 in Figur 8 nachvollzogen werden. Der Wicklungsdraht 29 wird zunächst mit seinem Anfang 29a am Kontakthaken 22 des Phasenanschlussteils U eingehängt und von dort zum Polzahn Zl geführt. Nun wird die Spule Sl gewickelt und anschließend wird der Wicklungsdraht 29 am Kontakthaken 22 des Sternpunktteiles Stp2 eingehängt und von dort aus zum Polzahn Z4 geführt. Jetzt wird die Spule S4 gewickelt und anschließend der Wicklungsdraht wiederum am Phasenanschlussteil U eingehängt. Von dort geht es zum Polzahn Z7. Die Spule S7 wird dort gewickelt und anschließend hängt man den Wicklungsdraht am Kontakthaken 22 des Sternpunktteiles Stpl ein. Danach geht es weiter zum Polzahn Z8, wo die Spule S8 gewickelt wird. Danach wird der Wicklungsdraht am Phasenanschlussteil V eingehängt und sodann zum Polzahn Z2 weitergeführt. Dort wird die Spule S2 gewickelt und anschließend wird der Wicklungsdraht erneut am Sternpunktteil Stp2 eingehängt. Von dort aus geht es zum Polzahn Z5 und es wird die Spule S5 gewickelt. Dann wird der Wicklungsdraht erneut am Phasenanschlussteil V eingehängt und von dort bis zum Phasenanschlussteil W durchgeschleift. Diese Verbindung 31 ist gestrichelt dargestellt, da sie später wieder entfernt werden muss. Vom Phasenanschlussteil W wird der Wicklungsdraht 29 nun zum Polzahn Z6 geführt und dort wird die Spule S6 gewickelt. Danach wird der Wicklungsdraht erneut am Sternpunktteil Stp2 eingehängt und anschließend zum Polzahn Z3 geführt. Dort wird die Spule S3 gewickelt und anschließend wird der Wicklungsdraht ebenfalls erneut am Phasenanschlussteil W eingehängt. Nun geht es noch zum Polzahn Z9, um die letzte Spule S9 zu wickeln. Danach wird der Wicklungsdraht 29 am Sternpunktteil Stpl eingehängt und schließlich wird er mit seinem Ende 29b noch bis zum
Sternpunktteil Stp2 geführt. Nun werden die Anschlusshaken 22 der Kontaktteile 21 wie im Beispiel nach Figur 5 zusammengedrückt und die dort eingehängten Wicklungsdrähte werden mit den Kontaktteilen 21 kontaktiert, zweckmäßigerweise verschweißt. Durch diese Kontaktierung werden zum einen die beiden Sternpunktteile Stpl und Stp2 miteinander verbunden und es werden ferner die drei Einzelzahnspulen 18 eines jeden der drei Wicklungsstränge 26, 27 und 28 zueinander parallel geschaltet. Zur Vermeidung eines Kurzschlusses zwischen den Phasen V und W wird schließlich die Verbindung 31 zwischen den beiden Phasenanschlussteilen V und W herausgetrennt. Da bei einer symmetrischen Ausbildung der komplexen Wicklungswiderstände aller Einzelzahnspulen 18 beim Betrieb des EC-Motors an den Sternpunktteilen Stpl und Stp2 praktisch immer gleiche Potentiale auftreten, kann im Bedarfsfall auch auf die elektrische Verbindung 29c zwischen ihnen verzichtet werden.
In Figur 7 sind die Phasenanschlussteile U, V und W sowie die Sternpunktteile Stpl und Stp2 zum besseren Erkennen des Wickelschemas radial außerhalb des im Querschnitt dargestellten Stators 11 verlegt worden. Dort ist auch erkennbar, dass die Anfänge und Enden der Einzelzahnspulen
18 zunächst radial nach außen und dann in Umfangsrichtung zu dem ihnen zugeordneten Phasenanschluss- oder Sternpunktteil geführt werden müssen. Durch den in Figur 2 dargestellten Isolierstoffring 19 mit dem Außenkragen 20 kann hierfür die nötige Ordnung geschaffen werden, indem die Anfänge und
Enden der Spulen jeweils durch eine der Aussparungen 23 von innen nach außen verlegt und anschließend in eine der Rillen 24 am Außenkragen 20 verlegt werden. Des Weiteren ist erkennbar, dass die Verbindung 31 zwischen den Phasenanschlussteilen V und W im Bereich der Aussparungen 23 des Außenkragens 20 relativ leicht herausgeschnitten werden kann.
Figur 8 zeigt noch einmal die Abwicklung des Stators 11 mit dem Wickelschema für die neun Einzelzahnspulen 18, wobei die Wickelrichtung des Wicklungsdrahtes 29 jeweils durch Pfeile erkennbar gemacht ist. Die Kontaktierung des
Wicklungsdrahtes 29 mit den Kontaktteilen 21 ist jeweils als durchgehende Verbindung des Drahtes am jeweiligen Kontaktteil dargestellt. Bei den unterbrochen dargestellten Verbindungen im Bereich der Kontaktteile findet folglich keine Kontaktierung mit ihnen statt.
