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Patent Searching and Data


Title:
ELECTRICAL MACHINE HAVING A PLASTIC LAYER AS A PHASE SEPARATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/025414
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a stator (3) of a rotary electrical machine (1) having a laminated core (7), in which grooves (8) for the windings (9a to 9c) of a multi-phase winding system are formed. The windings (9a to 9c) of the individual phases are inserted one after the other sequentially into the grooves (8). Between the insertion of the windings (9a, 9b) of one of the phases and the insertion of the windings (9b, 9c) of the next phase, an insulating layer (10b, 10c) of plastic is sprayed at least onto the partial winding overhangs (14a, 14b) of the windings (9a, 9b) of the one phase. The insulating layers (10a to 10d) are each formed as a mesh-like structure having junctions (15) and brace-like connections (16) running between the junctions (15).

More Like This:
Inventors:
BÜTTNER KLAUS (DE)
KATZENBERGER TOBIAS (DE)
PLOCHMANN BASTIAN (DE)
WARMUTH MATTHIAS (DE)
Application Number:
EP2019/069883
Publication Date:
February 06, 2020
Filing Date:
July 24, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H02K3/38; H02K15/02; H02K15/10; H02K15/12
Domestic Patent References:
WO2003107512A12003-12-24
Foreign References:
JPS61207160A1986-09-13
DE112012004477T52014-07-10
JP2006217679A2006-08-17
JPS61207160A1986-09-13
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Claims:
Patentansprüche

1. Herstellungsverfahren für einen Stator (3) einer rotatori schen elektrischen Maschine (1),

- wobei der Stator (3) ein Blechpaket (7) aufweist, in das Nuten (8) für die Wicklungen (9a bis 9c) eines mehrphasigen Wicklungssystems eingebracht sind,

- wobei die Wicklungen (9a bis 9c) der einzelnen Phasen se quenziell nacheinander in die Nuten (8) eingeführt werden,

- wobei zwischen dem Einführen der Wicklungen (9a, 9b) jeweils einer der Phasen und dem Einführen der Wicklungen (9b, 9c) der jeweils nächsten Phase zumindest auf die Teilwicklungs köpfe (14a, 14b) der Wicklungen (9a, 9b) der jeweils einen Phase eine jeweilige Isolierschicht (10b, 10c) aus Kunst stoff aufgespritzt wird,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Iso lierschichten (10a bis lOd) jeweils in Form einer netzartigen Struktur mit Knotenpunkten (15) und sich zwischen den Knoten punkten (15) erstreckenden strebenartigen Verbindungen (16) gebildet werden.

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die jeweilige Isolier schicht (10c) auf die Teilwicklungsköpfe (14a, 14b) aller zum Zeitpunkt des Aufspritzens der jeweiligen Isolierschicht (10c) bereits eingeführten Wicklungen (9a, 9b) aufgespritzt wird .

3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vor dem Ein führen der Wicklungen (9a) der zuerst eingeführten Phase eine weitere Isolierschicht (10a) aus Kunststoff auf das Blechpa ket (7) und/oder nach dem Einführen der Wicklungen (9c) der zuletzt eingeführten Phase eine weitere Isolierschicht (lOd) aus Kunststoff auf die Teilwicklungsköpfe (14a bis 14c) der Wicklungen (9a bis 9c) aller Phasen aufgespritzt wird.

4. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Isolier schichten (10a bis lOd) jeweils aus einer Vielzahl von über lagerten Strängen (13) des Kunststoffs bestehen.

5. Herstellungsverfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Isolierschichten (10a bis lOd) mittels eines Düsenkopfs (11) aufgebracht werden, der eine rotierende Austrittsdüse (12) für den Kunststoff aufweist, dass der Kunststoff in Form eines Strangs (13) aus der rotierenden Austrittsdüse (12) austritt und dass der Dü senkopf (11) während des Austretens des Kunststoffs aus der rotierenden Austrittsdüse (12) als Ganzes translatorisch be wegt wird.

6. Herstellungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der

Kunststoff als unter Feuchtigkeit und/oder bei Luftkontakt vernetzender Kunststoff oder als unter Feuchtigkeit und/oder bei Luftkontakt nicht vernetzender Kunststoff ausgebildet ist .

7. Herstellungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine

Schmelztemperatur oder Glasübergangstemperatur des Kunst stoffs bei mindestens 120°C liegt, besser bei mindestens 150°C, insbesondere bei mindestens 180°C, beispielsweise bei mindestens 200°C.

8. Herstellungsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der

Kunststoff ein thermoplastischer Schmelzkleber ist, insbeson dere ein Polyolefin, oder ein Duroplast ist, insbesondere ein unter UV-Licht bei Raumtemperatur vernetzendes Duroplast.

