Stator einer elektrischen Maschine

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Stator einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon ein Stator einer elektrischen Maschine aus der JP2014007795A bekannt, mit Statornuten und in den Statornuten angeordneten Leiterelementen, die jeweils zwei Leiterenden haben, wobei jeweils zwei nebeneinander liegende Leiterenden zweier Leiterelemente jeweils mittels einer über die Stirnseiten der betreffenden Leiterenden verlaufenden Schweißverbindung ohne Zusatzwerkstoff miteinander verbunden sind. Bei der Herstellung der Schweißverbindung mittels Laserstrahl kann der Laserstrahl die unterhalb der Schweißverbindung liegenden Leiterelemente, insbesondere deren elektrische Isolierung, beschädigen, indem der Laserstrahl durch einen Spalt zwischen den zu verschweißenden Leiterenden hindurchverläuft und auf die darunter liegenden Leiterelemente trifft.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Stator einer elektrischen Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass der Laser die unterhalb der Schweißverbindung liegenden Leiterelemente, insbesondere deren elektrische Isolierung nicht beschädigen kann, indem zumindest eines der Leiterenden zumindest einer der Schweißverbindungen unterhalb der jeweiligen

Schweißverbindung einen Vorsprung aufweist, der zum anderen Leiterende hin vorsteht. Der Vorsprung versperrt jeweils den Spalt zwischen den zu verschweißenden Leiterenden, so dass der Laserstrahl nicht durch den Spalt hindurch auf die darunter verlaufenden Leiterelemente treffen kann. Durch die erfindungsgemäße Ausführung wird der Ausschuss in der Fertigung verringert, so dass die Herstellungskosten verringert werden. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte

Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Stators möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist der Vorsprung eines der Leiterenden durch plastisches Verformen des entsprechenden Leiterendes hergestellt.

Besonders vorteilhaft ist, wenn der Vorsprung eine Breite aufweist, die mindestens der Breite der Schweißnaht und maximal der Breite des Leiterendes entspricht. Auf diese Weise wird der Spalt zwischen den zu verschweißenden Leiterenden zumindest über die volle Breite der Schweißnaht verschlossen bzw. versperrt.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn zwei Leiterenden derselben Schweißverbindung miteinander zusammenwirkende, insbesondere aneinanderliegende oder zueinander in Richtung der Längserstreckung der Leiter versetzte Vorsprünge aufweisen. Das Aneinanderliegen der Vorsprünge hat den Vorteil, dass eine besonders kurze

Abisolierung am Leiterende möglich ist. Der Versatz der Vorsprünge erreicht, dass der Strahldurchgang in besonders wirkungsvoller Weise verhindert wird, da die zwei Vorsprünge nacheinander passiert werden müssen. In der Wirkungsweise besteht somit eine gewisse Analogie zu Labyrinth-Dichtungen für Flüssigkeiten.

Des Weiteren vorteilhaft ist, wenn ein erstes Leiterende den Vorsprung und ein zweites Leiterende derselben Schweißverbindung eine Vertiefung aufweist, in die der

Vorsprung des ersten Leiterendes hineinreicht. Dies hat den Vorteil, dass ein sehr geringer Spalt zwischen den beiden Leiterenden realisierbar ist.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn Leiterenden vorgesehen sind, die jeweils auf der einen Seite den Vorsprung und auf der anderen Seite eine Vertiefung aufweisen. Auf diese Weise lassen sich die Leiterelemente besonders einfach und wirtschaftlich herstellen.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Vorsprung des einen Leiterendes derart in das andere Leiterende hineinverformt ist, dass eine mechanische, insbesondere kraftschlüssige und formschlüssige Verbindung gebildet ist. Auf diese Weise wird der Spalt zwischen den zu verschweißenden Leiterenden bleibend geschlossen. Im Stand der Technik müssen die Leiterenden zur Herstellung der elektrischen Wicklung jeweils geschränkt und verschweißt werden. Für beide Prozessschritte müssen die zu verbindenden Leiterenden jeweils mittels einer Fangvorrichtung so zueinander ausgerichtet werden, dass nur ein minimaler Spalt zwischen den zu verbindenden Leiterenden besteht. Durch die Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen den zu

verschweißenden Leiterenden zeitlich vor dem Schweißen kann die Fangvorrichtung an der Schweißstation entfallen.