Alternativ zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 bis 8 mit den drei hintereinander durchgewickelten Wicklungssträngen der Phasen U, V und W ist es ebenso gut möglich, dass nur die beiden Wicklungsstränge der Phasen U und V gemäß Figur 6 durchgewickelt werden. Der dritte Wicklungsstrang für die Phase W wird nun separat gewickelt, und zwar gemäß Figur 6 beginnend am Phasenanschlussteil W. Nach dem Durchwickeln der Spulen S6, S3 und S9 wird schließlich das Ende des Wicklungsstranges der Phase W am Sternpunktteil Stp2 eingehängt. Bei dieser Alternativlösung wird daher bewusst auf die Verbindung 31 in Figur 6 verzichtet, da diese ohnehin beim Durchwickeln aller drei Wicklungsstränge wieder entfernt werden muss, um einen Kurzschluss zwischen den Phasen V und W zu verhindern.
Das erfindungsgemäße Durchwickeln der Einzelzahnspulen von Wicklungssträngen der Statorwicklung lässt sich nicht nur gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen an neunpoligen EC-Motoren realisieren, sondern ebenso an sechspoligen, zwölfpoligen oder an EC-Motoren mit noch höherer Polzahl durchführen. Um an den Kontaktteilen 21, z. B. beim Kontaktieren mehrerer Drähte an den Sternpunktteilen, Kontaktierungsprobleme zu vermeiden, können dort im Bedarfsfall auch mehrere Kontakthaken 22 freigestanzt werden, um die dort einzuhängenden Wicklungsdrähte auf diese Haken verteilen zu können.

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Maschine, insbesondere elektrisch kommutierter Motor (10) mit einem Stator (11) , dessen
Statorpaket (12) über seinen Umfang gleichmäßig verteilte Polzähne (17) mit einer mehrphasigen Einzelzahnbewicklung aufweist, wobei jede Phase (U, V, W) mindestens einen Wicklungssträng (26; 27; 28) hat, der aus mehreren Einzelzahnspulen (18) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Wicklungsstrang (26, 27, 28) die Einzelzahnspulen (18) durchgehend gewickelt und zueinander parallel geschaltet sind, indem die Anfänge und/oder Enden dieser Einzelzahnspulen (18) jeweils über ein gemeinsames, mehreren Einzelzahnspulen zugeordnetes Kontaktteil (21) geführt und dort mit diesem elektrisch verbunden sind.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Wicklungsstränge (26, 27, 28), vorzugsweise alle Wicklungsstränge durchgehend gewickelt sind.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kontaktteile (21) auf einer
Stirnseite des Stators (11) angeordnet und mit jeweils mindestens einem Kontakthaken (22) versehen sind, an dem jeweils mindestens ein zwischen zwei Einzelzahnspulen (18) liegender Abschnitt des Wicklungsdrahtes (29) eingehängt und elektrisch kontaktiert ist.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfänge und die Enden der Wicklungsstränge (26, 27, 28) jeweils am Kontakthaken (22) eines als Phasenanschlussteil (U, V, W) oder Sternpunktteil (Stpl, Stp2) ausgebildeten Kontaktteiles (21) eingehängt und elektrisch kontaktiert sind.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sternpunkt aus mindestens zwei voneinander beabstandeten Kontaktteilen (Stpl, Stp2) gebildet ist, die bedarfsweise über einen Leiter (29c) miteinander elektrisch verbunden sind.
6. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Stirnseite des Stators 11 ein Isolierstoffring (19) mit axial vorstehendem Außenkragen (20) befestigt ist, der die Kontaktteile (21) trägt, die vorzugsweise aus einem axial ausgerichteten Blechstreifen mit freigestanztem, nach axial außen offenen Kontakthaken (22) hergestellt sind.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkragen (20) radiale Aussparungen (23) für die Zu- und Abführung des
Wicklungsdrahtes (29) der radial weiter innen liegenden Einzelzahnspulen (18) aufweist.
8. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierstoffring (19) an seiner Außenseite, vorzugsweise im Bereich des Außenkragens (20) mehrere zueinander parallele, umlaufende Rillen (24) zur Aufnahme von Wicklungsdrahtabschnitten zwischen den Einzelzahnspulen (18) aufweist.
9. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Wicklungsstrang (26, 27, 28) die Einzelzahnspulen (18) durchgehend gewickelt werden, wobei die Anfänge und/oder Enden dieser Einzelzahnspulen jeweils über ein gemeinsames, mehreren Einzelzahnspulen (18) zugeordnetes Kontaktteil (21) geführt und sodann mit diesem elektrisch verbunden werden.
10.Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei von vorzugsweise drei Wicklungssträngen (26, 27, 28) , vorzugsweise sämtliche Wicklungsstränge durchgehend nacheinander gewickelt werden.
11.Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils zwischen zwei Einzelzahnspulen (18) liegende Abschnitt des Wicklungsdrahtes (29) an einem Kontakthaken (22) des Kontaktteiles (21) eingehängt und danach mit diesem elektrisch verbunden, vorzugsweise verschweißt wird.
12.Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfänge der Wicklungsstränge (26, 27, 28) jeweils am Kontakthaken (22) eines als Phasenanschluss (U, V, W) ausgebildeten Kontaktteiles (21) und die Enden der
Wicklungsstränge (26, 27, 28) jeweils am Kontakthaken (22) eines als Sternpunkt ausgebildeten Kontaktteiles (Stpl, Stp2, Stp3) eingehängt und danach mit diesem elektrisch verbunden, insbesondere verschweißt wird.
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