DE102020117740A1 - Stator und Verfahren zum Herstellen eines Stators einer elektrischen Maschine - Google Patents

Stator und Verfahren zum Herstellen eines Stators einer elektrischen Maschine Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Stators (20) einer elektrischen Maschine bereitgestellt, aufweisend: Bereitstellen des Stators (20), welcher mindestens eine Statornut (22) aufweist, welche von zwei Statorzähnen begrenzt ist; Einbringen von elektrischen Leitern (30) in die mindestens eine Statornut (22), wobei mindestens ein Leiter (30) eine partiell auf seiner Oberfläche aufgetragene expandierbare Beschichtung (25) aufweist; undAktivieren der expandierbaren Beschichtung (25), um eine Expansion der Beschichtung (25) zu erwirken, wodurch die Leiter (30) innerhalb der Statornut (22) fixiert werden. Ferner wird ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Stator (20) bereitgestellt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Stators einer elektrischen Maschine sowie einen entsprechend dem Verfahren hergestellten Stator.
  • Elektrische Maschinen nutzen Rotor und Stator, um mittels elektromagnetischer Induktion elektrische in mechanische Leistung umzuwandeln (Elektromotor) und umgekehrt (Generator). Obgleich die in heutigen Elektrofahrzeugen zum Einsatz kommenden modernen elektrischen Maschinen einen sehr hohen Wirkungsgrad weit oberhalb von 90% aufweisen, sind die im laufenden Betrieb an den stromdurchflossenen Leitern durch Verlustwärme auftretenden Leistungsverluste unvermeidbar und müssen abgeführt werden. Wird die Verlustwärme nicht in ausreichendem Maße abgeführt, so wirkt sich dies negativ auf die Leistungseffizienz und die Lebensdauer der elektrischen Maschine aus. Bei leistungsstarken Maschinen mit einer Leistung von einigen wenigen Hundert kW werden die bei hoher Leistung auftretenden Wärmeverluste üblicherweise mittels einer Wasserkühlung abgeführt.
  • Grundsätzlich gibt es zwei Ansätze zur Kühlung der elektrischen Maschine, welche bei Bedarf auch gemeinsam eingesetzt werden können. So kann eine Mantelkühlung verwendet werden, bei welcher die Wärme von den Leitern in der Nut über den Stator hin zu einem Strömungskanal am äußeren Durchmesser des Stators geleitet wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Kühlmedium direkt durch die Nut strömen und die Wärme so direkt am Entstehungsort, d.h. an den Leitern, aufnehmen und von dort abführen. Diesen Ansatz bezeichnet man als Direktkühlung.
  • Bei Elektromotoren mit Direktkühlung der Wicklung muss ein daran anliegender Fließquerschnitt für das Kühlmedium frei bleiben. Aus diesem Grund wird auf die Imprägnierung bzw. den Verguss mit Harz verzichtet, welcher üblicherweise zur Fixierung der innerhalb der Nuten angeordneten Leiter verwendet wird, so dass sich diese nicht relativ zueinander bewegen können. Um der ungewollten Relativbewegung (Leiter/Leiter oder Leiter/Blechpaket) entgegenzuwirken, welche zu einer Beschädigung der Primärisolation auf den Leitern führen würde und somit zu einem Ausfall der elektrischen Maschine, müssen die einzelnen Leiter bzw. Leiterstäbe anderweitig mechanisch fixiert/geklemmt werden.
  • Aus Druckschrift EP 2 475 076 A1 ist beispielsweise ein Fixierverfahren für die Leiter eines Stators bekannt, welches auf einer expandierbaren Beschichtung beruht. So offenbart die Druckschrift einen Stator einer elektrischen Maschine, welcher einen Statorkern mit mehreren Statornuten aufweist, wobei in den Statornuten elektrische Leiter angeordnet sind. Die Leiter sind mit einem expandierbaren Band umwickelt. Nach Einsetzen der Leiter in die Nuten wird das expandierbare Band durch Zufuhr von Wärme expandiert.
