WO2007107134A1 - Stator comprising an electrically insulating coating and method for reducing vibrations - Google Patents
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- WO2007107134A1 WO2007107134A1 PCT/DE2007/000050 DE2007000050W WO2007107134A1 WO 2007107134 A1 WO2007107134 A1 WO 2007107134A1 DE 2007000050 W DE2007000050 W DE 2007000050W WO 2007107134 A1 WO2007107134 A1 WO 2007107134A1
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Definitions
- the portion with which the insulating coating is in contact to generate the circumferentially acting force F is also the insulating coating of the adjacent stator module.
- the insulating coating of each stator module is identical. That Each stator module has an insulating coating, which extends beyond the side surfaces of the pole piece to the same extent circumferentially. As a result, the end sections of both insulating coatings of adjacent stator modules meet approximately in the middle of the slot gap A. Both insulating coatings then form an elastic compression in the circumferential direction, from which the circumferentially acting force F results. But it is also conceivable that an insulating coatings of adjacent stator modules project beyond the side surfaces of the pole pieces at different distances.
- Figure 2 shows the area around the slot gap A as an enlarged section.
- the end sections 10 of the insulating coatings 5 applied on the back of the pole shoes 7 protrude in the circumferential direction approximately by the same amount over the side surfaces 8 of the respective pole shoes 7 in the case of two adjacent stator modules 2 (FIG. 1).
- the end portions 10 of the insulating coatings 5 abut each other in the circumferential direction and it forms in the assembled state of the stator in both end portions 10 a compression S from.
- This compression causes due to the elasticity of the material of the insulating coating 5, a force F, which acts in the circumferential direction of the pole teeth.
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Abstract
The invention relates to a stator (1) consisting of several interconnected stator modules (2) that form winding grooves (3), in which stator windings (4) are situated. The winding grooves (3) between the stator modules (2) and the stator windings (4) are provided with an electrically insulating coating (5) and the pole pieces (7) have lateral faces (8), which have a groove gap (A) along their periphery in relation to the opposing lateral faces (8) of the pole pieces (7) of neighbouring stator modules (2). The electrically insulating coating (5) of at least one stator module (2) projects beyond at least one lateral face (8) of the pole piece (7) towards the periphery and makes contact with once section of the neighbouring stator module (2) when the stator (1) is assembled, generating a force (F) that acts on the pole teeth (9). The invention also relates to a method for reducing the vibrations of the pole teeth (9) of a stator, wherein the insulating coatings (5) of the stator modules (2) exert a force (F) on the pole teeth (9) of neighbouring stator modules (2).
Description
Stator mit elektrisch isolierender Beschichtung und Verfahren zur Reduzierung von Stator with electrically insulating coating and method of reducing
Schwingungenvibrations
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft einen Stator zur Verwendung in rotierenden elektrischen Maschinen, wie z.B. Elektromotoren und Generatoren und dessen isolierende Beschichtung zwischen den Statorwicklungen und Polzähnen, sowie ein Verfahren zur Reduzierung der Schwingungen im Stator.The invention relates to a stator for use in rotating electrical machines, e.g. Electric motors and generators and its insulating coating between the stator windings and pole teeth, as well as a method for reducing the vibrations in the stator.
Es ist bekannt, Statoren oder Rotoren von elektrischen Maschinen mit einer Isolierung gegenüber den in den Wicklungsspulen befindlichen Leitern zu versehen, um eine metallische Berührung mit dem Eisenkörper des Stators bzw. Rotors zu verhindern. Die Isolierung kann aus dünnen Bahnen von Isoliermaterialien wie Pappe, Pressspan oder kunststoffhaltigen Verbundwerkstoffen zugeschnitten, den jeweiligen Erfordernissen entsprechend geformt und anschließend in die Wicklungsnuten eingeschoben werden. Die eingeschobene Isolierung aus oben genannten Materialien haben den Nachteil, dass die Handhabung einen erheblichen Zeitaufwand erfordert und die Isolierung nicht einstückig aufgebaut ist, was die Gefahr von Spannungsüberschlägen an den Übergangsstellen oder unisolierten Stellen durch Verrutschen der Isolierung mit sich bringt.It is known to provide stators or rotors of electrical machines with insulation against the conductors located in the winding coils in order to prevent metallic contact with the iron body of the stator or rotor. The insulation can be cut from thin sheets of insulating materials such as cardboard, pressboard or plastic-containing composite materials, shaped according to the respective requirements and then inserted into the winding grooves. The inserted insulation of the above materials have the disadvantage that the handling requires a considerable amount of time and the insulation is not constructed in one piece, which brings with it the risk of flashovers at the crossing points or uninsulated places by slipping the insulation.
