WO1999014840A1 - Stator und verfahren zum bewickeln eines stators für einen bürstenlosen gleichstrommotor - Google Patents

Stator und verfahren zum bewickeln eines stators für einen bürstenlosen gleichstrommotor Download PDF

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WO1999014840A1
WO1999014840A1 PCT/DE1998/002765 DE9802765W WO9914840A1 WO 1999014840 A1 WO1999014840 A1 WO 1999014840A1 DE 9802765 W DE9802765 W DE 9802765W WO 9914840 A1 WO9914840 A1 WO 9914840A1
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conductors
stator
winding
windings
wound
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PCT/DE1998/002765
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Jürgen Müller
Cornelius Peter
Hardy Wilkendorf
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Trw Automotive Electronics & Components Gmbh & Co. Kg
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/095—Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors around salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • Y10T29/49071—Electromagnet, transformer or inductor by winding or coiling

Definitions

  • the invention relates to a method for winding a stator for a brushless DC motor with the features of the preamble of claim 1 and a corresponding stator with the features of the preamble of claim 5.
  • the windings which implement a phase in each case are often controlled by means of a controllable electronic switch, for example a power semiconductor, and are temporarily connected in the required manner to a direct current source.
  • a controllable electronic switch for example a power semiconductor
  • self-induction creates a negative voltage peak which is broken down by diodes which are reverse-polarized in relation to the normal current direction and which are parallel to the respective switching element can be.
  • the magnetic coupling of the two coils compensates for the voltage induced by the self-induction in the winding in question when the respective phase is switched off by a voltage induced in the coupled winding.
  • the stored magnetic becomes through the diode, which is connected in parallel to the switch controlling the coupled winding
  • the invention is therefore based on the object of a method for winding a stator for a brushless one
  • the invention is based on the knowledge that the division of the winding process for two coupled windings (of the opposite phases) into partial winding processes results in a significant simplification of the manufacturing process and thus easy automation.
  • 2n but preferably only two wires are wound in each partial winding operation, with one half of the wires or one of the two wires being assigned to one winding and the other half of the wires or the other of the two wires being assigned to the other winding.
  • the stators produced by the method according to the invention generally have an even better magnetic coupling of the windings of the opposite phases. This can be explained by the fact that when all the wires of the two windings were wound at the same time and the wire ends were assigned after the winding process, the assignment and the position of the individual wires within a turn was more or less random.
  • the division into partial winding processes at least on average a closer neighborhood of the individual wires of the windings or a more uniform distribution (seen over the winding cross-section). In particular if only two wires are wound (one wire per winding), it can be achieved that these two wires lie closely next to one another over the entire length of the winding.
  • one end of one of the two conductors or one end of n of the 2n conductors is a first connection contact and one end of the other of the two conductors or one end of the other n of the 2n conductors is assigned to a second connection contact.
  • connection contact End of one of the two conductors or the other ends of the n of the 2n conductors are assigned to a third connection contact and the other end of the other of the two conductors or the other ends of the other n of the 2n conductors are assigned to a fourth connection contact.
  • the first and third connection contacts thus serve for contacting one winding and the second and fourth connection contacts for contacting the other winding.
  • the assignment before a partial winding process is preferably carried out by connecting the (start) ends of the wires to the relevant contact contacts, for example by soldering, welding or clamping. This fixation means that no additional holding of these ends is required when winding with an automatic winding device.
  • the (rear) ends of the wires can also be connected to the corresponding connection contacts.
  • the assignment of the wires can be maintained in a simple manner during the entire winding process, so that no additional measures, such as marking the wires or continuity measurements, are required for the assignment.
  • connection contacts are provided which have a number of fastening means which corresponds to the number of required
  • Partial winding operations correspond. This ensures that the wire ends can be connected to the relevant contact contacts without problems before or after each partial winding process, with a separate fastening means, for example a clamp, being available for each wire end or for each group of n wire ends of 2n simultaneously wound wires stands.
  • a separate fastening means for example a clamp
  • Figure 1 is a schematic representation of a 4-phase DC motor with associated control circuit.
  • Fig. 2 is a perspective view of a stator according to the invention.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of sections of a developed side view of the stator in FIG. 1 to explain the winding process.
  • Fig. 4 is a perspective view of the stator in Fig. 1 with the control circuit mounted.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a 4-phase DC motor with a stator 1, on which stator windings W1, W2, W3 and W4 are provided.
  • the windings Wl to W4 are wound on teeth or poles 3 of the stator 1.
  • the indicated magnetic coupling of the opposite phases I and III or the corresponding windings W1 and W3 as well as the phases II and IV or the corresponding windings W2 and W4 is achieved in that the windings W1 and W3 or the windings W2 and W4 the same stator teeth are wound.
