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Title:
STATOR FOR AN ELECTRIC MACHINE, METHOD FOR PRODUCING A STATOR, ELECTRIC MACHINE AND VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/016790
Kind Code:
A1
Abstract:
Stator (1) for an electric machine (101), having a stator core (2) with two axial end sides (3, 4), a stator winding (5) which extends through the stator core (2) in the axial direction and is formed from a plurality of conductor segments (6), and covers of a first and a second type (11, 12), wherein - the conductor segments (6) have, at one of the end sides (3), end sections (7) which are electrically conductively and mechanically connected to one another in pairs to form end section arrangements (8), wherein - the covers of the first type (11) each cover at least two end section arrangements (8) at their free end, wherein - the covers of the second type (12) each cover at least one end section arrangement (8) at their free end.

Inventors:
FÖRSTER DAVID (DE)
BEETZ SEBASTIAN (DE)
VOLKMUTH FLORIAN (DE)
ENGLERT CHRISTOPH (DE)
WIECZOREK CHRISTOPH (DE)
SEUBERT NIKOLAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/070817
Publication Date:
February 16, 2023
Filing Date:
July 25, 2022
Export Citation:
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Assignee:
VALEO EAUTOMOTIVE GERMANY GMBH (DE)
International Classes:
H02K3/34; H02K3/50; H02K3/24; H02K3/28; H02K3/38; H02K15/12
Foreign References:
DE102005017113A12006-10-19
US20180205271A12018-07-19
US20170047803A12017-02-16
JP2014100038A2014-05-29
JP2013115832A2013-06-10
DE102004003557A12004-08-19
Attorney, Agent or Firm:
NOVEMBRE, Christophe (FR)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Stator (1 ) für eine elektrische Maschine (101 ), aufweisend einen Statorkern (2) mit zwei axialen Stirnseiten (3, 4), eine Statorwicklung (5), die sich in axialer Richtung durch den Statorkern (2) erstreckt und aus mehreren Leitersegmenten (6) gebildet ist, sowie Abdeckungen erster und zweiter Art (11 , 12), wobei die Leitersegmente (6) an einer der Stirnseiten (3) Endabschnitte (7) aufweisen, die paarweise miteinander elektrisch leitfähig und mechanisch zu Endabschnittsanordnungen (8) verbunden sind, wobei

- die Abdeckungen erster Art (11 ) jeweils wenigstens zwei Endabschnittsanordnungen (8) an ihrem freien Ende abdecken, und wobei

- die Abdeckungen zweiter Art (12) jeweils wenigstens eine Endabschnittsanordnung (8) an ihrem freien Ende (8) abdecken, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Abdeckungen erster Art (11 ) und die Abdeckungen zweiter Art (12) benachbart und radial voneinander beabstandet sind.

2. Stator nach Anspruch 1 , wobei die Abdeckungen erster Art (11 ) und die Abdeckungen zweiter Art (12) in radialer Richtung benachbart sind und die wenigstens zwei Endabschnittsanordnungen (8), die von einer jeweiligen Abdeckung erster Art (11 ) abgedeckt sind, radial benachbart sind und/oder in Umfangsrichtung benachbart sind.

3. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Statorwicklung (5) mehrere Stränge für jeweils eine Phase (U, V, W) des Stators (1 ) aufweist, wobei die Abdeckungen erster Art (11 ) und die Abdeckungen zweiter Art (12) Endabschnittsanordnungen (8) abdecken, die zu demselben Strang (1 ) gehören.

4. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckungen erster Art (11 ) wenigstens drei, bevorzugt wenigstens vier, Endabschnittsanordnungen (8) abdecken. 5. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckungen zweiter Art (12) wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei, besonders bevorzugt wenigstens vier, Endabschnittsanordnungen (8) abdecken.

6. Stator nach Anspruch 5, wobei die Endabschnittsanordnungen (8), die von einer jeweiligen Abdeckung zweiter Art (12) abgedeckt sind, radial benachbart sind und/oder in Umfangsrichtung benachbart sind

7. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine jeweilige Abdeckung erster Art (1 1 ) mindestens eine Endabschnittsanordnung (8) mehr abdeckt, als eine jeweilige Abdeckung zweiter Art (12).

8. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abdeckungen erster Art (1 1 ) und die Abdeckungen zweiter Art (12) in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet und durch Diagonalverbindungen (14) verbunden sind.