Die Nutisolation kann in anderen Fällen auch aus Kunststoff bestehen, welcher im Sprühoder Tauchverfahren in die Wicklungsnut eingebracht wird. Diese Isolierung ist zwar einfacher herzustellen als es beim Einschieben von Papierisolierungen der Fall ist, doch hier muss zum Erreichen einer ausreichenden Isolationsdicke der Stator / Rotor mehrmals in die Isolierflüssigkeit getaucht werden, was ebenfalls ein langwieriges Verfahren in der Serienfertigung darstellt. Außerdem werden auch hier keine einheitlichen Schichtdicken erreicht.In other cases, the slot insulation can also be made of plastic, which is introduced into the winding groove in the spraying or dipping process. Although this isolation is easier to produce than it is when inserting paper insulation, but here to achieve a sufficient insulation thickness of the stator / rotor must be dipped several times in the insulating, which also represents a lengthy process in mass production. In addition, no uniform layer thicknesses are achieved here.
Im nächstliegenden Stand der Technik DE 10 2004 025 1 05 Al ist ein Stator zur Verwendung in einer elektrischen Maschine offenbart, der aus mehreren Statormodulen zusammengebaut ist. Die Polzähne werden vor dem Zusammenbau des Stators einzeln bewickelt, um einen hohen Nutfüllungsgrad zu erreichen. Zwischen der Wicklung und den Statorbauteilen ist eine isolierende Beschichtung angebracht, welche einen Zahnabschnitt umgibt und welche - ausgehend vom Zahnabschnitt - Erweiterungsabschnitte in Umfangsrichtung entlang des Jochabschnitts und entlang des Polschuhabschnitts aufweist, um eine vollständige Isolierung des Stators in der Wicklungsnut zu erreichen. In Figur 2 ist zu erkennen, dass die entlang des Polschuhabschnitts angebrachten isolierenden
Beschichtungen die Seitenflächen der Polschuhe überragen und sich somit - im zusammengebauten Zustand des Stators - die isolierenden Beschichtungen benachbarter Statormodule berühren und die Öffnungen der Wicklungsnuten verschließen.In the closest prior art DE 10 2004 025 1 05 Al a stator for use in an electrical machine is disclosed, which is assembled from a plurality of stator modules. The pole teeth are wound individually before assembling the stator in order to achieve a high slot fill level. Between the winding and the stator components, an insulating coating is applied, which surrounds a tooth portion and which - extending from the tooth portion - extension portions in the circumferential direction along the yoke portion and along the pole piece portion to achieve complete isolation of the stator in the winding groove. In Figure 2 it can be seen that the insulating along the pole piece attached Coatings project beyond the side surfaces of the pole pieces and thus - in the assembled state of the stator - touch the insulating coatings of adjacent stator modules and close the openings of the winding grooves.
Das Verschließen der Nutspalte ist im Stand der Technik gebräuchlich, unter anderem um die durch die Rotation hervorgerufenen Pfeifgeräusche abzumildern. Die Nutspalte werden entweder wie in oben genanntem Schutzrecht mittels der isolierenden Beschichtung verschlossen oder aber auch durch in die Nutspalte eingeschobene Leisten.The closing of the groove slot is common in the art, inter alia, to mitigate the whistling noise caused by the rotation. The groove gaps are either closed by means of the insulating coating, as in the abovementioned protective right, or else by strips inserted into the groove gaps.
Der Nachteil der bekannten Lösungen ist, dass - trotz Verschließens der Nutspalte - die Geräuschentwicklung bei Elektromotoren in manchen Einsatzbereichen weiterhin zu hoch ist und mitunter sehr kostenintensive Maßnahmen ergriffen werden müssen, um eine Geräuschminderung zu erreichen. Außerdem wird beim Verschließen der Nutspalte mittels eingeschobenen Leisten die zu handhabende Bauteilzahl und damit der Herstellungsaufwand erhöht.The disadvantage of the known solutions is that - despite closing the groove gaps - the noise in electric motors in some applications is still too high and sometimes very costly measures must be taken to achieve a noise reduction. In addition, the number of components to be handled and thus the production cost is increased when closing the groove gaps by means of inserted strips.