9. Stator einer rotatorischen elektrischen Maschine (1),

- wobei der Stator ein Blechpaket (7) aufweist, in das Nuten (8) für die Wicklungen (9a bis 9c) eines mehrphasigen Wick lungssystems eingebracht sind,

- wobei die Wicklungen (9a bis 9c) der Phasen in die Nuten (8) eingeführt sind,

- wobei zwischen den Teilwicklungsköpfen (14a bis 14c) der Wicklungen (9a bis 9c) von unmittelbar nacheinander einge führten Phasen eine jeweilige Isolierschicht (10b, 10c) aus Kunststoff angeordnet ist

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Iso lierschichten (10a bis lOd) in Form einer jeweiligen netz artigen Struktur mit Knotenpunkten (15) und sich zwischen den Knotenpunkten (15) erstreckenden strebenartigen Verbin dungen (16) ausgebildet sind.

10. Stator nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die jeweilige Isolierschicht (10b, 10c), bezogen auf die jeweilige Isolierschicht (10b, 10c), zwischen allen näher am Stator (3) angeordneten Teilwick lungsköpfen (14a, 14b) und den weiter vom Stator (3) entfernt angeordneten Teilwicklungsköpfen (14b, 14c) angeordnet ist.

11. Stator nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen dem Blechpaket (7) und den Teilwicklungsköpfen (14a bis 14c) der Wicklungen (9a bis 9c) und/oder auf den Teilwicklungsköpfen (14a bis 14c) der Wicklungen (9a bis 9c) an der vom Blechpaket (7) beab- standeten Seite jeweils eine weitere Isolierschicht (lOd) aus Kunststoff angeordnet ist.

12. Stator nach einem der Ansprüche 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Isolierschichten (10a bis lOd) jeweils aus einer Vielzahl von überlagerten Strängen des Kunststoffs bestehen.

13. Stator nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Isolierschichten (10a bis lOd) aus einer Vielzahl von zusammenhängenden Ringen mit einem Durchmesser bestehen, die jeweils um einen Versatz gegenei nander versetzt sind, und dass der Versatz kleiner als der Durchmesser ist.

14. Stator nach einem der Ansprüche 9 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kunststoff als unter Feuchtigkeit und/oder bei Luftkontakt vernetzender Kunststoff oder als unter Feuchtigkeit und/oder bei Luftkontakt nicht vernetzender Kunststoff ausgebildet ist.

15. Stator nach einem der Ansprüche 9 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Schmelztemperatur oder Glasübergangstemperatur des Kunststoffs bei mindestens 120°C liegt, besser bei mindestens 150°C, insbesondere bei mindestens 180°C, beispielsweise bei mindestens 200°C.

16. Stator nach einem der Ansprüche 9 bis 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kunststoff ein ther moplastischer Schmelzkleber ist, insbesondere ein Polyolefin, oder ein Duroplast ist, insbesondere ein unter UV-Licht bei Raumtemperatur vernetzendes Duroplast.

17. Rotatorische elektrische Maschine, wobei die elektrische Maschine einen Rotor (2) und einen Stator (3) aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sta tor (3) der elektrischen Maschine als Stator nach einem der Ansprüche 9 bis 16 ausgebildet ist.

Description:
Beschreibung

Elektrische Maschine mit KunststoffSchicht als Phasentrenner

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Herstellungsver fahren für einen Stator einer rotatorischen elektrischen Ma schine,

- wobei der Stator ein Blechpaket aufweist, in das Nuten für die Wicklungen eines mehrphasigen Wicklungssystems einge bracht sind,

- wobei die Wicklungen der einzelnen Phasen sequenziell nach einander in die Nuten eingeführt werden,

- wobei zwischen dem Einführen der Wicklungen jeweils einer der Phasen und dem Einführen der Wicklungen der jeweils nächsten Phase zumindest auf die Teilwicklungsköpfe der Wicklungen der jeweils einen Phase eine jeweilige Isolier schicht aus Kunststoff aufgespritzt wird.

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einem Stator einer rotatorischen elektrischen Maschine,

- wobei der Stator ein Blechpaket aufweist, in das Nuten für die Wicklungen eines mehrphasigen Wicklungssystems einge bracht sind,

- wobei die Wicklungen der Phasen in die Nuten eingeführt sind,

- wobei zwischen den Teilwicklungsköpfen der Wicklungen von unmittelbar nacheinander eingeführten Phasen eine jeweilige Isolierschicht aus Kunststoff angeordnet ist.

Die vorliegende Erfindung geht weiterhin aus von einer rota torischen elektrischen Maschine, wobei die elektrische Ma schine einen Rotor und einen Stator aufweist.

Rotatorische elektrische Maschinen weisen einen Rotor und ei nen Stator auf. Der Stator weist ein Blechpaket auf, in das Nuten für die Wicklungen eines mehrphasigen Wicklungssystems eingebracht sind. Die Wicklungen der einzelnen Phasen werden sequenziell nacheinander in die Nuten eingeführt, also bei einem üblichen dreiphasigen Wicklungssystem zuerst die Wick lungen für die erste Phase, dann die Wicklungen für die zwei te Phase und schließlich die Wicklungen für die dritte Phase.