9. Verfahren zur Herstellung eines Stators (1 ), insbesondere eines Stators (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend folgende Schritte:

- Bereitstellen eines Statorkerns (2) mit zwei axialen Stirnseiten (3, 4) und einer Statorwicklung (5), die sich in axialer Richtung durch den Statorkern (2) erstreckt und aus mehreren Leitersegmenten (6) gebildet ist, wobei die Leitersegmente (6) an einer der Stirnseiten (3) Endabschnitte (7) aufweisen, die paarweise miteinander elektrisch leitfähig und mechanisch zu Endabschnittsanordnungen (8) verbunden sind; und

- Ausbilden elektrisch isolierender Abdeckungen erster und zweiter Art (1 1 , 12), wobei die Abdeckungen erster Art (11 ) jeweils wenigstens zwei Endabschnittsanordnungen (8) an ihrem freien Ende abdecken und die Abdeckungen zweiter Art (12) jeweils wenigstens eine Endabschnittsanordnung (8) an ihrem 19 freien Ende abdecken, sodass die Abdeckungen erster Art (11 ) und die Abdeckungen zweiter Art (12) benachbart und radial voneinander beabstandet sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Ausbilden folgende Schritte in der angegebenen Reihenfolge umfasst:

- Eintauchen der Endabschnittsanordnungen (8) in ein flüssiges Isoliermaterial;

- Entfernen der Endabschnittsanordnungen (8) aus dem Isoliermaterial; und Aushärten des Isoliermaterials.

1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Ausbilden ferner folgenden Schritt umfasst:

Anordnen der Endabschnittsanordnungen (8) in eine Maske (15), welche für jede Abdeckung erster und zweiter Art (1 1 , 12), eine Öffnung (16, 17) aufweist, sodass das Isoliermaterial beim Eintauchen die Endabschnittsanordnungen (8) innerhalb der Öffnungen (16, 17) derart umgibt, dass die Abdeckungen (1 1 , 12) voneinander beabstandet sind.

12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei

- sich die Maske (15) im Isoliermaterial befindet und die Endabschnittsanordnungen (8) in die Maske (15) eingeführt werden oder die Maske (15) auf den Endabschnittsanordnungen (8) angeordnet und mit den Endabschnittsanordnungen (8) in das Isoliermaterial eingetaucht wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei

- die Endabschnittsanordnungen (8) vor dem Eintauchen erwärmt werden, und insbesondere eine dabei erreichte Temperatur in Abhängigkeit einer vorgegebenen Schichtdicke der Abdeckungen (1 1 , 12) gewählt wird, und/oder

- die Endabschnittsanordnungen (8) während einer vorgegebenen Verweildauer eingetaucht werden, und die Verweildauer insbesondere in Abhängigkeit einer vorgegebenen Erstreckung der Abdeckungen (1 1 , 12) in Radial- und/oder Umfangsrichtung gewählt wird, und/oder 20 die Endabschnittsanordnungen (8) während des Aushärtens erwärmt und/oder bestrahlt werden, wobei insbesondere eine Abtropfdauer zwischen dem Entfernen aus dem Isoliermaterial und einem Beginn des Erwärmens und/oder Bestrahlens zum Aushärten in Abhängigkeit einer vorgegebenen axialen Erstreckung der Abdeckungen (1 1 , 12) entlang einer axialen, vom Statorkern (2) wegweisenden Richtung gewählt wird.

14. Elektrische Maschine (101 ), umfassend

- einen Stator (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder einen durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13 erhaltenen Stator (1 ); und einen drehbar bezüglich des Stators gelagerten Rotor (102); wobei die elektrische Maschine (101 ) dazu eingerichtet ist, ein elektrisch antriebbares Fahrzeug (100) anzutreiben. 15. Fahrzeug (100), umfassend eine elektrische Maschine (101 ) nach Anspruch

Description:
Stator für eine elektrische Maschine, Verfahren zur Herstellung eines Stators, elektrische Maschine und Fahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, aufweisend einen Statorkern mit zwei axialen Stirnseiten, eine Statorwicklung, die sich in axialer Richtung durch den Statorkern erstreckt und aus mehreren Leitersegmenten gebildet ist, sowie Abdeckungen erster und zweiter Art, wobei die Leitersegmente an einer der Stirnseiten Endabschnitte aufweisen, die paarweise miteinander elektrisch leitfähig und mechanisch zu Endabschnittsanordnungen verbunden sind, wobei die Abdeckungen erster Art jeweils wenigstens zwei Endabschnittsanordnungen an ihrem freien Ende abdecken, und wobei die Abdeckungen zweiter Art jeweils wenigstens eine Endabschnittsanordnung an ihrem freien Ende abdecken.

Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Stators, eine elektrische Maschine und ein Fahrzeug.