  • Der klassische Aufbau innerhalb einer Statornut sieht ein Nutgrundpapier, die Leiter sowie üblicherweise eine Harzimprägnierung oder einen Vollverguss mit Harz vor. Die Imprägnierung erfolgt meist als letzter Fertigungsschritt des Stators, nachdem die Schritte des Pinfügens sofern, wie heute immer mehr üblich, Steckspulen verwendet werden, Aufweitens, Verbiegens und Kontaktierens der Leiter erfolgt sind. Das Einbringen des Harzes auf die Leiter kann beispielsweise mittels Träufeln, Tauchen, Tauchrollieren, Vakuumverguss oder Umspritzen erfolgen. Das Harz übernimmt hierbei u.a. die Funktion der Wicklungsfixierung.
  • Die Aufgabe der Vorliegenden Erfindung kann in der Bereitstellung eines vereinfachten Verfahrens zum Herstellen eines Stators und eines entsprechend hergestellten Stators gesehen werden, welcher eine effiziente Kühlung aufweist, um insbesondere dauerhaft bei hohen Leistungen betrieben zu werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Stators einer elektrischen Maschine und durch einen entsprechend hergestellten Stator gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Stators einer elektrischen Maschine weist Bereitstellen eines Stators, welcher mindestens eine Statornut aufweist, welche von zwei Statorzähnen begrenzt ist. Der Stator kann ein Blechpaket und, wie bei elektrischen Maschinen, insbesondere Elektrofahrzeuge üblich, eine Vielzahl von Nuten (beispielsweise 54 Nuten) aufweisen, welche jeweils von einem Zahn voneinander getrennt sind. Die Folgende Beschreibung wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit auf eine Statornut innerhalb des Stators ausgerichtet, da dies zum Erläutern der Erfindung ausreichend ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist ferner Einbringen von elektrischen Leitern in die mindestens eine Statornut auf, wobei mindestens ein Leiter eine partiell auf seiner Oberfläche aufgetragene expandierbare Beschichtung aufweist. Der Fall, dass mindestens ein innerhalb der Nut angeordneter Leiter die partiell ausgestaltete Beschichtung aufweist kann bedeuten, dass dies bei mehreren Leitern, beispielsweise bei 25% der Leiter oder bei 50% der Leiter oder mehr, etwa bei 75% der Leiter, bei fast allen Leiter oder bei allen Leitern, die durch eine Nut verlaufen, der Fall ist. Bei den Leitern kann es sich um Leiterstäbe handeln.
  • Unter einer partiellen expandierbaren Beschichtung, welche auf der Oberfläche des mindestens einen Leiters angeordnet ist, ist eine Beschichtung gemeint, welche nicht die gesamte Oberfläche auf einem länglichen Abschnitt des Leiters angeordnet ist, sondern nur Teile dieser Oberfläche bedeckt. Insofern kann von einer strukturierten Beschichtung des Leiters mit der expandierbaren Beschichtung gesprochen werden, da die Beschichtung nicht homogen auf der Oberfläche des Leiters angeordnet ist, sondern maximal inhomogen, indem entlang eines betrachteten länglichen Abschnitts des Leiters einige Oberflächenteile beschichtet sind und andere Oberflächenteile nicht beschichtet sind. Die strukturierte Beschichtung kann in einem vorbestimmten Muster, beispielsweise einem sich entlang der Länge des Leiters wiederholenden Muster vorliegen. Unter einem länglichen Oberflächenabschnitt eines Leiters ist die gesamte vollumfängliche Oberfläche des Leiters gemeint zwischen einem Anfangspunkt und einem Endpunkt entlang der Längsachse des Leiters. Der Abstand zwischen dem Anfangspunkt und Endpunkt kann beispielsweise in etwa der Länge einer Statornut entsprechen. Die partielle Ausgestaltung der Beschichtung auf dem Leiter kann erfindungsgemäß insbesondere den länglichen Oberflächenabschnitt betreffen, welcher nach Einsetzen des Leiters in die Nut innerhalb dieser Nut angeordnet ist. Folglich kann die Länge des länglichen Abschnitts in etwa der Länge der Statornut entsprechen. Die aus einer Nut jeweils an der Stirn- und Bodenseite herausragenden Bereiche des Leiters können, müssen aber nicht die gleiche analog ausgestaltete partielle Beschichtung aufweisen.