Beim Einbringen der Wicklungen der jeweiligen Phase entstehen an beiden Stirnseiten des Stators die Teilwicklungsköpfe der Wicklungen der jeweiligen Phase. Die an je einer der beiden Stirnseiten des Stators angeordneten Teilwicklungsköpfe bil den in ihrer Gesamtheit den jeweiligen Wicklungskopf. Die einzelnen Drähte der Windungen sind mit einer Primärisolie rung versehen, meist einem Drahtlack. Durch die Primärisolie rung wird zu einem erheblichen Teil die elektrische Span nungsfestigkeit der Phasen gegeneinander und zu Erde oder Masse (auf diesem Potenzial liegt meist das Blechpaket) be wirkt. Weiterhin werden bei der Herstellung derartiger elekt rische Maschinen sogenannte Flächenisolierstoffe verwendet, beispielsweise ein sogenannter Nutkasten und/oder ein soge nannter Deckschieber und/oder ein sogenannter Phasentrenner. Der Nutkasten ist ein U-förmiges Profil, das vor dem Einfüh ren der Wicklungen der jeweiligen Phase in die zugehörigen Nuten eingelegt wird. Der Deckschieber ist ein U-förmiges Profil, das nach dem Einführen der Wicklungen der jeweiligen Phase über die in den zugehörigen Nuten befindlichen Wicklun gen der jeweiligen Phase aufgelegt wird. Die Phasentrenner werden in den Wicklungsköpfen verwendet, um dort die Teil wicklungsköpfe der Phasen gegeneinander zu isolieren und da mit zu trennen.

Im Stand der Technik sind die Phasentrenner in der Regel als flächiges Papier ausgebildet, welches zwischen den einzelnen Phasen einen direkten Kontakt zwischen Drähten unterschiedli cher Phasen und damit mit deutlich unterschiedlichem Potenzi al vermeiden soll. Dadurch sollen Teilentladungen und Durch schläge vermieden werden. Es ist ebenso bekannt, als Flä chenisolierstoffe eine dünne PET-Folie zu verwenden. Es ist möglich eine reine PET-Folie zu verwenden oder eine PET- Folie, die mit Polyestervlies beschichtet ist oder PET-Folie mit einer beidseitigen Beschichtung aus Aramid-Fasern . Die letztgenannte Folie ist beispielsweise unter dem Handelsnamen Nomex erhältlich. Die Dicke der PET-Folie liegt meist im Be reich zwischen 0,1mm und 1mm.

In fertigungstechnischer Hinsicht ist die Verwendung der Nut kästen und der Deckschieber unproblematisch. Insbesondere können sowohl die Nutkästen als auch die Deckschieber vollau tomatisiert appliziert werden. Die Phasentrenner müssen im Stand der Technik hingegen manuell eingelegt werden, und zwar vor dem Einführen der Wicklungen der nächsten Phase in die entsprechenden Nuten. Beim Einführen der Wicklungen der nächsten Phase in die entsprechenden Nuten besteht die Ge fahr, dass die Phasentrenner sich verschieben. Die Position der Phasentrenner muss daher nach dem Einführen der Wicklun gen der nächsten Phase oder nach dem Einführen der Wicklungen aller Phasen nochmals kontrolliert und eventuell auch korri giert werden. Insbesondere im Bereich des Nutaustritts, also den stirnseitigen Enden der Nuten, treten häufig Fehler auf, da der Phasentrenner durch die sich beim Einführen der Wick lungen der jeweiligen Phase bewegenden Drahtbündel verschoben wird .

Ein weiteres Problem ist die schlechte Imprägnierbarkeit bei der nachfolgenden Imprägnierung. Da es sich um Flächeniso lierstoffe handelt, ist ein Durchfluss des flüssigen Impräg nierungsharzes nicht möglich oder zumindest erschwert.

Dadurch können im Bereich der Phasentrenner teilweise größere Ansammlungen von Imprägnierungsharz - sogenannte Harztaschen - entstehen, die beim Aushärten des Imprägnierungsharzes nicht oder zumindest nicht vollständig mit aushärten und so mit in der fertigen elektrischen Maschine in ungehärteter Form vorliegen. Ebenso können Bereiche auftreten, in die kein Imprägnierungsharz fließt, so dass in diesen Bereichen keine Verfestigung bewirkt wird. Dies kann ein Qualitätsproblem darstellen, welches aufgrund von mechanischen Belastungen (beispielsweise Vibrationen) , aufgrund von thermischen Belas tungen oder aufgrund von elektrischen Belastungen bis zum Ausfall der elektrischen Maschine führen kann. Die Verwendung eines Flächenisolierstoffs als Phasentrenner bietet also zwei signifikante Nachteile. Der eine Nachteil besteht darin, dass die Fertigung nicht oder nur schwer auto matisierbar und fehleranfällig ist, so dass eine manuelle Prüfung und teilweise auch Nachbesserungen erforderlich sind. Der andere Nachteil besteht darin, dass ein nachfolgender Im prägnierprozess nicht optimal abläuft, da die Phasentrenner den Fluss des Harzes behindern.