Die DE 10 2004 003 557 A1 offenbart einen Stator für eine elektrodynamische Maschine, welche einen Statorkern und eine in dem Statorkern angebrachte Statorwicklung aufweist. Die Statorwicklung ist durch Basislitzen aufgebaut. Endabschnitte der Basislitzen sind verschweißt. Die Basislitzen sind so ausgebildet, dass Verbindungabschnitte zwischen den Endabschnitt der Basislitzen vorgesehen sind. Eine elektrisch isolierende Schicht ist so ausgebildet, dass sie jeden der Verbindungabschnitte abdeckt und ein Paar der Verbindungabschnitte überbrückt.

Bei Statoren mit komplexeren Statorwicklungen ergeben sich indes Schwierigkeiten bei der Ausbildung entsprechender Abdeckungen und der Kühlung des Stators. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte, insbesondere auch für komplexere Statorwicklungen geeignete, Möglichkeit zur Abdeckung von Endabschnittsanordnungen eines Stators anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stator der eingangs genannten Art, bei dem die Abdeckungen erster Art und die Abdeckungen zweiter Art benachbart und radial voneinander beabstandet sind.

Der erfindungsgemäße Stator für eine elektrische Maschine weist einen Statorkern auf. Der Statorkern weist zwei axiale Stirnseiten auf. Der Stator weist ferner eine Statorwicklung auf. Die Statorwicklung erstreckt sich in axialer Richtung durch den Statorkern. Die Statorwicklung ist aus mehreren Leitersegmenten gebildet. Der Stator weist ferner Abdeckungen erster und zweiter Art auf. Die Leitersegmente weisen an einer der Stirnstirnseiten Endabschnitte auf. Die Endabschnitte sind paarweise miteinander elektrisch leitfähig und mechanisch zur Endabschnittsanordnungen verbunden. Die Abdeckungen erster Art decken jeweils wenigstens zwei Endabschnittsanordnungen an ihrem freien Ende ab. Die Abdeckungen zweiter Art decken jeweils wenigstens eine Endabschnittsanordnung an ihrem freien Ende ab. Die Abdeckungen erster Art und die Abdeckungen zweiter Art sind benachbart und radial voneinander beabstandet.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, die Abdeckungen erster und zweiter Art radial voneinander zu beabstanden. So können mechanische Spannungen im Vergleich zu einer Abdeckung, die sich radial über alle Endabschnittsanordnungen erstreckt, vermieden werden. Dadurch wird die mechanische Stabilität der Abdeckungen verbessert. Außerdem erlaubt die Beabstandung zwischen den Abdeckungen erster und zweiter Art, dass ein Kühlmedium, wie Luft und/oder ein durch eine Spritzkühlung aufgebrachtes flüssiges Kühlmedium, zwischen die Abdeckungen gelangen und von dort ablaufen kann. Dadurch wird die Kühlbarkeit des Stators verbessert. Der Statorkern ist vorzugsweise aus einer Vielzahl von axial geschichteten und/oder elektrisch gegeneinander isolierten Einzelblechen ausgebildet. Im Statorkern kann eine Vielzahl von sich axial durch den Statorkern erstreckenden Nuten ausgebildet sein, durch welche sich die Leitersegmente erstrecken.

Die Statorwicklung kann als Haarnadelwicklung (engl. hair pin winding) ausgebildet sein. Insbesondere sind die Leitersegmente aus einem Metall, beispielsweise Kupfer gebildet. Die Leitersegmente können einen rechteckigen oder abgerundet rechteckigen Querschnitt aufweisen. Zumindest ein Teil der Leitersegment kann jeweils zwei Innenabschnitte umfassen, welche sich innerhalb des Statorkerns befinden. An die Innenabschnitte kann sich jeweils einer der Endabschnitte anschließen. An der den Endabschnitten gegenüberliegenden Stirnseite kann ein jeweiliges Leitersegment einen Verbindungsabschnitt aufweisen, der die zwei Innenabschnitte elektrisch leitfähig miteinander verbindet. Die Endabschnitte, die Innenabschnitte und der Verbindungsabschnitt eines jeweiligen Leitersegments sind vorzugsweise einstückig, insbesondere aus einem mehrfach gebogenen Metallstab, ausgebildet.

Bevorzugt ragen die Endabschnitte eines jeweiligen Leitersegments aus unterschiedlichen Nuten des Statorkern hervor. Die Endabschnittsanordnungen verbinden vorzugsweise zwei Endabschnitte unterschiedlicher Leitersegmente. Die Endabschnitte sind insbesondere stoffschlüssig, vorzugsweise durch Schweißen, paarweise miteinander elektrisch leitfähig und mechanisch zu den Endabschnittsanordnungen verbunden.

Innerhalb einer jeweiligen Nut ist vorzugsweise eine vorgegebene Anzahl von Innenabschnitten radial geschichtet angeordnet. Die Anzahl beträgt vorzugsweise sechs, acht, zehn oder zwölf.