  • Unter einer expandierbaren Beschichtung ist eine Beschichtung gemeint, welche aktiviert werden kann und dadurch ihr Volumen vergrößert, bevorzugt, jedoch nicht notwendigerweise primär in eine im Wesentlichen senkrechte Richtung zu der Oberfläche, auf der sie angeordnet ist. Die Aktivierung der expandierbaren Beschichtung kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, zum Beispiel thermisch, chemisch, elektromagnetisch oder mechanisch. Die Volumenvergrößerung der expandierbaren Beschichtung im (dauerhaft) aktivierten Zustand kann bis zu 100% betragen. Die Aktivierung der expandierbaren Beschichtung, welche bereits „vor Ort“, d.h. auf der Oberfläche des mindestens einen Leiters angeordnet ist, führt zu einer Zunahme ihres Volumens. Dieser Vorgang kann als „in situ“ Imprägnieren bezeichnet werden, in Anlehnung an den Vorgang der Imprägnierung im Stand der Technik, mittels welchem die Fixierung der Leiter vorgenommen wird. Die expandierende Beschichtung kann mittels unterschiedlicher Materialien realisiert werden. Es können Polymerwerkstoffe, beispielsweise expandierfähige Polymerschäume, Silikon, Thermoplaste oder Duroplastschäume, insbesondere Epoxidharze, verwendet werden, um eine beispielhafte Auswahl zu nennen.
  • Schließlich weist das erfindungsgemäße Verfahren Aktivieren der expandierbaren Beschichtung auf, um eine Expansion der Beschichtung zu erwirken, wodurch die Leiter innerhalb der Statornut fixiert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch charakterisiert, dass statt einer üblicherweise im Stand der Technik nachträglichen Imprägnierung zur Wicklungsfixierung am Ende der Fertigungskette des Stators der mindestens eine zum Aufbau des Stators verwendete Leiter eine partielle expandierbare Beschichtung aufweist. Die expandierbare Beschichtung zeichnet sich, wie bereits angemerkt, durch eine Volumenzunahme bei ihrer Aktivierung aus. Die Volumenzunahme führt dazu, dass sich die Leiter (Leiterstäbe) an das Statorblechpaket anschmiegen und dadurch von außen geklemmt werden. Durch die nur teilweise Beschichtung mindestens eines Leiters, bevorzugt einer Vielzahl bzw. einer Mehrzahl der Leiter auf Bereichen, die innerhalb der Nut angeordnet sind, sind innerhalb der Statornut Strömungskanäle ausgebildet. Durch die Strömungskanäle kann mit einer geregelten Druckdifferenz ein Kühlfluid geleitet werden, wodurch eine Direktkühlung realisiert werden kann.
  • Dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können zahlreiche Vorteile zugeschrieben werden. Zum einen kann durch eine Verhinderung oder zumindest drastische Reduktion von scheuern-Reiben zwischen den Leitern deren primär Isolation geschützt werden, wodurch die Lebensdauer des Status verlängert werden kann. Zusätzlich wirkt sich die direkte Kühlung der Leiter positiv auf die Lebensdauer des Status aus, insbesondere wenn eine Mehrzahl der Leiter in einer Nut beispielsweise eine ausreichend hohe Anzahl von Leitern oder sogar alle Leiter die beschriebene partielle Beschichtung aufweisen, so das im Prinzip jeder Leiter direkt gekühlt werden kann.
  • Ein weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, dass durch den Verzicht auf das Imprägnierung der Leitern ein Fertigungsschritt wegfällt und das Herstellungsverfahren somit vereinfacht wird. Dadurch kann eine günstigere und weniger aufwändige Anlagentechnik für die Herstellung des Stators gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren verwendet werden.
  • Ferner wird so die Wertschöpfungskette optimiert, da das anstatt des Imprägnierverfahrens durchgeführte Beschichten der Leiter an den Anfang der Fertigungskette rückt.
  • Ein noch weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, dass die Fixierung der Wicklung innerhalb der Nuten bereits vor den nachfolgenden Fertigungsschritten wie Aufweiten, Twisten und Kontaktieren erfolgen kann. Dadurch werden diese Fertigungsschritte an bereits fixierten Leitern durchgeführt, was das Bauteilhandling vereinfacht.
  • In weiteren Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens kann das Aktivieren der expandierbaren Beschichtung durch Wärmezufuhr erfolgen.