Ein Herstellungsverfahren der eingangs genannten Art, ein Stator einer rotatorischen elektrischen Maschine der eingangs genannten Art und eine rotatorische elektrische Maschine der eingangs genannten Art sind aus der JP S61 207 160 A bekannt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Mög lichkeiten zu schaffen, mittels derer, ausgehend von dem zu letzt genannten Stand der Technik, die Isolierschichten der art ausgestaltet werden können, dass in einem auf das Auf bringen der Isolierschichten nachfolgenden Imprägnierprozess der leichte Durchfluss eines Imprägnierungsharzes besonders problemlos und zuverlässig möglich ist.

Die Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun gen des Herstellungsverfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 8.

Erfindungsgemäß werden bei einem Herstellungsverfahren der eingangs genannten Art die Isolierschichten in Form einer je weiligen netzartigen Struktur mit Knotenpunkten und sich zwi schen den Knotenpunkten erstreckenden strebenartigen Verbin dungen gebildet.

Durch diese Vorgehensweise kann nicht nur die jeweilige Iso lierschicht auf den Bereich begrenzt werden, auf den es je weils ankommt, also auf den Bereich des jeweiligen Teilwick lungskopfes bzw. der Teilwicklungsköpfe. Vor allem ist es möglich, die jeweilige Isolierschicht als „luftige", lockere Struktur aufzubringen, so dass ein Durchfluss des Imprägnie rungsharzes im nachfolgenden Imprägnierprozess problemlos möglich ist.

Es ist möglich, dass die jeweilige Isolierschicht ausschließ lich auf die Teilwicklungsköpfe der Wicklungen der jeweils einen Phase eine jeweilige Isolierschicht aus Kunststoff auf gespritzt wird. Es ist jedoch ebenso möglich, dass die jewei lige Isolierschicht auf die Teilwicklungsköpfe aller zum Zeitpunkt des Aufspritzens der jeweiligen Isolierschicht be reits eingeführten Wicklungen aufgespritzt wird.

Es ist möglich, dass ausschließlich zwischen dem Einführen der Wicklungen jeweils einer der Phasen und dem Einführen der Wicklungen der jeweils nächsten Phase zumindest auf die Teil wicklungsköpfe der Wicklungen der jeweils einen Phase eine jeweilige Isolierschicht aus Kunststoff aufgespritzt wird. Alternativ ist es möglich, dass vor dem Einführen der Wick lungen der zuerst eingeführten Phase eine weitere Isolier schicht aus Kunststoff auf das Blechpaket und/oder nach dem Einführen der Wicklungen der zuletzt eingeführten Phase eine weitere Isolierschicht aus Kunststoff auf die Teilwicklungs köpfe der Wicklungen aller Phasen aufgespritzt wird.

Die Herstellung einer netzartigen Struktur ist auf besonders einfache Weise dadurch realisierbar, dass die Isolierschich ten jeweils aus einer Vielzahl von überlagerten Strängen des Kunststoffs bestehen. Zu diesem Zweck können beispielsweise die Isolierschichten mittels eines Düsenkopfs aufgebracht werden, der eine rotierende Austrittsdüse für den Kunststoff aufweist, wobei der Kunststoff in Form eines Strangs aus der rotierenden Austrittsdüse austritt. Der Düsenkopf wird in diesem Fall während des Austretens des Kunststoffs aus der rotierenden Austrittsdüse als Ganzes translatorisch bewegt.

Der Kunststoff kann nach Bedarf sein, solange er die gefor derten mechanischen und elektrischen Eigenschaften aufweist. Der Kunststoff kann daher - im Rahmen der geforderten Eigen- schäften - nach Bedarf als unter Feuchtigkeit und/oder bei Luftkontakt vernetzender Kunststoff oder als unter Feuchtig keit und/oder bei Luftkontakt nicht vernetzender Kunststoff ausgebildet sein.

Eine Schmelztemperatur oder Glasübergangstemperatur (genauer: der entsprechende Temperaturbereich) des Kunststoffs sollte oberhalb der maximalen Betriebstemperatur der elektrischen Maschine liegen. Insbesondere sollte die Schmelztemperatur oder Glasübergangstemperatur daher vorzugsweise bei mindes tens 120°C liegen, besser bei mindestens 150°C, insbesondere bei mindestens 180°C, beispielsweise bei mindestens 200°C.

Der Kunststoff kann ein thermoplastischer Schmelzkleber sein, insbesondere ein Polyolefin. Alternativ kann der Kunststoff ein Duroplast sein. Das Duroplast kann beispielsweise ein un ter UV-Licht bei Raumtemperatur vernetzendes Duroplast sein.

Die Aufgabe wird weiterhin durch einen Stator einer rotatori schen elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Stators sind Gegen stand der abhängigen Ansprüche 10 bis 16.

