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Title:
SEMI-FINISHED PRODUCT FOR PRODUCING A SLOT INSULATION ELEMENT, SLOT INSULATION ELEMENT, AND STATOR FOR AN ELECTRICAL MACHINE WITH A SLOT INSULATION ELEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/143657
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a semi-finished product (1), in particular a blank, for producing a slot insulation element (100), wherein the blank is manufactured from a flat, electrically insulating material, comprises a rectangular slot section (10) adapted to be disposed in a slot of a stator (200) of an electrical machine, and comprises a first coil end section (20) disposed in a longitudinal direction (L) adjacent to the slot section (10) and adapted to be disposed outside of the slot in the region of a coil end of the electrical machine, the semi-finished product being characterised in that the first coil end section (10) has a greater width (B1) than the slot section (B2) in a width direction (B) perpendicular to the longitudinal direction (L).

Inventors:
SELL-LE BLANC FLORIAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2022/100940
Publication Date:
August 03, 2023
Filing Date:
December 12, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
H02K3/34; H02K3/38
Foreign References:
JP3843644B22006-11-08
CN105684278B2018-08-10
DE102011089662A12012-06-28
DE102004013579A12004-10-28
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Claims:
Patentansprüche Halbzeug (1), insbesondere Zuschnitt, zur Herstellung eines Nutisolationselements (100), wobei das Halbzeug (1) aus einem flachen, elektrisch isolierenden Material gefertigt ist, einen rechteckigen Nutbereich (10) aufweist, der zur Anordnung in einer Nut eines Stators (200) einer elektrischen Maschine geeignet ist, und einen ersten Wickel kopfbereich (20) aufweist, der in einer Längsrichtung (L) an den Nutbereich (10) anschließend angeordnet ist und zur Anordnung außerhalb der Nut im Bereich eines Wickelkopfes der elektrischen Maschine geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wickelkopfbereich (10) in einer senkrecht zu der Längsrichtung (L) angeordneten Breitenrichtung (B) eine größere Breite (B1) aufweist als der Nutbereich (B2). Halbzeug (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschnitt (1) einen zweiten Wickelkopfbereich (30) aufweist, der in einer Längsrichtung (L) an den Nutbereich (10) anschließend angeordnet ist und zur Anordnung außerhalb der Nut im Bereich eines Wickelkopfes der elektrischen Maschine geeignet ist, wobei der zweite Wckelkopfbereich (30) in einer senkrecht zur der Längsrichtung (L) angeordneten Breitenrichtung (B) eine größere Breite (B2) aufweist als der Nutbereich (10) und wobei der erste und der zweite Wickelkopfbereich (20, 30) auf gegenüberliegenden Seiten des Nutbereichs (10) angeordnet sind. Halbzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Wickelkopfbereich (20, 30) Falzlinien (21, 22, 31, 32) aufweist, die schräg zu der Längsrichtung (L) verlaufend angeordnet sind. Halbzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Wickelkopfbereich (20, 30) einen mittleren Abschnitt (23, 33) und zwei an den mittleren Abschnitt (23, 33) angrenzende Seitenabschnitte (24, 34) aufweist, die jeweils durch eine schräg zu der Längsrichtung (L) verlaufend angeordnete innere Falzlinie (21, 31) von dem mittleren Abschnitt (23, 33) getrennt sind.

BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP Halbzeug (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Wickel kopfbereich (20, 30) zwei jeweils an einen der Seitenabschnitte (24, 34) angrenzende Außenabschnitte (25, 35) aufweist, die jeweils durch eine schräg zu der Längsrichtung (L) verlaufend angeordnete äußere Falzlinie (22, 32) von dem jeweiligen Seitenabschnitt (24, 34) getrennt sind. Halbzeug (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die innere und die äußere Falzlinie (21 , 22, 31 , 32) parallel angeordnet sind. Halbzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B1) des ersten und/oder zweiten Wickelkopfbereichs (20, 30) ausgehend von einem Übergang zu dem Nutbereich (10) entlang der Längsrichtung (L) bis zu einem Punkt maximaler Breite zunimmt. Halbzeug (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B1) des ersten und/oder zweiten Wickelkopfbereichs (20, 30) ausgehend von dem Punkt maximaler Breite entlang der Längsrichtung (L) abnimmt. Nutisolationselement (100) für eine elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutisolationselement (100) aus einem Halbzeug (1), insbesondere einem Zuschnitt, nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist. Nutisolationselement (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenabschnitte (25) des Halbzeugs (1) derart angeordnet sind, dass sich diese überlappen. Elektrische Maschine mit mehreren Nuten, insbesondere Statornuten oder Rotornuten, wobei in den Nuten jeweils ein Nutisolationselement (100) nach einem der Ansprüche 9 oder 10 angeordnet ist.

BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP

Description:
Halbzeug zur Herstellung eines Nutisolationselements, Nutisolationselement und Stator für eine elektrische Maschine mit einem Nutisolationselement

Die Erfindung betrifft ein Halbzeug, insbesondere einen Zuschnitt, zur Herstellung eines Nutisolationselements. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Nutisolationselement. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einem Nutisolationselement.

Ein Stator einer elektrischen Maschine mit einer Wellenwicklung weist typischerweise in axialer Richtung des Stators verlaufende Nuten auf, in welchen Wicklungsleiter geführt sind. An den Stirnseiten des Stators treten die Wicklungsleiter aus dem Stator aus, durchlaufen einen gekrümmten bzw. abgewinkelten Bereich und laufen in eine andere Nut des Stators ein. Die außerhalb des Stators an dessen Stirnseite hervorstehenden und umgebogenen Wicklungsleiter bilden einen sogenannten Wickelkopf der elektrischen Maschine. Bei elektrischen Maschinen mit einer Rotorwicklung, beispielsweise fremderregten Synchronmaschinen, ergibt sich ein entsprechender Wickelkopf an den Stirnseiten des Rotors.

Zur elektrischen Isolierung sind in die Nuten üblicherweise Nutisolationselemente aus einem elektrisch isolierenden Material eingelegt. Beispielsweise können die Nutisolationselemente aus einem Papier gebildet sein. Diese Nutisolationselemente ragen über die axiale Länge der Nut an der Stirnseite des Stators aus der Nut hervor, um elektrische Luft- und Kriechstrecken für die Isolation abzubilden. Um eine unerwünschte Beschädigung der Nutisolationselemente zu verhindern, sind die Wicklungsleiter im Bereich dieses Überstands der Nutisolationselemente in der Regel mit einem geraden Verlauf ausgebildet. Die Krümmung bzw. Biegung der Wicklungsleiter kann daher erst ab einem Abstand von der Stirnseite erfolgen, die durch den Überstand des Nutisolationselements bzw. den Luft- und Kriechstrecken vorgegeben ist. Insofern sind einer kompakten Ausgestaltung des Wickelkopf durch den Überstand der Nutisolationselemente Grenzen gesetzt.

Im Stand der Technik ist es ferner bekannt, in einer Nut angeordnete Nutisolationselemente im Bereich ihres Überstands mit thermischen Verfahren zu behandeln, um eine Krümmung bzw. Biegung der Wicklungsleiter bereits im Bereich des Überstands zu ermöglichen. Hierdurch entstehen mechanische Belastungen, die zu einem Materialversagen des Nutisolationselements und damit einer drastischen Reduktion der Insolationseigenschaften führen können. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, eine möglichst kompakte Ausbildung des Wickelkopfs einer elektrischen Maschine zu ermöglichen ohne Einbußen hinsichtlich der Isolationseigenschaften der Nutisolationselemente hinnehmen zu müssen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Halbzeug, insbesondere einen Zuschnitt, zur Herstellung eines Nutisolationselements, wobei das Halbzeug aus einem flachen, elektrisch isolierenden Material gefertigt ist, einen rechteckigen Nutbereich aufweist, der zur Anordnung in einer Nut eines Stators einer elektrischen Maschine geeignet ist, und einen ersten Wickelkopfbereich aufweist, der in einer Längsrichtung an den Nutbereich anschließend angeordnet ist und zur Anordnung außerhalb der Nut im Bereich eines Wickelkopfes der elektrischen Maschine geeignet ist, wobei der erste Wickelkopfbereich in einer senkrecht zu der Längsrichtung angeordneten Breitenrichtung eine größere Breite aufweist als der Nutbereich.