  • In weiteren Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens kann nach erfolgter Expansion der Beschichtung mindestens eine durchgehende Fluidverbindung (Strömungskanal) durch die Statornut verläuft, welche durch nicht mit der Beschichtung bedeckte Bereiche der Oberfläche des mindestens einen Leiters ausgebildet ist. Hierzu kann die Beschichtung partiell in einer entsprechenden Struktur bzw. in einem entsprechenden Muster auf die Oberfläche in einem (zusammenhängenden) länglichen Bereich des Leiters angeordnet werden, sodass entlang der Länge des Leiters unbeschichtete Bereiche der Leiteroberfläche mindestens einen Strömungskanal bereitstellen.
  • In weiteren Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens kann dieses ferner Bereitstellen der Leiter für das Ausbilden der Wicklung des Stators und Beschichten mindestens eines der Leiter mit der expandierbaren Beschichtung aufweisen. Die Beschichtung kann hierbei grundsätzlich auf zwei Weisen auf die Oberfläche des Leiters aufgetragen werden, nämlich i) entweder partiell oder ii) vollflächig, wobei sie im letzteren Fall anschließend partiell abgetragen wird, um die erfindungsgemäße partielle Beschichtung des Leiters zu erreichen.
  • In weiteren Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens kann die auf der Oberfläche mindestens eines Leiters aufgetragene expandierbare Beschichtung derart strukturiert sein, dass zwischen Bereichen des Leiters, welche nach dem Einsetzen der Leiter in die Statornut aus dem Stator herausragen, mindestens ein durchgehender Pfad existiert, der auf einer unbeschichteten Oberfläche des Leiters verläuft. Jeder Pfad dieser Art stellt im fertig gestellten Zustand des Stators einen Strömungskanal bereit.
  • In weiteren Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens kann die partielle Beschichtung in Form einer wendeltreppenartigen Struktur auf der Oberfläche des mindestens eines Leiters angeordnet sein. Bei einer solchen Ausgestaltung der partiellen Beschichtung des Leiters verläuft also der Kühlfluidkanal entsprechend wendeltreppenartig um den Leiter herum.
  • In weiteren Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens kann die partielle Beschichtung in Form von einer Mehrzahl voneinander getrennten Schichten auf der Oberfläche des mindestens einen Leiters angeordnet sein derart, dass zwischen Bereichen des Leiters, welche nach dem Einsetzen der Leiter in die Statornut aus dem Stator heraus- und über die Statornut hinausragen, durchgehende Pfade existieren, die auf einer unbeschichteten Oberfläche des Leiters verlaufen.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen wird ferner ein Stator für eine elektrische Maschine bereitgestellt, welcher mindestens eine Statornut aufweist, welche von zwei Statorzähnen begrenzt ist. Der Stator weist ferner elektrische Leiter auf, welche innerhalb der mindestens einen Statornut verlaufen, wobei die Leiter innerhalb der Statornut fixiert sind und eine Oberfläche mindestens eines innerhalb der Statornut angeordneten Leiters partiell mit einer expandierten Beschichtung bedeckt ist. Unter der Oberfläche des Leiters ist hiermit, wie oben definiert, eine zusammenhängende vollumfängliche Fläche entlang eines länglichen Bereiches des Leiters gemeint. Der Stator kann insbesondere mittels des hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden.
  • In weiteren Ausführungsformen des Stators kann dieser mindestens eine Fluidverbindung aufweisen, welche durch die mindestens eine Statornut verläuft, wobei die Fluidverbindung durch nicht mit der Beschichtung bedeckte Bereiche der Oberfläche des mindestens einen Leiters ausgebildet ist.
  • Gemäß weiteren Ausführungsformen wird ferner eine Verwendung mindestens eines Leiters mit einer partiellen Beschichtung mit einem expandierbaren Material zum Ausbilden einer Wicklung eines Stators bereitgestellt, wobei die partielle Beschichtung derart strukturiert ist, dass nicht beschichtete Bereiche der Leiteroberfläche so angeordnet sind, dass durch sie mindestens ein Pfad verläuft, welcher zwei voneinander in länglicher Richtung des Leiters beabstandete Bereiche miteinander verbindet. Anders ausgedrückt sind die nicht beschichteten Bereiche der Leiteroberfläche so angeordnet, dass sie mindestens einen Kanal ausbilden, welcher zwei voneinander in länglicher Richtung des Leiters beabstandete Bereiche miteinander verbindet. Der Kanal muss dabei nicht notwendigerweise dediziert und/oder geradlinig sein, sondern kann Abzweigungen und/oder Aufspaltungen aufweisen. Wichtig ist, dass topologisch gesehen auf der Oberfläche des Leiters mindestens eine Verbindung zwischen zwei voneinander in länglicher Richtung des Leiters beabstandeten Bereichen existiert, welche auf einer unbeschichteten Oberfläche des Leiters verläuft.
