Beschreibung

Vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine sowie ein Verfahren zur Herstellung des Stators. Der Stator wird insbesondere für eine elektrische Maschine in einem Kraftfahrzeug verwendet. Die elektrische Maschine dient vorzugsweise zum Antrieb des Kraftfahrzeugs.

Zentrale Komponenten einer elektrischen Maschine sind der Stator und der Rotor. In den Stator werden Spulen eingebracht, um ein sich drehendes elektromagnetisches Feld zu erzeugen, das den Rotor antreibt. Für eine einwandfreie Funktionsweise müssen die Spulen im Stator voneinander elektrisch isoliert werden. Im Stand der Technik werden hierzu

Isolationspapiere, beispielsweise NOMEX-Papierfahnen, verwendet Die

Isolationspapiere müssen von Hand zwischen die Spulen eingelegt werden.

Insbesondere an den Spulenköpfen ist dieser Prozess neben der körperlichen Anstrengung sehr zeitintensiv. Zusätzlich ergeben sich durch das mögliche

Verrutschen der Isolationspapiere bei darauf folgenden Arbeitsschritten erhebliche Qualitätsprobleme, die eine ständige Kontrolle erfordern und einen vollautomatischen Fertigungsprozess nicht ermöglichen. Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Stator für eine elektrische Maschine anzugeben, der bei kostengünstiger Herstellung und Montage eine betriebssichere Isolation der Spuienköpfe aufweist Des Weiteren ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine anzugeben, das bei einfacher und prozesssicherer Durchführung eine betriebssichere Isolation der Spulenköpfe ermöglicht. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche haben jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand. Somit wird die Aufgabe gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine. Der Stator umfasst einen zylindrischen Statorkörper mit mehreren Statomuten. Der Statorkörper wird aus Metall gefertigt, in den Statomuten befinden sich zumindest drei unterschiedliche Spulen zum Erzeugen des elektromagnetischen Feldes. Es ist zumindest eine erste Spule für eine erste Phase (U), zumindest eine zweite Spule für eine zweite Phase (V) und zumindest eine dritte Spule für eine dritte Phase (W) vorgesehen. Jede Spule weist an den Stirnseiten des Statorkörpers zumindest einen Spulenkopf auf. Um die einzelnen Spulenköpfe an der jeweiligen Stirnseite voneinander zu isolieren, ist ein Formkörper vorgesehen. Insbesondere ist an beiden Stirnseiten des Statorkörpers jeweils ein Formkörper vorgesehen. Der Formkörper dient zur Aufnahme und zur elektrischen Isolation der Spulenköpfe. Hierzu ist der Formkörper beispielsweise aus Kunststoff gefertigt Der Formkörper erstreckt sich in zwei zueinander konzentrischen Ringfiächen. In der ersten Ringfläche ist der Spulenkopf der ersten Spule angeordnet. In der zweiten Ringfläche ist der Spulenkopf der dritten Spule angeordnet. Der Spulenkopf der zweiten Spule ist in beiden Ringflächen angeordnet. Insbesondere sind mehrere erste, zweite und dritte Spulen vorgesehen. Dementsprechend gibt es mehrere erste, zweite und dritte Spulenköpfe. Insbesondere sind alle ersten Spulenköpfe in der ersten Ringfläche angeordnet. Alle dritten Spulenköpfe sind In der zweiten Ringfläche angeordnet. Entsprechend sind alle zweiten Spulenköpfe jeweils in der ersten und zweiten Ringfläche angeordnet. Die Anordnung der einzelnen Spuienköpfe in zwei zueinander konzentrischen Ringflächen des Formkörpers ermöglicht eine sehr platzsparende und gleichzeitig sichere Isolation und Anordnung der Spulenköpfe. Am zylindrischen Statorkörper ist bevorzugt eine Mittelachse definiert. Die Mittelachse erstreckt sich entlang einer Rotorachse eines Rotors, der In den Stator eingesetzt wird. Senkrecht zur Mittelachse ist eine Radialrichtung definiert. Um die Mittelachse herum ist eine Umfangsrichtung definiert Die beiden Ringflächen des Formkörpers sind bevorzugt konzentrisch zur Mittelachse angeordnet. Die beiden Ringflächen erstrecken sich in Umfangsrichtung und in Radialrichtung. Insbesondere Ist die erste Ringfläche außerhalb der zweiten Ringfiäche angeordnet Besonders bevorzugt entspricht ein Außendurchmesser der zweiten Ringfläche einem