Auch vorteilhaft ist, dass die Leiterenden der Schweißverbindungen abisoliert sind und der zumindest eine Vorsprung im abisolierten Bereich der Leiterenden liegt.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig.l zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Stators einer elektrischen Maschine, bei dem die Erfindung angewendet werden kann,

Fig.2 eine Ansicht auf einen Teil des Stators nach Fig.l,

Fig.3 zwei zu verschweißende Leiterenden des Stators nach Fig.l und Fig.2 nach einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig.4 die zwei Leiterenden nach Fig.3 in der Draufsicht,

Fig.5 zwei zu verschweißende Leiterenden des Stators nach Fig.l und Fig.2 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig.6 zwei zu verschweißende Leiterenden des Stators nach Fig.l und Fig.2 nach einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig.7 zwei zu verschweißende Leiterenden des Stators nach Fig.l und Fig.2 nach einem vierten Ausführungsbeispiel und

Fig.8 zwei zu verschweißende Leiterenden des Stators nach Fig.l und Fig.2 nach einem fünften Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig.l zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Stators einer elektrischen Maschine, bei dem die Erfindung angewendet werden kann. Der Stator 1 der elektrischen Maschine umfasst Statornuten 2 und eine Vielzahl von in den Statornuten 2 angeordneten Leiterelementen 3, die durch entsprechende

Verbindung der einzelnen Leiterelemente 3 zu einer Mehrphasenwicklung verschaltet sind und jeweils einen viereckigen Leiterquerschnitt aufweisen. Der Stator 1 ist beispielsweise als Statorblechpaket ausgeführt. Die Leiterelemente 3 haben jeweils zwei Leiterschenkel 3.1, die einer„U"-Form ähnelnd über einen Verbindungsleiter 3.2 einstückig miteinander verbunden sind. Die Leiterschenkel 3.1 haben Leiterenden 3.3, die auf einer den Verbindungsleitern 3.2 abgewandten Verbindungsseite 4 des Stators 1 nach einem bestimmten Wickelschema unter Bildung von Schweißverbindungen 5 miteinander laserverschweißt sind. Vor dem Schweißen sind die elektrisch isolierten Leiterelemente 3 an ihren Leiterenden 3.3 abzuisolieren. Die Leiterelemente 3 sind derart in den Statornuten 2 angeordnet, dass alle Schweißverbindungen 5 auf der gleichen Stirnseite des Stators 1 liegen.

Miteinander zu verbindende Leiterelemente 3 sind jeweils derart in den Statornuten 2 angeordnet, dass deren Leiterenden 3.3 auf der Verbindungsseite 4 des Stators 1 nebeneinander zu liegen kommen, so dass sie mittels einer an den Stirnseiten der betreffenden Leiterenden 3.3 vorgesehenen Schweißverbindung 5 ohne

Zusatzwerkstoff miteinander laserverschweißbar sind. Die Schweißverbindungen 5 verbinden jeweils Leiterenden 3.3 bzw. Leiterschenkel 3.1 von verschiedenen

Leiterelementen 3.

Fig.2 zeigt eine Ansicht auf einen Teil des Stators nach Fig.l.

Fig.3 zeigt beispielhaft zwei zu verschweißende Leiterenden des Stators nach Fig.l und Fig.2 nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Die übrigen Leiterenden 3.3 der übrigen Schweißverbindungen 5 des Stators können äquivalent ausgeführt sein. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest eines der Leiterenden 3.3 zumindest einer der Vielzahl von Schweißverbindungen 5 unterhalb der jeweiligen

Schweißverbindung 5 einen Vorsprung 8 aufweist, der zum anderen Leiterende 3.3 hin vorsteht. Auf diese Weise wird jeweils ein Spalt 9 zwischen den zu verschweißenden Leiterenden 3.3 versperrt, so dass ein Laserstrahl 6 einer Laserschweißeinrichtung nicht durch den Spalt 9 hindurch auf die darunter verlaufenden Leiterelemente 3 treffen kann. In der Ansicht nach Fig.2 ist dargestellt, dass der Laserstrahl 6 bei einem Hindurchtreten des Laserstrahls 6 durch den jeweiligen Spalt 9 auf die darunter verlaufenden Leiterelemente 3 treffen und diese beschädigen würde.

Der erfindungsgemäße Vorsprung 8 ist jeweils in einem abisolierten Bereich 3.4 zumindest eines der Leiterenden 3.3 vorgesehen.

Nach dem ersten Ausführungsbeispiel in Fig.3 weist eines der Leiterenden 3.3 den Vorsprung 8 auf, der durch plastische Verformung dieses Leiterendes 3.3,

insbesondere durch Eindrücken oder Prägen, hergestellt ist. Dieser Vorsprung 8 steht in den Spalt 9 vor und reicht bis an das andere Leiterende 3.3 heran.