  • Die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
    • 1 zeigt ein Flussdiagramm, in welchem ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht ist.
    • 2A und 2B zeigen eine vereinfachte Darstellung eines Stators, welcher unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wird, jeweils vor und nach dem Aktivieren der partiellen expandierbaren Beschichtung.
    • In 3A und 3B sind zwei beispielhafte Leiter gezeigt, welche im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden können zum Ausbilden der Wicklung des Stators.
  • In dem in 1 dargestellten Flussdiagramm ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht. In einem ersten Schritt 10 weist das Verfahren Bereitstellen einer Leiterspule auf, zum Beispiel einer Kupferleiterspule, auf welcher der Leiter aufgewickelt ist. In diesem Schritt wird die Spule vorbereitend abgewickelt.
  • In einem weiteren Schritt 11 weist das Verfahren ein partielles Beschichten eines Teils des Leiterbandes auf, welcher dem mindestens einen Leiter mit der partiellen expandierbaren Beschichtung entspricht.
  • In einem weiteren Schritt 12 erfolgt das Anfertigen der benötigten Leiter durch Vereinzeln/Heraustrennen der Leiter aus dem Leiterband, wobei hier die Leiter in richtiger Länge bereitgestellt werden können. Im Falle der Verwendung einer Steckspule können bei diesem Schritt ferner die sogenannten Hairpins (haarnadelförmige Leiter) durch entsprechendes Biegen von geraden Leiterstücken angefertigt werden.
  • In einem darauffolgenden Schritt 13 weist das Verfahren Ausbilden der Wicklung des Stators durch Einbringen/Anordnen der Leiter in den Nuten des Statorblechpakets auf.
  • In einem abschließenden Schritt 14 weist das Verfahren Aktivieren der partiellen expandierbaren Beschichtung auf dem mindestens einen Leiter, um eine Expansion der Beschichtung zu erwirken und so die Leiter innerhalb der Statornut zu fixieren.
  • Obgleich das in 1 skizierte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens die konkreten Herstellungsschritte der für den Aufbau der Wicklung des Stators verwendeten Leiter enthält, sind diese Schritte aus Sicht der Erfindung optional, da geeignet konfigurierte Leiter von einem Anbieter bezogen werden können, sodass das Herstellungsverfahren mit dem bereitstellen eines Stators und dem Einbringen der vorgefertigten Leiter in die Statornut beginnen kann. Folglich kann das erfindungsgemäße Verfahren im Wesentlichen bei Schritt 13 des in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiels beginnen.
  • 2A und 2B zeigen eine vereinfachte schematische Darstellung eines Stators 20, welcher unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wird, jeweils vor (2A) und nach (2B) dem Aktivieren der partiellen expandierbaren Beschichtung.
  • In 2A wurden partiell beschichtete und vollständig beschichtete Leiter in eine Statornut 22 des Statorblechpakets 21 eingebracht. Jeder Leiter weist einen Leiterkern 23, welcher beispielsweise Kupfer aufweisen kann, und eine Isolationsschicht 24 auf. Ferner weisen zwei der drei Leiter eine partielle, d.h. eine teilweise oder unvollständige Beschichtung 25 auf, während ein Leiter vollständig vollumfänglich mit der Beschichtung 25 bedeckt ist. Die teilweise beschichten Leiter zeichnen sich dadurch aus, dass auf ihrer Oberfläche nicht beschichtete Bereiche 26 vorhanden sind. Es sei betont, dass die in 2A dargestellte Konfiguration ein stark vereinfachtes und zudem lediglich ein im Hinblick auf die Anzahl, Ausgestaltung und Anordnung der teilweise und vollständig beschichteten Leiter beispielhaftes Szenario zeigt. Beispielsweise können praktischerweise alle verwendeten Leiter eine partielle expandierbare Beschichtung aufweisen, wobei die Beschichtungsmuster auf jedem Leiter gleich oder verschieden sein können.
