Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine. Daneben betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine, einen Stator für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine und ein Fahrzeug.

Vergossene Statoren und Verfahren zu ihrer Herstellung sind grundsätzlich be kannt. So offenbart das Dokument EP 2 113991 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets eines Stators mit in Nuten angeordneten Wicklungen, die an ei ner Stirnseite Wickelköpfe ausbilden, wobei das mit Wicklung versehene Blechpa ket in eine Vorrichtung einsetzt wird, die soweit mit Harz geflutet wird, bis die Wi ckelköpfe mit Harz geflutet sind. Daneben wird dort ein Blechpaket eines Stators einer dynamoelektrischen Maschine mit in Nuten angeordneten Wicklungen offen bart, die an den Stirnseiten des Blechpakets Wickelköpfe ausbilden, die in einer Vergussmasse eingebettet sind.

Wenn sich an einer Stirnseite eines Statorkerns Anschlussleitungen, die mit Statorkomponenten kontaktiert sind, befinden, werden diese typischerweise mit vergossen. Es wurde bereits vorgeschlagen, die Anschlussleitungen durch eine Hülse durzuführen, die äußerlich durch die Vergussmasse umschlossen wird. Dies ist jedoch materialaufwendig und kann zu Beschädigungen der Anschlussleitun gen beim Einsetzen der Hülsen oder durch Reibung an diesen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine materialsparende und/oder -scho nende Möglichkeit zur Bereitstellung eines vergossenen Stators mit einer An schlussleitungsvorrichtung anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine gelöst, umfassend folgende Schritte: Bereitstellen einer Anordnung, die einen mit Statorwicklungen versehenen Stator kern und eine Anschlussleitungsvorrichtung mit wenigstens einer Anschlussleitung umfasst; Anordnen eines ersten Werkzeugs an einer Stirnseite des Statorkerns, an der sich die Anschlussleitungsvorrichtung befindet, und eines zweiten Werk zeugs, das mit dem ersten Werkzeug einen Durchgang für die Anschlussleitungs vorrichtung ausbildet, derart, dass die wenigstens eine Anschlussleitung der An schlussleitungsvorrichtung zwischen dem ersten Werkzeug und dem zweiten Werkzeug komprimiert wird; Vergießen eines zumindest durch das erste Werk zeug und das zweite Werkzeug und die Stirnseite des Statorkerns begrenzten Freiraums mit einer Vergussmasse; und Aushärten der Vergussmasse.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, eine Abdichtung des Freiraums im Be reich der Durchführung der Anschlussleitungsvorrichtung dadurch zu realisieren, dass die Anschlussleitungsvorrichtung mittels des ersten und zweiten Werkzeugs komprimiert wird und so die Vergussmasse am Fleraustreten aus dem Freiraum gehindert wird. Dadurch kann eine Abdichtung des zu vergießenden Freiraums re alisiert werden, ohne aufwendig Flülsen auf einzelne Anschlussleitungen aufzu bringen, was gleichsam eine Beschädigung der Anschlussleitung beim Aufbringen der Hülsen oder durch Reibung der Anschlussleitung an der Hülse verhindert. Das erfindungsgemäße Verfahren ist mithin materialsparend und -schonend und verur sacht gleichzeitig weniger Ausschuss bei der Herstellung sowie geringere Kosten.

Die Anschlussleitung umfasst typischerweise einen oder mehrere elektrische Lei ter und eine den oder die Leiter umgebende Isolierung. Typischerweise wird als Vergussmasse ein BMC-Material (Bulk Moulding Compound) oder ein Kunststoff material verwendet. Das Vergießen erfolgt bevorzugt durch Spritzgießen. Das Ver gießen kann mit einem Druck von wenigstens 50 bar, bevorzugt wenigstens 100 bar, und/oder höchstens 300 bar, bevorzugt höchstens 200 bar, erfolgen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass die An schlussleitungsvorrichtung elektrisch mit den Statorwicklungen verbunden und dazu eingerichtet ist, einen mehrphasigen Statorstrom zu führen, wobei die Anschlussleitungsvorrichtung für jede Phase des Statorstroms eine Anschlusslei tung aufweist. Typischerweise weisen diese Anschlussleitungen nur einen Leiter, beispielsweise in Form einer Litze, auf.

Die Anschlussvorrichtungen kann alternativ oder zusätzlich eine Anschlussleitung aufweisen, die dazu eingerichtet ist, Datensignale zu übertragen. Diese An schlussleitung kann beispielsweise mit im Bereich der Statorkerns angeordneten Sensoren verbunden sein. Typischerweise weist diese Anschlussleitung eine Viel zahl von jeweils isolierten Leitern auf, die von der äußeren Isolierung umgeben sind. Typischerweise hat diese Anschlussleitung einen geringeren Durchmesser als die zum Führen des Statorstroms vorgesehenen Anschlussleitung.