Der Vorsprung 8 weist eine senkrecht zur Längserstreckung L der Schweißnaht 5 gemessene Breite auf, die mindestens der Breite der Schweißnaht 5 und maximal der Breite B des Leiterendes 3 entspricht (Fig.4). Auf diese Weise wird der Spalt 9 auch quer zur Längserstreckung L der Schweißnaht 5 mindestens in dem Bereich versperrt, der vom Laserfokus abgefahren bzw. überfahren wird.

Fig.5 zeigt zwei zu verschweißende Leiterenden des Stators nach Fig.l und Fig.2 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die übrigen Leiterenden 3.3 der übrigen

Schweißverbindungen 5 des Stators können äquivalent ausgeführt sein.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem ersten

Ausführungsbeispiel darin, dass zwei Leiterenden 3.3 derselben Schweißverbindung miteinander zusammenwirkende Vorsprünge 8 aufweisen, die beispielsweise durch Körnen oder Eindrücken hergestellt sind. Die beiden Vorsprünge 8 stehen in den Spalt 9 vor und liegen aneinander an, um den Spalt 9 zu versperren. Alternativ können die beiden Vorsprünge 8 in Richtung der Längserstreckung der Leiterschenkel 3.1 versetzt zueinander angeordnet sein. Dies ist in der Fig.5 durch einen gestrichelten Vorsprung 8 dargestellt, der alternativ zu dem anderen, mit durchgezogener Linie gezeichneten Vorsprung 8 desselben Leiterschenkels 3.1 vorgesehen ist.

Fig.6 zeigt zwei zu verschweißende Leiterenden des Stators nach Fig.l und Fig.2 nach einem dritten Ausführungsbeispiel. Die übrigen Leiterenden 3.3 der übrigen Schweißverbindungen 5 des Stators können äquivalent ausgeführt sein. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber den vorigen

Ausführungsbeispielen darin, dass ein erstes Leiterende 3.3 einen Vorsprung 8 und ein zweites Leiterende 3.3 derselben Schweißverbindung 5 eine Vertiefung 10 aufweist, in die der Vorsprung 8 des ersten Leiterendes 3.3 hineinreicht. Die beiden Leiterenden 3.3 haben jeweils auf der einen Seite den Vorsprung 8 und auf der anderen Seite die Vertiefung 10, so dass auch mehr als zwei Leiterenden 3.3 erfindungsgemäß miteinander laserverschweißt werden können.

Die Leiterenden 3.3 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind beispielsweise durch Eindrücken hergestellt.

Fig.7 zeigt zwei zu verschweißende Leiterenden des Stators nach Fig.l und Fig.2 nach einem vierten Ausführungsbeispiel. Die übrigen Leiterenden 3.3 der übrigen

Schweißverbindungen 5 des Stators können äquivalent ausgeführt sein.

Alternativ zur Vertiefung 10 im dritten Ausführungsbeispiel ist beim vierten

Ausführungsbeispiel eine Kröpfung 11 am zweiten Leiterende 3.3 vorgesehen, die mit einem stufenförmigen Vorsprung 8 des ersten Leiterendes 3.3 zusammenwirkt. Unter der Kröpfung 11 wird ein stufenförmiger Rücksprung des zweiten Leiterendes 3.3 verstanden, in den ein stufenförmiger Vorsprung 8 vorsteht bzw. hineinragt.

Fig.8 zeigt zwei zu verschweißende Leiterenden des Stators nach Fig.l und Fig.2 nach einem fünften Ausführungsbeispiel. Die übrigen Leiterenden 3.3 der übrigen

Schweißverbindungen 5 des Stators können äquivalent ausgeführt sein.

Das fünfte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber den vorigen

Ausführungsbeispielen darin, dass der Vorsprung 8 des einen Leiterendes 3.3 derart in das andere Leiterende 3.3 derselben Schweißverbindung hineinverformt ist, dass eine mechanische, insbesondere kraftschlüssige und formschlüssige Verbindung gebildet ist. Da die Leiterenden 3.3 auf diese Weise fest miteinander verbunden sind, brauchen diese vor dem Schweißen nicht mehr von der Fangvorrichtung zueinander positioniert und zusammengedrückt zu werden, um den Spalt 9 zu minimieren.

Die Leiterenden 3.3 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel sind beispielsweise durch Verstemmen hergestellt.