Die Erfindung betrifft ein Spulenbauteil, das entweder als ein Stator oder ein Rotor umgesetzt ist, für eine elektrische Maschine, mit einem Träger und einer zumindest abschnittsweise in dem Träger aufgenommenen Spulenwicklung, wobei der Träger ei nen Ringbereich mit mehreren in einer Umfangsrichtung verteilt angeordneten Nuten aufweist und in jeder Nut mehrere Wicklungsabschnitte der Spulenwicklung eingebet tet sind, wobei ferner in zumindest einer Nut eine Isolationsschicht zwischen dem Trä ger und den Wicklungsabschnitten angeordnet ist, welche Isolationsschicht zu einer radialen Öffnung der zumindest einen Nut hin mit einem Verlängerungsabschnitt über die Wicklungsabschnitte hinweg übersteht. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einem solchen Spulenbauteil.

Gattungsgemäße Bauteile, wie sie als Rotoren oder Statoren eingesetzt sind, sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. In diesem Zusammenhang offen baren beispielsweise die CN 209 51 67 75 U sowie die CN 207 92 63 08 U Bauteile mit Isolationsschichten zwischen Wicklungsabschnitten und Träger.

Prinzipiell besteht die Anforderung, eine verlässliche Isolierung der Spulenwicklung gegenüber dem Träger umzusetzen, um die Funktionsweise der elektrischen Ma schine nicht nachteilig zu beeinflussen. Bei bekannten Spulenbauteilen hat es sich je doch herausgestellt, dass es bei höher anliegenden Spannungen aufgrund zwischen den Spulenabschnitten und dem Träger stattfindender unerwünschter Kriecheffekte zu Fehlfunktionen kommen kann. Dies wird insbesondere dadurch verursacht, dass die bisher vorhandenen Kriechwege für höhere Spannungen zu kurz sind. Dies kann zur Folge haben, dass die Performance der elektrischen Maschine nachteilig beeinflusst wird oder Komponenten der elektrischen Maschine gar beschädigt werden. Auch kann dies gar Beeinträchtigungen der Gesundheit für den Nutzer oder den Monteur mit sich bringen. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spulenbauteil zur Verfügung zu stellen, dessen Komponenten selbst bei einem Betrieb mit höheren Leistungspara metern möglichst verlässlich voneinander entkoppelt / isoliert sind.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der zumindest einen mit der Isola tionsschicht ausgestatteten Nut, zu der radialen Öffnung hin sowie radial beabstandet zu den Wicklungsabschnitten, ein Verschlusselement derart in dem Träger eingesetzt ist, dass der Verlängerungsabschnitt durch das Verschlusselement in Umfangsrich tung umgelegt ist und in eine, den Wicklungsabschnitten radial zugewandte, wannen förmige Vertiefung des Verschlusselementes hineinragt.

Durch das Verschlusselement wird ein Nutverschlusskeil zur Verfügung gestellt, der einen möglichst großen Kriechweg zwischen den Wicklungsabschnitten und dem Trä ger erzeugt. Dadurch ist das Spulenbauteil für höhere Spannungen ausgelegt.

Weitergehende Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.

Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn die wannenförmige Vertiefung über die gesamte Länge des Verschlusselementes (hinweg) durchläuft. Dadurch ist der Verlän gerungsabschnitt über die gesamte Länge des verlässlich abgestützt. Das Verschlus selement ist demnach vorzugsweise mindestens so lang wie der Träger.

In diesem Zusammenhang hat es sich zudem als zweckmäßig herausgestellt, wenn der Verlängerungsabschnitt (durch seine elastischen Eigenschaften verursacht) unter einer gewissen Vorspannung an dem Verschlusselement anliegt / angedrückt ist. Dadurch wird der Kriechweg weiter eingeschränkt.

Auch ist es vorteilhaft, wenn der Träger zu je einer Umfangsseite der zumindest einen Nut mit einer Aufnahmekontur versehen ist und das Verschlusselement mit seinen umfangsseitigen Flankenbereichen in die Aufnahmekonturen eingeschoben ist. Dadurch wird das Verschlusselement möglichst robust in radialer Richtung in dem Träger gesichert. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Isolationsschicht zu jeder Umfangsseite der zumindest einen Nut einen Verlängerungsabschnitt aufweist, wobei die beiden Verlän gerungsabschnitte durch das Verschlusselement in Umfangsrichtung aufeinander zu umgelegt sind. Somit wird die Isolationswirkung weiter verbessert.

