DE102020201013A1

DE102020201013A1 - Electric machine for a motor vehicle, motor vehicle and method for producing a stator

Info

Publication number: DE102020201013A1
Application number: DE102020201013.7A
Authority: DE
Inventors: Meriem Akin
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2021-07-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromaschine (1) für ein Kraftfahrzeug (2), aufweisend einen Rotor (3) und einen Stator (4), wobei der Stator (4) einen Statorgrundkörper (5) mit einer Vielzahl im Statorgrundkörper (5) ausgebildeten Statornuten (6) sowie ein Leiterplattenmodul (7) aufweist. Erfindungsgemäß weist das Leiterplattenmodul (7) mehrere Leiterplattenmodulschichten (8) auf, wobei das Leiterplattenmodul (7) in einer Statornut (6) des Stators (4) angeordnet ist und sich entlang der Statornut (6) erstreckt. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug (2) mit einem Antriebssystem (16), wobei das Antriebssystem (16) eine erfindungsgemäße Elektromaschine (1) aufweist und ein Verfahren zur Herstellung eines Stators (4) für eine Elektromaschine (1).The present invention relates to an electric machine (1) for a motor vehicle (2), having a rotor (3) and a stator (4), the stator (4) having a stator base body (5) with a plurality of stator slots formed in the stator base body (5) (6) and a circuit board module (7). According to the invention, the circuit board module (7) has several circuit board module layers (8), the circuit board module (7) being arranged in a stator slot (6) of the stator (4) and extending along the stator slot (6). The invention also relates to a motor vehicle (2) with a drive system (16), the drive system (16) having an electric machine (1) according to the invention and a method for producing a stator (4) for an electric machine (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebssystem sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Stators.The present invention relates to an electric machine for a motor vehicle. The invention also relates to a motor vehicle with a drive system and a method for producing a stator.

Es sind Radial-Fluss Elektromaschinen bekannt, bei welchen ein Stator eine Vielzahl von Statorwicklungen aus Spulendraht aufweist, welche um einen Statorgrundkörper des Stators angeordnet sind. Über eine separate Leistungselektronik ist ein Stromfluss durch den Spulendraht und somit ein vom Stator erzeugtes Magnetfeld steuerbar. Es gibt bereits Ansätze der Integration der Leistungselektronik in ein Lagerschild der Elektromaschine im Bereich eines Wickelkopfs. Gleichwohl ist eine Integration der Leistungselektronik in die Elektromaschine oftmals sehr aufwendig und erfordert ein komplexes Maschinendesign.Radial flux electrical machines are known in which a stator has a plurality of stator windings made of coil wire, which are arranged around a stator base body of the stator. A current flow through the coil wire and thus a magnetic field generated by the stator can be controlled via separate power electronics. There are already approaches to integrating the power electronics in an end shield of the electric machine in the area of a winding head. However, integrating the power electronics into the electric machine is often very expensive and requires a complex machine design.

Ferner sind Elektromaschinen bekannt, bei welchen Sensoren, insbesondere Temperatursensoren zum Messen einer Statortemperatur des Stators, am Stator angeordnet sind. Aufgrund einer hohen Komplexität der Elektromaschine sowie fertigungstechnischer Limitationen ist die Anzahl von Sensoren oftmals sehr begrenzt, sodass nur an vorgegebenen Referenzmesspunkten Sensoren angeordnet und die Temperaturen an anderen Stellen des Stators über mathematische Modelle berechnet werden müssen. Hieraus ergibt sich eine Ungenauigkeit bei der Bestimmung der Statortemperatur.Furthermore, electrical machines are known in which sensors, in particular temperature sensors for measuring a stator temperature of the stator, are arranged on the stator. Due to the high complexity of the electric machine and manufacturing-related limitations, the number of sensors is often very limited, so that sensors only have to be arranged at specified reference measuring points and the temperatures at other points on the stator have to be calculated using mathematical models. This results in an inaccuracy when determining the stator temperature.

Ein weiterer Aspekt betrifft die Teilentladung im Stator, welche durch ein Wickelschema der Statorwicklung sowie durch eine Isolierung des Spulendrahts limitiert ist. Während in Bezug auf die Teilentladung eine besonders robuste Isolierung gefordert ist, ist es aus fertigungstechnischen Gründen von Vorteil, wenn der Spulendraht an Wickeldrahtenden besonders leicht abisolierbar ist, um eine elektrische Kopplung sowie ein Verschweißen der Wickeldrahtenden, beispielsweise mit elektrischen Anschlüssen der Leistungselektronik, zu verbessern. Diese sich widersprechenden Anforderungen stellen für die Konzeption von Elektromaschinen eine große Herausforderung dar.Another aspect relates to the partial discharge in the stator, which is limited by a winding pattern of the stator winding and by insulation of the coil wire. While particularly robust insulation is required with regard to the partial discharge, for manufacturing reasons it is advantageous if the coil wire can be stripped particularly easily at the winding wire ends in order to improve electrical coupling and welding of the winding wire ends, for example to electrical connections of the power electronics . These contradicting requirements represent a major challenge for the design of electrical machines.

Überdies weisen Elektromaschinen aufgrund elektrischer Reibung eine Verlustleistung auf, welche in Form von Verlustwärme anfällt. Zur Abfuhr der Verlustwärme sind für Elektromaschinen diverse Kühlvorrichtungen, wie beispielsweise Gehäusekühlvorrichtungen, Rotorkühlvorrichtungen, Statorgrundkörperkühlvorrichtungen oder Wickelkopfkühlvorrichtungen bekannt. Derartige Kühlvorrichtungen erhöhen die Komplexität der Elektromaschine. Zudem erfordern sie oftmals einen erhöhten Bauraumbedarf oder stellen nur eine unzureichende Kühlleistung zur Verfügung, sodass eine Gesamtleistung der Elektromaschine begrenzt ist.In addition, electrical machines have a power loss due to electrical friction, which occurs in the form of heat loss. Various cooling devices, such as, for example, housing cooling devices, rotor cooling devices, stator base body cooling devices or end winding cooling devices, are known for dissipating the lost heat. Such cooling devices increase the complexity of the electric machine. In addition, they often require more installation space or only provide insufficient cooling capacity, so that the overall output of the electric machine is limited.

Aus der DE 10 2007 054 373 A1 ist eine Elektromaschine mit einem Rotor und einen den Rotor umgebenden Stator bekannt. In dem Stator sind Statornuten ausgebildet, in welchen jeweils ein Roebelstab angeordnet ist. Die Roebelstäbe weisen eine dreiphasige Spulenwicklung auf, welche im Roebelstab ausgebildet ist. Somit ist eine Anordnung der Statorwicklung am Stator leicht realisierbar. Eine derartige Elektromaschine hat den Nachteil, dass der Stator eine unzureichende Kühlung aufweist und eine Leistungselektronik in die Elektromaschine nicht oder nur sehr aufwendig integrierbar ist. Aus der US 2019/0013711 A1 ist eine Elektromaschine bekannt, bei welcher Leiterstäbe in den Statornuten angeordnet sind. Über Leiterplatten sind die Leiterstäbe an ihren Enden miteinander elektrisch gekoppelt. Die Leiterplatten sind somit an Stirnseiten des Stators angeordnet. Es kann vorgesehen sein, dass die Leiterplatten als Leiterplattenstapel schichtweise übereinander angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform weisen die äußeren Leiterplatten an ihren von den Leiterstäben abgewandten Seiten elektronische Komponenten der Leistungselektronik auf. Derartige Elektromaschinen weisen eine hohe Komplexität auf und sind nur mit sehr aufwendigen bzw. komplexen Kühlvorrichtungen kühlbar.From the DE 10 2007 054 373 A1 an electric machine with a rotor and a stator surrounding the rotor is known. Stator slots are formed in the stator, in each of which a Roebel bar is arranged. The Roebel bars have a three-phase coil winding which is formed in the Roebel bar. An arrangement of the stator winding on the stator can thus be easily implemented. Such an electric machine has the disadvantage that the stator has insufficient cooling and power electronics cannot be integrated into the electric machine, or can only be integrated with great effort. From the US 2019/0013711 A1 an electric machine is known in which conductor bars are arranged in the stator slots. The ends of the conductor bars are electrically coupled to one another via printed circuit boards. The circuit boards are thus arranged on the end faces of the stator. It can be provided that the circuit boards are arranged in layers one above the other as a circuit board stack. In a further embodiment, the outer circuit boards have electronic components of the power electronics on their sides facing away from the conductor bars. Such electrical machines are highly complex and can only be cooled with very expensive or complex cooling devices.

Die CN 103 715 832 A1 offenbart eine Elektromaschine bei welcher ein Stator durch Leiterplatten ersetzt ist. Eine Leistungselektronik ist an einer Stirnseite der Elektromaschine angeordnet. Eine derartige Elektromaschine weist einen sehr kompakten Aufbau auf, wobei durch das Weglassen des Statorgrundkörpers ein magnetischer Fluss des Stators und somit die Leistung der Elektromaschine reduziert ist. Eine Kühlvorrichtung ist nicht vorgesehen. Derartige Elektromaschinen sind insbesondere für den Einsatz in Haushaltsgeräten mit verhältnismäßig geringer Leistung, wie beispielsweise Waschmaschinen, Klimaanlagen oder dergleichen, geeignet. Die DE 41 11 626 A1 betrifft eine Elektromaschine mit einem Statorgrundkörper an welchem Leiterstäbe angeordnet sind. An Stirnseiten des Stators sind Wickelköpfe angeordnet, die aus mehreren Wickelkopfscheibensegmenten zusammengesetzt sind. Die Leiterstäbe sind mit den Wickelkopfscheibensegmenten elektrisch gekoppelt. Eine Integration einer Leitungselektronik in die Elektromaschine ist nur sehr aufwendig realisierbar. Ferner weist die Elektromaschine keine Kühlvorrichtung auf.the CN 103 715 832 A1 discloses an electric machine in which a stator is replaced by printed circuit boards. Power electronics are arranged on one end face of the electric machine. Such an electric machine has a very compact design, with the omission of the stator base body, a magnetic flux of the stator and thus the power of the electric machine being reduced. A cooling device is not provided. Such electrical machines are particularly suitable for use in household appliances with relatively low power, such as washing machines, air conditioning systems or the like, for example. the DE 41 11 626 A1 relates to an electric machine with a stator base body on which conductor bars are arranged. At the end faces of the stator end windings are arranged, which are composed of several end winding pulley segments. The conductor bars are electrically coupled to the end winding pulley segments. An integration of line electronics in the electric machine can only be implemented with great effort. Furthermore, the electric machine does not have a cooling device.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug, einem Kraftfahrzeug mit einem Antriebssystem sowie einem Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine Elektromaschine zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Elektromaschine, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise reduzierte Herstellungskosten und/oder einen besonders kompakten Aufbau aufweisen.It is therefore the object of the present invention to address the disadvantages described above in an electric machine for a motor vehicle, a motor vehicle with a drive system and a method for producing a stator for a Fix electric machine or at least partially fix it. In particular, it is the object of the present invention to create an electric machine, a motor vehicle and a method which have reduced manufacturing costs and / or a particularly compact structure in a simple and inexpensive manner.

Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebssystem mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 9 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine Elektromaschine mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Elektromaschine beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above problem is solved by the patent claims. Accordingly, the object is achieved by an electric machine for a motor vehicle with the features of independent claim 1, by a motor vehicle with a drive system with the features of independent claim 9 and by a method for producing a stator for an electric machine with the features of independent claim 10 . Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the electric machine according to the invention naturally also apply in connection with the motor vehicle according to the invention and the method according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure, reference is or can always be made to the individual aspects of the invention.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug gelöst. Die Elektromaschine weist einen Rotor und einen Stator auf, wobei der Stator einen Statorgrundkörper mit einer Vielzahl im Statorgrundkörper ausgebildeten Statornuten sowie ein Leiterplattenmodul aufweist. Erfindungsgemäß weist das Leiterplattenmodul mehrere Leiterplattenmodulschichten auf, wobei das Leiterplattenmodul in einer Statornut des Stators angeordnet ist und sich entlang der Statornut erstreckt.According to a first aspect of the invention, the object is achieved by an electric machine for a motor vehicle. The electric machine has a rotor and a stator, the stator having a stator base body with a plurality of stator slots formed in the stator base body and a printed circuit board module. According to the invention, the circuit board module has a plurality of circuit board module layers, the circuit board module being arranged in a stator slot of the stator and extending along the stator slot.

Der Rotor erstreckt sich entlang einer Maschinenlängsachse und ist um die Maschinenlängsachse rotierbar gelagert. Vorzugsweise ist zumindest ein Rotoraktivteil des Rotors vom Stator umgeben. Der Rotor weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Permanentmagneten auf, welche über einen Umfang des Rotoraktivteils verteilt am Rotor angeordnet sind. Vorzugsweise weist der Rotor hierfür Magnettaschen auf, in welchen die Permanentmagnete angeordnet sind. Alternativ kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Rotor eine Rotorspulenwicklung zur Erzeugung eines Magnetfelds aufweist. Ferner kann der Rotor Luftkanäle, Kühlkanäle oder dergleichen aufweisen. Der Rotoraktivteil ist vorzugsweise scheibenförmig ausgebildet und weist somit eine Mehrzahl von Rotorscheiben auf. Die Rotorscheiben sind vorzugsweise zu einem Rotorscheibenpaket zusammengefasst und elektrisch voneinander isoliert. Die Rotorscheiben sind vorzugsweise koaxial zur Maschinenlängsachse angeordnet.The rotor extends along a longitudinal machine axis and is mounted rotatably about the longitudinal machine axis. At least one active rotor part of the rotor is preferably surrounded by the stator. The rotor preferably has a plurality of permanent magnets which are arranged on the rotor in a manner distributed over a circumference of the active rotor part. For this purpose, the rotor preferably has magnetic pockets in which the permanent magnets are arranged. Alternatively, it can be provided according to the invention that the rotor has a rotor coil winding for generating a magnetic field. Furthermore, the rotor can have air ducts, cooling ducts or the like. The rotor active part is preferably designed in the form of a disk and thus has a plurality of rotor disks. The rotor disks are preferably combined to form a rotor disk package and are electrically isolated from one another. The rotor disks are preferably arranged coaxially to the longitudinal axis of the machine.

Der Stator weist den Statorgrundkörper auf, welcher vorzugsweise aus einer Vielzahl von Statorscheiben, vorzugsweise aus Elektroblech, zusammengesetzt ist. Die Statorscheiben sind vorzugsweise elektrisch voneinander isoliert. Weiter bevorzugt ist der Statorgrundkörper koaxial zur Maschinenlängsachse angeordnet. In dem Statorgrundkörper sind die Statornuten ausgebildet. Die Statornuten erstrecken sich vorzugsweise parallel zur Maschinenlängsachse. Alternativ können die Statornuten auch eine Erstreckungskomponente in Umfangsrichtung und/oder eine radiale Erstreckungskomponente aufweisen. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Statornuten gleichmäßig oder zumindest regelmäßig über Statorgrundkörper verteilt sind.The stator has the stator base body, which is preferably composed of a large number of stator disks, preferably made of electrical steel. The stator disks are preferably electrically isolated from one another. The stator base body is furthermore preferably arranged coaxially to the longitudinal axis of the machine. The stator slots are formed in the stator base body. The stator slots preferably extend parallel to the longitudinal axis of the machine. Alternatively, the stator slots can also have an extension component in the circumferential direction and / or a radial extension component. It is preferred according to the invention that the stator slots are distributed uniformly or at least regularly over the stator base body.

Das Leiterplattenmodul weist mehrere Leiterplattenmodulschichten auf, wobei einige der Leiterplattenmodulschichten vorzugsweise identisch ausgebildet sind oder zumindest die gleiche technische Funktion erfüllen. Das Leiterplattenmodul weist vorzugsweise eine Außenkontur auf, welche einer Innenkontur der Statornut in Form und/oder Größe entspricht. Die Leiterplattenmodulschichten sind vorzugsweise plattenförmig oder bandförmig ausgebildet. Vorzugsweise weisen die Leiterplattenmodulschichten eine Modulschichtlänge auf, welche vorzugsweise größer als ein ganzes Vielfaches einer Modulschichtbreite der Leiterplattenmodulschicht ist. Weiter bevorzugt ist die Modulschichtbreite größer als ein ganzes Vielfaches einer Modulschichthöhe der Leiterplattenmodulschicht ist. Vorzugsweise sind einander benachbarte Leiterplattenmodulschichten unterschiedlich ausgebildet. Besonders bevorzugt sind einander benachbarte Leiterplattenmodulschichten zur Erfüllung unterschiedlicher technischer Funktionen ausgebildet. Im Rahmen der Erfindung werden die Seiten der Leiterplattenmodulschichten mit der größten Fläche als Hauptseiten, die sich längs zu den Hauptseiten erstreckenden Seiten als Längsseiten und die sich quer zu den Hauptseiten erstreckenden Seiten als Stirnseiten bezeichnet. Die benachbarten Leiterplattenmodulschichten sind mit jeweils einer ihrer Hauptseiten einander zugewandt. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass eine erste Leiterplattenmodulschicht von einer zweiten Leiterplattenmodulschicht von mehreren Seiten, insbesondere einer Hauptseite und einer oder beiden Längsseiten umgeben ist. Die Leiterplattenmodulschichten können erfindungsgemäß unterschiedliche Höhen und/oder unterschiedliche Breiten und/oder unterschiedliche Längen aufweisen.The circuit board module has a plurality of circuit board module layers, some of the circuit board module layers preferably being of identical design or at least fulfilling the same technical function. The circuit board module preferably has an outer contour which corresponds to an inner contour of the stator slot in terms of shape and / or size. The circuit board module layers are preferably designed in the form of a plate or strip. The circuit board module layers preferably have a module layer length which is preferably greater than a whole multiple of a module layer width of the circuit board module layer. More preferably, the module layer width is greater than a whole multiple of a module layer height of the printed circuit board module layer. Preferably, adjacent circuit board module layers are designed differently. Adjacent circuit board module layers are particularly preferably designed to fulfill different technical functions. In the context of the invention, the sides of the circuit board module layers with the largest area are referred to as main sides, the sides extending along the main sides as long sides and the sides extending transversely to the main sides as end sides. The adjacent circuit board module layers each have one of their main sides facing one another. It can be provided according to the invention that a first circuit board module layer is surrounded by a second circuit board module layer on several sides, in particular a main side and one or both longitudinal sides. According to the invention, the circuit board module layers can have different heights and / or different widths and / or different lengths.

Das Leiterplattenmodul ist in der Statornut vorzugsweise derart angeordnet, dass die Seiten des Leiterplattenmoduls eine Wandung der Statornut flächig kontaktieren. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass eine Vergussmasse, insbesondere eine Wärmeleitmasse zwischen dem Leiterplattenmodul und der Wandung der Statornut angeordnet ist. Es kann weiter vorgesehen sein, dass das Leiterplattenmodul die Statornut vollständig ausfüllt oder einen Luftspalt, insbesondere einen sich durch die Statornut entlang der Maschinenlängsachse erstreckenden Luftkanal, freilässt. Der Luftkanal kann beispielsweise mit einer Vergussmasse verfüllt oder zum Durchleiten von einem Kühlfluid, wie beispielsweise Luft, Öl oder dergleichen, ausgebildet sein. Das Leiterplattenmodul ist an einer oder beiden Statorstirnseiten des Stators vorzugsweise über eine Koppelvorrichtung elektrisch und/oder mechanisch und/oder fluidkommunizierend mit einer oder mehreren weiteren Komponenten der Elektromaschine gekoppelt. Es kann vorgesehen sein, dass in den anderen Statornuten Statorwicklungen aus Spulendraht oder dergleichen angeordnet sind. Vorzugsweise ist das Leiterplattenmodul mit den Statorwicklungen an der Stirnseite des Stators über die Koppelvorrichtung elektrisch gekoppelt.The circuit board module is preferably arranged in the stator slot in such a way that the sides of the circuit board module make flat contact with a wall of the stator slot. It can according to the invention it can be provided that a potting compound, in particular a heat-conducting compound, is arranged between the circuit board module and the wall of the stator slot. It can further be provided that the printed circuit board module completely fills the stator slot or leaves an air gap free, in particular an air duct extending through the stator slot along the longitudinal axis of the machine. The air duct can, for example, be filled with a potting compound or designed for the passage of a cooling fluid such as, for example, air, oil or the like. The circuit board module is electrically and / or mechanically and / or fluidly connected to one or more further components of the electric machine on one or both stator end faces of the stator, preferably via a coupling device. It can be provided that stator windings made of coil wire or the like are arranged in the other stator slots. The circuit board module is preferably electrically coupled to the stator windings on the end face of the stator via the coupling device.

Eine erfindungsgemäße Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug hat gegenüber herkömmlichen Elektromaschinen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Leiterplatte in die Elektromaschine integriert ist. Durch die Mehrzahl an Leiterplattenmodulschichten ist die Bereitstellung der Mehrzahl unterschiedlicher technischer Funktionen innerhalb der Elektromaschine erleichtert. Überdies ist eine derartige Elektromaschine besonders leicht montierbar. Ferner sind Bauraum und Kosten der Elektromaschine reduzierbar.An electric machine according to the invention for a motor vehicle has the advantage over conventional electric machines that a printed circuit board is integrated into the electric machine with simple means and in a cost-effective manner. The provision of the plurality of different technical functions within the electrical machine is facilitated by the plurality of circuit board module layers. In addition, such an electric machine is particularly easy to assemble. Furthermore, the installation space and costs of the electric machine can be reduced.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Elektromaschine vorgesehen sein, dass in mehreren Statornuten ein Leiterplattenmodul angeordnet ist. Vorzugsweise weist die Elektromaschine für jede elektrische Phase mindestens ein, vorzugsweise mindestens zwei Leiterplattenmodule auf, welche vorzugsweise gleichmäßig über die Statornuten verteilt sind. Weiter bevorzugt ist in der Mehrzahl der Statornuten, vorzugsweise in jeder Statornut, ein Leiterplattenmodul angeordnet. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Leiterplattenmodule ausgebildet sind, die Statorwicklung des Stators zu bilden, sodass das Magnetfeld des Stators durch elektrisches ansteuern der Leiterplattenmodule erzeugbar ist. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Leiterplattenmodule an einer oder beiden Statorstirnseiten des Stators über eine Koppelvorrichtung elektrisch miteinander gekoppelt sind. Weiter bevorzugt sind die Leiterplattenmodule an einer oder beiden Statorstirnseiten über die Koppelvorrichtung miteinander mechanisch und/oder fluidkommunizierend gekoppelt. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Montage des Stators der Elektromaschine erleichtert ist. Zudem ist auf diese Weise eine Vielzahl von technischen Funktionen in den Stator integrierbar. Somit sind Bauraum und Kosten der Elektromaschine weiter reduzierbar.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in an electric machine that a printed circuit board module is arranged in a plurality of stator slots. The electric machine preferably has at least one, preferably at least two circuit board modules for each electrical phase, which are preferably evenly distributed over the stator slots. More preferably, a printed circuit board module is arranged in the majority of the stator slots, preferably in each stator slot. It is preferred here that the circuit board modules are designed to form the stator winding of the stator, so that the magnetic field of the stator can be generated by electrically actuating the circuit board modules. It is preferred here that the circuit board modules are electrically coupled to one another on one or both stator end faces of the stator via a coupling device. The circuit board modules are furthermore preferably coupled to one another mechanically and / or in a fluid-communicating manner on one or both stator end faces via the coupling device. This has the advantage that assembly of the stator of the electric machine is made easier with simple means and in a cost-effective manner. In addition, a large number of technical functions can be integrated into the stator in this way. The installation space and costs of the electric machine can thus be further reduced.

Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass an einer Statorstirnseite des Stators ein Abschlussmodul angeordnet ist, wobei die Leiterplattenmodule über das Abschlussmodul miteinander gekoppelt sind. Das Abschlussmodul ist zur elektrischen Kopplung der Leiterplattenmodule miteinander ausgebildet. Hierfür weist das Abschlussmodul vorzugsweise elektrische Kontakte auf, welche mit elektrischen Kontakten der Leiterplattenmodule in elektrischen Kontakt bringbar sind. Vorzugsweise sind die Leiterplattenmodule und die Abschlussplatte derart ausgebildet, dass bei der Montage des Abschlussmoduls am Stator die korrekte Ausrichtung des Abschlussmoduls zur korrekten elektrischen Kopplung formschlüssig erfolgt. Weiter bevorzugt ist das Abschlussmodul ist zur elektrischen Kopplung der Leiterplattenmodule mit einer oder mehreren weiteren Komponenten der Elektromaschine ausgebildet. Vorzugsweise ist das Abschlussmodul ist zur mechanischen und/oder fluidkommunizierenden Kopplung der Leiterplattenmodule miteinander ausgebildet. Vorzugsweise sind die Leiterplattenmodule und die Abschlussplatte derart ausgebildet, dass bei der Montage des Abschlussmoduls am Stator die korrekte Ausrichtung des Abschlussmoduls zur korrekten mechanischen Kopplung und/oder fluidkommunizierenden Kopplung formschlüssig erfolgt. Vorzugsweise ist an beiden Stirnseiten des Stators ein derartiges Abschlussmodul angeordnet. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Abschlussmodul weitere elektronische Komponenten der Elektromaschine, insbesondere Komponenten der Leiterplattenmodule. aufweist. Hierzu zählen beispielsweise die Leistungselektronik, Sensoren, insbesondere Temperatursensoren, Kühlmittelleitungen, elektrische Anschlüsse oder dergleichen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Kopplung der Leiterplattenmodule der Elektromaschine verbessert ist. Hierdurch ist eine Montage der Elektromaschine erleichtert. Auf diese Weise sind Bauraum und Kosten der Elektromaschine weiter reduzierbar.It is preferred according to the invention that a terminating module is arranged on a stator end face of the stator, the printed circuit board modules being coupled to one another via the terminating module. The termination module is designed to electrically couple the circuit board modules to one another. For this purpose, the terminating module preferably has electrical contacts which can be brought into electrical contact with electrical contacts of the circuit board modules. The printed circuit board modules and the end plate are preferably designed in such a way that when the end module is mounted on the stator, the correct alignment of the end module for correct electrical coupling takes place in a form-fitting manner. The terminating module is also preferably designed for electrically coupling the circuit board modules to one or more further components of the electric machine. The terminating module is preferably designed for the mechanical and / or fluid-communicating coupling of the circuit board modules to one another. The circuit board modules and the end plate are preferably designed such that when the end module is mounted on the stator, the correct alignment of the end module for correct mechanical coupling and / or fluid-communicating coupling takes place in a form-fitting manner. Such a termination module is preferably arranged on both end faces of the stator. According to the invention, it can be provided that the termination module has further electronic components of the electric machine, in particular components of the circuit board modules. having. These include, for example, power electronics, sensors, in particular temperature sensors, coolant lines, electrical connections or the like. This has the advantage that the coupling of the circuit board modules of the electric machine is improved with simple means and in a cost-effective manner. This makes assembly of the electric machine easier. In this way, the installation space and costs of the electric machine can be further reduced.

Weiter bevorzugt weist eine Leiterplattenmodulschicht einen elektrischen Isolator auf. Dies kann erfindungsgemäß auch bedeuten, dass die Leiterplattenmodulschicht aus dem elektrischen Isolator besteht. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass mehrere Leiterplattenmodulschichten einen elektrischen Isolator aufweisen, wobei diese Leiterplattenmodulschichten vorzugsweise voneinander beabstandet im Leiterplattenmodul angeordnet sind. Vorzugsweise ist der elektrische Isolator ausgebildet, zwei benachbarte Leiterplattenmodulschichten voneinander elektrisch zu isolieren. Daher ist es bevorzugt, dass die den elektrischen Isolator aufweisende Leiterplattenmodulschicht einer Leiterplattenmodulschicht, welche einen elektrischen Leiter aufweist, benachbart angeordnet ist. Es ist bevorzugt, dass der elektrische Isolator ein eines flexiblen Material aufweist und/oder einer Oberflächenkontur einer benachbarten Leiterplattenmodulschicht angepasst ist. Der elektrische Isolator weist beispielsweise einen Lack, wie beispielsweise Backlack, ein Harz, wie beispielsweise Epoxidharz, Melaminharz oder Polyurethanharz, einen Kunststoff, wie beispielsweise PE, VPE, PVC, PES oder PC, Elektroisolierpapier oder dergleichen auf. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Kurzschluss des Leiterplattenmoduls vermeidbar ist.More preferably, a circuit board module layer has an electrical insulator. According to the invention, this can also mean that the circuit board module layer consists of the electrical insulator. According to the invention, it is preferred that a plurality of circuit board module layers have an electrical insulator, these circuit board module layers preferably being arranged at a distance from one another in the circuit board module. The electrical insulator is preferably designed to electrically isolate two adjacent circuit board module layers from one another. Therefore, it is preferred that the the electrical insulator having circuit board module layer of a circuit board module layer, which has an electrical conductor, is arranged adjacent. It is preferred that the electrical insulator has a flexible material and / or is adapted to a surface contour of an adjacent circuit board module layer. The electrical insulator has, for example, a varnish such as baking varnish, a resin such as epoxy resin, melamine resin or polyurethane resin, a plastic such as PE, VPE, PVC, PES or PC, electrical insulating paper or the like. This has the advantage that a short circuit of the circuit board module can be avoided with simple means and in a cost-effective manner.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist eine Leiterplattenmodulschicht eine Spulenleitung auf. Dies kann erfindungsgemäß auch bedeuten, dass die Leiterplattenmodulschicht aus der Spulenleitung besteht. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass mehrere Leiterplattenmodulschichten eine Spulenleitung aufweisen, wobei diese Leiterplattenmodulschichten vorzugsweise voneinander beabstandet im Leiterplattenmodul angeordnet sind. Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass eine Leiterplattenmodulschicht mehrere voneinander getrennte Spulenleitungen aufweist, welche sich vorzugsweise entlang der Maschinenlängsachse über die Leiterplattenmodulschicht erstrecken. Unter einer Spulenleitung wird im Rahmen der Erfindung eine elektrische Leitung aus Spulendraht, wie beispielsweise Kupfer, verstanden. Die Spulenleitung weist vorzugsweise einen rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt auf. Vorzugsweise ist die Spulenleitung bandförmig ausgebildet. Weiter bevorzugt weist die Spulenleitung eine Leitungsbreite auf, welche kleiner als eine Modulbreite des Leiterplattenmoduls ist. Auf diese Weise sind Kurzschlüsse vermeidbar. Das Leiterplattenmodul ist vorzugsweise derart ausgebildet, im Zusammenspiel mit weiteren Spulenleitungen und/oder in den Statornuten angeordneten Leiterplattenmodulen eine Statorwicklung des Stators zur Bereitstellung eines wechselnden Magnetfelds zum Antreiben des Rotors zu realisieren. Die Spulenleitung ist vorzugsweise auf einer als Leiterplatte ausgebildeten Leiterplattenmodulschicht angeordnet. Alternativ ist die Spulenleitung in die Leiterplatte eingebettet und bildet mit dieser eine gemeinsame Leiterplattenmodulschicht. Die Leiterplattenmodulschicht ist vorzugsweise einer einen elektrischen Isolator aufweisenden Leiterplattenmodulschicht benachbart angeordnet. Weiter bevorzugt ist diese Leiterplattenmodulschicht von zwei jeweils einen elektrischen Isolator aufweisenden Leiterplattenmodulschichten von zumindest zwei Hauptseiten umgeben. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Statorwicklung bereitgestellt ist. Auf diese Weise sind Bauraum und Kosten der Elektromaschine weiter reduzierbar.In a particularly preferred embodiment of the invention, a circuit board module layer has a coil line. According to the invention, this can also mean that the circuit board module layer consists of the coil line. According to the invention, it is preferred that a plurality of circuit board module layers have a coil line, these circuit board module layers preferably being arranged at a distance from one another in the circuit board module. According to the invention, it can also be provided that a circuit board module layer has a plurality of coil lines which are separate from one another and which preferably extend along the longitudinal machine axis over the circuit board module layer. In the context of the invention, a coil line is understood to mean an electrical line made of coil wire, such as copper. The coil line preferably has a rectangular or trapezoidal cross section. The coil line is preferably designed in the form of a strip. More preferably, the coil line has a line width which is smaller than a module width of the printed circuit board module. In this way, short circuits can be avoided. The circuit board module is preferably designed in such a way that, in interaction with further coil lines and / or circuit board modules arranged in the stator slots, a stator winding of the stator is implemented to provide an alternating magnetic field for driving the rotor. The coil line is preferably arranged on a printed circuit board module layer designed as a printed circuit board. Alternatively, the coil line is embedded in the circuit board and forms a common circuit board module layer with it. The circuit board module layer is preferably arranged adjacent to a circuit board module layer having an electrical insulator. This circuit board module layer is further preferably surrounded by two circuit board module layers, each having an electrical insulator, on at least two main sides. This has the advantage that a stator winding is provided with simple means and in a cost-effective manner. In this way, the installation space and costs of the electric machine can be further reduced.