Innendurchmesser der ersten Ringfläche. Bevorzugt weist der Formkörper kanalförmige Aufnahmen für die jeweiligen Spulenköpfe auf. Die kanalförmigen Aufnahmen decken den Jeweiligen Spulen köpf an zumindest drei Selten ab. Dementsprechend weist jede Aufnahme einen Boden auf. Der Boden erstreckt sich in Radial- und in Umfangsrichtung. Senkrecht auf dem Boden stehen zwei voneinander beabstandete Seitenwände.

In den kanalförmigen Aufnahmen sind bevorzugt Schlitze ausgebildet Diese Schlitze fluchten mit den Statornuten. Dadurch ist es möglich, die Spute n von den Statomuten durch Schlitze hindurch in die Aufnahmen zu legen.

In eine einzelne Aufnahme können auch mehrere Spulenköpfe von unterschiedlichen Spulen der gleichen Phase eingelegt werden.

Entlang der ersten Ringfläche reihen sich die ersten Aufnahmen für die ersten Spulenköpfe aneinander. Entlang der zweiten Ringfläche reihen sich die dritten Aufnahmen für die dritten Spulenköpfe aneinander. Die zweiten Aufnahmen für die zweiten Spulenköpfe weisen jeweils einen ersten kanalförmigen Abschnitt und einen zweiten kanalförmigen Abschnitt auf. Der erste kanalförmlge Abschnitt liegt in der ersten Ringfläche. Der zweite kanaiförmige Abschnitt liegt in der zweiten Ringfläche. Die zweiten Aufnahmen für die zweiten Spulen köpfe weisen somit einen Knick auf. Dieser Knick verbindet die beiden kanalförmigen Abschnitte der zweiten Aufnahmen.

Bevorzugt ist der Formkörper dreiteilig aufgebaut. Der Formkörper setzt sich zusammen aus einem ersten Ringkörper, einem zweiten Ringkörper und einem dritten Ringkörper. Die einzelnen Ringkörper sind jeweils bevorzugt einstückig gefertigt. Beispielsweise werden die einzelnen Ringkörper als Spritzgussteiie gefertigt. Der erste Ringkörper erstreckt sich bevorzugt in der ersten Ringfläche. Der dritte Ringkörper erstreckt sich bevorzugt in der zweiten Ringfläche. Der zweite Ringkörper weist die zweiten Aufnahmen für die zweiten Spulenköpfe auf und erstreckt sich somit in beiden Ringflächen. Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Isolation der Statomuten in den Formkörper integriert ist So können beispielsweise Fortsätze des Formkörpers in die Statomuten eingreifen und somit die Statornuten gegenüber den eingezogenen Spulen isolieren. Die Erfindung umfasst des Welteren ein Verfahren zur Hersteilung des soeben beschriebenen Stators. In dem Verfahren werden die Spulen zunächst außerhalb des Statorkörpers gewickelt und anschließend in die Statomuten und in den Formkörper eingezogen. Alternativ dazu ist es auch vorgesehen, den Formkörper zunächst auf den Statorkörper aufzusetzen und anschließend die Spulen direkt in die Statornuten und in den Formkörper zu wickeln. Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Stators beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen und Unteransprüche finden entsprechend vorteilhafte Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Dabei zeigen: Figur 1 einen Ausschnitt eines erf indungsgemäßen Stators gemäß einem Ausführungsbeispiel, Figur 2 einen Formkörper des erfindungsgemäßen Stators gemäß dem

Ausführungsbeispiels, und Figur 3 den Formkörper aus Figur 2 in einem zerlegten Zustand.