  • W4 takes place in such a way that opposite magnetic fields are generated in the teeth or poles of regions facing the rotor, not shown, in front of the stator poles 3. This is indicated in FIG. 1 by the points on the windings W1 to W4.
  • Each winding is connected at one end to a direct current source 5.
  • the respective other end or the other connection of each winding is connected to a controllable electronic switch S 1, S2, S3, S4, which can be designed, for example, as a power semiconductor (for example a power FET).
  • Each of the switches S 1 to S4 is connected with its control input to a motor control unit 7 which, in a manner known per se, connects the windings W1 to W4 for desired periods of time to the direct current source by appropriately actuating the switches S 1 to S4.
  • a diode D1 to D4 is connected in parallel to each controllable switch S 1 to S4, the forward direction of the diodes being selected such that the associated diode blocks when the switch in question is closed.
  • the coupling of the respectively opposite phases I and III or II and IV and the diodes D3 and D 1 or D4 and D2 leads to a dissipation of the stored magnetic energy when the relevant phase is switched off, thereby improving the efficiency the engine is guaranteed.
  • Fig. 2 shows the structural design of a corresponding stator 1 in a perspective view.
  • the stator shown has twelve stator poles 3.
  • the stator body 9 comprises, in the usual way, packaged stator laminations which extend perpendicular to the longitudinal axis of the stator.
  • the stack of stator laminations can first be produced in a conventional manner by punch packaging, two or more laminations being connected in each case by exerting a punctiform pressure.
  • stator sheets are then extrusion-coated with a plastic body, a plastic coating also being produced in the interior of the stator teeth.
  • a plastic coating also being produced in the interior of the stator teeth.
  • the stator body 9 On its upper side, the stator body 9 has a molded ring 13 with a shoulder 13a. In this front shoulder 13 a terminal contacts 15 are pressed.
  • the ring 13 is injected with corresponding recesses for the connection contacts, into which the connection contacts 15 produced, for example by stamping and bending from sheet metal, are then pressed with their feet.
  • the wall 17 of the ring 13 which extends upward above the shoulder 13a of the ring 13 serves to fix and hold a control circuit
  • control circuit 17 can have a plastic-molded stamped grid 19 with a corresponding recess 21 into which the wall 17 of the ring 13 engages.
  • the underside of the lead frame 19 can rest on the shoulder 13a of the ring 13.
  • connection contacts 15 engage in contact openings 23 in the conductor tracks 19a of the lead frame 19 and can be connected to them by soldering or the like.
  • stator 1 By overmolding the package of stator laminations with plastic in a single working step, the inner regions of the stator teeth 3 being overmolded and at the same time the ring 13 and the winding aids 11 being molded on, the stator 1 is produced extremely cost-effectively.
  • each of the windings W1 to W4 extends over a total of six stator teeth 3, which in FIG in a manner known per se are divided into two radially opposite groups of three adjacent stator teeth.
  • these six stator teeth each carry two coupled windings, that is to say the windings W1 and W3 or W2 and W4. Two of these groups are shown in FIG. 3, these windings being referred to as W1 and W3 for the sake of simplicity.
  • the remaining six stator teeth 3 for the windings W2 and W4 are wound analogously. In this regard, the procedure described below must be applied accordingly.
  • Each of the windings W1 and W3 consists of several partial windings of individual wires connected in parallel because of the high current intensities required.
  • 2 or 2n wires i.e. an even number of wires
  • the two wires 25, 27, are wound simultaneously onto the relevant stator teeth 3.
  • connection contacts have V-shaped clamping grooves 15a, into which the wire ends (stripped) are inserted and fixed and contacted by bending the walls of the clamping grooves 15a.
  • the first stator tooth 3 of the first group of three is wound. In the embodiment shown in FIG. 3, this is done counterclockwise. After the desired number of turns has been applied, the adjacent stator tooth is transferred and this is wound in the opposite sense with the desired number of turns (the middle stator tooth 3 of the left group in FIG. 3). Finally, the last stator tooth of the first group of three is passed over and this is provided with the desired number of turns. This is done again in Winding direction of the first stator tooth.
  • Stator teeth are made analogously.
  • connection contact 15rv connected.
  • the assignment of the wire ends to the connection contacts 15 is initially irrelevant in this first part of the winding process.
  • which of the connection contacts 15 correspond to these windings W1 and W3.
  • it must be known which of the two windings corresponds to which two connection contacts.
  • the windings W1 and W3 are equivalent to one another since they have the same winding direction.
  • connection contacts 15 ⁇ and 15m selected in the first partial winding process to a winding, for example the winding hung Wl, or the connection contacts 15n and 15 ⁇ v to the other winding, for example the winding W3 is observed.