Vorzugsweise weist eine Leiterplattenmodulschicht eine Kühlfluidleitung zum Durchleiten eines Kühlfluids auf, wobei die Kühlfluidleitung als elektrischer Leiter ausgebildet ist. Die Kühlfluidleitung weist vorzugsweise einen runden, ovalen oder rechteckigen Querschnitt auf. Vorzugsweise ist die Kühlfluidleitung als Teil der Statorwicklung der Elektromaschine ausgebildet. Die Kühlfluidleitung weist vorzugsweise ein Material mit besonders guten elektrischen Leitfähigkeiten sowie einer besonders guten Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer, auf. Die Elektromaschine ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Kühlfluidleitung mit Kühlfluidleitungen weiterer Leiterplatten fluidkommunizieren gekoppelt ist, vorzugsweise mittels eines Abschlussmoduls der Elektromaschine. Die Kühlfluidleitung ist somit vorzugsweise in eine Kühlvorrichtung der Elektromaschine fluidkommunizierend eingebunden. Die Kühlvorrichtung weist vorzugsweise einen Wärmetauscher und eine Kühlfluidpumpe auf. Weiter bevorzugt weist die Kühlvorrichtung einen Kältegenerator auf. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Kühlung des Stators bereitgestellt. Durch die Verwendung von Kühlfluidleitungen ist eine Vielzahl an unterschiedlichen Kühlfluiden, wie beispielsweise Öl, Wasser oder dergleichen, zum Kühlen des Stators verwendet werden. Überdies können auch spezielle Kühlfluide, wie beispielsweise Ferrofluide oder Kühlfluide mit besonders vorteilhaften Wärmeabfuhreigenschaften, zum Einsatz kommen. Hierdurch sind ein Wirkungsgrad sowie eine Haltbarkeit der Elektromaschine verbessert.A circuit board module layer preferably has a cooling fluid line for passing a cooling fluid through, the cooling fluid line being designed as an electrical conductor. The cooling fluid line preferably has a round, oval or rectangular cross section. The cooling fluid line is preferably designed as part of the stator winding of the electric machine. The cooling fluid line preferably has a material with particularly good electrical conductivity and particularly good thermal conductivity, such as copper. The electric machine is preferably designed in such a way that the cooling fluid line is coupled in fluid communication with cooling fluid lines of further circuit boards, preferably by means of a terminating module of the electric machine. The cooling fluid line is thus preferably integrated into a cooling device of the electric machine in a fluid-communicating manner. The cooling device preferably has a heat exchanger and a cooling fluid pump. The cooling device further preferably has a cold generator. This has the advantage that the stator can be cooled using simple means and in a cost-effective manner. The use of cooling fluid lines means that a large number of different cooling fluids, such as oil, water or the like, can be used to cool the stator. In addition, special cooling fluids such as ferrofluids or cooling fluids with particularly advantageous heat dissipation properties can also be used. This improves the efficiency and durability of the electric machine.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist eine Leiterplattenmodulschicht einen Temperatursensor auf. Der Temperatursensor kann an einer beliebigen Stelle in der Leiterplattenmodulschicht angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise Temperaturen an einer oder mehreren Stellen innerhalb der Statornuten des Stators ermittelbar sind. Durch eine gezielte Verteilung der Temperatursensoren an unterschiedliche Stellen innerhalb der Statornuten sind zusammen mit einem geeigneten mathematischen Modell Temperaturen an sämtlichen Stellen des Stators berechenbar. Hierdurch ist eine Effizienz einer Kühlvorrichtung der Elektromaschine durch bedarfsgerechtes Betreiben der Kühlvorrichtung verbesserbar. Ferner ist eine potenzielle Überhitzung der Elektromaschine detektierbar und durch Reduzieren der Leistung der Elektromaschine vermeidbar.According to a preferred embodiment of the invention, a circuit board module layer has a temperature sensor. The temperature sensor can be arranged at any point in the circuit board module layer. This has the advantage that temperatures at one or more points within the stator slots of the stator can be determined with simple means and in a cost-effective manner. Through a targeted distribution of the temperature sensors at different points within the stator slots, temperatures at all points of the stator can be calculated together with a suitable mathematical model. As a result, the efficiency of a cooling device of the electric machine can be improved by operating the cooling device as required. In addition, potential overheating of the electric machine can be detected and avoided by reducing the power of the electric machine.

Besonders bevorzugt weist eine Leiterplattenmodulschicht eine Leistungselektronik der Elektromaschine auf. Hierunter wird erfindungsgemäß auch verstanden, dass die Leiterplattenmodulschicht einen Teil der Leistungselektronik der Elektromaschine aufweist. Die anderen Teile der Leistungselektronik können erfindungsgemäß auf anderen Leiterplattenmodulschichten desselben Leiterplattenmoduls oder anderer Leiterplattenmodule angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können Teile der Leistungselektronik auch auf Abschlussmodulen der Elektromaschine angeordnet sein. Die Leistungselektronik ist ausgebildet, die Elektromaschine zu steuern. Hierzu zählen vorzugsweise ein Beaufschlagen der Statorwicklung mit elektrischem Strom und/oder ein Betreiben der Kühlvorrichtung und/oder ein Ermitteln der von den Temperatursensoren detektierten Temperatur. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Integration der Leistungselektronik in den Stator der Elektromaschine verbessert ist. Überdies ist somit eine Montage der Elektromaschine sowie eine Kopplung der Leistungselektronik mit der Statorwicklung erleichtert.A circuit board module layer particularly preferably has power electronics for the electric machine. This includes according to the invention also understood that the circuit board module layer has part of the power electronics of the electric machine. According to the invention, the other parts of the power electronics can be arranged on other circuit board module layers of the same circuit board module or on other circuit board modules. As an alternative or in addition, parts of the power electronics can also be arranged on terminating modules of the electric machine. The power electronics are designed to control the electric machine. This preferably includes applying electrical current to the stator winding and / or operating the cooling device and / or determining the temperature detected by the temperature sensors. This has the advantage that integration of the power electronics in the stator of the electric machine is improved with simple means and in a cost-effective manner. In addition, assembly of the electric machine and coupling of the power electronics to the stator winding are thus facilitated.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Kraftfahrzeug weist ein Antriebssystem auf. Erfindungsgemäß weist das Antriebssystem eine erfindungsgemäße Elektromaschine auf. Die Elektromaschine ist zum Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Demnach kann die Elektromaschine als Motor oder als Hilfsmotor des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Vorzugsweise weist das Antriebssystem mehrere erfindungsgemäße Elektromaschinen auf. Somit kann erfindungsgemäß beispielsweise vorgesehen sein, dass jedem Rad des Kraftfahrzeugs eine erfindungsgemäße Elektromaschine zum Antreiben des jeweiligen Rads zugeordnet ist. Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass eine Elektromaschine zum Antreiben von zwei Rädern ausgebildet ist. Vorzugsweise weist das Antriebssystem demnach eine, zwei oder vier erfindungsgemäße Elektromotoren auf.According to a second aspect of the invention, the object is achieved by a motor vehicle. The motor vehicle has a drive system. According to the invention, the drive system has an electric machine according to the invention. The electric machine is designed to drive the motor vehicle. Accordingly, the electric machine can be designed as a motor or as an auxiliary motor of the motor vehicle. The drive system preferably has several electrical machines according to the invention. Thus, according to the invention, it can be provided, for example, that an electric machine according to the invention for driving the respective wheel is assigned to each wheel of the motor vehicle. According to the invention, it can also be provided that an electric machine is designed to drive two wheels. Accordingly, the drive system preferably has one, two or four electric motors according to the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Elektromaschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Leiterplatte in die Elektromaschine integriert ist. Durch die Mehrzahl an Leiterplattenmodulschichten ist die Bereitstellung der Mehrzahl unterschiedlicher technischer Funktionen innerhalb der Elektromaschine erleichtert. Überdies ist eine Montage des Kraftfahrzeugs aufgrund der verbesserten Montierbarkeit der Elektromaschine verbessert. Somit weist das Kraftfahrzeug eine verbesserte Nutzung des verfügbaren Bauraums auf. Zudem sind die Herstellungskosten des Kraftfahrzeugs reduziert.The motor vehicle according to the invention has all the advantages that have already been described for an electric machine according to the first aspect of the invention. Accordingly, the motor vehicle according to the invention has the advantage over conventional motor vehicles that a printed circuit board is integrated into the electric machine with simple means and in a cost-effective manner. The provision of the plurality of different technical functions within the electrical machine is facilitated by the plurality of circuit board module layers. In addition, assembly of the motor vehicle is improved due to the improved assemblability of the electric machine. The motor vehicle thus has an improved use of the available installation space. In addition, the manufacturing costs of the motor vehicle are reduced.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine erfindungsgemäße Elektromaschine gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:

- Bereitstellen eines Statorgrundkörpers mit einer Vielzahl von Statornuten,
- Anordnen von Leiterplattenmodulen in den Statornuten,
- Anordnen eines Abschlussmoduls an einer Statorstirnseite des Statorgrundkörpers, und
- Koppeln der Leiterplattenmodule mittels des Abschlussmoduls.

According to a third aspect of the invention, the object is achieved by a method for producing a stator for an electric machine according to the invention. The procedure has the following procedural steps:

- Provision of a stator base body with a large number of stator slots,
- Arranging circuit board modules in the stator slots,
- Arranging a termination module on a stator face of the stator base body, and
- Coupling of the circuit board modules by means of the termination module.

Der Statorgrundkörper weist vorzugsweise eine Vielzahl von Statorscheiben, vorzugsweise aus Elektroblech, auf, die zum Statorgrundkörper zusammengesetzt, vorzugsweise verpresst, sind. Die Statorscheiben sind vorzugsweise elektrisch voneinander isoliert. In dem Statorgrundkörper sind die Statornuten ausgebildet. Die Statornuten sind vorzugsweise gleichmäßig oder zumindest regelmäßig über Statorgrundkörper verteilt. Das Anordnen der Leiterplattenmodule in den Statornuten erfolgt vorzugsweise durch Einschieben. Vorzugsweise wird in den meisten Statornuten oder in jeder Statornut ein Leiterplattenmodul angeordnet. Das Abschlussmodul wird vorzugsweise derart an der Statorstirnseite des Statorgrundkörpers angeordnet, dass die Leiterplattenmodule miteinander elektrisch gekoppelt werden. Vorzugsweise werden die Leiterplattenmodule hierbei auch fluidkommunizierend miteinander gekoppelt. Besonders bevorzugt wird an beiden Stirnseiten des Statorgrundkörpers ein Abschlussmodul auf diese Weise angeordnet.The stator base body preferably has a plurality of stator disks, preferably made of electrical steel, which are assembled, preferably pressed, to form the stator base body. The stator disks are preferably electrically isolated from one another. The stator slots are formed in the stator base body. The stator slots are preferably distributed uniformly or at least regularly over the basic stator body. The circuit board modules are preferably arranged in the stator slots by pushing them in. A printed circuit board module is preferably arranged in most of the stator slots or in each stator slot. The terminating module is preferably arranged on the stator face of the stator base body in such a way that the circuit board modules are electrically coupled to one another. The circuit board modules are preferably also coupled to one another in a fluid-communicating manner. A terminating module is particularly preferably arranged in this way on both end faces of the stator base body.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Elektromaschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und bei einem Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Stators gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Stator herstellbar ist, bei welchem eine Leiterplatte bereits integriert ist. Durch die Mehrzahl an Leiterplattenmodulschichten ist die Bereitstellung der Mehrzahl unterschiedlicher technischer Funktionen innerhalb einer Elektromaschine erleichtert. Überdies ist eine Montage des Stators aufgrund der reduzierten Zahl sowie der reduzierten Komplexität der Montageschritte verbessert. Somit sind mittels des Erfindungsgemäßen Verfahrens Elektromaschinen mit einem geringeren Bauraumbedarf ehrstellbar. Zudem sind die Herstellungskosten von Elektromaschinen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens reduzierbar.The method according to the invention results in all of the advantages that have already been described for an electric machine according to the first aspect of the invention and for a motor vehicle according to the second aspect of the invention. Accordingly, the method according to the invention for producing a stator has the advantage over conventional methods that a stator in which a printed circuit board is already integrated can be produced using simple means and in a cost-effective manner. The provision of the plurality of different technical functions within an electrical machine is facilitated by the plurality of circuit board module layers. In addition, assembly of the stator is improved due to the reduced number and the reduced complexity of the assembly steps. Thus, by means of the method according to the invention, electrical machines with a smaller space requirement can be honored. In addition, the manufacturing costs of electrical machines can be reduced by means of the method according to the invention.

Eine erfindungsgemäße Elektromaschine sowie ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug und ein erfindungsgemäßes Verfahren werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

1 in einer perspektivischen Ansicht einen teilweise montierten Stator gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
2 in einer Draufsicht verschiedene Leiterplattenmodulschichten eines Leiterplattenmoduls gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
3 in einer Seitenansicht eine Elektromaschine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
4 in einer Draufsicht eine Stirnseite eines Stators gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
5 in einer Draufsicht ein Abschlussmodul gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
6 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und
7 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

An electrical machine according to the invention and a motor vehicle according to the invention and a method according to the invention are explained in more detail below with reference to drawings. They each show schematically:

1 in a perspective view a partially assembled stator according to a preferred embodiment of the invention,
2 in a plan view various circuit board module layers of a circuit board module according to a preferred embodiment of the invention,
3 in a side view an electric machine according to a preferred embodiment of the invention,
4th in a plan view an end face of a stator according to a preferred embodiment of the invention,
5 in a plan view a termination module according to a preferred embodiment of the invention,
6th in a side view a preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention, and
7th in a flowchart a preferred embodiment of the method according to the invention.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 7 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are in the 1 until 7th each provided with the same reference numerals.

In 1 ist ein teilweise montierter Stator 4 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer perspektivischen Ansicht während der Montage dargestellt. Der Stator 4 weist einen Statorgrundkörper 5 auf, welcher aus mehreren Statorscheiben 20 zusammengesetzt ist. Der Statorgrundkörper 5 weist zwei voneinander abgewandte Statorstirnseiten 9 auf. Die Statorscheiben 20 sind elektrisch voneinander isoliert. Im Statorgrundkörper 5 sind mehrere Statornuten 6 ausgebildet. Die Statornuten sind zu einem Statorinnenraum 21 des Stators 4 hin offen und durch Statorzähne 22 seitlich voneinander getrennt. Die Statorzähne 22 und Statornuten 6 sind gleichmäßig über den Statorgrundkörper 5 verteilt. Die Statorzähne 22 erstrecken sich in radialer Richtung in den Statorinnenraum 21 hinein. An einer Statornut 6 ist ein Leiterplattenmodul 7 angeordnet. Das Leiterplattenmodul 7 ist in die Statornut 6 einbringbar, beispielsweise einschiebbar, ausgebildet.In 1 is a partially assembled stator 4th according to a preferred embodiment of the invention shown schematically in a perspective view during assembly. The stator 4th has a stator body 5 on, which consists of several stator disks 20th is composed. The stator body 5 has two stator faces facing away from one another 9 on. The stator disks 20th are electrically isolated from each other. In the stator body 5 are several stator slots 6th educated. The stator slots are part of a stator interior 21 of the stator 4th open and through stator teeth 22nd laterally separated from each other. The stator teeth 22nd and stator slots 6th are even over the stator body 5 distributed. The stator teeth 22nd extend in the radial direction into the stator interior 21 into it. On a stator slot 6th is a printed circuit board module 7th arranged. The circuit board module 7th is in the stator slot 6th can be introduced, for example pushed in, embodied.

2 zeigt verschiedene Leiterplattenmodulschichten 8 eines Leiterplattenmoduls 7 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer Draufsicht. Auf der linken Seite ist eine Leiterplattenmodulschicht 8 gezeigt, die eine Kühlfluidleitung 13 aufweist. Der Abschnitt rechts daneben zeigt eine darauf angeordnete Leiterplattenmodulschicht 8, die einen elektrischen Isolator 11 aufweist. Der Abschnitt rechts daneben zeigt eine darauf angeordnete Leiterplattenmodulschicht 8, die einen Temperatursensor 14 aufweist. Der Abschnitt rechts daneben zeigt eine darauf angeordnete Leiterplattenmodulschicht 8, die eine Spulenleitung 12 aufweist. Der Abschnitt rechts daneben zeigt eine darauf angeordnete Leiterplattenmodulschicht 8, die einen elektrischen Isolator 11 aufweist. Rechts daneben sind zwei Leiterplattenmodule 7 abgebildet, die jeweils eine Leistungselektronik 15 der Elektromaschine 1 aufweisen. Das in dieser Ansicht ganz rechte Leiterplattenmodul 7 weist ein flexibel verformbares Flexkabel 17 zum elektrischen Koppeln des Leiterplattenmoduls 7 auf. 2 shows various PCB module layers 8th of a printed circuit board module 7th according to a preferred embodiment of the invention schematically in a plan view. On the left is a PCB module layer 8th shown having a cooling fluid line 13th having. The section to the right shows a printed circuit board module layer arranged thereon 8th who have favourited an electrical insulator 11 having. The section to the right shows a printed circuit board module layer arranged thereon 8th who have favourited a temperature sensor 14th having. The section to the right shows a printed circuit board module layer arranged thereon 8th who have favourited a coil line 12th having. The section to the right shows a printed circuit board module layer arranged thereon 8th who have favourited an electrical insulator 11 having. To the right of it are two circuit board modules 7th shown, each with a power electronics 15th the electric machine 1 exhibit. The circuit board module on the far right in this view 7th has a flexibly deformable flex cable 17th for electrically coupling the circuit board module 7th on.

In 3 ist eine Elektromaschine 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer Seitenansicht abgebildet. Die Elektromaschine 1 weist einen Rotor 3 und einen den Rotor 3 umgebenden Stator 4 mit einem Statorgrundkörper 5 auf. Der Rotor 3 relativ zum Stator 4 ist um eine Maschinenlängsachse 18 der Elektromaschine 1 drehbar gelagert. An Statorstirnseiten 9 des Statorgrundkörpers 5 ist jeweils ein Abschlussmodul 10 zum elektrischen Koppeln der Spulenleitungen 12 des Stators 4 angeordnet. Von den Leiterplattenmodulen 7 sind in dieser Ansicht lediglich die Endbereiche der Spulenleitungen 12 erkennbar. Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass in dieser Ansicht nicht dargestellte Kühlfluidleitungen 13 der Leiterplattenmodule 7 über die Abschlussmodule 10 miteinander fluidkommunizierend gekoppelt sind.In 3 is an electric machine 1 according to a preferred embodiment of the invention shown schematically in a side view. The electric machine 1 has a rotor 3 and one the rotor 3 surrounding stator 4th with a stator body 5 on. The rotor 3 relative to the stator 4th is around a machine longitudinal axis 18th the electric machine 1 rotatably mounted. On stator faces 9 of the stator body 5 is a final module each 10 for electrically coupling the coil lines 12th of the stator 4th arranged. From the PCB modules 7th are only the end areas of the coil lines in this view 12th recognizable. Furthermore, it can be provided according to the invention that cooling fluid lines not shown in this view 13th of the PCB modules 7th about the final modules 10 are coupled to one another in fluid communication.

4 zeigt eine Stirnseite eines Stators 4 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer Draufsicht. In dieser Ansicht sind Stirnseiten der in den Statornuten 6 angeordneten Leiterplattenmodule 7 erkennbar. Die Leiterplattenmodule 7 weisen jeweils mehrere Spulenleitungen 12 auf, welche mittels des in dieser Ansicht nicht dargestellten Abschlussmoduls 10 miteinander elektrisch koppelbar sind. 4th shows an end face of a stator 4th according to a preferred embodiment of the invention schematically in a plan view. In this view, the end faces are those in the stator slots 6th arranged circuit board modules 7th recognizable. The circuit board modules 7th each have multiple coil lines 12th on, which by means of the termination module, not shown in this view 10 can be electrically coupled to one another.