Im Folgenden wird anhand der Figuren 1 bis 3 ein Ausführungsbeispiel eines Stators 1 beschrieben. Figur 1 zeigt lediglich einen Detailausschnitt des Stators 1. Der Stator 1 umfasst einen Statorkörper 2 mit mehreren Statornuten 3. Gezeigt ist ein Ausschnitt einer Stirnfläche des Statorkörpers 2. Auf dieser Stirnfläche sitzt ein Formkörper 4. Der gesamte Formkörper 4 ist in Figur 2 dargestellt. Zur

Vereinfachung der Darstellung sind in Figur 1 der Statorkörper 2 und der Formkörper 4 als gerades Bauteil dargestellt. Tatsächlich ist der Statorkörper 2 zylindrisch. Der Formkörper 4 ist entsprechend Figur 2 ringförmig. Entsprechend der zylindrischen Form des Statorkörpers 2 ist eine Mittelachse 11 definiert. Die Mittelachse 11 erstreckt sich entlang einer Rotorachse eines Rotors, der in den Stator 1 eingesetzt wird. Senkrecht zur Mittelachse 1 erstreckt sich eine Radialrichtung 12. Um die Mittelachse 11 herum ist eine Umfangsrichtung 19 definiert. Der Formkörper 4 erstreckt sich über eine erste Ringfläche 13 und eine zur ersten Ringfläche 13 konzentrische zweite Ringfläche 14. Die beiden Ringflächen 13, 14 sind konzentrisch zur Mittelachse. Die beiden Ringflächen 13, 14 erstrecken sich in Radialrichtung 12 und in Umfangsrichtung 19. Die erste Ringfläche 13 grenzt an die zweite Ringfläche 14 und liegt außerhalb der zweiten Ringfläche 14. Der Formkörper 4 weist sechs erste kanalförmige Aufnahmen 5, sechs zweite kanalförmige Aufnahmen 6 und sechs dri tte kanalförmige Aufnahmen 7 auf. Die ersten kanalförmigen Aufnahmen 5 sind entlang der Umfang srichtung 19 auf der ersten Ringfläche 13 angeordnet. Die dritten kanalförmigen Aufnahmen 7 sind entlang der Umfangsrichtung auf der zweiten Ringfläche 14 angeordnet. Die dritten kanalförmigen Aufnahmen 7 sind entlang der Umfangsrichtung jeweils auf beiden Ringflächen 13, 14 angeordnet. Hierzu ist jede dritte kanalförmige Aufnahme 7 in einen ersten Abschnitt 20 und in einen zweiten Abschnitt 21 unterteilt. Der erste Abschnitt 20 liegt in der ersten Ringfläche 13. Der zweite Abschnitt 21 liegt in der zweiten Ringfläche 14. Durch die spezielle Ausgestaltung der zweiten Aufnahmen 6 liegt der erste Abschnitt 20 jeweils zwischen zwei ersten Aufnahmen 5. Der zweite Abschnitt 21 liegt jeweils zwischen zwei dritten Aufnahmen 7. Die kanalförmigen Aufnahmen 5, 6, 7 setzen sich jeweils zusammen aus einem Boden 9 und zwei voneinander beabstandeten Seitenwänden 8. Die Seitenwände 8 stehen senkrecht auf dem Boden. In einer der Seiten wände 8 und im Boden 9 sind jeweils Schlitze 10 ausgebildet. Die Schlitze 10 fluchten mit den Statomuten 3 des Statorkörpers 2.

In die Statomuten 3 sind Spulen eingezogen. Der Übersichtlichkeit halber sind die Spulen in den Figuren nicht dargestellt. Die jeweiligen Spulenköpfe werden in die Aufnahmen 5, 6, 7 des Formkörpers 4 eingelegt und somit voneinander isoliert, Figur 3 zeigt den genauen Aufbau des Formkörpers 4. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Formkörper 4 aus einem ersten Ringkörper 16, einem zweiten Ringkörper 17 und einem dritten Ringkörper 18 zusammengesetzt. Die einzelnen Ringkörper 16, 17, 18 werden ineinandergesteckt, so dass der In Figur 2 dargestellte Formkörper 4 entsteht. Insbesondere werden die Ringkörper 16, 17, 18 jeweils einstückig als Spritzgusstelie gefertigt. Der gezeigte Stator 1 mit dem Formkörper 4 ermöglicht eine betriebssichere

Isolation der Spulenköpfe und gleichzeitig eine platzsparende Anordnung der Spulenköpfe.