Dadurch, dass der Wickelkopfbereich des Halbzeugs breiter ausgebildet ist als der Nutbereich des Halbzeugs, kann aus dem Halbzeug ein Nutisolationselement gebildet werden, welches einen Querschnitt aufweist, der sich außerhalb der Nut aufweitet. Durch diesen gegenüber der Nut aufgeweiteten Querschnitt des Nutisolationselements wird es möglich, die Wicklungsleiter bereits in dem Bereich außerhalb der Nut mit einer Krümmung zu versehen, in welchem die Wicklungsleiter mit dem Nutisolationselement versehen sind, ohne dass ein unerwünschtes Reißen oder eine Abweichung der Formtreue des Nutisolationselements befürchtet werden muss. Insofern können die Wicklungsleiter mit einer stärkeren Krümmung, d.h. mit einem geringeren Krümmungsradius, aus der Nut herauszuführt werden und/oder der Abstand zwischen dem Austritt der Wicklungsleiter aus der Nut und dem Beginn ihrer Krümmung kann reduziert werden. Folglich kann der Wickelkopf der elektrischen Maschine kompakter ausgebildet werden. Eine thermische Behandlung der Nutisolationselemente ist - anders als im Stand der Technik - bei Verwendung des erfindungsgemäßen Halbzeugs nicht erforderlich, so dass das Risiko eines Materialversagens des Nutisolationselements reduziert wird.

Bevorzugt ist das Halbzeug ein Zuschnitt. Der Zuschnitt kann durch Stanzen oder Schneiden einer Lage des flachen, elektrisch isolierenden Materials bereitgestellt sein. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Halbzeug durch Verbinden mehrerer Elemente des flachen, elektrisch isolierenden Materials bereitgestellt ist. Bevorzugt ist das flache, elektrisch isolierende Material ein Papier. Alternativ kann das flache, elektrisch isolierende Material eine Folie oder ein Textil sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Halbzeug einen zweiten Wickelkopfbereich aufweist, der in einer Längsrichtung an den Nutbereich anschließend angeordnet ist und zur Anordnung außerhalb der Nut im Bereich eines Wickelkopfes der elektrischen Maschine geeignet ist, wobei der zweite Wickelkopfbereich in einer senkrecht zur der Längsrichtung angeordneten Breitenrichtung eine größere Breite aufweist als der Nutbereich und wobei der erste und der zweite Wickelkopfbereich auf gegenüberliegenden Seiten des Nutbereichs angeordnet sind. Durch das Vorsehen eines ersten und eines zweiten Wickelkopfbereichs wird es möglich, ein Nutisolationselement auszubilden, welches einen Querschnitt aufweist, der sich auf zwei sich gegenüberliegenden Stirnseiten der Nut bzw. des Stators aufweitet. Insofern können die Wickelköpfe der elektrischen Maschine an beiden Stirnseiten des Stators kompakt ausgebildet werden. Bevorzugt sind der erste und der zweite Wickelkopfbereich des Halbzeugs spiegelbildlich identisch ausgebildet. Eine derartige Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass das aus dem Halbzeug gebildete Nutisolationselement auf beiden Seiten eine identische Aufweitung seines Querschnitts aufweist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der erste und/oder zweite Wickelkopfbereich Falzlinien aufweist, die schräg zu der Längsrichtung verlaufend angeordnet sind. Durch die schräg zur Längsrichtung verlaufenden Falzlinien können mehrere Seitenabschnitte des Wickelkopfbereichs definiert werden. Beispielsweise ist es durch das Vorsehen von genau zwei schräg zur Längsrichtung verlaufenden Falzlinien möglich, genau drei Seitenabschnitte des Wickelkopfbereichs zu definieren. Ein derartiger Wickelkopfbereich kann einen U-förmigen Querschnitt aufweisen, d.h. er kann drei Seiten eines Wicklungsleiters bedecken. Ferner ist es durch das Vorsehen von genau vier schräg zur Längsrichtung verlaufenden Falzlinien möglich, genau fünf Seitenabschnitte des Wickelkopfbereichs zu definieren. Somit kann entweder ein fünfseitiger Querschnitt gebildet werden oder es können zwei Seitenabschnitte überlappend angeordnet werden, um einen umlaufenden vierseitigen Querschnitt (O-Form) zu bilden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der erste und/oder zweite Wickelkopfbereich einen mittleren Abschnitt und zwei an den mittleren Abschnitt angrenzende Seitenabschnitte aufweist, die jeweils durch eine schräg zu der Längsrichtung verlaufend angeordnete innere Falzlinie von dem mittleren Abschnitt getrennt sind. Durch eine derartige Ausgestaltung des Halbzeugs kann ein Nutisolationselement erhalten werden, welches einen U-förmigen Querschnitt zumindest in dem aus der Nut überstehenden Bereich aufweist. Bevorzugt umfasst der Nutbereich des Halbzeugs einen mittleren Nut-Abschnitt und zwei an den mittleren Nut-Abschnitt angrenzende Nut-Seitenabschnitte, die jeweils durch eine parallel zu der Längsrichtung verlaufend angeordnete innere Nut-Falzlinie von dem mittleren Nut- Abschnitt getrennt sind. Durch eine derartige Ausgestaltung des Halbzeugs kann ein Nutisolationselement erhalten werden, welches einen U-förmigen Querschnitt auch in dem Nutbereich aufweist. Bevorzugt gehen die inneren Nut-Falzlinien des Nutbereichs in die inneren Falzlinien des Wickelkopfbereichs über.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht zusätzlich vor, dass der erste und/oder zweite Wickelkopfbereich zwei jeweils an einen der Seitenabschnitte angrenzende Außenabschnitte aufweist, die jeweils durch eine schräg zu der Längsrichtung verlaufend angeordnete äußere Falzlinie von dem jeweiligen Seitenabschnitt getrennt sind. Durch eine derartige Ausgestaltung des Halbzeugs kann ein Nutisolationselement erhalten werden, welches einen O-förmigen Querschnitt zumindest in dem aus der Nut überstehenden Bereich aufweist. Bevorzugt umfasst der Nutbereich des Halbzeugs zwei jeweils an einen der Nut- Seitenabschnitte angrenzende Nut-Außenabschnitte, die jeweils durch eine parallel zu der Längsrichtung verlaufend angeordnete äußere Nut-Falzlinie von dem jeweiligen Nut- Seitenabschnitt getrennt sind. Durch eine derartige Ausgestaltung des Halbzeugs kann ein Nutisolationselement erhalten werden, welches einen O-förmigen Querschnitt auch in dem Nutbereich aufweist. Bevorzugt gehen die äußeren Nut-Falzlinien des Nutbereichs in die äußeren Falzlinien des Wickelkopfbereichs über.

