Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Stator zylinderringförmig ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Statorzähnen aufweist, welche in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Statorzähnen jeweils eine sich in radialer Richtung erstreckende sowie in axialer Richtung durch den Stator verlaufende Statornut definieren, in welche eine bestrombare Hairpin- Wicklung umfassend eine Mehrzahl von Hairpin-Leitern eingelegt ist, wobei die Hairpin-Leiter im Fall von Radialflussmaschinen zwei in axialer Erstreckung parallel verlaufende, in den Statornuten angeordnete Leiterabschnitte aufweisen, welche an einer Stirnseite des Stators mit jeweils zwei freien Leiterenden unter Ausbildung eines Wickelkopfes aus dem Stator austreten. Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Maschine und Ein Verfahren zur Herstellung eines Stators.

Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.

Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 63. Jahrgang, 05/20 6, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2- Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen bezeichnet. Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebsstränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.

Für die Entwicklung von elektrischen Maschinen, insbesondere von elektrischen Maschinen für die oben erwähnten hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Kraftfahrzeuge oder auch für Radnabenantriebe, sind grundsätzlich verschiedene Wicklungstechnologien für einen Stator einer elektrischen Maschine bekannt.

Bei elektrischen Maschinen, die einen Stator mit einem hohlzylindrischen Stator aufweisen, also als Innenläufermaschine ausgebildet sind, und die für eine Anwendung als Traktionsantrieb eines Kraftfahrzeugs konfiguriert sind, weisen oftmals eine Statorwicklung mit einem rechteckigen Querschnitt auf, um den eine hohe Leistungsdichte zu erreichen. Bei elektrischen Maschinen, welche für den Antrieb von Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, werden die Statorwicklungen daher typischerweise als Hairpin-Wicklungen ausgebildet. Hierbei werden beispielsweise im Wesentlichen U-förmige Drahtsegmente von einer Stirnseite des Stators aus in die Statornuten eingebracht und dann an einer gegenüberliegenden Stirnseite des Stators umgeformt und beispielsweise durch Schweißen verbunden.

Es besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, derartige elektrische Maschinen aufgrund der üblicherweise knappen Bauraumsituation in Kraftfahrzeugen besonders kompakt bauend bei gleichzeitig hoher Leistungsdichte auszuführen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, bereitzustellen, der einen besonders kompakten Aufbau und eine hohe Leistungsdichte aufweist.

Es ist ferner die Aufgabe, eine entsprechend kompakt bauende elektrische Maschine zu realisieren. Auch ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines kompakt bauenden Stators anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Stator zylinderringförmig ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Statorzähnen aufweist, welche in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Statorzähnen jeweils eine sich in radialer Richtung erstreckende sowie in axialer Richtung durch den Stator verlaufende Statornut definieren, in welche eine bestrombare Hairpin- Wicklung umfassend eine Mehrzahl von Hairpin-Leitern eingelegt ist, wobei die Hairpin-Leiter zwei in axialer Erstreckung parallel verlaufende, in den Statornuten angeordnete Leiterabschnitte aufweisen, welche an einer Stirnseite des Stators mit jeweils zwei freien Leiterenden unter Ausbildung eines Wickelkopfes aus dem Stator austreten, wobei die Hairpin-Leiter im Bereich des Wickelkopfes für einen Innenläufer radial nach innen geschränkt sind. Für einen Außenläufer kann der Bereich des Wickelkopfes nach außen geschränkt werden. In beiden Varianten wird der aus dem Stator herausragende Wickelkopf also in Richtung des Rotors geschränkt.