Vorzugsweise befinden sich Paare von einer der Abdeckungen erster Art und einer der Abdeckungen zweiter Art jeweils an einer vorgegebenen Position und Um- fangsrichtung und sich radial benachbart und radial voneinander beabstandet. In bevorzugter Ausgestaltung sind die Abdeckungen erster Art und die Abdeckungen zweiter Art in radialer Richtung benachbart. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Endabschnittsanordnungen, die von einer jeweiligen Abdeckung erster Art abgedeckt sind, radial benachbart sind. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Endabschnittsanordnungen, die von einer jeweiligen Abdeckung erster Art abgedeckt sind, in Umfangsrichtung benachbart sind.

Es wird bei dem erfindungsgemäßen Stator ferner bevorzugt, dass die Statorwicklung mehrere Stränge für jeweils eine Phase des Stators aufweist, wobei die Abdeckungen erster Art und die Abdeckungen zweiter Art Endabschnittsanordnungen abdecken, die zu demselben Strang gehören. Dadurch kann mit Vorteil eine thermische Kopplung von zu demselben Strang gehörigen Endabschnittsanordnungen durch die Abdeckungen erzielt werden.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Stators kann vorgesehen sein, dass die Abdeckungen erster Art wenigstens drei, bevorzugt wenigstens vier, Endabschnittsanordnungen abdecken. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Abdeckungen zweiter Art wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei, besonders bevorzugt wenigstens vier, Endabschnittsanordnungen abdecken.

Insbesondere deckt eine jeweilige Abdeckung erster Art mindestens eine Endabschnittsanordnung mehr ab, als eine jeweilige Abdeckung zweiter Art. So können beispielsweise die Abdeckungen zweiter Art eine Endabschnittsanordnung und Abdeckungen erster Art zwei, drei, vier, fünf oder sechs Endabschnittsanordnungen abdecken. Es ist auch möglich, dass die die Abdeckungen zweiter Art zwei Endabschnittsanordnungen und Abdeckungen erster Art drei, vier, fünf oder sechs Endabschnittsanordnungen abdecken. Es ist ferner möglich, dass die Abdeckungen zweiter Art drei Endabschnittsanordnungen und Abdeckungen erster Art vier, fünf oder sechs Endabschnittsanordnungen abdecken. Alternativ können die Abdeckungen erster und zweiter Art jeweils dieselbe Anzahl an Endabschnittsanordnungen abdecken.

Wenn die Abdeckungen zweiter Art mehr als eine Endabschnittsanordnung abdecken, kann vorgesehen sein, dass die Endabschnittsanordnungen, die von einer jeweiligen Abdeckung zweiter Art abgedeckt sind, radial benachbart sind und/oder in Umfangsrichtung benachbart sind.

Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Abdeckungen erster Art und die Abdeckungen zweiter Art in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet und durch Diagonalverbindungen verbunden sind. Durch diese Diagonalverbindungen kann eine thermische Kopplung der Abdeckungen erzeugt werden. Insbesondere wenn die Diagonalverbindungen zwischen Abdeckungen erster und zweiter Art, die zu demselben Strang gehörende Endabschnittsanordnungen abdecken, ausgebildet sind, kann eine ausgeglichene Entwärmung des Strangs realisiert werden. Die Diagonalverbindungen sind bevorzugt einstückig und/oder materialeinheitlich mit den durch sie verbundenen Abdeckungen erster und zweiter Art ausgebildet. Dabei wird es bevorzugt, dass die Statorwicklung gesehnt ist.

Es kann außerdem vorgesehen sein, dass der Stator ferner Abdeckungen dritter Art, die jeweils wenigstens eine Endabschnittsanordnung, insbesondere wenigstens zwei Endabschnittsanordnungen, an ihrem freien Ende abdecken. Dabei können die Abdeckungen dritter Art und die Abdeckungen erster Art oder zweiter Art benachbart und radial voneinander beabstandet sein. Die Abdeckungen dritter Art können die radial äußeren oder radial inneren Endabschnittsanordnungen abdecken. Im Übrigen lassen sich alle Ausführungen zu den Abdeckungen erster und/oder zweiter Art auf die Abdeckungen dritter Art übertragen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators, insbesondere eines erfindungsgemäßen Stators, umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines Statorkerns mit zwei axialen Stirnseiten und einer Statorwicklung, die sich in axialer Richtung durch den Statorkern erstreckt und aus mehreren Leitersegmenten gebildet ist, wobei die Leitersegmente an einer der Stirnseiten Endabschnitte aufweisen, die paarweise miteinander elektrisch leitfähig und mechanisch zu Endabschnittsanordnungen verbunden sind; und Ausbilden elektrisch isolierender Abdeckungen erster und zweiter Art, wobei die Abdeckungen erster Art jeweils wenigstens zwei Endabschnittsanordnungen an ihrem freien Ende abdecken und die Abdeckungen zweiter Art jeweils wenigstens eine Endabschnittsanordnung an ihrem freien Ende abdecken, sodass die Abdeckungen erster Art und die Abdeckungen zweiter Art benachbart und radial voneinander beabstandet sind.