Ausgehend vom nächstliegenden Stand der Technik und dem in diesem Zusammenhang angegebenen Nachteilen ist es die Aufgabe der dieser Anmeldung zugrunde liegenden Erfindung, den Geräuschpegel von Elektromotoren mit kostengünstigen Mitteln und ohne zusätzliche Bauteile zu senken.Based on the closest prior art and the disadvantages identified in this context, it is the object of this invention underlying invention to reduce the noise level of electric motors with cost-effective means and without additional components.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die elektrisch isolierende Beschichtung zumindest eines Statormoduls mindestens eine Seitenfläche des Polschuhs in Umfangsrichtung überragt und mit einem Abschnitt des im zusammengebauten Zustand des Stators benachbarten Statormoduls, unter Erzeugung einer auf die Polzähne wirkenden Kraft F, in Berührung steht.The object is achieved according to the invention in that the electrically insulating coating of at least one stator module projects beyond at least one side surface of the pole piece in the circumferential direction and is in contact with a portion of the stator module adjacent to the assembled state of the stator, producing a force F acting on the pole teeth.
Des weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem ein Verfahren zur Reduzierung der Schwingungen der Polzähne zur Verfügung gestellt wird, indem die isolierende Beschichtungen der Statormodule auf die Polzähne benachbarter Statormodule eine Kraft F ausüben.Furthermore, the object is achieved according to the invention by providing a method for reducing the vibrations of the pole teeth, in that the insulating coatings of the stator modules exert a force F on the pole teeth of adjacent stator modules.
Vorteil der Erfindung ist, dass die durch die Berührung der isolierenden Beschichtung mit einem Abschnitt des benachbarten Statormoduls entstehende, auf die Polzähne wirkende Kraft F die Polzähne der benachbarten Statormodule unter mechanische Spannung setzt. Diese mechanische Spannung bewirkt eine erhöhte mechanische Dämpfung, eine verminderte oder gar gänzlich unterdrückte Schwingung bzw. Vibration der Polzähne im Betrieb des Elektromotors. Dadurch wird eine wesentliche Quelle für Geräuschbildung ausgeschaltet, denn wie allgemein bekannt, werden die meisten störenden Geräusche durch Vibration oder Schwingung von Bauteilen verursacht. Bei elektrischen Maschinen sind es vor allem die Polzähne, die aufgrund ihrer räumlichen Gestalt eine hohe Anfälligkeit für Schwingungen aufweisen. Gleichzeitig sind aber keine weiteren Bauteile notwendig, um die
Schwingungen der Polzähne zu reduzieren. Eine isolierende Beschichtung ist in jedem Elektromotor vorhanden; diese wird konstruktiv so verändert, dass sie neben der Isolierung auch für das Hervorrufen einer mechanischen Spannung in den Polzähnen taugt, welche die Dämpfung erhöht.The advantage of the invention is that the force F acting on the pole teeth as a result of the contact of the insulating coating with a section of the adjacent stator module sets the pole teeth of the adjacent stator modules under mechanical stress. This mechanical stress causes an increased mechanical damping, a reduced or even completely suppressed vibration or vibration of the pole teeth during operation of the electric motor. This eliminates a significant source of noise because, as is well known, most disturbing noises are caused by vibration or vibration of components. In electrical machines, it is mainly the pole teeth, which have a high susceptibility to vibrations due to their spatial shape. At the same time, however, no further components are necessary to the To reduce vibrations of the pole teeth. An insulating coating is present in each electric motor; this is structurally changed so that, in addition to the insulation, it is also suitable for inducing a mechanical stress in the pole teeth, which increases the damping.