Erfindungsgemäß wird ein Stator der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet, dass die Isolierschichten in Form einer jeweiligen netzartigen Struktur mit Knotenpunkten und sich zwischen den Knotenpunkten erstreckenden strebenartigen Ver bindungen ausgebildet sind.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Stators korrespondieren mit denen des Herstellungsverfahrens. Auch die vorteilhaften Ausgestaltungen des Stators und die zugehörigen jeweiligen Vorteile korrespondieren mit denen des Herstellungsverfah rens .

Die Aufgabe wird weiterhin durch eine rotatorische elektri sche Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Er findungsgemäß ist bei einer rotatorischen elektrischen Ma- schine der eingangs genannten Art der Stator als erfindungs gemäßer Stator ausgebildet.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam menhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei spiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

FIG 1 einen Schnitt durch eine rotatorische elektrische

Maschine,

FIG 2 eine Ansicht eines Blechpakets aus einer Richtung

II-II in FIG 1,

FIG 3 das Blechpaket von FIG 2 von der Seite,

FIG 4 einen Düsenkopf von der Seite,

FIG 5 einen weiteren Düsenkopf von der Seite,

FIG 6 das Blechpaket von FIG 2 mit eingeführten Wicklun gen einer Phase,

FIG 7 das Blechpaket von FIG 6 von der Seite,

FIG 8 das Blechpaket von FIG 6 mit einer aufgebrachten

Isolierschicht,

FIG 9 das Blechpaket von FIG 8 von der Seite,

FIG 10 das Blechpaket von FIG 2 mit eingeführten Wicklun gen zweier Phasen,

FIG 11 das Blechpaket von FIG 10 von der Seite,

FIG 12 das Blechpaket von FIG 10 mit einer aufgebrachten

Isolierschicht,

FIG 13 das Blechpaket von FIG 12 von der Seite,

FIG 14 das Blechpaket von FIG 2 mit eingeführten Wicklun gen dreier Phasen,

FIG 15 das Blechpaket von FIG 14 von der Seite,

FIG 16 eine teilweise aufgebrachte Isolierschicht,

FIG 17 eine teilweise aufgebrachte Isolierschicht und FIG 18 den Düsenkopf von FIG 4 von vorne.

Gemäß FIG 1 weist eine rotatorische elektrische Maschine 1 einen Rotor 2 und einen Stator 3 auf. Der Rotor 2 ist dreh- fest auf einer Rotorwelle 4 angeordnet, die ihrerseits in La gern 5 drehbar gelagert ist. Die Rotorwelle 4 und mit ihr der Rotor 2 sind somit um eine Rotationsachse 6 rotierbar. Ein üblicherweise vorhandenes Gehäuse, Lagerschilde und andere Komponenten, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung von un tergeordneter Bedeutung sind, sind in FIG 1 nicht mit darge stellt .

Soweit nachfolgend die Begriffe „axial", „radial" und „tan gential" verwendet werden, sind sie stets auf die Rotations achse 6 bezogen. „Axial" bedeutet eine Richtung parallel zur Rotationsachse 6. „Radial" bedeutet eine Richtung orthogonal zur Rotationsachse 5 direkt auf die Rotationsachse 6 zu oder von ihr weg. „Tangential" ist eine Richtung, die sowohl or thogonal zur Axialrichtung als auch orthogonal zur Radial richtung gerichtet ist. „Tangential" ist also eine Richtung, die bei einer konstanten Axialposition und in einem konstan ten radialen Abstand von der Rotationsachse 6 kreisförmig um die Rotationsachse 6 herum gerichtet ist.

Sowohl der Rotor 2 als auch der Stator 3 umgeben die Rotati onsachse 6. In der Regel ist der Rotor 2 radial innen ange ordnet, der Stator 3 radial außen. In diesem Fall ist die elektrische Maschine 1 als Innenläufer ausgebildet. Es ist jedoch auch die umgekehrte Anordnung möglich. In diesem Fall ist die elektrische Maschine 1 als Außenläufer ausgebildet.

Der Stator 3 wird auf eine Art und Weise hergestellt, die nachstehend in Verbindung mit den weiteren Figuren näher er läutert wird.

Zum Herstellen des Stators 3 wird zunächst ein Blechpaket 7 des Stators 3 hergestellt. Das Herstellen des Blechpakets 7 erfolgt auf konventionelle Art und Weise und muss daher nicht näher erläutert werden. Die FIG 2 und 3 zeigen das Blechpaket 7. In das Blechpaket 7 sind gemäß den FIG 2 und 3 Nuten 8 eingebracht. Von den Nuten 8 sind in FIG 2 nur einige mit ih rem Bezugszeichen versehen. In FIG 3 sind nur die beiden in der Ansicht von FIG 3 äußersten Nuten 8 dargestellt. Die Nu ten 8 sind entsprechend der Darstellung der FIG 2 und 3 zu nächst noch leer. In die Nuten 8 werden im Laufe der Herstel lung des Stators 3 die Wicklungen 9a, 9b, 9c (siehe die FIG 6 bis 15) eines mehrphasigen Wicklungssystems eingeführt. Die Wicklungen 9a, 9b, 9c der einzelnen Phasen werden sequenziell nacheinander in die Nuten 8 eingeführt. In der Regel ist das Wicklungssystem dreiphasig.