Es wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ferner bevorzugt, wenn eines des ersten und zweiten Werkzeugs, insbesondere das erste Werkzeug, für jede An schlussleitung oder mehrere Anschlussleitungen der Anschlussleitungsvorrichtung eine Nut aufweist, in welche die Anschlussleitung oder die Anschlussleitungen auf genommen werden, und das andere Werkzeug für jede Nut einen Vorsprung auf weist, der in die Nut eingreift und die aufgenommene Anschlussleitung oder die aufgenommenen Anschlussleitungen komprimiert. Die Nut kann konvex sein. Al ternativ oder zusätzlich kann der Vorsprung gerade oder konkav sein.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Anordnung eine weitere Anschlusslei tungsvorrichtung mit wenigstens einer Anschlussleitung aufweist, wobei ein weite res Werkzeug, das mit dem ersten Werkzeug einen Durchgang für die weitere An schlussleitungsvorrichtung ausbildet, angeordnet wird, wobei die wenigstens eine Anschlussleitung der weiteren Anschlussleitungsvorrichtung zwischen dem ersten Werkzeug und dem weiteren Werkzeug komprimiert wird. Durch das vom zweiten Werkzeug separierte weitere Werkzeug kann die weitere Anschlussleitungsvor richtung flexibel an einer anderen Position in Umfangsrichtung des Statorkerns komprimiert und vergossen werden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass eines des ersten und weiteren Werk zeugs, insbesondere das erste Werkzeug, für jede Anschlussleitung oder mehrere Anschlussleitungen der weiteren Anschlussleitungsvorrichtung eine Nut aufweist, in welche die Anschlussleitung oder die Anschlussleitungen aufgenommen wer den, und das andere Werkzeug für jede Nut einen Vorsprung aufweist, der in die Nut eingreift und die aufgenommene Anschlussleitung oder die aufgenommenen Anschlussleitungen komprimiert.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass die weitere Anschlussleitungsvorrichtung elektrisch mit den Statorwicklungen verbunden und dazu eingerichtet ist, einen weiteren mehrphasigen Statorstrom zu führen und die Anzahl der Anschlussleitun gen der weiteren Anschlussleitungsvorrichtung der Anzahl der Phasen des Stator stroms entspricht.

Im Übrigen lassen sich alle Ausführungen zur ersten Anschlussleitungsvorrichtung auf die weitere Anschlussleitungsvorrichtung und die sie komprimierenden Werk zeuge übertragen.

Besonders bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass der Statorkern Statorzähne aufweist und der Freiraum Zwischenräume zwischen den Statorzähnen umfasst. So können auch Statornuten in einem Vergussvorgang vergossen werden.

Alternativ oder zusätzlich kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgese hen sein, dass stirnseitige Wicklungsköpfe der Statorwicklungen im Freiraum lie gen und beim Vergießen vollständig mit der Vergussmasse bedeckt werden.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass ein zylinderförmiger Kern in den Stator kern eingeführt wird, welcher den Freiraum radial innen derart begrenzt, dass eine radial innere Oberfläche des Statorkerns beim Vergießen vollständig mit der Ver gussmasse bedeckt wird. So wird eine vollständige Kapselung der Bohrung des Statorkerns realisiert. Zweckmäßigerweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein weiteres Werkzeug verwendet, welches mit dem ersten Werkzeug verspannt wird und ein Gegenlager zum zweiten Werkzeug bildet.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine gelöst, wobei der Sta tor eine einen mit Statorwicklungen versehenen Statorkern und eine Anschlusslei tungsvorrichtung mit wenigstens einer Anschlussleitung umfassende Anordnung aufweist, wobei die Vorrichtung ein an einer Stirnseite, an der sich die Anschluss leitungsvorrichtung befindet, des Statorkerns anbringbares erstes Werkzeug und ein zweites Werkzeug aufweist, das mit dem ersten Werkzeug einen Durchgang für die Anschlussleitungsvorrichtung ausbildet und derart am ersten Werkzeug an- bringbar ist, dass die wenigstens eine Anschlussleitung der Anschlussleitungsvor richtung zwischen dem ersten Werkzeug und dem zweiten Werkzeug komprimier bar ist.

Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen, sodass auch mit dieser die zu vor beschriebenen Vorteile erzielt werden können. Insbesondere können die wei teren Werkzeuge und der Kern Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung sein.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird ferner durch einen Stator für eine elektrische Maschine gelöst, umfassend einen mit Statorwicklungen versehe nen Statorkern und eine Anschlussleitungsvorrichtung mit wenigstens einer An schlussleitung, wobei der Stator zumindest stirnseitig mit einer Vergussmasse ver gossen ist und die Anschlussleitungsvorrichtung komprimiert aus der Verguss masse herausragt.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine elekt rische Maschine, umfassend einen durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenden Stator oder einen erfindungsgemäßen Stator, und einen innerhalb des Statorkerns drehbar gelagerten Rotor.

Schließlich wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe auch gelöst durch ein Fahrzeug, umfassend eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, welche zum Antreiben des Fahrzeugs eingerichtet ist.

Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich analog auf den erfindungsgemäßen Stator, die erfindungsgemäße elektrische Maschine und das erfindungsgemäße Fahrzeug übertragen, sodass auch mit diesen die zu vor erwähnten Vorteile erzielt werden können.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeich nungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfin dungsgemäßen Vorrichtung, die an einer Anordnung mit einem Statorkern angeordnet ist;

Fig. 2 eine stirnseitige Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 3 eine perspektivische Rückansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Sta tors; und

Fig. 5 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektri schen Maschine. Fig. 1 und Fig. 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Fierstel lung eines Stators für eine elektrische Maschine. Gezeigt sind ferner ein Stator kern 2, der mit in den Figuren verdeckten Statorwicklungen versehen ist, eine erste Anschlussleitungsvorrichtung 3 und eine zweite Anschlussleitungsvorrich tung 4.

Die Vorrichtung 1 umfasst ein erstes Werkzeug 5, ein zweites Werkzeug 6, drittes Werkzeug 7, ein viertes Werkzeug 8 und Spannmittel 9.

Im Rahmen eines Ausführungsbeispiels zur Fierstellung des Stators für die elektri sche Maschine wird zunächst eine Anordnung, die den Statorkern 2 und die An schlussleitungsvorrichtungen 3, 4 umfasst, bereitgestellt.

Das erste Werkzeug 5 wird an einer Stirnseite des Statorkerns 2, an der sich die Anschlussleitungsvorrichtungen 3, 4 befinden, angeordnet. Dabei werden drei An schlussleitungen 10 der ersten Anschlussleitungsvorrichtung 3, die jeweils zum Führen einer Phase eines dreiphasigen Statorstroms vorgesehen sind, in konvexe Nuten 11 des ersten Werkzeugs 5 eingeführt. Ebenso wird eine weitere An schlussleitung 12, die zur Übertragung von Datensignalen eingerichtet ist, in eine Nut 13 des ersten Werkzeugs 5 eingeführt. Analog dazu werden drei Anschlusslei tungen 14 der zweiten Anschlussleitungsvorrichtung 4, die jeweils zum Führen ei ner Phase eines weiteren dreiphasigen Statorstroms vorgesehen sind, in Nuten 15 des ersten Werkzeugs 5 eingeführt.

Anschließend wird das zweite Werkzeug 6 derart an der Stirnseite des Statorkerns 2 angeordnet, dass die Anschlussleitungen 10, 12 komprimiert werden. Dazu weist das zweite Werkzeug 6 drei konkave Vorsprünge 16 und einen Vorsprung 17 auf, die radial in die Nuten 11 bzw. 13 eingeführt werden und die Anschlusslei tungen 10,12 komprimieren. Analog dazu weist das dritte Werkzeug 7 konkave Vorsprünge 18 auf, die radial in die Nuten 15 eingeführt werden und dort die An schlussleitungen 14 der zweiten Anschlussleitungsvorrichtung 4 komprimieren. Das vierte Werkzeug 8 wird dann radial auf die dem zweiten und dritten Werkzeug 6, 7 gegenüberliegende Seite des ersten Werkzeugs 5 geführt und mittels Befesti gungselementen 19 mit diesem verspannt.

In einem folgenden Schritt wird ein zylinderförmiger Kern 20 der Vorrichtung 1 in eine Bohrung des Statorkerns 2 eingeführt, so dass er den Statorkern 2 und das erste Werkzeug 5 durchdringt. Die so gebildete Anordnung aus Werkzeugen 5 bis 8 und Kern 20 wir dann durch das Spannmittel 9 verspannt. Anschließend wird ein durch die Werkzeuge 5 bis 8 und den Kern 20 sowie die Stirnseite der Statorkern 2 begrenzter Freiraum bei einem Druck von ca. 150 bar mit einem BMC-Material als Vergussmasse vergossen. Nach einem Aushärten der Vergussmasse werden die Werkzeuge 5 bis 8, dass Spannmittel 9 und der Kern 20 entfernt.

Fig. 3 ist eine perspektivische Rückansicht entsprechend Fig. 1 und Fig. 2 mit Ausnahme des Kerns 20 in einem vergossenen Zustand. Ersichtlich füllt die Ver gussmasse Statornuten des Statorkerns 2 aus und bedeckt Statorzähne 21 voll ständig.

Fig. 4 ist eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines Stators 22 mit Blick auf die Stirnseite.

Der Stator 22 weist ein Statorgehäuse 23, beispielweise aus Aluminium, auf, in welchem sich der durch Vergussmasse 24 verdeckte Statorkern 2 befindet. Er sichtlich ragen die Anschlussleitungen 10, 12, 14 aus erhabenen Bereichen, die durch die Vorrichtung 1 ausgeformt wurden, komprimiert aus der Vergussmasse 24 hervor.

Fig. 5 seine Prinzipskizze eines Fahrzeugs 25 mit einem Ausführungsbeispiel ei ner elektrischen Maschine 26, die zum Antreiben des Fahrzeugs 25 eingerichtet ist. Das Fahrzeug 25 ist demnach ein Elektrofahrzeug (BBV) oder ein Hybridfahr zeug. Die elektrische Maschine 26 umfasst das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbei spiel des Stators 22, in dem ein Rotor 27 drehbar gelagert ist.