Die Aufgabe der Erfindung kann auch gelöst sein durch einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Stator zylinderringförmig ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Statorzähnen aufweist, welche in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Statorzähnen jeweils eine sich in radialer Richtung erstreckende sowie in axialer Richtung durch den Stator verlaufende Statornut definieren, in welche eine bestrombare I-Pin-Wicklung umfassend eine Mehrzahl von I-Pin- Leitern eingelegt ist, wobei die I-Pin-Leiter jeweils einen in axialer Erstreckung in den Statornuten angeordneten Leiterabschnitt aufweisen, welcher an einer Stirnseite des Stators mit jeweils einem freien Leiterende unter Ausbildung eines Wickelkopfes aus dem Stator austreten, wobei die I-Pin-Leiter im Bereich des Wickelkopfes für einen Innenläufer radial nach innen und für einen Außenläufer radial nach außen geschränkt sind. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass der Stator durch den radial nach innen geschränkten Wickelkopf ein axial besonders kompaktes Baumaß realisieren kann. Der so geformten Wickelkopf nutzt also vorhandenen Bauraum aus dem Statorinnendurchmesser und reduziert somit die benötigte Wickelkopfhöhe des Stators.

Ferner können in bevorzugter Weise die geraden Leiteranteile, welche radial nach innen geschränkt ausgerichtet sind, genutzt werden, um eine zusätzliche Momentenbildung des Rotors in Axialflussrichtung zu ermöglichen. Die Magnettopologie auf dem Rotor kann dafür angepasst werden. Dies wird später noch näher erläutert.

Das axiale Maß des Wickelkopfes ist durch die gewählte Topologie auch unabhängig von der eigentlichen Spulenweite, weswegen auch Wicklungen mit geringer Polpaarzahl umgesetzt werden können, ohne eine axiale Erhöhung des Wickelkopfes zu benötigen.

Es werden ferner Freiheitsgrade im Wickelschema unabhängig vom axialen Bauraum ermöglicht, beispielsweise wenn das Wickelschema eine Kreuzung von benachbarten Drähten benötigt, führt dies typischerweise zu einer lokalen axialen Erhöhung durch Sonderpins oder Sonderschränkwinkel. Durch das radiale nach Außen schränken können am Zahnkopf einfacher Kühlkanäle in die Nuten integriert werden, da typischerweise die gesamte Nutfläche mit dem Wickelkopf überdeckt wird (Auffächerung).

Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.

Der erfindungsgemäße Stator ist zur Verwendung in einer elektrischen Maschine vorgesehen. Die elektrische Maschine dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und sie umfasst in der Regel den als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich, insbesondere drehbar, angeordneten Teil. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.

Der Stator kann insbesondere durch eine Leistungselektronik bestrombar sein. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an Stator steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält die Leistungselektronik ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B.

Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf.

Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 10 W, bevorzugt mindestens 100 W besonders bevorzugt mindestens 1000 W zu steuern oder regeln. Die Leistungselektronik ist bevorzugt über einen HV-Terminal (HV= Hoch volt) mit der Statorwicklung des Stators verbunden.

Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.

Der erfindungsgemäße Stator kann bevorzugt für eine Radialflussmaschine konfiguriert sein. Der Stator einer Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch bzw. zylinderringförmig aufgebaut und besteht in der Regel aus einem Statorkörper, der durch gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen gebildet ist. Durch diesen Aufbau werden die durch das Statorfeld verursachten Wirbelströme im Stator geringgehalten. Über den Umfang verteilt, sind in das Elektroblech parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnet Statornuten eingelassen, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen. In Abhängigkeit von der Konstruktion zur Oberfläche hin, können die Nuten mit Verschlusselementen, wie Verschlusskeilen oder Deckeln oder dergleichen verschlossen sein, um ein Herauslösen der Statorwicklung zu verhindern.

Der Statorkörper ist bevorzugt einteilig ausgebildet. Ein einteiliger Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Statorkörper umfänglich gesehen einteilig ausgebildet ist. Der Statorkörper ist dabei in der Regel aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet, wobei jedes der Elektrobleche zu einem Kreisring geschlossen ausgebildet ist. Die Einzelbleche können in dem Statorkörper beispielsweise durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten werden.