Die von der isolierenden Beschichtung auf die Polzähne übertragene Kraft F wirkt vorzugsweise in Umfangsrichtung, da hierdurch mit einer kleinen Kraft F eine möglichst hohe mechanische Spannung in den Polzähnen bewirkt werden kann.The force F transmitted to the pole teeth by the insulating coating preferably acts in the circumferential direction, since in this way a very high mechanical stress in the pole teeth can be achieved with a small force F.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Kraft F und somit auch die mechanische Spannung in den Polzähnen durch eine elastische Stauchung oder Biegung zumindest einer elektrisch isolierenden Beschichtung bewirkt. Durch die Toleranzen im Stator ist es nur schlecht möglich, die Kraft F mittels Berührung/Klemmung von zwei starren Materialien zu erzeugen. Einmal würde es nicht einmal zu einer ausreichenden Berührung kommen und ein anderes mal jedoch zu einer so starken Kraft F, dass die Polzähne beschädigt oder der Zusammenbau des Stator nicht gelingen würde. Ist die die Kraft F hervorrufende isolierende Beschichtung jedoch elastisch ausgebildet, so bewirkt die Stauchung in der isolierenden Beschichtung eine Anpassung an die unterschiedlichen Toleranzen im Stator. Die Kraft F kann hierbei sowohl durch eine Stauchung der isolierenden Beschichtung im Material selbst und/oder durch eine von der geometrische Ausgestaltung der isolierenden Beschichtung unterstützte Stauchung hervorgerufen werden.In a preferred embodiment, the force F and thus also the mechanical stress in the pole teeth is caused by an elastic compression or bending of at least one electrically insulating coating. Due to the tolerances in the stator, it is only poorly possible to generate the force F by means of contact / clamping of two rigid materials. Once it would not even come to a sufficient contact and another time to such a strong force F that the pole teeth damaged or the assembly of the stator would not succeed. However, if the insulating coating which produces the force F is elastic, the compression in the insulating coating effects an adaptation to the different tolerances in the stator. The force F can in this case be caused both by a compression of the insulating coating in the material itself and / or by a compression assisted by the geometric configuration of the insulating coating.
Vorzugsweise ist der Abschnitt, mit welchem die isolierende Beschichtung unter Erzeugung der in Umfangsrichtung wirkenden Kraft F in Berührung steht, ebenfalls die isolierende Beschichtung des benachbarten Statormoduls. Im Sinne einer kostengünstigen und effizienten Fertigung ist es von Vorteil, wenn die isolierende Beschichtung eines jeden Statormoduls identisch ist. D.h. jedes Statormodul weist eine isolierende Beschichtung auf, welche die Seitenflächen des Polschuhs im gleichem Maße umfänglich überragt. Dies hat zur Folge, dass sich die Endabschnitte beider isolierender Beschichtungen benachbarter Statormodule in etwa in der Mitte des Nutspalts A aufeinander treffen. Beide isolierende Beschichtungen bilden dann eine elastische Stauchung in Umfangsrichtung aus, aus welcher die in Umfangsrichtung wirkende Kraft F resultiert. Es ist aber auch denkbar, dass eine isolierende Beschichtungen benachbarter Statormodule die Seitenflächen der Polschuhe mit unterschiedlichem Abstand überragen.Preferably, the portion with which the insulating coating is in contact to generate the circumferentially acting force F is also the insulating coating of the adjacent stator module. In terms of cost-effective and efficient production, it is advantageous if the insulating coating of each stator module is identical. That Each stator module has an insulating coating, which extends beyond the side surfaces of the pole piece to the same extent circumferentially. As a result, the end sections of both insulating coatings of adjacent stator modules meet approximately in the middle of the slot gap A. Both insulating coatings then form an elastic compression in the circumferential direction, from which the circumferentially acting force F results. But it is also conceivable that an insulating coatings of adjacent stator modules project beyond the side surfaces of the pole pieces at different distances.
Alternativ ist möglich, dass der Abschnitt, mit welchem die isolierende Beschichtung unter Erzeugung der in Umfangsrichtung wirkenden Kraft F in Berührung steht, eine Seitenfläche des Polschuhs des benachbarten Statormoduls ist.Alternatively, it is possible that the portion with which the insulating coating is in contact to generate the circumferentially acting force F is a side surface of the pole piece of the adjacent stator module.
In einer bevorzugten Ausführungsform umgibt die isolierende Beschichtung zumindest teilweise die Seitenflächen der Polschuhe. Dadurch wird die durch die Stauchung der isolierenden Beschichtung hervorgerufene Kraft F möglichst direkt auf die Polschuhe und
somit auf die Polzähne übertragen. Materialstauchung, Materialschwingung oder ähnliches, was die Übertragung der Kraft F zwischen der isolierenden Beschichtung und den Polzähnen beeinträchtigen kann, wird somit weitgehend vermieden. Auch ist in diesem Fall die Auswirkung der Presskraft auf die isolierende Beschichtung und die Gefahr eines Schadens an der Beschichtung am geringsten.In a preferred embodiment, the insulating coating at least partially surrounds the side surfaces of the pole shoes. As a result, caused by the compression of the insulating coating force F as possible directly to the pole pieces and thus transferred to the pole teeth. Material compression, material vibration or the like, which may affect the transmission of the force F between the insulating coating and the pole teeth, is thus largely avoided. Also in this case, the effect of the pressing force on the insulating coating and the risk of damage to the coating is lowest.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht nicht nur eine Abdeckung des Nutspalts durch die isolierende Beschichtung vor, sondern auch eine Erstreckung der isolierenden Beschichtung im Nutspalt radial bis zum Luftspalt zwischen Stator und Rotor. Im günstigsten Fall ist in den Übergängen zwischen der dem Luftspalt zugewandten Polschuhfläche und der isolierenden Beschichtung kein oder nur ein relativ geringer radialer Absatz. Dies kann die beim Betrieb des Elektromotors im Luftspalt zwischen den Polschuhen des Stators und dem Rotor entstehenden Pfeifgeräusche verringern und somit - zusätzlich zur mechanischen Spannung der Polzähne - zur Geräuschreduzierung beitragen.A particularly advantageous embodiment provides not only a covering of the Nutspalts by the insulating coating, but also an extension of the insulating coating in the slot gap radially to the air gap between the stator and the rotor. In the most favorable case, there is no or only a relatively small radial shoulder in the transitions between the pole face facing the air gap and the insulating coating. This can reduce the whistling noise generated during operation of the electric motor in the air gap between the pole shoes of the stator and the rotor and thus - in addition to the mechanical tension of the pole teeth - contribute to noise reduction.
Damit beim Zusammenbau des aus mehreren Modulen bestehenden Stators sich die Pressung zwischen den isolierenden Beschichtungen benachbarter Polschuhe möglichst langsam und gleichmäßig aufbaut, können die Endabschnitte der die Seitenflächen der Polschuhe überragenden isolierenden Beschichtungen konvex ausgestaltet sein. Ein weiterer Vorteil dieser konvexen Ausgestaltung ist, dass die Endabschnitte bei zu hoher Kraft F, die aufgrund von Toleranzen der einzelnen Statorbauteile nicht genau einstellbar ist, aufeinander gewissermaßen abrollen können und so einer übermäßig großen Kraft F ausweichen bzw. diese kompensieren können. Andernfalls könnten die Endabschnitte aufgrund Überlastung brechen und in den Luftspalt zwischen Stator und Rotor gelangen.So that the pressure between the insulating coatings of adjacent pole shoes builds up as slowly and uniformly as possible during the assembly of the stator consisting of several modules, the end sections of the insulating surfaces projecting beyond the side surfaces of the pole shoes can be made convex. Another advantage of this convex configuration is that the end sections can roll to each other to a certain extent if the force F, which is not exactly adjustable due to tolerances of the individual stator components, can dodge or compensate for an excessively large force F. Otherwise, the end sections could break due to overload and get into the air gap between the stator and rotor.
Zur Kompensation einer übergroßen Kraft F in den Endabschnitten kann sich die isolierende Beschichtung vom Polschuhrücken ablösen und sich ein Abstand zwischen Polschuh und isolierende Beschichtung bilden. Da, wie bereits erwähnt, aufgrund von Toleranzen der einzelnen Statorbauteile, die Kraft F zwischen den Endabschnitten der isolierenden Beschichtung nicht exakt einstellbar ist, stellt die Ablösung oder auch Aufwölbung der isolierenden Beschichtung im Fall einer zu hohen Kraft F eine Möglichkeit dar, diese ohne Schaden für den Motor, was z.B. bei Abbrechen der Endabschnitte der Fall sein könnte, zu kompensieren.To compensate for an excessive force F in the end portions, the insulating coating may detach from the pole back and form a gap between the pole piece and the insulating coating. Since, as already mentioned, due to tolerances of the individual stator components, the force F between the end portions of the insulating coating is not exactly adjustable, the detachment or buckling of the insulating coating in the case of too high a force F is a possibility, this without damage for the engine, which eg Canceling the end sections could be the case to compensate.
Die isolierende Beschichtung wird vorzugsweise aus einem Material hergestellt, welches durch seine Elastizität dem Entstehen einer Kraft F bei Berührung mit einem Abschnitt des benachbarten Statormoduls förderlich bzw. dienlich ist. Dieses Material kann durch Kunststoff oder Elastomer gebildet sein, mit welchem zumindest der Bereich der Polschuhe vorzugsweise umspritzt ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen.The insulating coating is preferably made of a material which, by its elasticity, is conducive to the creation of a force F upon contact with a portion of the adjacent stator module. This material may be formed by plastic or elastomer, with which at least the region of the pole shoes is preferably encapsulated. Further features, advantages and advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, and from the following description of the invention with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 Abschnitt eines aus Einzelmodulen gefertigten StatorsFig. 1 section of a stator made of individual modules
Fig. 2 Vergrößerter Ausschnitt des Nutspaltes mit isolierender BeschichtungFig. 2 Enlarged section of the slot gap with insulating coating
Fig. 3 Ablösen der isolierenden Beschichtung bei hoher Kraft FFig. 3 peeling off the insulating coating at high force F
Figur 1 zeigt einen Abschnitt eines Stators 1 für eine elektrische Maschine, welcher aus mehreren miteinander verbundenen Statormodulen 2 besteht. In dieser Figur besteht ein Statormodul aus einem Polzahn 9 - bestehend aus Polschuh 7 und Polschaft 1 1 - und einem Jochabschnitt 6. Die Jochabschnitte 6 sind miteinander verbunden, um somit ein ringförmiges Joch 6 des Stators zu bilden. Es besteht aber auch die Möglicheit, dass die Statormodule aus einzelnen Polzähnen 9 und einem separaten einheitlichen oder auch segmentierten Joch 6 bestehen, an welchem die Polzähne 9 befestigt sind. In dieser beispielhaften Figurenbeschreibung wird aber nur auf die erstgenannte Ausgestaltung Bezug genommen.FIG. 1 shows a section of a stator 1 for an electric machine, which consists of a plurality of stator modules 2 connected to one another. In this figure, a stator module consists of a pole tooth 9 - consisting of pole piece 7 and pole shaft 1 1 - and a yoke portion 6. The yoke portions 6 are connected to each other, thus forming an annular yoke 6 of the stator. But there is also the possibility that the stator modules consist of individual pole teeth 9 and a separate uniform or segmented yoke 6, to which the pole teeth 9 are attached. In this exemplary description of the figures, however, reference is made only to the first-mentioned embodiment.
Die Statormodule bilden in zusammengebautem Zustand Wicklungsnuten 3 aus, in welchen sich die Statorwicklungen 4 befinden. Zwischen den Statorwicklungen 4 und den diesen angrenzenden Flächen der Statormodule 2 ist eine isolierende Beschichtung 5 angebracht, welche die Statormodule 2 gegenüber den Statorwicklungen 4 elektrisch isoliert. Die Statorwicklungen 4 werden vorzugsweise vor dem Zusammenbau des Stators 1 auf die Statormodule 2 aufgewickelt, um einen möglichst hohen Nutfüllungsgrad zu erreichen.In the assembled state, the stator modules form winding grooves 3, in which the stator windings 4 are located. Between the stator windings 4 and the adjoining surfaces of the stator modules 2, an insulating coating 5 is mounted, which electrically isolates the stator modules 2 with respect to the stator windings 4. The stator windings 4 are preferably wound onto the stator modules 2 before assembly of the stator 1, in order to achieve the highest possible degree of slot fill.
Zwischen den Polschuhen 7 ist in zusammengebautem Zustand des Stators 1 ein Nutspalt A gebildet, welcher durch die isolierende Beschichtung 5 verschlossen ist.Between the pole pieces 7, a slot gap A is formed in the assembled state of the stator 1, which is closed by the insulating coating 5.