In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Ausbilden folgende Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge, umfasst: Eintauchen der Endabschnittsanordnungen in ein flüssiges Isoliermaterial; Entfernen der Endabschnittsanordnungen aus dem Isoliermaterial; und Aushärten des Isoliermaterials. Als Isoliermaterial kann ein Gel verwendet werden, welches insbesondere durch eine Bestrahlung, vorzugsweise mit ultravioletter Strahlung, und/oder eine Wärmebehandlung und/oder durch Kontakt an der Luft über die Zeit ausgehärtet wird.

In Weiterbildung kann das Ausbilden ferner folgenden Schritt umfassen: Anordnen der Endabschnittsanordnungen in eine Maske, welche für jede Abdeckung erster und zweiter Art, eine Öffnung aufweist, sodass das Isoliermaterial beim Eintauchen die Endabschnittsanordnungen innerhalb der Öffnungen derart umgibt, dass die Abdeckungen voneinander beabstandet sind. Die Maske erlaubt eine gezielte Ausbildung der Abdeckungen entlang der Öffnung und verhindert die Ausbildung von Ansammlungen des Isoliermaterials zwischen den Öffnungen. Die Maske kann durch eine, insbesondere kreisrunde, Metallplatte ausgebildet sein.

Dabei kann vorgesehen sein, dass sich die Maske im Isoliermaterial befindet und die Endabschnittsanordnungen in die Maske eingeführt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Maske auf den Endabschnittsanordnungen angeordnet und mit den Endabschnittsanordnungen in das Isoliermaterial eingetaucht wird.

Auf die konkrete Gestalt der Abdeckungen kann auf verschiedenen Wegen Einfluss genommen werden: Es kann beispielweise vorgesehen sein, dass die Endabschnittsanordnungen vor dem Eintauchen erwärmt werden, und insbesondere eine dabei erreichte Temperatur in Abhängigkeit einer vorgegebenen Schichtdicke der Abdeckungen gewählt wird. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Endabschnittsanordnungen während einer vorgegebenen Verweildauer eingetaucht werden, und die Verweildauer insbesondere in Abhängigkeit einer vorgegebenen Erstreckung der Abdeckungen in Radial- und/oder Umfangsrichtung gewählt wird. Es ist ferner alternativ oder zusätzlich möglich, dass die Endabschnittsanordnungen während des Aushärtens erwärmt und/oder insbesondere mit ultravioletter Strahlung bestrahlt werden, wobei insbesondere eine Abtropfdauer zwischen dem Entfernen aus dem Isoliermaterial und einem Beginn des Erwärmens und/oder Bestrahlens zum Aushärten in Abhängigkeit einer vorgegebenen axialen Erstreckung der Abdeckungen entlang einer axialen, vom Statorkern wegweisenden Richtung gewählt wird.

Der Schritt des Ausbildens der Abdeckungen erster und zweiter Art kann ferner das Ausbilden von Abdeckungen dritter Art umfassen, die jeweils wenigstens eine Endabschnittsanordnung, insbesondere wenigstens zwei Endabschnittsanordnungen, an ihrem freien Ende abdecken, sodass die Abdeckungen dritter Art und die Abdeckungen erster Art oder zweiter Art benachbart und radial voneinander beab- standet sind. Die Abdeckungen dritter Art können die radial äußeren oder radial inneren Endabschnittsanordnungen abdecken. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Maske ferner für jede Abdeckung dritter Art eine weitere Öffnung aufweist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine elektrische Maschine, umfassend einen erfindungsgemäßen Stator oder einen durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Stator; und einen drehbar bezüglich des Stators gelagerten Rotor; wobei die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, ein elektrisch antriebbares Fahrzeug anzutreiben.

Die elektrische Maschine ist vorzugsweise eine, insbesondere permanenterregte, Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Fahrzeug, umfassend eine erfindungsgemäße elektrische Maschine. Das Fahrzeug kann ein batterieelektrisches Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug sein.

Alle Ausführungen zum erfindungsgemäßen Stator lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße elektrische Maschine und das erfindungsgemäße Fahrzeug übertragen, sodass die vorgenannten Vorteile auch mit diesen erzielt werden können.