  • the number of fastening means or clamping grooves 15a on the connection contacts preferably corresponds to the number of partial winding operations required.
  • the two other coupled windings W2 and W4 are produced in an analogous manner, it being important to ensure that the winding direction is also to be selected correctly in relation to the windings W1 and W3 that have already been created.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewickeln eines Stators für einen bürstenlosen Gleichstrommotor, welcher einen Statorkörper (9) mit einer vorbestimmten Anzahl von zu bewickelnden Statorzähnen (3) aufweist, wobei die Statorzähne (3) jeweils mit zwei Wicklungen (W1, W3; W2, W4) bewickelt werden, die magnetisch gekoppelt sind und durch die Bestromung mit unterschiedlichem Richtungssinn die Erzeugung von entgegengesetzten Magnetfeldern ermöglichen, und wobei jede der beiden Wicklungen (W1, W3; W2, W4) aus einer vorbestimmten Anzahl parallel geschalteter Leiter besteht. Erfindungsgemäß werden die Statorzähne (3) in mehreren Teilwickelvorgängen jeweils gleichzeitig mit zwei Leitern (25, 27) oder einer geraden Anzahl von 2n Leiter bewickelt, wobei einen der beiden Leiter (25, 27) oder n Leiter der 2n Leiter der einen Wicklung undder andere der beiden Leiter (25, 27) oder die anderen n Leiter der 2n Leiter der anderen Wicklung zugeordnet werden und wobei eine vorbestimmte Anzahl von Teilwickelvorgängen durchgeführt wird, bis die vorbestimmte Anzahl von Leitern pro Wicklung (W1, W3; W2, W4) erreicht ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen entsprechenden Stator.

Description

Stator und Verfahren zum Bewickeln eines Stators für einen burstenlosen Gleichstrommotor
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewickeln eines Stators für einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruch 1 sowie einen entsprechenden Stator mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 5.
Insbesondere in der KFZ-Technik besteht die Anforderung, möglichst einfach ansteuerbare und mit möglichst geringem Aufwand herstellbare und damit kostengünstige motorische Antriebe einzusetzen, beispielsweise für eine elektrisch ansteuerbare Hydraulikpumpe für eine Servolenkung. Für den genannten Anwendungsfall eignen sich infolge des guten Wirkungsgrads und der Wartungsfreund- lichkeit vor allem bürstenlose Gleichstrommotoren, insbesondere 4-Phasen-
Gleichsstrommotoren.
Um eine möglichst einfache Ansteuerung des Motors zu ermöglichen, werden häufig die jeweils eine Phase realisierenden Wicklungen mittels jeweils eines steuerbaren elektronischen Schalters, beispielsweise eines Leistungshalbleiters, angesteuert und in der erforderlichen Weise zeitweise mit einer Gleichstromquelle verbunden. Dabei besteht jedoch das Problem, dass jeweils beim Ausschalten einer Phase in der betreffenden Wicklung durch die Selbstinduktion eine negative Spannungsspitze entsteht, die über, in Bezug auf die normale Strom- richtung, in Sperrichtung gepolten Dioden, die parallel zu dem jeweiligen Schaltelement liegen, abgebaut werden können. Dies führt jedoch zu einem entsprechenden entgegengesetzt gerichteten Strom, der bei der Ansteuerung berücksichtigt werden muss und der zudem den Wirkungsgrad des Motors negativ beeinträchtigt. Zur Lösung dieses Problems ist es bekannt, beispielsweise aus der WO-A- 96/22629, jeweils zwei Wicklungen eines 4-Phasen-Gleichstrommotors magnetisch zu koppeln. Hierzu werden auf jeden Pol bzw. jede Gruppe von Polen jeweils zwei Wicklungen aufgebracht, die zur Erzeugung der gewünschten entgegengesetzten Polung der durch sie erzeugten Magnetfelder in entgegengesetztem Sinn mit Gleichstrom beaufschlagt werden. Der Wicklungssinn der beiden Wicklungen kann dabei der selbe sein. Es genügt, die Enden einer der beiden Wicklungen umgekehrt mit der Gleichstromquelle zu verbinden.
Durch die so bewirkte magnetische Kopplung der beiden Spulen wird die durch die Selbstinduktion in der betreffenden Wicklung beim Abschalten der jeweiligen Phase induzierte Spannung durch eine in der gekoppelten Wicklung induzierte Spannung kompensiert. Durch die Diode, die dem die gekoppelte Wicklung an- steuernden Schalter parallel geschaltet ist, wird die gespeicherte magnetische
Energie abgeführt. Hierdurch ergibt sich eine Verbesserung des Wirkungsgrades.