Als besonders zweckmäßig hat es sich herausgestellt, wenn das Verschlusselement einen U- oder V-förmigen Querschnitt aufweist. Dadurch ist das Verschlusselement möglichst einfach herstellbar.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Verschlusselement zu einem axialen Ende hin mit einer radial abfallenden Einführschräge versehen ist. Dadurch kann das Ver schlusselement in axialer Richtung möglichst ohne Beschädigung der Isolations schicht in die Nut eingeschoben werden.

Dabei ist es auch zweckdienlich, wenn die Einführschräge in Umfangsrichtung auf Höhe eines zwischen den Wicklungsabschnitten und dem Träger eingelegten Abdeck abschnitt angeordnet ist. Auf diese Weise wird der sich im Ausgangszustand in Ver längerung des Abdeckabschnittes erstreckende Verlängerungsabschnitt in einem Montagevorgang einfach durch die Einführschräge aufgenommen.

Zudem ist es vorteilhaft, wenn das Verschlusselement zu seinen beiden einander ab gewandten axialen Enden mit einer radial abfallenden Einführschräge versehen ist. Damit ist das Verschlusselement variabler montierbar.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine für einen Kraftfahrzeug antrieb, mit einem Stator sowie einem relativ zu dem Stator verdrehbaren Rotor, wo bei der Stator oder der Rotor als ein erfindungsgemäßes Spulenbauteil nach zumin dest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen ausgebildet ist.

Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit ein Nutverschlusskeil (Verschlusselement) mit Führungswanne (Vertiefung) für ein mit Isolationspapier (Isolationsschicht) zur Er höhung von Kriechwegen umgesetzt. Der Verschlusskeil ist derart ausgeformt, dass wenn der Verschlusskeil (axial) in eine Nut des Stators oder des Rotors eingeführt wird, die vorstehenden Enden eines Isolationspapiers zur Mitte (der Nut) hin umgelegt / umgefaltet werden. Das Verschlusselement weist eine wannenförmige Region auf, die über seine gesamte Länge hinweg verläuft und abgeschrägte Enden aufweist, um das Isolationspapier in die wannenförmige Region ohne deren Beschädigung umzule gen, wenn der Verschlusskeil eingeführt wird. Durch eine passende Wannenform kön nen gewünschte Umlegungen / Faltungen und Überlappungen des Isolationspapiers erreicht werden.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung einer abschnittsweise sowie vereinfacht darge stellten elektrischen Maschine aufweisend ein erfindungsgemäßes als Stator ausgebildetes Spulenbauteil nach einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine Detaildarstellung des in Fig. 1 mit „II“ gekennzeichneten Bereiches zur Veranschaulichung eines Aufnahmebereiches eines Verschlusselementes in einer Nut des Spulenbauteils,

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung des Spulenbauteils, ähnlich zu Fig. 1, wobei das Spulenbauteil vor der Montage der Verschlusselemente dargestellt ist,

Fig. 4 eine Detaildarstellung des in Fig. 3 mit „IV“ gekennzeichneten Bereiches,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines in den Fign. 1 und 2 eingesetzten Ver schlusselementes,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Endbereiches des Verschlusselemen tes nach Fig. 5 zur Veranschaulichung einer Stirnseite des Verschlusselemen tes,

Fig. 7 eine Vorderansicht des Verschlusselementes nach den Fign. 5 und 6, Fig. 8 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Spulenbauteils nach einem zwei ten Ausführungsbeispiel, wobei das wannenförmige Verschlusselement im Vergleich zu dem Verschlusselement des ersten Ausführungsbeispiels in sei ner Höhe reduziert ist,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines mit zwei Einführschrägen versehenen axialen Endbereiches des in Fig. 8 eingesetzten Verschlusselementes, sowie

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 8 eingesetzten Verschlusselementes.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen ver sehen.

Mit Fig. 1 ist zunächst ein prinzipieller Aufbau einer elektrischen Maschine 2 mit einem erfindungsgemäßen Spulenbauteil 1 dargestellt. Die elektrische Maschine 2 ist bevor zugt als eine Antriebsmaschine eines hybriden oder rein elektrischen Kraftfahrzeuges eingesetzt.