In dem Statorkörper sind bevorzugt die Statorzähne des Stators ausgebildet. Als Statorzähne werden Bestanteile des Statorkörpers bezeichnet, die als umfänglich beabstandete, zahnartig radial nach innen (Innenläufer) oder radial nach außen (Außenläufer) gerichtete Teile des Statorkörpers ausgebildet sind und zwischen deren freien Enden und einem Rotorkörper ein Luftspalt für das Magnetfeld und für die rotative Bewegung des Rotors gebildet ist. Als Luftspalt wird der zwischen dem Rotor und dem Stator existierende unmagnetische Spalt bezeichnet. Bei einer Radialflussmaschine ist das beispielsweise ein im Wesentlichen kreisringförmiger Spalt mit einer radialen Breite, die dem Abstand zwischen Rotorkörper und Statorkörper entspricht.

In den Statornuten des erfindungsgemäßen Stators ist eine Statorwicklung eingelassen. Eine Statorwicklung umfasst elektrisch leitfähige Leiter, deren Längenerstreckung wesentlich größer ist als ihr Durchmesser. Die Statorwicklung kann grundsätzlich jede beliebige Querschnittsform aufweisen. Bevorzugt sind rechteckige Querschnittsformen, da sich mit diesen hohe Packungs- und folglich Leistungsdichten erzielen lassen. Ganz besonders bevorzugt ist eine Statorwicklung aus Kupfer gebildet. Erfindungsgemäß ist die Statorwicklung als eine Hairpin-Wicklung oder eine I-Pin-Wicklung ausgebildet.

Eine Hairpin-Wicklung gehört zu der Gruppe der Steckspulen-Wicklungen. Sie umfasst üblicherweise eine Mehrzahl von Hairpin-Leitern, die auch kurz als Hairpins bezeichnet werden, welche aus U-förmig gebogenen, bevorzugt lackierten Kupferflachdrähten gebildet werden und in ihrer Geometrie an Haarnadeln erinnern.

Eine I-Pin-Wicklung gehört ebenfalls zu der Gruppe der Steckspulen-Wicklungen. Sie umfasst üblicherweise eine Mehrzahl von I-Pin-Leitern, welche in der Regel aus geradlinigen Kupferflachdrahtelementen, die in die Statornuten eingesetzt werden, bestehen. Bevorzugt können die I-Pin-Leiter von einer ström isolierenden Lackschicht umschlossen sein.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die freien Leiterenden radial zur Drehachse eines gegenüber dem Stator drehbar gelagerten Rotors weisen. Es kann hierdurch erreicht werden, dass die Verschaltung der freien Drahtenden auf besonders ökonomische Weise erfolgen kann Die notwendigen Strecken zur Verschaltung von benachbarten Spulen bzw. Spulengruppen sind auch durch den kleineren Radius reduziert, wodurch sich ein geringerer elektrischer Widerstand der Verschaltelemente ergibt. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die freien Leiterenden gegenüber den in den Statornuten angeordneten Leiterabschnitten um 85°-95° für einen Innenläufer radial nach innen und für einen Außenläufer radial nach außen geschränkt sind, wodurch sich zum einen eine besonders hohe Bauraumreduktion des bewickelten Stators erzielen lässt und zum anderen die freien Leiterenden besonders schwingungsarm ausgerichtet sind. Durch eine Variation des Winkels zwischen den Lagen lassen sich ferner auch unterschiedliche Luft- und Kriechstrecken zwischen den Lagen realisieren, ohne dass diese 1 :1 zu einer Erhöhung im axialen Bauraum führen.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die freien Leiterenden lageweise radial versetzt geschränkt sind. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass die kreisringförmigen Lagen mit ihren unterschiedlichen Durchmessern fertigungstechnisch besonders günstig elektrisch kontaktierbar sind. Durch das Kontaktieren auf verschiedenen nach innen geneigten Schränkwinkel lässt sich des Weiteren auch mehr Bauraum für Schweißvorrichtungen generieren.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Hairpin-Leiter über die radial innere oder äußere Mantelfläche des zylinderringförmigen Stators hervorstehen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass sich hierdurch zum einen der axial kompakte Aufbau des bewickelten Stators