Figur 2 zeigt den Bereich um den Nutspalt A als einen vergrößerten Ausschnitt. Hier ist erkennbar, dass die Endabschnitte 10 der auf dem Rücken der Polschuhe 7 aufgebrachten isolierenden Beschichtungen 5 bei zwei benachbarten Statormodulen 2 (Fig. 1) etwa um den gleichen Betrag über die Seitenflächen 8 der jeweiligen Polschuhe 7 in Umfangsrichtung hinausragen. Etwa in der Mitte des Nutspalts A stoßen die Endabschnitte 10 der isolierenden Beschichtungen 5 in Umfangsrichtung aufeinander und es bildet sich in zusammengebautem Zustand des Stators in beiden Endabschnitten 10 eine Stauchung S aus. Diese Stauchung bewirkt aufgrund der Elastizität des Materials der isolierenden Beschichtung 5 eine Kraft F, welche in Umfangsrichtung auf die Polzähne wirkt. Dadurch werden die Polzähne
gegeneinander unter mechanische Spannung versetzt, so dass diese im Betrieb der elektrischen Maschine nicht mehr oder in weit geringerem Umfang zum Schwingen angeregt werden. Somit werden die durch das Schwingen der Polzähne verursachten Geräusche eliminiert oder zumindest reduziert. Die Endabschnitte 10 umgreifen den Polschuh auch in radialer Richtung entlang der Seitenflächen 8, damit die Kraft F möglichst direkt in den Polschuh und Polzahn eingeleitet werden kann, ohne dass diese durch eine über eine lange Strecke erfolgte Stauchung in der isolierenden Beschichtung 5 verringert wird.Figure 2 shows the area around the slot gap A as an enlarged section. Here it can be seen that the end sections 10 of the insulating coatings 5 applied on the back of the pole shoes 7 protrude in the circumferential direction approximately by the same amount over the side surfaces 8 of the respective pole shoes 7 in the case of two adjacent stator modules 2 (FIG. 1). Approximately in the middle of the groove gap A, the end portions 10 of the insulating coatings 5 abut each other in the circumferential direction and it forms in the assembled state of the stator in both end portions 10 a compression S from. This compression causes due to the elasticity of the material of the insulating coating 5, a force F, which acts in the circumferential direction of the pole teeth. This will cause the pole teeth against each other under mechanical stress, so that they are no longer or to a much lesser extent excited to vibrate during operation of the electric machine. Thus, the noises caused by the swinging of the pole teeth are eliminated or at least reduced. The end portions 10 also grip the pole piece in the radial direction along the side surfaces 8, so that the force F can be introduced as directly as possible into the pole piece and pole tooth, without this being reduced by a compression in the insulating coating 5 over a long distance.
Die Endabschnitte 10 weisen eine konvexe Ausgestaltung auf, die dafür sorgt, dass die Endabschnitte 10 beim Zusammenbau des Stators 1 aufeinander abrollen können und die Kraft F langsam und stetig aufgebaut wird.The end portions 10 have a convex configuration, which ensures that the end portions 10 can roll on each other during assembly of the stator 1 and the force F is built up slowly and steadily.
In Figur 3 ist ein weiterer Vorteil der konvexen Ausgestaltung der Endabschnitte 10 aufgezeigt. Falls die Kraft F zu groß wird, wird es zumindest den Endabschnitten 10 durch aufeinander Abrollen ermöglicht, in radialer Richtung nach außen auszuweichen und sich vom Rücken der Polschuhe 7 zu lösen. Dadurch verringert sich die Stauchung zwischen beiden Endabschnitten 10 und die Kraft F bleibt betragsmäßig in einem akzeptablen Bereich, in welchem die isolierende Beschichtung nicht zerstört wird. Dies eine einfache und effektive Maßnahme, um die Folgen einer schwankenden Toleranz des Nutspalts A zu kompensieren.
FIG. 3 shows a further advantage of the convex configuration of the end sections 10. If the force F becomes too large, at least the end portions 10 are allowed to roll outward in the radial direction and detach from the back of the pole pieces 7 by rolling on each other. As a result, the compression between both end portions 10 is reduced and the force F remains in an acceptable range in terms of amount, in which the insulating coating is not destroyed. This is a simple and effective measure to compensate for the consequences of a fluctuating tolerance of Nutspalts A.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Stator (Teilabschnitt)1 stator (subsection)
2 Statormodul2 stator module
3 Wicklungsnut3 winding groove
4 Statorwicklung (Schnitt)4 stator winding (section)
5 isolierende Beschichtung5 insulating coating
6 Jochabschnitt6 yoke section
7 Polschuh7 pole piece
8 Seitenfläche8 side surface
9 Polzahn9 pole tooth
10 Endabschnitt10 end section
1 1 Polschaft1 1 pole shaft
A NutspaltA slot gap
F KraftF force
S Stauchung
S compression
Claims