In 5 ist ein Abschlussmodul 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer Draufsicht dargestellt. Das Abschlussmodul 10 weist zum Koppeln der in 4 dargestellten Spulenleitungen 12 elektrische Leitungen 19 auf, welche über das Abschlussmodul 10 verteilt angeordnet sind. An einigen elektrischen Leitungen 19 sind Teile einer Leistungselektronik 15 der Elektromaschine 1 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können auch in dieser Ansicht nicht dargestellte Sensoren, wie beispielsweise Temperatursensoren 14, an dem Abschlussmodul angeordnet sein.In 5 is a final module 10 according to a preferred embodiment of the invention shown schematically in a plan view. The final module 10 instructs you to pair the in 4th illustrated coil lines 12th electric lines 19th on which about the final module 10 are arranged distributed. On some electrical lines 19th are parts of power electronics 15th the electric machine 1 arranged. Alternatively or additionally, sensors not shown in this view, such as temperature sensors, can also be used 14th , be arranged on the termination module.

6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 2 schematisch in einer Seitenansicht. Das Kraftfahrzeug 2 weist ein Antriebssystem 16 mit mehreren erfindungsgemäßen Elektromotoren 1 auf. Die Elektromotoren 1 sind beispielsweise zum Antreiben jeweils eines Rads 23 des Kraftfahrzeugs 2 ausgebildet. Somit weist das Kraftfahrzeug 2 beispielsweise vier Elektromotoren 1 auf. Alternativ weist das Kraftfahrzeug 2 zwei Elektromotoren 1 auf, von denen ein erster Elektromotor 1 zum Antreiben der beiden vorderen Räder 23 und ein zweiter Elektromotor 1 zum Antreiben der beiden hinteren Räder 23 ausgebildet ist. 6th shows a preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention 2 schematically in a side view. The car 2 exhibits a drive system 16 with several electric motors according to the invention 1 on. The electric motors 1 are for example for driving one wheel at a time 23 of the motor vehicle 2 educated. Thus, the motor vehicle 2 for example four electric motors 1 on. Alternatively, the motor vehicle 2 two electric motors 1 on, one of which is a first electric motor 1 to drive the two front wheels 23 and a second electric motor 1 to drive the two rear wheels 23 is trained.

In 7 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einem Ablaufdiagramm dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird ein Statorgrundkörper 5 mit einer Vielzahl von Statornuten 6 bereitgestellt. Dies erfolgt vorzugsweise mittels einer Zuführvorrichtung, wie beispielsweise einer Robotervorrichtung oder dergleichen. In einem zweiten Verfahrensschritt 200 werden Leiterplattenmodule 7 in den Statornuten 6 angeordnet. Dies erfolgt vorzugsweise durch Einschieben der Leiterplattenmodule 7 in die Statornuten 6 mittels einer Robotervorrichtung oder dergleichen. In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird ein Abschlussmodul 10 an einer Statorstirnseite 9 des Statorgrundkörpers 5 angeordnet. Dies erfolgt vorzugsweise derart, dass das Abschlussmodul 10 und der Statorgrundkörper 5 koaxial angeordnet sind. Vorzugsweise wird dies mittels einer Robotervorrichtung oder dergleichen durchgeführt. In einem vierten Verfahrensschritt 400 werden die Leiterplattenmodule 7 mittels des Abschlussmoduls 10 miteinander gekoppelt. Vorzugsweise wird dies mittels einer Robotervorrichtung oder dergleichen durchgeführt. Das Koppeln umfasst vorzugsweise ein elektrisches Koppeln der Spulenleitungen 12 der Leiterplattenmodule 7. Weiter bevorzugt umfasst das Koppeln ein elektrisches Koppeln der Temperatursensoren 14 und/oder Leistungselektronik 15 der Leiterplattenmodule 7. Weiter bevorzugt umfasst das Koppeln ein fluidkommunizierendes Koppeln der Kühlfluidleitungen 13 der Leiterplattenmodule 7. Vorzugsweise wird an beiden Stirnseiten 9 des Statorgrundkörpers 5 ein Abschlussmodul 10 auf diese Weise angeordnet.In 7th a preferred embodiment of the method according to the invention is shown schematically in a flow chart. In a first process step 100 becomes a stator body 5 with a variety of stator slots 6th provided. This is preferably done by means of a feed device, such as a robot device or the like. In a second process step 200 are printed circuit board modules 7th in the stator slots 6th arranged. This is preferably done by inserting the circuit board modules 7th in the stator slots 6th by means of a robot device or the like. In a third process step 300 becomes a final module 10 on a stator face 9 of the stator body 5 arranged. This is preferably done in such a way that the termination module 10 and the stator body 5 are arranged coaxially. This is preferably carried out by means of a robot device or the like. In a fourth process step 400 are the PCB modules 7th by means of the final module 10 coupled with each other. This is preferably carried out by means of a robot device or the like. The coupling preferably includes electrically coupling the coil lines 12th of the PCB modules 7th . The coupling further preferably comprises an electrical coupling of the temperature sensors 14th and / or power electronics 15th of the PCB modules 7th . The coupling further preferably comprises a fluid-communicating coupling of the cooling fluid lines 13th of the PCB modules 7th . Preferably on both ends 9 of the stator body 5 a final module 10 arranged in this way.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: ElektromaschineElectric machine
22: KraftfahrzeugMotor vehicle
33: Rotorrotor
44th: Statorstator
55: StatorgrundkörperStator body
66th: StatornutStator slot
77th: LeiterplattenmodulPCB module
88th: LeiterplattenmodulschichtPCB module layer
99: StatorstirnseiteStator face
1010: AbschlussmodulFinal module
1111: elektrischer Isolatorelectrical insulator
1212th: SpulenleitungCoil line
1313th: KühlfluidleitungCooling fluid line
1414th: TemperatursensorTemperature sensor
1515th: LeistungselektronikPower electronics
1616: AntriebssystemDrive system
1717th: FlexkabelFlex cable
1818th: MaschinenlängsachseMachine longitudinal axis
1919th: elektrische Leitungelectrical line
2020th: StatorscheibeStator disc
2121st: StatorinnenraumStator interior
2222nd: StatorzahnStator tooth
2323: Rad wheel
100100: erster Verfahrensschrittfirst procedural step
200200: zweiter Verfahrensschrittsecond procedural step
300300: dritter Verfahrensschrittthird process step
400400: vierter Verfahrensschrittfourth procedural step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102007054373 A1 [0006]
US 2019/0013711 A1 [0006]
CN 103715832 A1 [0007]
DE 4111626 A1 [0007]

Claims

Electric machine (1) for a motor vehicle (2), comprising a rotor (3) and a stator (4), the stator (4) having a stator base body (5) with a plurality of stator slots (6) formed in the stator base body (5) and a The circuit board module (7), characterized in that the circuit board module (7) has several circuit board module layers (8), the circuit board module (7) being arranged in a stator slot (6) of the stator (4) and extending along the stator slot (6) .

Electric machine (1) after Claim 1 , characterized in that a printed circuit board module (7) is arranged in several stator slots (6).

Electric machine (1) after Claim 2 , characterized in that a termination module (10) is arranged on a stator end face (9) of the stator (4), the circuit board modules (7) being coupled to one another via the termination module (10).

Electric machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a printed circuit board module layer (8) has an electrical insulator (11).

Electric machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a printed circuit board module layer (8) has a coil line (12).

Electric machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a circuit board module layer (8) has a cooling fluid line (13) for passing through a cooling fluid, the cooling fluid line (13) being designed as an electrical conductor.

Electric machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a printed circuit board module layer (8) has a temperature sensor (14).

Electric machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a printed circuit board module layer (8) has power electronics (15) of the electric machine (1).

Motor vehicle (2), having a drive system (16), characterized in that the drive system (16) has an electric machine (1) according to one of the preceding claims.

Method for producing a stator (4) for an electric machine (1) according to one of the Claims 1 until 8th , comprising the following steps: - providing a stator base body (5) with a plurality of stator slots (6), - arranging printed circuit board modules (7) in the stator slots (6), - arranging a terminating module (10) on a stator face (9) of the Stator base body (5), and - coupling of the circuit board modules (7) by means of the terminating module (10).