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Rotor an seinen dem Wickelkopf zugewandten stirnseitigen Ende eine erste magnetisch aktive Komponentenanordnung aufweist, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe der Permanentmagnete und/oder der bestrombaren Magnetspulen. Hierdurch kann erreicht werden, dass die geraden Leiteranteile, welche radial nach innen geschränkt ausgerichtet sind, eine zusätzliche Momentenbildung des Rotors in Axialflussrichtung ermöglichen, was zu einer Verbesserung der Leistungsdichte des Stators bzw. der elektrischen Maschine führen kann. Die Magnettopologie auf dem Rotor kann dafür angepasst werden. Dies bedeutet, dass der Rotor an wenigsten einer Stirnseite, nämlich der die dem radial nach innen geschränkten Wickelkopf des Stators zugewandt ist, eine erste magnetisch aktive Komponentenanordnung aufweist, die von einer zweiten magnetisch aktiven Komponentenanordnung des Rotors verschieden ist. Dabei ist die erste magnetisch aktive Komponentenanordnung für den radial nach innen geschränkten Wickelkopf optimiert ausgeführt.

Die Aufgabe der Erfindung kann auch gelöst werden durch eine elektrische Maschine umfassend einen Stator nach einem der Ansprüche 1-7. Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine einen ersten Wickelkopf an einer ersten Stirnseite des Stators und einen zweiten Wickelkopf an einer zweiten Stirnseite des Stators aufweist, wobei die Hairpin-Leiter oder die l-P in-Leiter sowohl im Bereich des ersten Wickelkopfes als auch im Bereich des zweiten Wickelkopfes für einen Innenläufer radial nach innen und für einen Außenläufer radial nach außen geschränkt sind . Hierdurch kann eine weitere Optimierung eines axialen kompakten Aufbaus der elektrischen Maschine erreicht werden.

Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch in vorteilhafter Weise gelöst werden durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine, umfassend die folgenden Schritte:

• Bereitstellung eines Stators, der zylinderringförmig ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Statorzähnen aufweist, welche in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Statorzähnen jeweils eine sich in radialer Richtung erstreckende sowie in axialer Richtung durch den Stator verlaufende Statornut definieren,

Bereitstellung einer Mehrzahl von Hairpin-Leitern mit jeweils zwei freien Leiterenden,

Einlegen der Hairpin-Leiter in die Statornuten, so dass die Hairpin-Leiter zwei in axialer Erstreckung parallel verlaufende, in den Statornuten angeordnete Leiterabschnitte aufweisen, welche an einer Stirnseite des Stators mit jeweils zwei freien Leiterenden unter Ausbildung eines Wickelkopfes aus dem Stator austreten,

• Umformen der Hairpin-Leiter, so dass diese im Bereich des Wickelkopfes für einen Innenläufer radial nach innen und für einen Außenläufer radial nach außen geschränkt sind, oder

• Bereitstellung eines Stators, der zylinderringförmig ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Statorzähnen aufweist, welche in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Statorzähnen jeweils eine sich in radialer Richtung erstreckende sowie in axialer Richtung durch den Stator verlaufende Statornut definieren,

• Bereitstellung einer Mehrzahl von I-Pin-Leitern mit jeweils einem freien Leiterende,

• Einlegen der I-Pin-Leiter in die Statornuten, so dass die l-pin-Leiter in axialer Erstreckung jeweils einen in den Statornuten angeordneten Leiterabschnitt aufweisen, welche an einer Stirnseite des Stators mit jeweils einem freien Leiterende unter Ausbildung eines Wickelkopfes aus dem Stator austreten.

• Umformen der I-Pin-Leiter, so dass diese im Bereich des Wickelkopfes für einen Innenläufer radial nach innen und für einen Außenläufer radial nach außen geschränkt sind.

Der Wickelkopf kann auch in Umfangsrichtung geschränkt sein, sodass eine Distanz überbrückt wird, um die Spulenweite herzustellen. Dieses Schränken in Umfangsrichtung kann vor oder nach dem radialen Schränken erfolgen. Nachfolgend kann dann der Rotor in den bewickelten Stator eingesetzt werden.

Höchst bevorzugt wird nach dem Einsetzten des Rotors auch der zweite Wickelkopf radial nach innen geschränkt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.

Es zeigt:

Figur 1 eine elektrische Maschine in einer Querschnittsansicht,

Figur 2 einen bewickeltet Stator in einer perspektivischen Axialschnittdarstellung,

Figur 3 eine Detailansicht auf einen Wickelkopfausschnitt und einen Rotor in einer Aufsicht

Figur 4 eine Detailansicht auf einen Wickelkopfausschnitt in radial nach innen ungeschränktem und geschränktem Zustand in jeweils einer perspektivischen Darstellung

Figur 5 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsstrang in einer schematischen Blockschaltdarstellung.

Die Figur 1 zeigt einen Stator 1 für eine als innenlaufende Radialflussmaschine ausgeführten elektrischen Maschine 2, insbesondere innerhalb eines Antriebsstrangs 3 eines Kraftfahrzeugs 4, wie es auch exemplarisch in der Figur 5 skizziert ist.

Der Stator 1 ist zylinderringförmig ausgebildet und weist eine Mehrzahl von Statorzähnen 5 auf, welche in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Statorzähnen 5 jeweils eine sich in radialer Richtung erstreckende sowie in axialer Richtung durch den Stator 1 verlaufende Statornut 6 definieren, in welche eine bestrombare Hairpin-Wicklung 7, umfassend eine Mehrzahl von Hairpin-Leitern 8 eingelegt ist. Die Hairpin-Leiter 8 besitzen zwei in axialer Erstreckung parallel verlaufende, in den Statornuten 6 angeordnete Leiterabschnitte 9, welche an einer Stirnseite 14 des Stators 1 mit jeweils zwei freien Leiterenden 10 unter Ausbildung eines Wickelkopfes 11 aus dem Stator 1 austreten, was insbesondere gut aus der Figur 2 hervorgeht. Die Hairpin-Leiter 8 sind im Bereich des Wickelkopfes 11 radial nach innen geschränkt.

Die Figur 2 zeigt eine Ausführungsform mit einer Hairpin-Wicklung 7. Es versteht sich, dass die Hairpin-Wicklung 7 auch durch eine I-Pin-Wicklung 7 ausgeführt sein kann. Dann würden die l-P in-Leiter 8 jeweils einen in axialer Erstreckung in den Statornuten 6 angeordneten Leiterabschnitt 9 aufweisen, welcher an einer Stirnseite 14 des Stators 1 mit jeweils einem freien Leiterende 10 unter Ausbildung eines Wickelkopfes 11 aus dem Stator 1 austreten und die l-P in-Leiter 8 im Bereich des Wickelkopfes 11 radial nach innen geschränkt sind.

Die freien Leiterenden 10 weisen radial nach innen zur Drehachse 12 eines in dem Stator 1 drehbar gelagerten Rotors 13, was sich gut anhand der Figur 3 erkennen lässt. Wie in der Figur 2 dargestellt, sind die freien Leiterenden 10 gegenüber den in den Statornuten 6 angeordneten Leiterabschnitten 9 um 85°-95° radial nach innen geschränkt.

Wie in der Figur 2 und der Figur 4 gezeigt, sind die freien Leiterenden 10 lageweise radial versetzt geschränkt. Dabei stehen die Hairpin-Leiter 8 über die radial innere Mantelfläche 15 des zylinderringförmigen Stators 1 hervor.

In der gezeigten Ausführungsform der Figur 2 sind insgesamt drei kreisringförmige, axial sowie radial zueinander versetzte Lagen mit ihren unterschiedlichen Durchmessern gezeigt, wobei die axial der Stirnseite 14 am nächstliegende Lage den kleinsten Durchmesser aufweist.

Wie in der Figur 3 gezeigt, weist der Rotor 13 an seinen dem Wickelkopf 11 zugewandten stirnseitigen Ende 16 eine erste magnetisch aktive Komponentenanordnung 17 auf, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe der Permanentmagnete und/oder der bestrombaren Magnetspulen.

Hierdurch kann erreicht werden, dass die geraden Leiteranteile, welche radial nach innen geschränkt ausgerichtet sind, eine zusätzliche Momentenbildung des Rotors

13 in Axialflussrichtung ermöglichen, was zu einer Verbesserung der Leistungsdichte des Stators 1 bzw. der elektrischen Maschine 2 führen kann.

Ein Verfahren zur Herstellung des Stators 1 für eine elektrische Maschine 2, wird anhand der Figur 4 näher erläutert. Zunächst erfolgt eine Bereitstellung eines Stators 1 , der zylinderringförmig ausgebildet ist und eine Mehrzahl von Statorzähnen 5 aufweist, welche in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Statorzähnen 5 jeweils eine sich in radialer Richtung erstreckende sowie in axialer Richtung durch den Stator 1 verlaufende Statornut 6 definieren. Ferner erfolgt die Bereitstellung einer Mehrzahl von Hairpin-Leitern 8 mit jeweils zwei freien Leiterenden 10, gefolgt von dem Einlegen der Hairpin-Leiter 8 in die Statornuten 6, so dass die Hairpin-Leiter 8 zwei in axialer Erstreckung parallel verlaufende, in den Statornuten 6 angeordnete Leiterabschnitte 9 aufweisen, welche an einer Stirnseite

14 des Stators 1 mit jeweils zwei freien Leiterenden 10 unter Ausbildung eines Wickelkopfes 11 aus dem Stator 1 austreten.

Hiernach wird ein Umformen der Leiterenden 10 in Umfangsrichtung durchgeführt, um die jeweils gewünschte Spulenweite zu realisieren, so dass der Wickelkopf 11 dann in Umfangsrichtung geschränkt ist, so wie es in der oberen Abbildung der Figur 4 gezeigt ist.

In diesem Zustand wird dann das Umformen der Hairpin-Leiter 8 veranlasst, so dass diese im Bereich des Wickelkopfes 11 radial nach innen geschränkt sind, so wie es in der unteren Abbildung der Figur 4 gezeigt ist.

In diesem Fertigungszustand kann dann der Rotor 13 in den Stator 1 von der noch nicht geschränkten Stirnseite 28 des Wickelkopfes 22 axial eingeschoben werden, was sich auch gut anhand der Figur 2 nachvollziehen lässt. Nach dem Einsetzen des Rotors 13 kann dann auch die Verschränkung des Wickelkopfes 22 in radialer Richtung erfolgen. Die in dieser Anmeldung benutzten Begriffe „radial“, „axial“, „tangential“ und „Umfangsrichtung“ beziehen sich immer auf die Rotationsachse des Rotors. Die Begriffe „links“, „rechts“, „oben“, „unten“, „oberhalb“ und „unterhalb“ dienen hier nur dazu, um zu verdeutlichen, welche Bereiche der Abbildungen gerade im Text beschrieben werden. Die spätere Ausführung der Erfindung kann auch anders angeordnet werden. Die Erfindung ist ferner nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Bezuqszeichenliste

1 Stator

2 elektrische Maschine

3 Antriebsstrang

4 Kraftfahrzeug

5 Statorzähnen

6 Statornut

7 Hairpin-Wicklung

8 Hairpin-Leitern

9 Leiterabschnitte

10 Leiterenden

11 Wickelkopfes

12 Drehachse

13 Rotors

14 Stirnseite

15 Mantelfläche

16 Ende

17 Komponentenanordnung

22 Wickelkopf

28 Stirnseite