Statorwicklung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Statorwicklung für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Elektromotor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Statorwicklung für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.

Bei elektrischen Maschinen, insbesondere Elektromotoren wie beispielsweise bürstenlosen Elektromotoren ist ein Stator vorgesehen der innerhalb eines Rotors angeordnet ist und eine Mehrzahl von Wicklungen aufweist, die um Polschenkel des Wicklungsträgers verlaufen. Zur Herstellung derartiger Wicklungen wird zunächst mittels einer Verbindungseinrichtung ein Drahtende mit einer Anschlussfläche wie etwa einem Kontakthaken verbunden. Anschließend wird mit Hilfe eines Wickelkopfs die Ausbildung der eigentlichen Spulenwicklung um den Wicklungsträger herum verwirklicht.

Um das Wickeln der Statoren, der so genannten Lamellenpakete, zu ermöglichen, wird auf dem Wicklungsträger eine entsprechende Anzahl geeigneter Kontakthaken vorgesehen. Der Wickel- prozess selbst ist dabei nur dann möglich, wenn die Kontakthaken axial über den Wickelkopf überstehen. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 693 04 128 T2 bekannt. Weiterhin bekannt ist beispielsweise aus der DE 10 2004 012 925 Al, den Wickelprozess dadurch zu verbessern, dass die Polzähne vor dem Befüllen mit der Wicklung durch Krafteinwirkung in eine Befüllstellung gebogen werden. Nach dem Einbau werden die Polzähne wieder in die ursprüngliche Position gebracht.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird nun vorgeschlagen, eine Statorwicklung zweiteilig auszugestalten, wobei der erste Teil durch einen Wicklungsträger und der zweite Teil durch ein Lamellenpaket realisiert werden. Der Wicklungsträ- ger und das Lamellenpaket sind dabei in ihren geometrischen Abmessungen und in ihrer Form so aufeinander abgestimmt, dass der Wicklungsträger und das Lamellenpaket vor dem Wickeln in einer definierten Wickelposition definiert zueinander positionierbar sind. Nach dem Wickeln der Statorwicklung können der Wicklungsträger und das Lamellenpaket ineinander verschoben werden .

Mit der vorgeschlagenen Statorwicklung kann eine kompakte Bauweise des Motors erreicht werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Lamellenpaket abgestuft ausgeführt. Korrespondierende Stufen können dabei zumindest abschnittsweise in dem Wicklungsträger vorgesehen werden.

Um den Wicklungsträger relativ zum Lamellenpaket in einer Wickelposition halten zu können, kann der Wicklungsträger eine Mehrzahl von Verlängerungsdomen aufweisen. Für diese Ausführungsform der Erfindung können in dem Lamellenpaket Ausspa- rungen vorgesehen werden, die so ausgeführt und angeordnet sind, dass sie zur Aufnahme der Verlängerungsdome geeignet sind. Dies gewährleistet zum einen eine definierte Position des Wicklungsträgers zum Lamellenpakt während des Wickeins und zum anderen die Möglichkeit, die Verlängerungsdome nach dem Wickeln in die Ausnehmungen einzuschieben, so dass damit eine axial kurze Bauweise ermöglicht wird.

Zur Herstellung einer Statorwicklung geht man erfindungsgemäß von einem Wicklungsträger und einem Lamellenpaket aus, das eine Mehrzahl von Polzähnen aufweist. Der Wicklungsträger und das Lamellenpaket werden vor dem Wickeln in einer Wickelposi-

tion zueinander positioniert. Nach dem Wickeln wird der Wicklungsträger in der Lamellenpaket hinein geschoben.

Mit dieser Vorgehensweise ist es möglich, den axialen Bauraum zu reduzieren. Denn die axiale Ausdehnung der über den Wickelkopf hinaus stehenden Kontakthaken kann damit durch ein verschieben des Wicklungsträgers in das Lamellenpaket hinein deutlich verringert werden. Dies resultiert in einer spürbaren Reduzierung des Bauraums des Gesamtmotors.

Bevorzugt werden Verlängerungsdome, die an dem Wicklungsträger vorgesehen sind, nach dem Wickeln in entsprechende Ausnehmungen im Lamellenpaket eingeschoben. Damit kann ein Reduzierung der Ausdehnung von beispielsweise 2 bis 10 mm, insbe- sondere von 6 mm erreicht werden.

Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, dass zusätzlich zur kompakten Bauweise des Motors, die erreicht werden kann, Material eingespart werden kann. So kann gleichzeitig auch eine Kostenreduzierung erreicht werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungsteile. Es zeigen im Einzelnen:

Fig. 1: das Wickeln einer Statorwicklung nach dem Stand der Technik

Fig. 2: eine perspektivische Darstellung eines Wicklungs- trägers mit Kontakthaken

Fig. 3: perspektivisch einen erfindungsgemäßen Wickelträger (a) und ein Lamellenpaket (b)

Fig. 4: die relative Position des Wicklungsträgers zum Lamellenpaket in Wickelposition

Fig. 5: die relative Position des Wicklungsträgers zum Lamellenpaket nach dem Einschieben

Fig. 6: eine perspektivische Darstellung einer gewickelten Statorwicklung

Fig. 1 zeigt in einer Skizze das Wickeln einer Statorwicklung nach dem Stand der Technik. Um das Wickeln der Statorwicklung zu ermöglichen wird ein Wicklungsträger 12 mit geeigneten Kontaktblechen, beispielsweise mit Kontakthaken 22 versehen. An den Kontakthaken 22 wird der Wickeldraht 26 befestigt. Die Kontakthaken 22 müssen jedoch, um einen Wickelprozess mit dem Wickelkopf 24 zu ermöglichen, axial über den Wickelkopf 24 überstehen. Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, bedingt das Ein- hängen der Wickeldrähte 26 einen axialen überstand von mehreren Millimetern, über den Wickelkopf 24, der im dargestellten Beispiel 7 mm beträgt. Dies geht zu Lasten der Baulänge des Motors, so dass dieser axial länger baut.

Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Wicklungsträger 12 mit Kontakthaken 22. An den Kontakthaken 22 müssen die Wickeldrähte 26 vor dem Beginn der Wicklung befestigt werden. Nachdem die Wickeldrähte 26 an den Kontakthaken 22 befestigt sind, kann damit begonnen wer- den, mit einem Wickelkopf 24 (Fig. 1) den Wickeldraht 26 zu Lamellendrahtpaketen 28 (Fig. 5, Fig. 6) zu wickeln.

Nach der Erfindung wird hierzu vorgeschlagen, einen Wickelträger 12 und ein Lamellenpaket 14 zu verwenden, die bei- spielhaft in Fig. 3 perspektivisch dargestellt sind. Das Lamellenpaket 14 (Fig. 3b) weist eine Mehrzahl von Polzähnen 20 auf, die während des Wickeins so umwickelt werden, dass La- mellendrahtpakete 28 (Fig. 6) entstehen. Das Lamellenpaket 14 ist mit Vertiefungen 30 versehen, in die korrespondierende überstände 32 des Wicklungsträgers 12 (Fig. 3a) dann zum Liegen kommen können, wenn der Wicklungsträgers 12 mit dem Lamellenpaket 14 geeignet zusammengefügt wird. Weiterhin sind

im Lamellenpaket 14 Ausnehmungen 18 vorgesehen. Die Ausnehmungen 18 sind so ausgeführt und angeordnet, dass sie zur Aufnahme von Gegenstücken geeignet sind, die am Wicklungsträger 12 vorgesehen sind. Damit können in die Ausnehmungen 18 korrespondierende Gegenstücke des Wicklungsträgers 12 eingreifen, sobald der Wicklungsträger 12 mit dem Lamellenpaket 14 geeignet zusammengefügt wird. Zu diesem Zweck können am Wicklungsträger 12 beispielsweise Verlängerungsdome 16 vorgesehen werden, die so dimensioniert sind, dass sie durch die Ausnehmungen 18 gedrückt werden können. Die Verlängerungsdome 16 werden dabei so ausgestaltet, dass sie den Wicklungsträger 12 vor der Durchführung des Wickelvorgangs in einer Wickelposition halten können. Im Lamellenpaket können auch öffnungen 19 für Spannpratzen vorgesehen sein, die zur Befestigung des Lamellenpakets beim Wickelprozess dienen.

Anhand der Fig. 4 und 5 wird das Verfahren zur Herstellung der Statorwicklung erläutert. Dabei zeigt Fig. 4 die relative Position des Wicklungsträgers 12 zum Lamellenpaket 14 in der so genannten Wickelposition, in der Position also, in der die Lamellendrahtpakete 28 (Fig. 5) gewickelt werden. Dabei ist der Wicklungsträger 12 relativ zum Lamellenpaket 14 so positioniert, dass die Kontakthaken 22 mit ihrer, dem Lamellenpaket 14 zugewandten Fläche, überstehen. Im gezeigten Beispiel beträgt dieser überstand 12 mm. Da das Lamellenpaket 14 gestuft ausgeführt ist, können die Verlängerungsdome 16 den Wicklungsträger 12 in Wickelposition halten. Wird so vorgegangen, so ist dass das Wickeln mit einem Wickelkopf auf einfache Weise möglich.

Nach dem Wickeln wird der Wicklungsträger 12, in Richtung des Lamellenpakets 14 verschoben, bis die Verlängerungsdome 16 durch die Ausnehmungen 18 des Lamellenpakets 14 getaucht sind. Die relative Position des Lamellenpakets 14 Wicklungs- träger 12 ist in Fig. 5 gezeigt. Im dargestellten Beispiel kann mit dieser Vorgehensweise eine Bauraumreduzierung um 6 mm erreicht werden, da der Abstand des Wicklungsträgers 12

relativ zum Lamellenpaket 14 durch das Ineinanderschieben um 6 mm verringert werden kann. Die Kontakthaken 22 stehen dann mit ihrer, dem Lamellenpaket 14 zugewandten Fläche über. Im gezeigten Beispiel beträgt der überstand 6 mm. Typischerweise lassen sich allerdings mit dieser Vorgehensweise Bauraumeinsparungen im Bereich von 2 bis 10 mm realisieren.

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Darstellung einer fertig gewickelten Statorwicklung 10. Die Statorwicklung 10 weist den Wicklungsträger 12 und das Lamellenpaket 14 auf, die nun ineinander geschoben sind. In der zusammengebauten Statorwicklung 10 ragen die Verlängerungsdome 16 heraus. Diese sind jedoch in ihrer Dimensionierung so gehalten, dass sie beim weiteren Einbau in den Motor auf einfache Weise in entspre- chende Gegenstücke eintauchen können.

Die beschriebene Statorwicklung 10 kann insbesondere in EC- Außenläufermotoren eingesetzt werden. Beispielsweise können solche Motoren in Heiz- oder Kühlgebläsen Verwendung finden. Insbesondere bei solchen Einsatzgebieten wirken sich die erfindungsgemäßen Vorteile eines kurzen axialen Bauraums und der bereits angeführten Materialeinsparung positiv aus.