In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die innere und die äußere Falzlinie parallel angeordnet sind. Hierdurch können im Seitenabschnitte mit konstanter Breite erhalten werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Breite des ersten und/oder zweiten Wickelkopfbereichs ausgehend von einem Übergang zu dem Nutbereich entlang der Längsrichtung bis zu einem Punkt maximaler Breite zunimmt. Durch eine solche Zunahme der Breite des jeweiligen Wickelkopfbereichs des Halbzeugs kann bei dem aus dem Halbzeug gefertigten Nutisolationselement ein trichterförmiger Abschnitt erhalten werden. Dieser trichterförmige Abschnitt kann in einem Zustand, in welchem das Nutisolationselement in dem Stator angeordnet ist, an der Stirnseite der des Stators aus diesem herausstehen. Die trichterförmige Ausgestaltung ermöglicht eine gebogene Ausgestaltung der Wicklungsleiter direkt nach dem Austritt aus der Nut des Stators. Bevorzugt nimmt die Breite des ersten und/oder zweiten Wickelkopfbereichs entlang der Längsrichtung linear zu. Alternativ kann die Zunahme der Breite nichtlinear erfolgen, beispielsweise quadratisch.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die Breite des ersten und/oder zweiten Wickelkopfbereichs ausgehend von dem Punkt maximaler Breite entlang der Längsrichtung abnimmt.

Zur Lösung eingangs genannter Aufgabe wird ferner ein Nutisolationselement für einen Stator einer elektrischen Maschine vorgeschlagen, welches aus einem vorstehend beschriebenen Halbzeug hergestellt ist.