Es ist möglich, dass entsprechend der Darstellung in den FIG 2 und 3 bereits vor dem Einführen der Wicklungen 9a der ers ten Phase eine Isolierschicht 10a auf das Blechpaket 7 aufge bracht wird. Falls dies der Fall sein sollte, wird die Iso lierschicht 10a aus Kunststoff auf das Blechpaket 7 aufge spritzt. Sowohl beim Aufspritzen als auch bei einem Aufsprü hen wird entsprechend der Darstellung in den FIG 4 und 5 der Kunststoff mittels eines Düsenkopfs 11 aufgebracht, wobei der Düsenkopf 11 eine Austrittsdüse 12 für den Kunststoff auf weist. Der Unterschied zwischen Aufspritzen und Aufsprühen besteht darin, dass der Kunststoff beim Aufspritzen entspre chend der Darstellung als Strahl oder Strang 13 aus der Aus trittsdüse 12 austritt, während der Kunststoff beim Aufsprü hen durch die Austrittsdüse 12 in kleine Tröpfchen zerstäubt wird. Aufgrund des Umstands, dass die Isolierschicht 10a nur optional vorhanden ist, ist sie nur in FIG 3 und auch dort nur gestrichelt dargestellt. Die Schichtdicke der Isolier schicht 10a kann nach Bedarf gewählt werden. Sie kann im Be reich von 0,1 mm bis 1 mm liegen. Diese Werte können im Ein zelfall auch unterschritten oder überschritten werden.

Als nächstes werden die Wicklungen 9a der ersten Phase in die entsprechenden Nuten 8 eingeführt. Das Einführen der Wicklun gen 9a der ersten Phase als solches erfolgt auf konventionel le Art und Weise und muss daher nicht näher erläutert werden. Die FIG 6 und 7 zeigen den entsprechenden Zwischenzustand bei der Herstellung des Stators 3. Von Bedeutung ist insbesonde re, dass Teile der Wicklungen 9a - die sogenannten Teilwick lungsköpfe 14a - in Axialrichtung über das Blechpaket 7 hin- ausragen. In den Teilwicklungsköpfen 14a verlaufen die Drähte der Wicklungen 9a von Nut 8 zu Nut 8.

Nach dem Einführen der Wicklungen 9a der ersten Phase, aber vor dem Einführen der Wicklungen 9b der zweiten Phase wird auf die Teilwicklungsköpfe 14a eine Isolierschicht 10b aufge bracht. Die FIG 8 und 9 zeigen den entsprechenden Zustand.

Das Aufbringen der Isolierschicht 10b erfolgt analog zum Auf bringen der Isolierschicht 10a. Im Gegensatz zur Isolier schicht 10a ist die Isolierschicht 10b jedoch stets vorhan den. Die Isolierschicht 10b ist entsprechend der Darstellung in den FIG 8 und 9 ausschließlich axial auf den Teilwick lungskopf 14a der ersten Phase aufgebracht. In der Regel ist die Isolierschicht 10b jedoch zusätzlich auch radial innen und/oder radial außen auf den Teilwicklungskopf 14a der ers ten Phase aufgebracht.

Nach dem Aufbringen der Isolierschicht 10b werden die Wick lungen 9b der zweiten Phase in die entsprechenden Nuten 8 eingeführt. Das Einführen der Wicklungen 9b der zweiten Phase als solches erfolgt auf konventionelle Art und Weise und muss daher nicht näher erläutert werden. Die FIG 10 und 11 zeigen den entsprechenden Zwischenzustand bei der Herstellung des Stators 3. Von Bedeutung ist insbesondere, dass Teile der Wicklungen 9b - die Teilwicklungsköpfe 14b - in Axialrichtung über das Blechpaket 7 hinausragen. In den Teilwicklungsköpfen 14b verlaufen die Drähte der Wicklungen 9b von Nut 8 zu Nut

Nach dem Einführen der Wicklungen 9b der zweiten Phase, aber vor dem Einführen der Wicklungen 9c der dritten Phase wird auf die Teilwicklungsköpfe 14b eine Isolierschicht 10c aufge bracht. Die FIG 12 und 13 zeigen den entsprechenden Zustand. Das Aufbringen der Isolierschicht 10c erfolgt analog zum Auf bringen der Isolierschicht 10a. Analog zur Isolierschicht 10b ist auch die Isolierschicht 10c stets vorhanden. Die Isolier schicht 10c ist - analog zur Isolierschicht 10b - entspre chend der Darstellung in den FIG 12 und 13 ausschließlich axial auf den Teilwicklungskopf 14b der zweiten Phase aufge bracht. In der Regel ist die Isolierschicht 10c jedoch zu sätzlich auch radial innen und/oder radial außen auf den Teilwicklungskopf 14b der zweiten Phase aufgebracht.