  • Die expandierbare Schicht 25 in 2A liegt in ihrer nicht aktivierten, also nicht expandierten Form vor. Daher können die Leiter ohne bzw. mit geringem Reibwiderstand in die Nut 22 eingebracht werden. In 2B ist hingegen der Zustand des Stators 20 veranschaulicht, nachdem die expandierbare Beschichtung 25 aktiviert worden ist. Durch die Aktivierung hat die expandierbare Beschichtung 25 eine Volumenänderung erfahren, so dass die einzelnen Leiter innerhalb der Nut 22 fixiert werden. Die nicht beschichteten Bereiche 26 bilden dabei Strömungskanäle aus, welche eine Verbindung zwischen der Stirn- und der Bodenseite des Stators 21 durch die Nut 22 bereitstellen. Die Zugänge zu den Strömungskanälen auf beiden Seiten können, müssen aber nicht eineindeutig jeweils einem Strömungskanal zugeordnet sein.
  • In 3A und 3B sind zwei beispielhafte Leiter 30 gezeigt, welche im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden können, um die Wicklung des Stators 20 auszubilden. In Analogie zu den 2A und 2B weist hier ebenfalls jeder Leiter 30 einen Leiterkern 23 und eine Isolationsschicht 24 auf. Der in 3A angezeigte Leiter 30 weist eine segmentierte partielle Beschichtung 25 auf, welche mehrere diskrete Schichten des Beschichtungsmaterials 25 aufweist. Zwischen dem linken und rechten Ende des Leiters 30 kann ein Fluid entlang von Pfaden strömen, welche von nicht mit dem expandierbaren Material beschichteten Bereichen 26 gebildet werden. Unter den hier als Enden bezeichneten Bereichen des Leiters 30 können Bereiche verstanden werden, welche voneinander in länglicher Richtung des Leiters (30) beabstandet sind. Ein solcher exemplarischer Strömungspfad ist in 3A durch den Pfeil 31 veranschaulicht.
  • In 3B ist ein weiteres Beispiel einer strukturierten partiellen Beschichtung 25 eines Leiters 30 mit dem expandierbaren Material 25 veranschaulicht. Bei diesem Beispiel ist die partielle Beschichtung 25 in Form einer Linie ausgebildet, welche eine wendeltreppenartige Struktur 32 um den Leiter 30 herum ausbildet. Der nicht mit dem expandierbaren Material beschichtete Bereich 26 bildet entsprechend einen ebenfalls wendeltreppenartig um den Leiter 30 herum angeordneten zusammenhängenden Bereich. Dieser zusammenhängende Bereich stellt eine durchgehende Verbindung zwischen dem linken und rechten Ende des Leiters 30 dar und kann folglich als Kühlfluidkanal verwendet werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2475076 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Stators (20) einer elektrischen Maschine, aufweisend: Bereitstellen des Stators (20), welcher mindestens eine Statornut (22) aufweist, welche von zwei Statorzähnen begrenzt ist; Einbringen von elektrischen Leitern (30) in die mindestens eine Statornut (22), wobei mindestens ein Leiter (30) eine partiell auf seiner Oberfläche aufgetragene expandierbare Beschichtung (25) aufweist; Aktivieren der expandierbaren Beschichtung (25), um eine Expansion der Beschichtung (25) zu erwirken, wodurch die Leiter (30) innerhalb der Statornut (22) fixiert werden.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Aktivieren der expandierbaren Beschichtung (25) durch Wärmezufuhr erfolgt.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei nach erfolgter Expansion der Beschichtung (25) mindestens eine durchgehende Fluidverbindung durch die Statornut (22) verläuft, welche durch nicht mit der Beschichtung bedeckte Bereiche (26) der Oberfläche des mindestens einen Leiters (30) ausgebildet ist.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: Bereitstellen der Leiter (30); Beschichten mindestens eines Leiters (30) mit der expandierbaren Beschichtung (25), wobei die Beschichtung i) entweder partiell auf die Oberfläche des Leiters (30) aufgetragen wird; oder ii) vollflächig auf die Oberfläche des Leiters (30) aufgetragen wird und anschließend partiell abgetragen wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, wobei die auf der Oberfläche mindestens eines Leiters (30) partiell aufgetragene expandierbare Beschichtung (25) derart strukturiert ist, dass zwischen Bereichen des Leiters (30), welche nach dem Einsetzen der Leiter in die Statornut (22) aus dem Stator herausragen, mindestens ein durchgehender Pfad (31) existiert, der auf einer unbeschichteten Oberfläche des Leiters (30) verläuft.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die partielle Beschichtung (25) in Form einer wendeltreppenartigen Struktur (32) auf der Oberfläche des mindestens eines Leiters (30) angeordnet ist.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die partielle Beschichtung (25) in Form von einer Mehrzahl voneinander getrennten Schichten auf der Oberfläche des mindestens einen Leiters (30) angeordnet ist derart, dass zwischen Bereichen des Leiters (30), welche nach dem Einsetzen der Leiter in die Statornut aus dem Stator (20) herausragen, durchgehende Pfade (32) existieren, die auf einer unbeschichteten Oberfläche (26) des Leiters (30) verlaufen.