Durch das Nutisolationselement können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem Halbzeug erläutert worden sind. Insbesondere kann das Nutisolationselement aus dem Halbzeug allein durch Falten bzw. Falzen gebildet sein. Eine thermische Behandlung ist zur Bildung des Nutisolationselements nicht erforderlich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nutisolationselements ist vorgesehen, dass die Außenabschnitte des Halbzeugs derart angeordnet sind, dass sich diese überlappen. Durch eine derartige Anordnung kann ein Nutisolationselement mit einem O-förmigen Querschnitt erhalten werden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Maschine mit mehreren Nuten, insbesondere Statornuten oder Rotornuten, wobei in den Nuten jeweils ein vorstehend beschriebenes Nutisolationselement angeordnet ist.

Bei der elektrischen Maschine können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem Zuschnitt erläutert worden sind.

Bei einem Verfahren zur Montage des Nutisolationselements in einer Nut einer elektrischen Maschine wird das Nutisolationselement, insbesondere durch Falten oder Falzen entlang der Falzlinien, aus den Halbzeug ausgebildet und in der Nut angeordnet.

Bei dem Verfahren kann das Nutisolationselement mit einem radialem Überstand in der Nut angeordnet werden, beispielsweise durch eine Bewegung in axialer Richtung der Nut. In einem weiteren Verfahrensschritt kann durch ein formgebendes Werkzeug oder Element die Endkontur des Nutisolationselements erreicht werden. Alternativ ist es möglich, das Nutisolationselement in einem Magazin anzuordnen und die Endkontur auszuformen. Daran anschließend kann das Nutisolationselement, insbesondere durch eine Bewegung in radialer Richtung der Nut, in die Nut eingebracht werden.

Für die Applikation dieser Erfindung für Wicklungen von Rotoren und Statoren mit unrunden Leiterprofilen ist eine vorteilhafte Ausgestaltung die Ausformung der finalen Kontur des Nutisolationselements vor der eigentlichen Wicklungsmontage für radiale Fügeverfahren bspw. für Wellenwicklungen. Für axiale Fügeverfahren bspw. für Hairpinwicklungen kann die Ausformung der finalen Kontur des Nutisolationselements gemeinsam mit der Montage der Wicklungsleiter in der Nut erfolgen.

Die Applikation dieser Erfindung für Wicklungen von Rotoren und Statoren mit runden Leiterprofilen wird in der Regel mit vorheriger Ausformung der finalen Kontur des Nutisolationselements ausgeführt.

Bei dem Nutisolationselement und der elektrischen Maschine können die im Zusammenhang mit dem Zuschnitt beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Merkmale allein oder in Kombination Anwendung finden.

Um die eingangs erwähnten Luft- und Kriechstrecken einzuhalten, kann es vorteilhaft sein, den Überstand des Nutisolationselements an der Stirnseite der Nut nicht minimal zu wählen. Dadurch kann sich die Länge des Nutisolationselements im Vergleich zu einer Nutisolation gemäß dem Stand der Technik in axialer Richtung vergrößern, da durch die größere Breite des Nutisolationselement bzw. dessen Trichterform eine Zusatzlänge an Material benötigt wird, um denselben axialen Überstand wie im Stand der Technik zu erreichen.

Insbesondere in Bezug auf die Einhaltung der Luft und Kriechstrecken für den Luftspalt der Rotor- oder Statornut kann es sinnvoll sein zusätzliche Isolationselemente, beispielsweise Deckschieber oder Nutverschlusskeile, vorzusehen. Die Form dieser Isolationselemente in der Nut, wird bevorzugt auf die finale Kontur des Nutisolationselements angepasst. Dies kann in einer vorteilhaften Ausprägung der Erfindung mit zwei konischen Formen im Bereich der Wickelköpfe realisiert werden. Alternativ ist die Montage von mehrteiligen Deckschiebern eine technische Alternative, um mögliche Verletzungen der Luft- und Kriechstrecke zu vermeiden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert werden. Hierin zeigt: Fig. 1 ein aus einer Nut eines Stators austretender Wicklungsleiter gemäß dem Stand der Technik in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 2 ein aus einer Nut eines Stators austretender Wicklungsleiter mit einem Nutisolationselement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Halbzeugs für ein Nutisolationselement gemäß der Erfindung in einer Draufsicht;

Fig. 4 eine Nut eines Stators mit einem Nutisolationselement, welches aus dem Halbzeug gemäß Fig. 3 gebildet ist in einer Aufsicht auf die Nut von einer Stirnseite des Stators;

Fig. 5 die Nut gemäß Fig. 4 in einer Aufsicht auf die Nut von einem Innendurchmesser des Stators;

Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Halbzeugs für ein Nutisolationselement gemäß der Erfindung in einer Draufsicht;

Fig. 7 eine Nut eines Stators mit einem Nutisolationselement, welches aus dem Halbzeug gemäß Fig. 6 gebildet ist in einer Aufsicht auf die Nut von einer Stirnseite des Stators;

Fig. 8 die Nut gemäß Fig. 7 in einer Aufsicht auf die Nut von einem Innendurchmesser des Stators;

In der Fig. 1 ist in einer schematischen Seitenansicht ein aus einer Nut eines Stators 200 austretender Wicklungsleiter 201 gemäß dem Stand der Technik gezeigt. In der Nut ist ein herkömmliches Nutisolationselement 100 gemäß dem Stand der Technik angeordnet. Das Nutisolationselement 100 ragt an der Stirnseite des Stators 200 aus der Nut hervor. Der entsprechende Überstand ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen H2 bezeichnet. Der Wicklungsleiter 201 weist im Bereich dieses Überstands H2 des Nutisolationselements 100 einen geraden Verlauf auf, d.h. er steht im Wesentlichen senkrecht aus der Nut des Stators 200 hervor. Eine Krümmung bzw. Biegung des Wicklungsleiters 201 setzt erst in einem Bereich ein, der einen größeren Abstand von der Stirnseite aufweist als der Überstand H2 des Nutisolationselements 100. Die Höhe H1 des gebogenen Wicklungsleiters 201 bzw. des Wickelkopfs addiert sich zu dem Überstand H2 des Nutisolationselements. Insgesamt ergibt sich somit eine Ausgestaltung der elektrischen Maschine, bei welcher der Wickelkopf um die Summe der Höhe des Wicklungsleiters H1 und dem Überstand aus der Stirnseite des Stators hervorsteht.

Die Darstellung in Fig. 2 zeigt einen Stator 200 für eine elektrische Maschine mit einer von mehreren Statornuten, wobei in der Statornut ein Nutisolationselement 100 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung angeordnet ist. Hierdurch wir eine im Vergleich zu Fig. 1 kompaktere Ausgestaltung erreicht, da die Biegung des Wicklungsleiters 201 bereits an der Stelle des Austritts aus der Nut des Stators 200 beginnen kann. Das Nutisolationselement 100 ist aus einem als Zuschnitt ausgebildeten Halbzeug 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt. Im Folgenden sollen mehrere Ausführungsbeispiele solcher Halbzeuge 1 erläutert werden.

Die Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Halbzeugs 1 zur Herstellung eines Nutisolationselements 100. Der Halbzeug 1 besteht aus einem flachen, elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus einem Papier und weist einen rechteckigen Nutbereich 10 auf, der zur Anordnung in einer Nut eines Stators 200 einer elektrischen Maschine geeignet ist. Hierzu sind in dem Nutbereich 10 zwei Falzlinien 11 vorgesehen, die parallel zu einer Längsrichtung L des Halbzeugs 1 verlaufend angeordnet sind. Durch das Falten entlang dieser Falzlinien 11 kann ein U-förmiger Nutbereich des Nutisolationselements 100 erzeugt werden, welcher in der Nut des Stators 200 angeordnet werden kann.

Angrenzend an den Nutbereich 10 des Halbzeugs 1 ist ein erster Wickelkopfbereich 20 vorgesehen, der in der Längsrichtung L benachbart zu dem Nutbereich 10 angeordnet ist. Der Wickel kopfberiech 20 ist zur Anordnung außerhalb der Nut im Bereich eines Wickelkopfes der elektrischen Maschine geeignet und weist eine Breite B1 auf, die größer ist als eine Breite B1 des Nutbereichs 10. Insofern ist der erste Wickelkopfbereich 10 in einer senkrecht zu der Längsrichtung L angeordneten Breitenrichtung B mit einer größeren Breite B1 ausgebildet als der Nutbereich B2. Auf einer Seite des Nutbereichs 10, die dem ersten Wickelkopfbereich 20 entlang der Längsrichtung L gegenüberliegt ist ein zweiter Wickelkopfbereich 20 angeordnet. Der zweite Wickelkopfbereich 30 schließt sich ebenfalls in der Längsrichtung L an den Nutbereich 10 an und ist zur Anordnung außerhalb der Nut im Bereich eines Wickelkopfes der elektrischen Maschine geeignet ist. Der zweite Wickelkopfbereich 30 weist in der Breitenrichtung B eine größere Breite B2 auf als der Nutbereich 10. Insofern sind der erste und zweite Wickelkopfbereich 20, 30 mit identischer Form ausgebildet.