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

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stators;

Fig. 2 eine Prinzipskizze einer Frontalansicht des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 eine Detailansicht des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 eine Prinzipskizze des Stators gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Bereich einiger Endabschnittsanordnungen; Fig. 5 bis 9 jeweils eine Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stators im Bereich einiger Endabschnittsanordnungen;

Fig. 10 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 1 1 eine Frontalansicht einer im Rahmen eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Maske; und

Fig. 12 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.

Fig. 1 ist eine Prinzipskizze einer Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Stators 1 .

Der Stator 1 weist einen Statorkern 2 mit zwei axialen Stirnseiten 3, 4 auf. Durch den Stator 1 erstreckt sich eine Statorwicklung 5, die aus mehreren Leitersegmenten 6 gebildet ist. Drei der Leitersegmente 6 sind in Fig. 1 schematisch dargestellt. Die Leitersegmente 6 weisen an der Stirnseite 3 Endabschnitte 7 auf, die paarweise miteinander elektrisch leitfähig und mechanisch, beispielsweise durch Schweißen, zu Endabschnittsanordnungen 8 verbunden sind.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Leitersegment 6e exemplarisch aus mehrfach gebogenen Kupferstäben mit einem rechteckigen oder abgerundet rechteckigen Querschnitt gebildet, sodass die Statorwicklung 5 eine Haarnadelwicklung (engl. hair pin winding) ist. Zumindest ein Teil der Leitersegmente 6 weist neben zwei Endabschnitten 7 jeweils zwei Innenabschnitte 9, die sich innerhalb des Statorkerns 2 befinden und an die sich an der Stirnseite 3 die Endabschnitte 7 anschließen, und einen Verbindungsabschnitt 10 auf. Der Verbindungsabschnitt 10 verbindet die Innenabschnitte 9 an der den Endabschnitten 7 gegenüberliegenden Stirnseite 4 elektrisch leitfähig miteinander. Die Endabschnitte 7, die Innenabschnitte 9 und der Verbindungsabschnitt 10 eines jeweiligen Leitersegments 6 sind hier einstückig ausgebildet.

Fig. 2 ist eine Prinzipskizze einer Frontalansicht des Stators 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Gezeigt ist die Stirnseite 3, an der die Endabschnitte 7 miteinander verbunden sind.

Der Stator 1 umfasst mehrere Abdeckungen erster Art 11 und mehrere Abdeckungen zweiter Art 12. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel decken die Abdeckungen erster Art 1 1 jeweils zwei Endabschnittsanordnungen 8 an einem freien Ende der zwei Endabschnittsanordnungen 8 ab. Die Abdeckungen zweiter Art 12 decken eine Endabschnittsanordnung 8 ab. Allgemein gesprochen decken die Abdeckungen erster Art 1 1 mindestens eine Endabschnittsanordnung 8 mehr ab, als die Abdeckungen zweiter Art 12.

Der Stator 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Abdeckungen erster Art 1 1 und Abdeckungen zweiter Art 12 benachbart und radial voneinander beabstandet sind. Die von der Abdeckung erster Art 1 1 abgedeckten Endabschnittsanordnungen 8 sind ebenfalls radial benachbart und befinden sich an derselben Position in Umfangsrichtung.

Exemplarisch sind an sechsunddreißig unterschiedlichen Positionen in Umfangsrichtung Abdeckungen erster Art 11 und von diesen abgedeckte Endabschnittsanordnungen 8 vorgesehen. Die Anzahl der Abdeckungen zweiter Art 12 und der von diesen abgedeckten Endabschnittsanordnung 8 entspricht der Anzahl der Abdeckungen erster Art 1 1 . Die Anzahl der Positionen kann aber auch größer sein und beispielsweise achtundvierzig, vierundfünfzig, zweiundsiebzig oder sechsundneunzig betragen. Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, befinden sich die Abdeckungen erster Art 11 an derselben Position in Radialrichtung. Die Abdeckungen zweiter Art 12 befinden sich an einer anderen Position in Radialrichtung, die weiter innen liegt als jede, an der sich die Abdeckungen erster Art 11 befinden. Alternativ können die Abdeckungen erster Art 11 auch radial weiter innen liegen als die Abdeckungen zweiter Art 12.

Fig. 3 ist eine Detailansicht des Stators 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Bereich der Abdeckungen 11 , 12.

Die Abdeckungen 11 , 12 sind aus einem elektrisch isolierenden Isolationsmaterial, beispielsweise einem Polymer, gebildet. Ersichtlich bilden die Abdeckungen erster Art 11 eine Brücke 13 aus dem Isolationsmaterial zwischen den von ihnen abgedeckten Endabschnittsanordnungen 8. Die Abdeckungen 11 , 12 umgeben die freien Enden der Endabschnittsanordnungen 8 axial. Die Abdeckungen 11 , 12 umgeben die Oberflächen der Endabschnittsanordnungen 8 ferner entlang ihrer Längsachse vom freien Ende aus zum Statorkern 2 hin.

Fig. 4 ist eine Prinzipskizze des Stators 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Bereich einiger, unmittelbar benachbarter Endabschnittsanordnungen 8. Dabei sind die Radialrichtung durch einen Pfeil R und die Umfangsrichtung durch einen Pfeil T symbolisiert.

Die Statorwicklung 5 (siehe Fig. 1 ) weist mehrere Stränge, hier exemplarisch drei Stränge, für jeweils eine Phase U, V, W des Stators 1 auf. Die Abdeckungen erster Art 11 und die Abdeckungen zweiter Art 12 decken Endabschnittsanordnungen 8 ab, die zu demselben Strang des Stators 1 gehören. Die zu einem jeweiligen Strang gehörenden Endabschnittsanordnungen 8 bzw. die sie ausbildenden Endabschnitte 7 sind dazu in Fig. 4 mit den Bezeichnungen der Phasen U, V, W versehen.

Die Fig. 5 bis Fig. 9 zeigen jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stators 1 im Bereich einiger Endabschnittsanordnungen 8, wobei die Art der Darstellung jener in Fig. 4 entspricht und gleiche oder gleichwirkende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 decken die Abdeckungen erster Art 11 jeweils vier Endabschnittsanordnungen 8 ab, die radial und in Umfangsrichtung benachbart sind und zu demselben Strang gehören. Die radial benachbarten Abdeckungen zweiter Art 12 decken jeweils zwei Endabschnittsanordnungen 8 ab, die in Umfangsrichtung benachbart sind und zu demselben Strang gehören.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 decken die Abdeckungen erster Art 1 1 jeweils zwei Endabschnittsanordnungen 8 ab, die radial benachbart sind und zu demselben Strang gehören. Die radial benachbarten Abdeckungen zweiter Art 12 decken jeweils zwei Endabschnittsanordnungen 8 ab, die in Radialrichtung benachbart sind und zu demselben Strang gehören. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Abdeckungen erster Art 1 1 und die Abdeckungen zweiter Art 12 auch jeweils vier zu demselben Strang gehörende und radial und in Umfangsrichtung benachbarte Endabschnittsanordnungen 8 abdecken.

Das vierte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 entspricht dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6. Der Stator 1 weist hier eine gesehnte Statorwicklung 5 auf. Das heißt, dass die Zugehörigkeit der Endabschnittsanordnungen 8 zu den einzelnen Strängen bei radial äußeren Endabschnittsanordnungen 8 gegenüber radial inneren Endabschnittsanordnungen 8 in Umfangsrichtung versetzt ist. Abdeckungen erster Art 1 1 und Abdeckungen zweiter Art 12, die zu demselben Strang gehörende Endabschnittsanordnungen 8 abdecken und in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind, sind hier durch Diagonalverbindungen 14 aus dem Isoliermaterial miteinander verbunden. Dadurch können entsprechende Endabschnittsanordnungen desselben Strangs thermisch gekoppelt werden, um eine gleichmäßige Ent- wärmung zu ermöglichen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Abdeckungen erster Art 1 1 und die Abdeckungen zweiter Art 12 auch jeweils vier zu demselben Strang gehörende und radial und in Umfangsrichtung benachbarte Endabschnittsanordnungen 8 abdecken.

Das fünfte Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 entspricht dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4, wobei zusätzlich Abdeckungen dritter Art 12a, die jeweils eine Endabschnittsanordnung 8 abdecken, vorgesehen sind. Die Abdeckungen dritter Art 12a und die Abdeckungen erster Art 1 1 sind benachbart und radial voneinander beabstandet. Die Abdeckungen dritter Art 12a sind radial weiter außen angeordnet als die Abdeckungen erster Art 1 1 .

Das sechste Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 entspricht dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4, wobei zusätzlich Abdeckungen dritter Art 12a, die jeweils zwei Endabschnittsanordnung 8 abdecken, vorgesehen sind. Die Abdeckungen dritter Art 12a und die Abdeckungen zweiter Art 12 sind benachbart und radial voneinander beabstandet. Die Abdeckungen dritter Art 12a sind radial weiter innen angeordnet als die Abdeckungen zweiter Art 12.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele eines Verfahrens zur Herstellung eines Stator 1 gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei sind gleiche oder gleichwirkende Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen.

Fig. 10 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Herstellungsverfahrens.