Aus der WO-A-96/22629 ist ebenfalls bekannt, dass sich eine Verbesserung der magnetischen Kopplung der Wicklungen der entgegengesetzten Phasen eines derartigen 4-Phasen-Gleichstrommotors ergibt, wenn die Wicklungen gleichzeitig gewickelt werden. Hierdurch ergibt sich eine engere Nachbarschaft der Drähte der beiden gekoppelten Wicklungen und damit eine größere Koppelinduktivität.
Da jedoch infolge der hohen Ströme für jede Wicklung mehrere parallel geschal- tete Drähte erforderlich sind, war es notwendig, nach dem Wickelvorgang, bei dem alle parallelen Drähte beider Wicklungen auf einmal gewickelt wurden, die Drahtenden den beiden Wicklungen zuzuordnen. Hierzu war es erforderlich, zumindest die Drahtenden zu markieren oder im Nachhinein eine Zuordnung der Drahtenden mittels Durchgangsmessungen vorzunehmen. Insgesamt war eine Automatisierung des Wickelvorgangs und des Zuordnens der Drahtenden zu den Wicklungen bzw. des Kontaktierens der Wicklungen nicht möglich.
Der Erfindung liegt daher ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bewickeln eines Stators für einen bürstenlosen
Gleichstrommotor und einen entsprechenden Stator zu schaffen, wobei durch eine Vereinfachung des Herstellungsverfahrens eine Automatisierung des Wik- kelvorgangs und des Zuordnens der Drahtenden zu den Wicklungen möglich ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 5.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass durch die Aufteilung des Wik- kelvorgangs für jeweils zwei gekoppelte Wicklungen (der entgegengesetzten Phasen) in Teilwickelvorgänge eine wesentliche Vereinfachung des Herstellungsverfahrens und damit eine einfache Automatisierbarkeit erreicht wird. Dabei werden in jedem Teilwickelvorgang 2n, vorzugsweise jedoch nur zwei Drähte gewickelt, wobei die eine Hälfte der Drähte bzw. einer der beiden Drähte der einen Wicklung und die andere Hälfte der Drähte bzw. der andere der beiden Drähte der anderen Wicklung zugeordnet wird.
Gegenüber den nach dem bekannten Verfahren hergestellten Statoren ergibt sich zusätzlich der Vorteil, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Statoren in der Regel eine noch verbesserte magnetische Kopplung der Wicklungen der jeweils entgegengesetzten Phasen aufweisen. Dies lässt sich dadurch erklären, dass bei einem gleichzeitigen Wickeln aller Drähte der beiden Wicklungen und einem Zuordnen der Drahtenden nach dem Wickelvorgang die Zuordnung und die Lage der einzelnen Drähte innerhalb einer Windung mehr oder weniger zufällig war. Durch das Aufteilen in Teilwickelvorgänge wird zu- mindest im Mittel eine engere Nachbarschaft der einzelnen Drähte der Wicklungen bzw. eine gleichmäßigere Verteilung (gesehen über den Wicklungsquerschnitt) erreicht. Insbesondere bei einem Wickeln von jeweils nur zwei Drähten (ein Draht pro Wicklung) ist erreichbar, dass diese beiden Drähte über die ge- samte Wicklungslänge eng nebeneinander liegen.
Damit ergibt sich zudem eine verbesserte Reproduzierbarkeit der elektrischen Eigenschaften des Stators.
Nach der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung werden zur Zuordnung der Leiter zu den beiden Wicklungen vor jedem Teilwickelvorgang das eine Ende des einen der zwei Leiter oder die einen Enden von n der 2n Leiter einem ersten Anschlusskontakt und das eine Ende des anderen der zwei Leiter oder die einen Enden der anderen n der 2n Leiter einem zweiten An- schlusskontakt zugeordnet. Nach jedem Teilwickelvorgang werden das andere
Ende des einen der zwei Leiter oder die anderen Enden der n der 2n Leiter einem dritten Anschlusskontakt und das andere Ende des anderen der zwei Leiter oder die anderen Enden der anderen n der 2n Leiter einem vierten Anschlusskontakt zugeordnet. Der erste und dritte Anschlusskontakt dienen somit zur Kontaktie- rung der einen Wicklung und der zweite und vierte Anschlusskontakt zur Kon- taktierung der anderen Wicklung.
Vorzugsweise erfolgt das Zuordnen vor einem Teilwickelvorgang dadurch, dass die (Anfangs-) Enden der Drähte mit den betreffenden Anschlusskontakten ver- bunden werden, beispielsweise durch Löten, Schweißen oder Klemmen. Durch dieses Fixieren ist bei einem Wickeln mit einer automatischen Wickelvorrichtung kein zusätzliches Halten dieser Enden erforderlich. Nach dem Teilwickelvorgang können die (hinteren) Enden der Drähte ebenfalls mit den entsprechenden Anschlusskontakten verbunden werden. Insbesondere bei einem gleichzeitigen Wickeln von nur zwei Drähten kann auf einfache Weise die Zuordnung der Drähte während des gesamten Wickelvorgangs aufrecht erhalten werden, so dass für das Zuordnen keinerlei zusätzliche Maßnahmen, wie ein Markieren der Drähte oder Durchgangsmessungen, erforderlich sind.
Bei der bevorzugten Ausführungsform des Stators nach der Erfindung sind, vorzugsweise an einer Stirnseite des Stators, Anschlusskontakte vorgesehen, die eine Anzahl von Befestigungsmittel aufweisen, die der Anzahl der erforderlichen
Teilwickelvorgänge entsprechen. Damit ist sichergestellt, das vor bzw. nach jedem Teilwickelvorgang die Drahtenden ohne Probleme mit den betreffenden Anschlusskontakten verbunden werden können, wobei für jedes Drahtende bzw. für jede Gruppe von n Drahtenden von 2n gleichzeitig gewickelten Drähten ein eigenes Befestigungsmittel, beispielsweise eine Klemme, zur Verfügung steht.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines 4-Phasen-Gleichstrommotors mit zugehöriger Ansteuerschaltung;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Stators nach der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung von Auschnitten einer abgewickelten Seitenansicht des Stators in Fig. 1 zur Erläuterung des Wickelverfah- rens nach der Erfindung und
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Stators in Fig. 1 mit montierter Steuerschaltung.
Fig 1 zeigt eine schematische Darstellung eines 4-Phasen-Gleichstrommotors mit einem Stator 1, auf dem Statorwicklungen Wl, W2, W3 und W4 vorgesehen sind. Die Wicklungen Wl bis W4 sind auf Zähnen oder Polen 3 des Stators 1 gewickelt. Die angedeutete magnetische Kopplung der entgegengesetzten Phasen I und III bzw. der entsprechenden Wicklungen Wl und W3 sowie der Phasen II und IV bzw. der entsprechenden Wicklungen W2 und W4 wird dadurch erreicht, dass die Wicklungen Wl und W3 bzw. die Wicklungen W2 und W4 auf die selben Statorzähne gewickelt sind.
Die Wicklung bzw. Kontaktierung der Wicklungen Wl und W3 bzw. W2 und
W4 erfolgt derart, dass in den Zähnen oder Polen eines nicht dargestellten Rotors zugewandten Bereichen vor den Statorpolen 3 jeweils entgegengesetzte Magnetfelder erzeugt werden. Dies ist in Fig. 1 durch die Punkte an den Wicklungen Wl bis W4 angedeutet.
Jede Wicklung ist mit einem Ende bzw. einem Anschluss mit einer Gleichstromquelle 5 verbunden. Das jeweils andere Ende bzw. der jeweils andere Anschluss jeder Wicklung ist mit einem steuerbaren elektronischen Schalter S l, S2, S3, S4 verbunden, der beispielsweise als Leistungshalbleiter (z.B. Leisrungs-FET) aus- gebildet sein kann. Jeder der Schalter S 1 bis S4 ist mit seinem Steuereingang mit einer Motorsteuereinheit 7 verbunden, welche in an sich bekannter Weise die Wicklungen Wl bis W4 für gewünschte Zeitabschnitte mit der Gleichstromquelle durch eine entsprechende Ansteuerung der Schalter S 1 bis S4 verbindet. Parallel zu jedem steuerbaren Schalter S l bis S4 ist eine Diode Dl bis D4 geschaltet, wobei die Durchlassrichtung der Dioden so gewählt ist, dass bei einem Schließen des betreffenden Schalters die zugehörige Diode sperrt.
Wie bereits erläutert, wird durch die Kopplung der jeweils entgegengesetzten Phasen I und III bzw. II und IV und die Dioden D3 und D 1 bzw. D4 und D2 ein Abführen der gespeicherten magnetischen Energie beim Abschalten der betreffenden Phase erreicht, wodurch eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Motors gewährleistet ist.
Fig. 2 zeigt den konstruktiven Aufbau eines entsprechenden Stators 1 in perspektivischer Ansicht. Der gezeigt Stator weist zwölf Statorpole 3 auf. Der Statorkörper 9 umfasst in üblicher Weise paketierte Statorbleche, welche sich senkrecht zur Längsachse des Stators erstrecken. Das Paket der Statorbleche kann zunächst in üblicher Weise durch Stanzpaketieren hergestellt werden, wobei jeweils zwei oder mehrere Bleche durch Ausüben eines punktförmigen Drucks verbunden werden.
Anschließend wird das Paket von Statorblechen mit einem Kunststoffkörper um- spritzt, wobei auch im Innenbereich der Statorzähne eine Kunststoffauflage erzeugt wird. Hierdurch ist es nicht mehr nötig, wie bisher eine Pulverbeschichtung dieser Bereiche der Statorzähne vorzunehmen, um eine Beschädigung der Isolationsschicht der Wicklungsdrähte, insbesondere während des Wickelvorgangs, zu vermeiden.
Gleichzeitig werden an die Stirnseiten der Statorzähne 3 Wickelhilfen 1 1 angespritzt, welche während des Wickeins der Wicklungen Wl bis W4 eine Führung der Drähte bewirken und gleichzeitig die über die Stirnseiten der Statorzähne 3 hinausragenden Teile der Wicklungen in ihrer Lage fixieren. An seiner Oberseite weist der Statorkörper 9 einen angespritzten Ring 13 mit einer Schulter 13a auf. In diese stirnseitige Schulter 13 a sind Anschlusskontakte 15 eingepresst. Hierzu wird der Ring 13 mit entsprechenden Ausnehmungen für die Anschlusskontakte gespritzt, in welche dann die beispielsweise durch Stanzen und Biegen aus Blech hergestellten Anschlusskontakte 15 mit ihren Füßen eingepresst werden.
Die sich oberhalb der Schulter 13a des Rings 13 nach oben erstreckende Wan- düng 17 des Rings 13 dient zur Fixierung und Halterung einer Steuerschaltung
17, wie aus Fig. 4 erkennbar. Die Steuerschaltung 17 kann hierzu ein kunststof- fumspritztes Stanzgitter 19 mit einer entsprechenden Ausnehmung 21 aufweisen, in welche die Wandung 17 des Rings 13 eingreift. Die Unterseite des Stanzgitters 19 kann dabei auf der Schulter 13a des Rings 13 aufliegen.
Die Anschlusskontakte 15 greifen in Kontaktierungsdurchbrüche 23 in den Leiterzügen 19a des Stanzgitters 19 ein und können durch Verlöten oder dergl. mit diesen verbunden werden.
Durch das Umspritzen des Pakets von Statorblechen in einem einzigen Arbeitschritt mit Kunststoff, wobei die Innenbereiche der Statorzähne 3 umspritzt werden und gleichzeitig der Ring 13 und die Wickelhilfen 1 1 angespritzt werden, ergibt sich eine äußerst kostengünstige Herstellung des Stators 1.
Im Folgenden wird anhand von Fig. 3 das Verfahren zum Bewickeln des Stators
1 erläutert:
Zunächst sei bemerkt, dass sich im dargestellten Ausführungsbeispiel jede der Wicklungen Wl bis W4 über insgesamt sechs Statorzähne 3 erstreckt, welche in an sich bekannter Weise in zwei einander radial gegenüberliegende Gruppen von jeweils drei benachbarten Statorzähnen aufgeteilt sind. Wie bereits erläutert, tragen diese sechs Statorzähne jeweils zwei gekoppelte Wicklungen, also die Wicklungen Wl und W3 oder W2 und W4. Zwei dieser Gruppen sind in Fig. 3 dargestellt, wobei im Folgenden der Einfachheit halber diese Wicklungen als Wl und W3 bezeichnet werden. Die verbleibenden sechs Statorzähne 3 für die Wicklungen W2 und W4 sind analog gewickelt. Diesbezüglich ist das im Folgenden beschriebene Verfahren entsprechend anzuwenden.
Jede der Wicklungen Wl und W3 besteht wegen der erforderlichen hohen Stromstärken aus mehreren parallel geschalteten Teilwicklungen einzelner Drähte. Erfindungsgemäß werden jeweils 2 oder 2n Drähte (d.h. eine gerade Anzahl von Drähten), im dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Drähte 25, 27, gleichzeitig auf die betreffenden Statorzähne 3 gewickelt.
Hierzu werden zunächst die Anfangsenden der 2 Drähte 25, 27 jeweils mit einem ersten 15ι und einem zweiten 15π der Anschlusskontakte 15 verbunden. Hierzu weisen die Anschlusskontakte V-förmige Klemmnuten 15a auf, in welche die Drahtenden (abisoliert) eingelegt und durch Zusammenbiegen der Wandungen der Klemmnuten 15a fixiert und kontaktiert werden.
Nach dem Fixieren der Drahtenden wird der erste Statorzahn 3 der ersten Dreiergruppe bewickelt. Dies geschieht bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel entgegen dem Uhrzeigersinn. Nach dem Aufbringen der gewünschten An- zahl von Windungen wird auf den benachbarten Statorzahn übergegangen und dieser im entgegengesetzten Sinn mit der gewünschten Anzahl von Windungen bewickelt (der mittlere Statorzahn 3 der linken Gruppe in Fig. 3). Schließlich wird auf den letzten Statorzahn der ersten Dreiergruppe übergegangen und dieser mit der gewünschten Anzahl von Windungen versehen. Dies erfolgt wieder im Wicklungssinn des ersten Statorzahns.
Anschließend wird auf den ersten Statorzahn der diametral gegenüberliegenden Dreiergruppe übergegangen (in Fig. 3 der rechte Statorzahn der rechten Dreier- gruppe) und dieser bewickelt. Das Bewickeln dieser zweiten Dreiergruppe von
Statorzähnen erfolgt analog.
Nach dem Bewickeln des letzten Statorzahns der zweiten Dreiergruppe (der linke Statorzahn der rechten Dreiergruppe in Fig. 3) wird das Ende des Drahts 25 mit dem dritten Anschlusskontakt 15m und das Ende des Drahts 27 mit dem vierten
Anschlusskontakt 15rv verbunden. Die Zuordnung der Drahtenden zu den Anschlusskontakten 15 ist bei diesem ersten Teil Wickelvorgang zunächst unerheblich. Selbstverständlich muss jedoch festgehalten werden, welche der Anschlusskontakte 15 mit diesen Wicklungen Wl und W3 korrespondieren. Mit anderen Worten es muss für die spätere Ansteuerung der Wicklungen bekannt sein, welche der beiden Wicklungen mit welchen beiden Anschlusskontakten korrespondieren. Die Wicklungen Wl und W3 untereinander sind gleichwertig, da sie den selben Wicklungssinn aufweisen.
Nach Beendigung dieses ersten Teilwickelvorgangs erfolgt in gleicher Weise ein zweiter Teilwickelvorgang. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Drahtenden mit weiteren Befestigungsmitteln bzw. Klemmnuten 15a der ersten bis vierten Anschlusskontakte verbunden werden. Dies ermöglicht eine einfache Befestigung der Drahtenden, ohne dass die Ende der zuvor gewickelten Drähte gelöst werden müssten.
Bei diesem zweiten und ggf. folgenden Teilwickelvorgängen muss jedoch darauf geachtet werden, dass die beim ersten Teilwickelvorgang gewählte Zuordnung der Anschlusskontakte 15ι und 15m zu einer Wicklung, beispielsweise der Wick- hing Wl, bzw. der Anschlusskontakte 15n und 15ιv zur anderen Wicklung, beispielsweise der Wicklung W3 eingehalten wird.
Üblicherweise wird man jedoch ohnehin von vornherein festlegen, dass ganz bestimmte Anschlusskontakte mit ganz bestimmten Wicklungen ggf. Wicklungsenden korrespondieren.
Durch das Zuordnen der Drahtenden zu bestimmten Anschlusskontakten bereits vor dem Wickeln und das Aufrechterhalten der Zuordnung während des Teilwik- kelvorgangs ist es auf einfache Weise möglich, ohne zusätzliche Maßnahmen, wie das Markieren der Drähte oder das Durchführen von Durchgangsmessungen, nach dem Teilwickelvorgang die Drahtenden korrekt mit den richtigen Anschlusskontakten zu verbinden. Dies gilt insbesondere bei einer geringen Anzahl von gleichzeitig gewickelten Drähten (vorzugsweise zwei Drähte).
Insgesamt werden so viele Teilwickelvorgänge durchgeführt bis die erforderliche Anzahl von parallelen Drähten pro Wicklung Wl, W3 aufgebracht ist. Die Anzahl der Befestigungsmittel bzw. Klemmnuten 15a an den Anschlusskontakten entspricht dabei vorzugsweise der Anzahl der erforderlichen Teilwickelvorgänge.
Die beiden anderen gekoppelten Wicklungen W2 und W4 werden in analoger Weise hergestellt, wobei darauf zu achten ist, dass der Wicklungssinn auch in Bezug auf die bereits erstellten Wicklungen Wl und W3 korrekt zu wählen ist.
Das dargestellte Verfahren lässt sich selbstverständlich nicht nur für 4-Phasen-
Gleichstrommotoren anwenden, sondern auch für Motoren mit einer beliebigen (geraden) Anzahl von Phasen, wobei jeweils die Wicklungen zweier Phasen magnetisch gekoppelt sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bewickeln eines Stators für einen bürstenlosen Gleichstrommotor,
a) welcher einen Statorkörper (9) mit einer vorbestimmten Anzahl von zu bewickelnden Statorzähnen (3) aufweist,
b) wobei die Statorzähne (3) jeweils mit zwei Wicklungen (Wl, W3; W2, W4) bewickelt werden, die magnetische gekoppelt sind und durch die Bestromung mit unterschiedlichem Richtungssinn die Erzeugung von entgegengesetzten Magnetfeldern ermöglichen, und
c) wobei jede der beiden Wicklungen (Wl, W3; W2, W4) aus einer vorbestimmten Anzahl parallel geschalteter Leiter besteht,
dadurch gekennzeichnet,
d) dass die Statorzähne (3) in mehreren Teilwickelvorgängen jeweils gleichzeitig mit zwei Leitern (25, 27) oder einer geraden Anzahl von 2n Leitern bewickelt werden,
e) dass einer der beiden Leiter (25, 27) oder n Leiter der 2n Leiter der einen Wicklung und der andere der beiden Leiter (25, 27) oder die anderen n Leiter der 2n Leiter der anderen Wicklung zugeordnet werden und f) dass eine vorbestimmte Anzahl von Teilwickelvorgängen durchgeführt wird, bis die vorbestimmte Anzahl von Leitern pro Wicklung (Wl, W3; W2, W4) erreicht ist.
2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zuordnung der Leiter (25, 27) zu den beiden Wicklungen (Wl, W3) vor jedem Teilwickelvorgang das eine Ende des einen (25) der zwei Leiter (25, 27) oder die einen Enden von n der 2n Leiter einem ersten Anschlusskontakt (15ι) und das eine Ende des anderen (27) der zwei Leiter (25, 27) oder die einen
Enden der anderen n der 2n Leiter einem zweiten Anschlusskontakt (15«) zugeordnet werden und dass nach jedem Teilwickelvorgang das andere Ende des einen (25) der zwei Leiter (25, 27) oder die anderen Enden der n der 2n Leiter einem dritten Anschlusskontakt (15m) und das andere Ende des anderen (27) der zwei Leiter (25, 27) oder die anderen Enden der anderen n der 2n Leiter einem vierten Anschlusskontakt (15ιv) zugeordnet werden.
3. Verfahren nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende des einen (25) der zwei Leiter (25, 27) oder die einen Enden der n der 2n Leiter vor dem Teilwickelvorgang mit dem ersten Anschlusskontakt (15ι) und das eine Ende des anderen (27) der zwei Leiter (25, 27) oder die einen Enden der anderen n der 2n Leiter mit dem zweiten Anschlusskontakt (15n) verbunden werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichzeitig gewickelten Leiter (25, 27) während des Wickelvorgangs eng benachbart und vorzugsweise in über den Wickelvorgang aufrechterhaltener Lage geführt werden.
5. Stator für einen bürstenlosen Gleichstrommotor,
a) welcher einen Statorkörper (9) mit einer vorbestimmten Anzahl von bewickelten Statorzähnen (3) aufweist,
b) wobei die Statorzähne (3) jeweils mit zwei Wicklungen (Wl, W3; W2, W4) bewickelt sind, die magnetische gekoppelt sind und durch die Bestromung mit unterschiedlichem Richtungssinn die Erzeugung von entgegengesetzten Magnetfeldern ermöglichen, und
c) wobei jede der beiden Wicklungen (Wl, W3 bzw. W2, W4) aus einer vorbestimmten Anzahl parallel geschalteter Leitern besteht,
dadurch gekennzeichnet,
d) dass jeweils zwei Leiter (25, 27), von denen ein Leiter der einen Wicklung und der andere Leiter der anderen Wicklung zugeordnet ist, oder 2n Leiter, von denen n Leiter der einen Wicklung und die anderen n Leiter der anderen Wicklung zugeordnet sind, über in die ge- samte Wicklungslänge in einer im Wesentlichen zueinander konstanten Lage geführt sind.
6. Stator nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils zwei oder 2n Leiter eng benachbart geführt sind.
Stator nach Ansprach 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorkörper (9) vorzugsweise an einer Stirnseite Anschlusskontakte (15) aufweist, welche jeweils mit den Enden der die jeweils zwei magnetisch gekoppelten Wicklungen (Wl, W3; W2, W4) bildenden Leiter verbunden sind.
8. Stator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte (15) gleichzeitig zur elektrischen Kontaktierung und mechanischen Halterung einer vorzugsweise ein Stanzgitter (19) oder eine gedruckte Leiterplatte aufweisenden Steuerschaltung (17) dienen.
9. Stator nach einem der Ansprache 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten (15ι, 15n), vorzugsweise auch die dritten und vierten Anschlusskontakte (15m, 15ιv) Befestigungsmittel (15a) aufweisen, welche ein nacheinander erfolgendes Verbinden, insbesondere Klemmen, von Lei- ter-enden ermöglichen, ohne dass ein Lösen bereits verbundener Leiterenden erforderlich ist.
10. Stator nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte (15) eine Anzahl von Befestigungsmittel (15a) aufweisen, welche der Anzahl der erforderlichen Teilwickelvorgänge nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 entsprechen.
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