In dem ersten und zweiten Wickelkopfbereich 20, 30 sind Falzlinien 21 , 31 vorgesehen, die sich an die Falzlinien 11 des Nutbereichs anschließen und schräg zu der Längsrichtung L verlaufend angeordnet sind. Diese Falzlinien 21 , 31 trennen einen mittleren Abschnitt 23, 33 des jeweiligen Wickelkopfbereichs 20, 30 von einem an den mittleren Abschnitt 23, 33 angrenzenden Seitenabschnitt 24, 34. Durch falten entlang der schrägen Falzlinen 21, 31 ergibt sich ein trichterartiger Verlauf mit U-förmigen Querschnitt des Nutisolationselements 100 außerhalb der Nut, vgl. Fig. 2, 4 und 5.

In Fig. 3 ist ferner erkennbar, dass die Breite B1 des ersten und/oder zweiten Wickelkopfbereichs 20, 30 ausgehend von einem Übergang zu dem Nutbereich 10 entlang der Längsrichtung L bis zu einem Punkt maximaler Breite zunimmt und dann ausgehend von dem Punkt maximaler Breite entlang der Längsrichtung L abnimmt.

Die Darstellungen in Fig. 4 und 5 zeigen ein Nutisolationselement 100, welches aus einem Halbzeug 1 nach Fig. 3 hergestellt und in einer Nut eines Stators 200 angeordnet ist.

Die Darstellung Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines eines Halbzeugs 1 zur Herstellung eines Nutisolationselements 100. Dieser Halbzeug 1 ist ähnelt des Halbzeug gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel - Elemente mit gleicher Funktion sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Daher wird auf die Beschreibung zu Fig. 3 verwiesen. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel äußere Falzlinien 12, 22, 32 vorgesehen, die bezüglich einer virtuellen Mittelachse entlang der Längsrichtung L des Halbzeugs weiter außen angeordnet sind als die im Zusammenhang mit Fig. 3 erläuterten inneren Falzlinien 11, 21, 32. Im Nutbereich 10 sind diese äußeren Falzlinien 12 parallel zu den innen Falzlinien 11 und parallel zur Längsrichtung L verlaufend angeordnet. Durch das Falten entlang dieser Falzlinien 11 , 12 kann ein O-förmiger Nutbereich des Nutisolationselements 100 erzeugt werden, bei dem die äußeren Abschnitte des Nutbereichs überlappend angeordnet werden.

Der erste und der zweite Wickelkopfbereich 20, 30 weisen zwei jeweils an einen der Seitenabschnitte 24, 34 angrenzende Außenabschnitte 25, 35 auf. Diese Außenabschnitt 25, 35 sind jeweils durch eine schräg zu der Längsrichtung L verlaufend angeordnete äußere Falzlinie 22, 32 von dem jeweiligen Seitenabschnitt 24, 34 getrennt. Die inneren Falzlinien 21 , 31 und die äußeren Falzlinien 22, 32 sind parallel angeordnet. Die Darstellungen in Fig. 7 und 8 zeigen ein Nutisolationselement 100, welches aus einem Halbzeug 1 nach Fig. 6 hergestellt und in einer Nut eines Stators 200 angeordnet ist. Es ist erkennbar, dass die Außenabschnitte 25 des Halbzeugs 1 derart angeordnet sind, dass sich diese überlappen.

Bezugszeichenliste

1 Zuschnitt

10 Nutbereich

20 Wickelkopfbereich

21 innere Falzlinie

22 äußere Falzlinie

23 mittlerer Abschnitt

24 Seitenabschnitt

25 Außenabschnitt

30 Wickelkopfbereich

31 innere Falzlinie

32 äußere Falzlinie

33 mittlerer Abschnitt

34 Seitenabschnitt

35 Außenabschnitt

100 Nutisolationselement

200 Stator

201 Wicklungsleiter

H1 Höhe des Wickelkopfes

H2 Überstand des Nutisolationselements