1. Stator (1 ), bestehend aus mehreren miteinander in Verbindung stehenden Statormodulen (2) welche Wicklungsnuten (3) bilden, in die Statorwicklungen (4) eingebracht sind, wobei sich in den Wicklungsnuten (3) zwischen den Statormodulen (2) und den Statorwicklungen (4) eine elektrisch isolierende Beschichtung (5) befindet, und wobei die Polschuhe (7) Seitenflächen (8) aufweisen, die zu den gegenüberliegenden Seitenflächen (8) der Polschuhe (7) benachbarter Statormodule (2) in Umfangsrichtung einen Nutspalt (A) aufweisen1. Stator (1), consisting of a plurality of stator modules (2) which interconnect which form winding grooves (3), are introduced into the stator windings (4), wherein in the winding grooves (3) between the stator modules (2) and the Stator windings (4) is an electrically insulating coating (5), and wherein the pole pieces (7) side surfaces (8) to the opposite side surfaces (8) of the pole pieces (7) of adjacent stator modules (2) in the circumferential direction a slot gap (A ) exhibit
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
die elektrisch isolierende Beschichtung (5) zumindest eines Statormoduls (2) mindestens eine Seitenfläche (8) des Polschuhs (7) in Umfangsrichtung überragt und mit einem Abschnitt des im zusammengebauten Zustand des Stators (1) benachbarten Statormoduls (2), unter Erzeugung einer auf die Polzähne (9) wirkenden Kraft (F)1 in Berührung steht.the electrically insulating coating (5) of at least one stator module (2) projects beyond at least one side surface (8) of the pole shoe (7) in the circumferential direction and with a portion of the stator module (2) adjacent to the assembled state of the stator (1) the pole teeth (9) acting force (F) 1 is in contact.
2. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (F) in Umfangsrichtung auf die Polzähne (9) wirkt.2. Stator according to claim 1, characterized in that the force (F) acts in the circumferential direction on the pole teeth (9).
3. Stator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (F) eine Erhöhung der Dämpfung in den Polzähnen (9) bewirkt.3. Stator according to one of claims 1 or 2, characterized in that the force (F) causes an increase in the damping in the pole teeth (9).
4. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt die isolierende Beschichtung (5), insbesondere die Endabschnitte (10) der isolierenden Beschichtung (5), des benachbarten Statormoduls (2) ist.4. Stator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the section is the insulating coating (5), in particular the end portions (10) of the insulating coating (5) of the adjacent stator module (2).
5. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt die Seitenfläche (8) des benachbarten Statormoduls (2) ist.5. Stator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the portion is the side surface (8) of the adjacent stator module (2).
6. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (F) durch eine elastische Stauchung (S) zumindest einer elektrisch isolierenden Beschichtung (5), insbesondere des Endabschnitts (10), bewirkt wird.6. Stator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the force (F) by an elastic compression (S) at least one electrically insulating coating (5), in particular of the end portion (10), is effected.
7. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Beschichtung (5) zumindest teilweise die Seitenflächen (8) der Polschuhe (7) umgibt. 7. Stator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the insulating coating (5) at least partially surrounds the side surfaces (8) of the pole shoes (7).
8. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die isolierende Beschichtυng (5) im Nutspalt (A) bis zum Luftspalt zwischen Stator (1) und Rotor erstreckt.8. Stator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the insulating coating (5) in the slot gap (A) extends to the air gap between the stator (1) and the rotor.
9. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (10) der isolierenden Beschichtung (5) konvex ausgebildet sind.9. Stator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the end portions (10) of the insulating coating (5) are convex.
10. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Beschichtung (5) bei Überschreiten eines bestimmten Wertes der Kraft (F) zumindest im Endabschnitt (10) vom Polschuh (7) beabstandet ist.10. Stator according to one of claims 1 to 9, characterized in that the insulating coating (5) at a certain value of the force (F) is at least in the end portion (10) spaced from the pole piece (7).
1 1 . Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende Beschichtung durch Kunststoffumspritzen zumindest im Bereich der Polschuhe (7) gebildet ist.1 1. Stator according to one of claims 1 to 10, characterized in that the insulating coating is formed by plastic injection molding at least in the region of the pole shoes (7).
12. Verfahren zur Reduzierung der Schwingung der Polzähne (9) eines Stators nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die isolierenden Beschichtungen (5) der Statormodule (2) auf die Polzähne (9) benachbarter Statormodule (2) eine Kraft (F) ausüben. 12. A method for reducing the oscillation of the pole teeth (9) of a stator according to claim 1, characterized in that the insulating coatings (5) of the stator modules (2) on the pole teeth (9) of adjacent stator modules (2) exert a force (F) ,
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