Es ist möglich, dass die Isolierschicht 10c ausschließlich auf die Teilwicklungsköpfe 14b der Wicklungen 9b der zweiten Phase aufgebracht wird. Es ist jedoch alternativ auch mög lich, dass die Isolierschicht 10c zusätzlich auch auf die Teilwicklungsköpfe 14a der Wicklungen 9a der ersten Phase aufgebracht wird.

Nach dem Aufbringen der Isolierschicht 10c werden die Wick lungen 9c der dritten Phase in die entsprechenden Nuten 8 eingeführt. Das Einführen der Wicklungen 9c der dritten Phase als solches erfolgt auf konventionelle Art und Weise und muss daher nicht näher erläutert werden. Die FIG 14 und 15 zeigen den entsprechenden Zustand bei der Herstellung des Stators 3. Von Bedeutung ist insbesondere, dass Teile der Wicklungen 9c - die Teilwicklungsköpfe 14c - in Axialrichtung über das Blechpaket 7 hinausragen. In den Teilwicklungsköpfen 14c ver laufen die Drähte der Wicklungen 9c von Nut 8 zu Nut 8.

Mit dem Einführen der Wicklungen 9c der dritten Phase ist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren abgeschlossen. Es ist jedoch möglich, dass nach dem Einführen der Wicklungen 9a bis 9c der Phasen eine Isolierschicht lOd auf die Teilwicklungs köpfe 14a bis 14c aufgebracht wird. Falls dies der Fall sein sollte, wird die Isolierschicht lOd analog zu den anderen Isolierschichten 10a bis 10c aufgespritzt . Aufgrund des Um stands, dass die Isolierschicht lOd nur optional vorhanden ist, ist sie nur in FIG 15 und auch dort nur gestrichelt dar gestellt. Es ist möglich, dass die Isolierschicht lOd aus schließlich axial auf die Teilwicklungsköpfe 14a bis 14c auf gebracht wird. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Isolierschicht lOd zusätzlich auch radial innen und/oder radial außen auf die Teilwicklungsköpfe 14a bis 14c aufge bracht wird. Weiterhin kann abschließend noch ein Tränken in Gießharz er folgen. Dieser Schritt ist ebenfalls konventionell ausgestal tet und muss daher nicht näher erläutert werden.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Art und Weise der Herstellung des Stators 3 ist somit zwischen den Teilwicklungsköpfen 14a bis 14c von unmittelbar nacheinander eingeführten Phasen eine jeweilige Isolierschicht 10b, 10c aus Kunststoff angeordnet. Die Isolierschichten 10b, 10c sind also, bezogen auf die je weilige Isolierschicht 10b, 10c, jeweils zwischen allen näher am Stator 3 angeordneten Teilwicklungsköpfen 14a, 14b und den weiter vom Stator 3 entfernt angeordneten Teilwicklungsköpfen 14b, 14c angeordnet. Vom Ansatz her gilt für die Isolier schichten 10a, lOd das gleiche, jedoch mit dem Unterschied, dass hier die Aufteilung entartet ist, da in diesen beiden Fällen, bezogen auf die jeweilige Isolierschicht 10a, lOd, alle Teilwicklungsköpfe 14a bis 14c auf derselben Seite der jeweiligen Isolierschicht 10a, lOd angeordnet sind.

Die Isolierschichten 10a bis lOd werden entsprechend der Dar stellung in FIG 16 jeweils in Form einer jeweiligen netzarti gen Struktur mit Knotenpunkten 15 und strebenartigen Verbin dungen 16 gebildet. Die strebenartigen Verbindungen 16 er strecken sich jeweils zwischen den Knotenpunkten 15. Bei spielsweise können die Isolierschichten 10a bis lOd entspre chend der Darstellung in FIG 17 jeweils aus einer Vielzahl von überlagerten Strängen 13 des Kunststoffs bestehen.

Zum Aufbringen einer derartigen netzartigen Struktur ist der Düsenkopf 11 vorzugsweise entsprechend FIG 4 ausgebildet, so dass also der Kunststoff als Strahl oder Strang 13 aus der Austrittsdüse 12 austritt. Insbesondere ist es entsprechend der Darstellung in FIG 18 - siehe ergänzend FIG 4 möglich, dass der Düsenkopf 11 eine rotierende Austrittsdüse 12 auf weist. In diesem Fall wird die Austrittsdüse 12 um eine Achse 17 rotiert, und zwar während des Austretens des Kunststoffs aus der rotierenden Austrittsdüse 12. Weiterhin wird der Dü senkopf 11 während des Austretens des Kunststoffs aus der ro- tierenden Austrittsdüse 12 als Ganzes translatorisch bewegt. Dies ist in FIG 17 durch einen Richtungspfeil x angedeutet.

In diesem Fall bestehen die Isolierschichten 10a bis lOd aus einer Vielzahl von zusammenhängenden Ringen mit einem Durch messer, die jeweils um einen Versatz gegeneinander versetzt sind. Vorzugsweise wird der Düsenkopf 11 während einer voll ständigen Rotation der Austrittsdüse 12 um die Achse 17 nur um einen Versatz bewegt, der kleiner als der Durchmesser ist.