Das Verfahren umfasst einen Schritt S1 des Bereitstellens eines Statorkerns 2 mit zwei axialen Stirnseiten 3, 4 und einer Statorwicklung 5, die sich in axialer Richtung durch den Statorkern 2 erstreckt und aus mehreren Leitersegmenten 6 gebildet ist, wobei die Leitersegmente 6 an einer der Stirnseiten 3 Endabschnitte 7 aufweisen, die paarweise miteinander elektrisch leitfähig und mechanisch zu Endabschnittsanordnungen 8 verbunden, beispielsweise verschweißt, sind. Das Verfahren umfasst ferner einen anschließenden Schritt S2 des Ausbildens elektrisch isolierender Abdeckungen erster und zweiter Art 1 1 , 12, wobei die Abdeckungen erster Art 11 jeweils wenigstens zwei Endabschnittsanordnungen 8 an einem freien Ende der wenigstens zwei Endabschnittsanordnungen 8 abdecken und die Abdeckungen zweiter Art 12 jeweils wenigstens eine Endabschnittsanordnung 8 an einem freien Ende der wenigstens einen Endabschnittsanordnung 8 abdecken, sodass die Abdeckungen erster Art 11 und die Abdeckungen zweiter Art 12 benachbart und radial voneinander beabstandet sind.

Der Schritt S2 umfasst dabei folgende Schritte S2a bis S2e:

In einem Schritt S2a werden die Endabschnittsanordnungen 8 erwärmt, wobei eine dabei erreichte Temperatur in Abhängigkeit einer vorgegebenen Schichtdicke der Abdeckungen 1 1 , 12 gewählt wird.

In einem Schritt S2b werden die Endabschnittsanordnungen 8 in ein flüssiges Isoliermaterial eingetaucht.

Der Schritt S2 umfasst ferner einen Schritt S2c des Anordnens der Endabschnittsanordnungen 8 in einer Maske 15, die in Fig. 1 1 in einer Frontalansicht gezeigt ist. Die Maske 15 weist für jede Abdeckung erster Art 1 1 eine Öffnung 16 und für jede Abdeckung zweiter Art 12 eine Öffnung 17 auf. Die Maske 15 befindet sich dabei im Isoliermaterial, welches in ein Tauchbecken 18 eingefüllt ist. Das Anordnen erfolgt so, dass das Isoliermaterial beim Eintauchen die Endabschnittsanordnungen 8 innerhalb der Öffnungen 16, 17 derart umgibt, dass die Abdeckungen voneinander beabstandet sind.

Die Maske 15 ist hier entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel des Stators 1 ausgebildet. Die Öffnungen 16, 17 werden zur Ausbildung des Stators 1 gemäß den übrigen Ausführungsbeispielen entsprechend der Form der Abdeckungen 1 1 , 12 anders geformt. Zur Ausbildung der Diagonalverbindungen 14 (siehe Fig. 7) kann die Maske 15 in Fig. 1 1 angedeutete Verbindungsöffnungen 19 zwischen den Öffnungen 16 und den Öffnungen 17 aufweisen.

Die Endabschnittsanordnungen 8 werden während einer vorgegebenen Verweildauer eingetaucht, die in Abhängigkeit einer vorgegebenen Erstreckung der Abdeckungen 11 , 12 in Radial- und/oder Umfangsrichtung gewählt wird.

Der Schritt S2 umfasst ferner einen Schritt S2d des Entfernens der Endabschnittsanordnungen 8 aus dem Isoliermaterial.

Der Schritt S2 umfasst ferner einen Schritt S2e des Aushärtens des Isoliermaterials. Während des Aushärtens werden Endabschnittsanordnungen 8 erwärmt, wobei eine Abtropfdauer zwischen dem Entfernen aus dem Isoliermaterial und einem Beginn des Erwärmens in Abhängigkeit einer vorgegebenen axialen Erstreckung der Abdeckungen 1 1 , 12 entlang einer axialen, dem Statorkern 2 entgegengesetzten Richtung gewählt wird.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Herstellungsverfahrens wird die Maske 15 auf den Endabschnittsanordnungen 8 angeordnet und mit den Endabschnittsanordnungen 8 in das Isoliermaterial eingetaucht. Insoweit sind die Schritte S2b und S2c hier getauscht.

Fig. 12 ist eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs 100 mit einem Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 101.

Die elektrische Maschine 101 weist einen Stator 1 gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele oder einen durch eines der Ausführungsbeispiele des Herstellungsverfahrens erhaltenen Stator 1 auf. Daneben weist die elektrische Maschine 101 einen drehbar innerhalb des Stators gelagerten Rotor auf. Die elektrische Maschine 101 ist eine permanenterregte Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine und zum Antreiben des Fahrzeugs 100 eingerichtet. Das Fahrzeug 100 ist ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) oder ein Hybridfahrzeug.