  8. Stator (20) für eine elektrische Maschine, welcher mindestens eine Statornut (22) aufweist, welche von zwei Statorzähnen begrenzt ist, wobei der Stator (20) ferner aufweist: elektrische Leiter (30), welche innerhalb der mindestens einen Statornut (22) angeordnet sind, wobei die Leiter (30) innerhalb der Statornut (22) fixiert sind und eine Oberfläche mindestens eines innerhalb der Statornut (22) angeordneten Leiters (30) partiell mit einer expandierten Beschichtung (25) bedeckt ist.
  9. Stator (20) gemäß Anspruch 8, ferner aufweisend: mindestens eine Fluidverbindung, welche durch die mindestens eine Statornut (22) verläuft, wobei die Fluidverbindung durch nicht mit der Beschichtung bedeckte Bereiche (26) der Oberfläche des mindestens einen Leiters (30) ausgebildet ist.
  10. Verwendung mindestens eines Leiters (30) mit einer partiellen Beschichtung mit einem expandierbaren Material (25) zum Ausbilden einer Wicklung eines Stators (20), wobei die partielle Beschichtung (25) derart strukturiert ist, dass nicht beschichtete Bereiche (26) der Leiteroberfläche so angeordnet sind, dass durch sie mindestens ein Pfad (32) verläuft, welcher zwei voneinander in länglicher Richtung des Leiters (30) beabstandete Bereiche miteinander verbindet.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022208046A1 (de) * 2022-08-03 2024-02-08 Magna powertrain gmbh & co kg Elektrische Maschine mit umspritzten Stator und Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2475076A1 (de) 2011-01-05 2012-07-11 Alstom Technology Ltd Verfahren zur Herstellung eines Stators und eines Statorstabs, Stator und Statorstab
JP2017127063A (ja) 2016-01-12 2017-07-20 トヨタ自動車株式会社 ステータ
JP2018174634A (ja) 2017-03-31 2018-11-08 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 誘導機用ロータ及び誘導機用ロータの製造方法
DE102018112347A1 (de) 2018-05-23 2019-11-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Wicklung einer elektrischen Maschine, elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen der Wicklung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100478619B1 (ko) * 1996-05-15 2005-05-16 지멘스 악티엔게젤샤프트 전기권선용지지체및코로나차폐의제조방법
US6140733A (en) * 1996-05-15 2000-10-31 Siemens Aktiengesellschaft Conductor winding configuration for a large electrical machine
JP5718854B2 (ja) * 2012-05-09 2015-05-13 トヨタ自動車株式会社 回転電機用膨張シート、回転電機用膨張シートを用いた回転電機用ステータおよび回転電機用ステータの製造方法
EP2933901B1 (de) * 2014-04-15 2016-10-26 Siemens Aktiengesellschaft Stator einer elektrischen Maschine und dessen Herstellung
JP6959778B2 (ja) * 2017-07-13 2021-11-05 株式会社デンソー 回転電機の固定子、及びその固定子の製造方法
DE102018219219B4 (de) * 2018-11-12 2020-10-22 Audi Ag Stator für eine elektrische Maschine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2475076A1 (de) 2011-01-05 2012-07-11 Alstom Technology Ltd Verfahren zur Herstellung eines Stators und eines Statorstabs, Stator und Statorstab
JP2017127063A (ja) 2016-01-12 2017-07-20 トヨタ自動車株式会社 ステータ
JP2018174634A (ja) 2017-03-31 2018-11-08 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 誘導機用ロータ及び誘導機用ロータの製造方法
DE102018112347A1 (de) 2018-05-23 2019-11-28 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Wicklung einer elektrischen Maschine, elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen der Wicklung

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