Der Kunststoff als solcher kann nach Bedarf bestimmt werden. Es kann sich beispielsweise um einen Kunststoff handeln, der unter Feuchtigkeit und/oder bei Luftkontakt vernetzt. Ebenso kann es sich aber auch um einen Kunststoff handeln, der unter Feuchtigkeit und/oder bei Luftkontakt nicht vernetzt. Die Schmelztemperatur des Kunststoffs sollte vorzugsweise bei mindestens 120°C liegen, besser bei mindestens 150°C, insbe sondere bei mindestens 180°C, beispielsweise bei mindestens 200°C. Gleiches gilt für die Glasübergangstemperatur, welche - insbesondere bei einem thermoplastischen Schmelzkleber - unterhalb der Schmelztemperatur oder - insbesondere bei einem Duroplast - unterhalb der Zerset Z ungstemperatur liegt. Derar tige Kunststoffe sind Fachleuten bekannt. Beispielsweise kann der Kunststoff ein thermoplastischer Schmelzkleber sein, ins besondere ein Polyolefin. Alternativ kann es sich um ein Duroplast handeln, insbesondere ein unter UV-Licht bei Raum temperatur vernetzendes Duroplast.

Die Größe und die Beschaffenheit der Isolierschichten 10a bis lOd kann nach Bedarf eingestellt werden. Einfluss auf die Größe und die Beschaffenheit der Isolierschichten 10a bis lOd haben insbesondere

die Art des verwendeten Kunststoffs,

die Temperatur des Kunststoffs beim Austreten aus der Aus trittsdüse 12,

der Spritzdruck, mit welchem der Kunststoff aus der Aus trittsdüse 12 austritt,

die Geschwindigkeit, mit welcher der Kunststoff aus der Austrittsdüse 12 austritt, der Abstand der Austrittsdüse 12 vom jeweiligen Unter grund,

die Drehzahl, mit welcher die Austrittsdüse 12 rotiert, und

die Geschwindigkeit, mit welcher der Düsenkopf 11 trans latorisch bewegt wird.

In einem konkreten Versuch wurde beispielsweise ein Klebstoff auf Basis von Polyolefin mit einer Schmelztemperatur von ca. 200°C verwendet. Die Temperatur des Kunststoffs beim Austre ten aus der Austrittsdüse 12 betrug 220°C, der Spritzdruck 3 bar. Der Kunststoff trat mit einer Geschwindigkeit von ca. 5m/s als Strang 13 aus der Austrittsdüse 12 aus. Der Abstand der Austrittsdüse 12 vom jeweiligen Untergrund betrug ca. 8 cm, die Drehzahl der Austrittsdüse 12 lag bei 600 Umdrehun gen/min. Die translatorische Geschwindigkeit lag bei 3cm/s. Die aufgebrachten Isolierschichten 10a bis lOd hafteten sehr gut auf ihrem Untergrund. Ein Verrutschen beim Einführen der jeweils nächsten Wicklungen 9a bis 9c war nicht zu beobach ten .

Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung somit fol genden Sachverhalt:

Ein Stator 3 einer rotatorischen elektrischen Maschine 1 weist ein Blechpaket 7 auf, in das Nuten 8 für die Wicklungen 9a bis 9c eines mehrphasigen Wicklungssystems eingebracht sind. In die Nuten 8 werden sequenziell nacheinander die Wicklungen 9a bis 9c der einzelnen Phasen eingeführt. Zwi schen dem Einführen der Wicklungen 9a, 9b jeweils einer der Phasen und dem Einführen der Wicklungen 9b, 9c der jeweils nächsten Phase wird zumindest auf die Teilwicklungsköpfe 14a, 14b der Wicklungen 9a, 9b der jeweils einen Phase eine jewei lige Isolierschicht 10b, 10c aus Kunststoff aufgespritzt . Die Isolierschichten 10a bis lOd werden jeweils in Form einer netzartigen Struktur mit Knotenpunkten 15 und sich zwischen den Knoten Punkten 15 erstreckenden strebenartigen Verbindun gen 16 gebildet. Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbeson dere ist das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren vollauto- matisierbar. Das Aufbringen der Isolierschichten 10a bis lOd kann beispielsweise mittels eines Roboters erfolgen. Die Iso lierschichten 10a bis lOd können weiterhin ohne weiteres als poröse Struktur aufgebracht werden, so dass ein flächiges, verschmolzenes Gitternetz aus den Knotenpunkten 15 und den strebenartigen Verbindungen 16 entsteht. Die Isolierschichten 10a bis lOd weisen eine sehr gute Haftung auf dem jeweiligen Untergrund (Blechpaket 7 und Teilwicklungsköpfe 14a bis 14c) auf. Mit ihrem Untergrund sind die Isolierschichten 10a bis lOd also verklebt. Sie sind bereits wenige Sekunden nach dem Aufbringen erkaltet und danach klebfrei. Mit dem auf ihnen aufliegenden Teilwicklungskopf 14a bis 14c sind sie hingegen nicht verklebt.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .