Stator für eine elektrische Maschine, Herstellverfahren und

elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine gemäß Oberbegriff des

Patentanspruchs 1 .

Die Erfindung betrifft ferner ein Herstellverfahren für einen Stator und eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug.

Unter einer elektrischen Maschine wird allgemein ein elektromechanischer Wandler verstanden, der elektrische Energie in mechanische Energie und/oder mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Eine elektrische Maschine ist insbesondere ein Elektromotor (E-Motor) und/oder Generator mit einem feststehenden Stator bzw. Ständer und einem drehbar im Stator gelagerten Rotor bzw. Läufer (Innenläufer). Der Stator weist einen Statorträger bzw.

Statorkörper und wenigstens eine Statorwicklung auf. Der Statorkörper kann aus einzelnen Statorblechen gebildet sein, die zu einem sogenannten Statorblechpaket zusammengefasst sind. Zum Stand der Technik wird auf die DE 10 2008 007 578 A1 hingewiesen.

Die Statorbleche können gelocht sein, wobei die Lochungen im Statorblechpaket axiale

Bohrungen bilden, die dann bspw. für die Befestigung von Endscheiben bzw. Enddeckeln, Lagerdeckeln bzw. Lagerschilden, Gehäuseteilen, etc. und/oder zum Verspannen der

Statorbleche vorgesehen sind. Dies ist bspw. in der US 6,088,905 A gezeigt (siehe

Bezugszeichen 62).

Aufgabe der Erfindung ist es, einen mit axialen Bohrungen bzw. Axialbohrungen ausgebildeten Stator bereitzustellen, der bauraum- und gewichtsoptimiert ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen erfindungsgemäßen Stator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 . Mit nebengeordneten Patentansprüchen erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Herstellverfahren und auf eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Stator. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung. Der erfindungsgemäße Stator weist einen aus einzelnen Statorblechen gebildeten Statorkörper auf, der mit axialen Bohrungen, insbesondere Durchgangsbohrungen, ausgebildet ist, wobei der Statorkörper an seiner Außenumfangs- bzw. -mantelfläche mit (radial abstehenden)

Vorsprüngen ausgebildet ist, in denen die axialen Bohrungen angeordnet sind. Bevorzugt sind mehrere über dem Umfang verteilte Vorsprünge vorgesehen, wobei in jedem Vorsprung wenigstens eine axiale Bohrung ausgebildet ist. Bevorzugt erstrecken sich die Vorsprünge über die gesamte axiale Länge des Statorkörpers bzw. des aus den Statorblechen gebildeten Statorblechpakets. Da zwischen den Vorsprüngen Leerräume vorhanden sind, kann mit der Erfindung erheblich Bauraum und Gewicht bzw. Masse eingespart werden.

Es können drei oder vier Vorsprünge vorgesehen sein, die insbesondere in gleichen

Winkelabständen, d. h. mit 120° oder 90°, zueinander beabstandet sind.

Eine erste Ausführungsvariante sieht vor, dass die einzelnen Statorbleche, insbesondere alle Statorbleche, am Außenumfang mit gelochten, ohrenartigen Laschen ausgebildet sind, welche im Statorblechpaket fluchtend übereinander liegen und die Vorsprünge bilden.

Eine zweite Ausführungsvariante sieht vor, dass die Vorsprünge als separate Teile bzw.

Einzelteile ausgebildet und an der Außenumfangsfläche des Statorkörpers befestigt sind.

Bevorzugt sind die Vorsprünge mittels ineinandergreifender Formschlusselemente am

Statorkörper bzw. am Statorblechpaket befestigt. Die Formschlusselemente können für eine hinterschnittige Verbindung ausgebildet sein, vorzugsweise mit einer Verastungsgeometrie, welche ein Einrasten durch Aufpressen ermöglicht. Die Formschlusselemente sind

insbesondere so gestaltet, dass sich eine Schwalbenschwanzverbindung ausbilden kann. Die Vorsprünge können, insbesondere einstückig, aus Metall, bspw. Aluminium, oder Kunststoff, auch faserverstärktem Kunststoff, gebildet sein. Bevorzugt handelt es sich um Spritzgussteile oder abgelängte Strangpressprofilteile.

Die zweite Ausführungsvariante ist insbesondere für einen tauchimprägnierten Stator vorteilhaft. Beim Tauchimprägnieren wird der gesamte Stator in ein Imprägniermedium, wie Harz, eingetaucht und durchtränkt. Anschließend wird das Harz durch Energiezufuhr ausgehärtet. Die Tauchimprägnierung ermöglicht eine Fixierung der Statorbleche sowie eine Beschichtung von Statorkörper und Statorwicklung in einem einzigen Prozessschritt. Durch die

Tauchimprägnierung wird ferner sichergestellt, dass der Stator ein in sich sowohl elektrisch optimal isoliertes als auch gegen Abrasion geschütztes Gesamtsystem bildet. Die

Imprägnierung kann auch der Abdichtung dienen. Zum Stand der Technik wird auf die

EP 2 887 507 A1 hingewiesen. Beim Tauchimprägnieren oder ähnlichen Imprägnierverfahren (bspw. Träufel- oder Tröpfelimprägnierung) können sich allerdings Harztropfen und Harzläufer (Harznasen) am Stator bilden, die dann beim Verbau oder Einbau des Stators stören und bspw. zu

Schiefstellungen führen. Durch eine der Tauchimprägnierung nachfolgende Befestigung der Vorsprünge, die dann im Weiteren bspw. auch als Gehäuseauflageflächen und/oder als Schraubenkopfauflageflächen fungieren, wird dies verhindert.

Die Herstellung eines imprägnierten und insbesondere tauchimprägnierten Stators kann dann bspw. folgende Schritte umfassen:

- Zusammenbau des Stators, insbesondere durch Paketieren der Statorbleche und Erzeugen wenigstens einer Statorwicklung;

- Imprägnieren und insbesondere Tauchimprägnieren des Stators, vorzugsweise durch

Eintauchen in ein Harzbad, Abtropfen und Warmaushärten des Harzes;

- Befestigen der Vorsprünge am imprägnierten Statorkörper, insbesondere durch Aufpressen oder auch Aufschrumpfen (d. h. durch Erzeugen einer Schrumpfverbindung), wozu die

Vorsprünge oder der Statorkörper erwärmt werden oder Restwärme vom Warmaushärten genutzt werden kann.

Die im Nachgang an den Imprägniervorgang angebrachten Vorsprünge sind somit an ihren Außenflächen, die im Weiteren insbesondere als Anlageflächen bzw. Auflageflächen fungieren können, und Stirnflächen, die im Weiteren insbesondere als Schraubenkopfauflageflächen fungieren können, harzfrei. Folglich sind trotz Imprägnierung ebene bzw. plane Auflagen des Zusammenbaustators (ZSB-Stators) gewährleistet. Eine nachträgliche Bearbeitung zur Erzeugung von Ebenheit bzw. Planheit und/oder zur Entfernung von Harztropfen und -läufern ist nicht erforderlich. Der Stator kann also ohne zusätzliche Bearbeitung verbaut und bspw. in ein Gehäuse eingebaut werden.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die in der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung weiterbilden.

Fig. 1 zeigt in axialer Draufsicht einen Statorkörper mit Vorsprüngen.

Fig. 2 zeigt in axialer Draufsicht einen Ausschnitt eines anderen Statorkörpers mit separat ausgebildeten Vorsprüngen.

Fig. 3 zeigt in perspektivischer Darstellung einen als separates Teil ausgebildeten Vorsprung zur Befestigung an dem in Fig. 2 gezeigten Statorkörper. Der in Fig. 1 gezeigte Statorkörper bzw. -träger 100 ist näherungsweise kreiszylindrisch und ist aus einer Vielzahl identischer Statorbleche 1 10 gebildet, die in axialer Richtung L (senkrecht zur Blattebene) gestapelt sind und ein Statorblechpaket bilden. Die Statorwicklungsnuten 120 zur Aufnahme einer nicht gezeigten Statorwicklung sind an der Innenumfangsfläche ausgebildet (innengenuteter Stator).

An seiner Außenumfangsfläche ist der Statorkörper 100 mit vier Vorsprüngen 130 ausgebildet, durch die sich axiale Durchgangsbohrungen 140 erstrecken. Die Durchgangsbohrungen 140 sind bspw. für die Befestigung von Endscheiben bzw. Enddeckeln, Lagerdeckeln bzw.

Lagerschilden, Gehäuseteilen, sonstiger montage- oder funktionsnotwendiger Bauteile etc. und/oder zur Verspannung der Statorbleche 1 10 mittels Durchgangsschrauben oder -bolzen vorgesehen. Die Durchgangsbohrungen 140 können auch zur Befestigung des Stators in einem Gehäuse vorgesehen sein. Die Vorsprünge 130 können auch als Befestigungs- oder

Anschraubvorsprünge bezeichnet werden. Die Vorsprünge 130 können beim Verbau oder Einbau des Stators aber auch als An- bzw. Auflageflächen und/oder als Abstandshalter dienen, weswegen Fertigungstoleranzen einzuhalten sind. Der Statorkörper 100 weist ferner eine mittels Tauchimprägnieren aufgebrachte Harzimprägnierung 150 auf, die nur teilweise dargestellt ist.

Bei der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsvariante weist jedes Statorblech 1 10 vier radial nach außen ausgestellte und gelochte Laschen bzw. Ohren 1 15 auf, die im Statorblechpaket die Vorsprünge 130 bilden.

Bei der in Fig. 2 nur ausschnittsweise gezeigten Ausführungsvariante sind alle Vorsprünge 130 als separate Teile bzw. Körper 135 ausgebildet, die mittels Schwalbenschwanzverbindung 160 formschlüssig an der Außenumfangsfläche des ebenfalls aus Statorblechen 1 10 gebildeten Statorkörpers 100 befestigt sind. Die axiale Länge der separaten Vorsprünge 130/135 entspricht der axialen Länge des Statorkörpers bzw. des Statorblechpakets 100. Die

Schwalbenschwanzverbindung 160 erstreckt sich über die gesamte axiale Verbindungslänge.

Fig. 3 zeigt einen solchen als separates Teil ausgebildeten Vorsprung 130, der bereits mit einer Durchgangsbohrung 140, mit an die Außenumfangsfläche des Statorkörpers 100 angepassten Stützflächen 138 und mit einer schwalbenschwanzförmigen Nut 137 ausgebildet ist. (Die anderen separaten Vorsprünge 130 sind identisch ausgebildet.) Der Statorkörper 100 ist mit korrespondierenden Nutzapfen 107 ausgebildet, die sich aus einer entsprechenden

Außenkontur 1 17 der Statorbleche 1 10 ergeben. Der Nutzapfen 107 und die Nut 137 bilden korrespondierende Formschlusselemente. Die als separate Teile 135 ausgebildeten Vorsprünge 130 werden bevorzugt erst nach einer etwaigen Imprägnierung am Statorkörper 100 befestigt und sind somit harzfrei (d. h. die als Gehäuseauflageflächen und/oder als Schraubkopfauflageflächen fungierenden Kontaktflächen sind frei von einer Imprägnierung). Fertigungstolleranzen können dadurch besser eingehalten werden, außerdem sind die Vorsprünge 130 auch frei von Harztropfen und Harzläufern.

Bezugszeichenliste

100 Statorkörper

107 Formschlusselement (Nutzapfen)

110 Statorblech

1 15 Lasche

1 17 Kontur

120 Nuten

130 Vorsprung

135 separates Teil

137 Formschlusselement (Nut)

138 Stützfläche

140 Bohrung

150 Imprägnierung

160 Schwalbenschwanzverbindung

L axiale Richtung

R radiale Richtung