Die elektrische Maschine 2 weist einen Stator 19 sowie einen relativ zu dem Stator 19 verdrehbar angeordneten, der Übersichtlichkeit halber stark vereinfacht dargestellten Rotor 20 auf. In dieser Ausführung ist der Stator 19 unmittelbar durch das erfindungs gemäße Spulenbauteil 1 realisiert. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in weiteren Ausführungen alternativ hierzu auch der Rotor 20 als das Spulenbau teil 1 ausgebildet ist. Der Rotor 20 sowie der Stator 19 sind auch der Übersichtlichkeit halber lediglich in einem begrenzten Umfangsbereich dargestellt.

Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die nachfolgend verwendeten Richtungsangaben axial / axiale Richtung, radial / radiale Richtung und Umfangsrich tung in Bezug auf eine Drehachse 21 des Rotors 20 zu sehen sind. Eine axiale Rich tung entspricht somit einer Richtung entlang der in Fig. 1 in die Bildebene hinein ver- laufenden Drehachse 21 , eine radiale Richtung einer Richtung senkrecht zur Dreh achse 21 und eine Umfangsrichtung einer Richtung entlang einer koaxial zur Dreh achse 21 verlaufenden Kreislinie.

Das Spulenbauteil 1 weist, wie in Fig. 1 zu erkennen, mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Nuten 6 auf. Die Nuten 6 verlaufen in radialer Richtung und sind in dieser Ausführung radial nach innen / zu einer radialen Innenseite 22 des Spulen bauteils 1 hin geöffnet. In weiteren Ausführungen sind die Nuten 6 auch alternativ ra dial nach außen / zu einer radialen Außenseite 23 des Spulenbauteils 1 hin geöffnet.

Die Nuten 6 sind in einem Ringbereich 5 eines Trägers 3 des Spulenbauteils 1 einge bracht. Der Träger 3 ist durch ein Blechpaket gebildet. Der Träger 3 weist somit meh rere in axialer Richtung übereinander gestapelte Blechsegmente auf, die gemeinsam den Träger 3 ausbilden. Die Nuten 6 verlaufen in axialer Richtung über die gesamte Länge des Trägers 3 und durchdringen somit jedes Blechsegment. Die Nuten sind vorzugsweise als gestanzte oder geschnittene Ausnehmungen gebildet.

Neben dem Träger 3 weist das Spulenbauteil 1 eine Spulenwicklung 4 auf, die in dem Querschnitt nach Fig. 1 hinsichtlich mehrerer Wicklungsabschnitte 7 in den einzelnen Nuten 6 zu erkennen ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist jeder Wicklungsabschnitt 7 gar so breit ausgebildet, dass er annähernd die in Umfangsrichtung gemessene Breite der Nut 6 einnimmt. Die Wicklungsabschnitte 7 sind in radialer Richtung aneinander gereiht angeordnet. In dieser Ausführung 6 sind exemplarisch sechs Wicklungsab schnitte 7 übereinander angeordnet.

Zur Entkoppelung der Spulenwicklung 4 / der Wicklungsabschnitte 7 von dem Träger 3 ist zwischen den Wicklungsabschnitten 7 in der jeweiligen Nut 6 eine Isolations schicht 8 eingesetzt. Diese Isolationsschicht 8 ist bspw. als ein so genanntes Isolati onspapier umgesetzt.

Die Isolationsschicht 8 weist im Querschnitt betrachtet einen im Wesentlichen U-förmi gen oder gar O-förmigen Verlauf auf und liegt an einer Innenseite der Nut 6 an. Die Isolationsschicht 8 ist folglich im fertig montierten Zustand zwischen der Innenseite der Nut 6 und der Gruppe an Wicklungsabschnitten 7 eingelegt, um die Wicklungsab schnitte in radialer Richtung sowie in Umfangsrichtung von dem Träger 3 zu entkop peln.

Die Isolationsschicht 8 weist demnach zwei in Umfangsrichtung an den einander ent gegengesetzten Umfangsseiten 13a, 13b der Nut 6 anliegende Abdeckabschnitte 18 auf, die in radialer Richtung verlaufen. Diese Abdeckabschnitte 18 erstrecken sich weiterhin entlang der gesamten axialen Länge des Trägers 3. Zu einer der Öffnung 9 der Nut 6 radial gegenüberliegenden Seite, hier der radialen Außenseite 23, hin weist die Isolationsschicht 8 einen Querabschnitt 24 auf.

Wie schließlich mit den Fign. 3 und 4 zu erkennen, ist die Nut 6 zu einer radialen In nenseite der Wicklungsabschnitte 7 sowie beabstandet zu den Wicklungsabschnitten 7 (/eines radial innersten Wicklungsabschnittes 7) mit Aufnahmekonturen 14a, 14b versehen. Eine erste Aufnahmekontur 14a ist zu der ersten Umfangsseite 13a einge bracht; eine zweite Aufnahmekontur 14b ist zu einer, der ersten Umfangsseite 13a ge genüberliegenden, zweiten Umfangsseite 13b eingebracht. Die Aufnahmekonturen 14a, 14b sind im Wesentlichen spiegelsymmetrisch realisiert und dienen, wie dann in Verbindung mit den Fign. 1 und 2 zu erkennen, zur Aufnahme eines Verschlussele mentes 11 . Auch ist mit den Fign. 3 und 4 zu erkennen, dass die Isolationsschicht 8 gezielt so in radialer Richtung nach innen über die Wicklungsabschnitte 7 hinaus ragt, dass zwei in Umfangsrichtung gegenüberliegende Verlängerungsabschnitte 10a, 10b die Wicklungsabschnitte 7 nach radial innen überragen. Ein erster Verlängerungsab schnitt 10a ist demnach zur ersten Umfangsseite 13a hin gebildet und ein zweiter Ver längerungsabschnitt 10b zu der zweiten Umfangsseite 13b hin gebildet.

Mit den Fign. 1 , 2 und 5 bis 6 ist schließlich das erfindungsgemäß ausgebildete Ver schlusselement 11 veranschaulicht. Dieses Verschlusselement 11 ist über seine ge samte axiale Länge hinweg wannenförmig realisiert, d. h. mit einer axial durchgängig verlaufenden wannenförmigen Vertiefung 12 versehen. Im Querschnitt betrachtet ergibt sich somit eine im Wesentlichen U- / V-förmige Ausbildung des Verschlussele mentes 11 . Das Verschlusselement ist auf übliche Weise aus einem nicht leitenden Material gebildet. Das Verschlusselement 11 ist als Nutverschlusskeil umgesetzt und wird gemäß Fig. 2 derart in die Nut 6 eingeschoben, dass seine zwei gegenüberliegenden Flankenberei che 15a, 15b jeweils in eine der beiden Aufnahmekonturen 14a, 14b eingeschoben / eingerastet werden.

Wie in Fig. 4 wiederum zu erkennen, sind die Verlängerungsabschnitte 10a, 10b so lange ausgebildet, dass sie die Aufnahmekonturen 14a, 14b radial überdecken. Nach einer entsprechenden Montage des Verschlusselementes 11 gelangen diese Verlän gerungsabschnitte 10a, 10b folglich in die Vertiefung 12 des Verschlusselementes 11 . Das Verschlusselement 11 ist dazu derart ausgeformt, dass es die beiden Verlänge rungsabschnitte 10a, 10b in Umfangsrichtung umlegt und in die Vertiefung 12 hinein verlagert. In der montierten Stellung des Verschlusselementes 11 nach Fig. 2 liegen die Verlängerungsabschnitte 10a, 10b derart in Umfangsrichtung sowie in radialer Richtung an den Flankenbereichen 15a, 15b an, dass sie durch das Verschlussele ment 11 in Umfangsrichtung aufeinander zu verlaufend umgelegt sind. Dadurch wer den die entsprechenden Kriechwege von einer radialen Innenseite der Wicklungsab schnitte 7 zu einer umfangsseitigen Mitte des Verschlusselementes 11 hin umgeleitet. Die Verlängerungsabschnitte 10a, 10b ragen somit in die Vertiefung 12 gezielt hinein.

Des Weiteren, zur Montage des Verschlusselementes 11 sind zu den axialen Enden 16a, 16b des Verschlusselementes 11 gezielt Einführschrägen 17 vorgesehen. Ge mäß den Fig. 6 und 7 ist dabei zu erkennen, dass je Flankenbereich 15a, 15b und je axialem Ende 16a, 16b eine Einführschräge 17 vorhanden ist. Die Einführschräge 17 verläuft in radialer Richtung sowie in Umfangsrichtung angestellt und dient bei einem axialen Einschieben des Verschlusselementes 11 automatisch zum Umlegen der Ver längerungsabschnitte 10a, 10b in Umfangsrichtung aufeinander zu.

Gemäß den Fign. 8 bis 10 ist in einem zweiten Ausführungsbeispiel auch zu erken nen, dass das Verschlusselement 11 prinzipiell auch in seiner axialen Flöhe weiter re duziert werden kann. Die Einführschrägen 17 sind in dieser Ausführung zudem durch einen entsprechenden Steg 25 voneinander getrennt. Mit Fig. 8 ist zudem zu erkennen, wie die Verlängerungsabschnitte 10a, 10b relativ zu den Einführschrägen 17 vor einer Montage des Verschlusselementes 11 ausgerichtet sind. Demnach sind die Verlängerungsabschnitte 10a, 10b in ihrem Ausgangszustand entsprechend der Lage der Abdeckabschnitte 18 in Umfangsrichtung auf gleicher Höhe mit der jeweiligen Einführschräge 17 angeordnet. In Fig. 9 ist des Weiteren zu erkennen, dass die Einführschrägen 17 Keilbereiche des Verschlusselementes 11 bil den.

Mit anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß eine spezielle Geometrie eines Nutverschlusskeils 11 beschrieben, mit dem eine Erhöhung des Kriechweges zwi schen Wickeldraht 4, 7 und Statorblechpaket 3 eines radial gefügten Stators 19 erzielt wird. Hierbei können Isolationspapiergrößen zum Einsatz kommen, die mit einem klassischen Nutverschlusskeil 11 nicht beschädigungsfrei eingesetzt werden könnten.

Durch den Nutverschlusskeil 11 können somit ausreichend lange Isolationspapiere 8 verwendet werden. Die Form ist so gestaltet, dass beim radialen Einführen des Nut verschlusskeils 11 die langen, überstehenden Enden des Isolationspapiers 8 in die Mitte hin zusammengefaltet werden

Fign. 3 und 4 zeigen die Nut 6 bzw. Nutöffnung 9 des Stators 19 nach Einbringen von Isolationspapier 8 und Draht 4, 7, also kurz vor dem Fügen des Nutverschlusskeils 11. Wie in Fig. 4 zu sehen ist, stehen die Enden 10a, 10b des Isolationspapiers 8 so weit über die Nutform hinaus und ragen in den Bereich des Nutverschlusskeiles 11. Durch die Wannenform über die gesamte Länge und die Fase 17 zur Wanne hin an den En den 16a, 16b des Nutverschlusskeils 11 wird das Isolationspapier 8 beschädigungsfrei bei Einführen des Nutverschlusskeils 11 in den Wannenbereich 12 gefaltet. Die Fase 17 an den Enden 16a, 16b sorgt dafür, dass beim Einführen der Nutverschlusskeils 11 die ursprünglich geraden Isolationspapierenden 16a, 16b in dessen Wannen 12 ge langt. Somit kann eine Isolationspapierfaltung ähnlich einer geschlossenen Variante erreicht werden. Durch eine entsprechende Wannenform können ebenfalls gezielte Faltungen und Überlappungen des Isolationspapiers 8 erreicht werden. Fign. 8 bis 10 zeigen einen weiter bevorzugten Nutverschlusskeil 11. Durch die ent sprechende Form an den Enden 16a, 16b wird eine gezielte und beschädigungsfreie Führung des Isolationspapiers 8 beim axialen Einführen erzielt.

Bezuqszeichenliste Spulenbauteil elektrische Maschine Träger Spulenwicklung Ringbereich Nut Wicklungsabschnitt Isolationsschicht Öffnung a erster Verlängerungsabschnitt b zweiter Verlängerungsabschnitt Verschlusselement Vertiefung a erste Umfangsseite b zweite Umfangsseite a erste Aufnahmekontur b zweite Aufnahmekontur a erster Flankenbereich b zweiter Flankenbereich a erstes axiales Ende b zweites axiales Ende Einführschräge Abdeckabschnitt Stator Rotor Drehachse Innenseite Außenseite Querabschnitt Steg