DE102020212922A1

DE102020212922A1 - Stator für eine elektrische Maschine, Verfahren zur Herstellung eines Stators und elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102020212922A1
Application number: DE102020212922.3A
Authority: DE
Inventors: Astrid Haas; Christoph Radtke; Udo Kreißig; Uwe Scharf; Ricus Müller; Alfred Nimpsch; Andreas Lenk
Original assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2020-10-14
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2022-04-14
Anticipated expiration: 2040-10-15
Also published as: CN220342114U; DE102020212922B4; US20230253847A1; WO2022079136A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (10) für eine elektrische Maschine (36) eines Kraftfahrzeugs (34), aufweisend ein ringförmig ausgebildetes Joch (12), mit einer in radialer Richtung des Jochs (12) nach innen gerichteten Innenseite (14), wobei auf der Innenseite (14) des Jochs (12) eine Mehrzahl von Polzähnen (16) formschlüssig mit dem Joch (12) verbunden sind, die Polzähne (16) in Umfangsrichtung des Jochs (12) zueinander beabstandet angeordnet sind, jeder Polzahn (16) einen Polschaft (18) und einen an den Polschaft (18) angrenzenden Polschuh (19) aufweist, wobei der Polschuh (19) auf einer dem Joch (12) abgewandten Seite des Polzahns (16) ausgebildet ist, und zwischen den Polzähnen (16) eine Endlos-Statorwicklung (20) ausgebildet ist, wobei ein kleinster Abstand Akzwischen zwei Polschuhen (19) benachbarter Polzähne (16) in Umfangsrichtung des Stators (10) kleiner ist als eine maximale Breite Bmax der Endlos-Statorwicklung (20) in Umfangsrichtung des Stators (10).

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, wobei der Stator ein kreisringförmig ausgebildetes Joch mit einer Mehrzahl von Polzähnen aufweist, wobei die Polzähne jeweils einen Polschuh aufweisen. Zwischen den Polzähnen ist eine Endlos-Statorwicklung ausgebildet, wobei ein kleinster Abstand zwischen den Polschuhen zweier benachbarter Polzähne in Umfangsrichtung des Stators kleiner ist als eine maximale Breite der Endlos-Statorwicklung in Umfangsrichtung des Stators. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Stators sowie eine elektrische Maschine mit dem erfindungsgemäßen Stator.
Ein Stator für eine elektrische Maschine ist grundsätzlich bekannt. Bei den bekannten Statoren ist beispielsweise vorgesehen, dass die in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordneten Polzähne einstückig mit einem kreisringförmig ausgebildeten Joch ausgebildet sind. Zwischen den Polzähnen ist eine Statorwicklung angeordnet, wobei die Statorwicklung über sogenannte I-Pins oder Hairpins ausgebildet ist. I-Pins sind stabförmig ausgebildete elektrische Leiter. Hairpins sind elektrische Leiter, die eine U-förmige Ausgestaltung aufweisen. Die I-Pins und/oder die Hairpins werden mit ihrem freien Ende in axialer Richtung des Stators in Zwischenräume zwischen zweier benachbarter Polzähne eingeführt. Die freien Enden der endseitig über eine Stirnseite des Stators hinausgeführten Wicklungsenden der Statorwicklung werden zu einem Wicklungskopf vertwistet. Zudem werden die Enden der elektrischen Leiter entsprechend der Phasen miteinander verschweißt. Ein Nachteil bei derartig bekannten Statoren ist die Ausbildung der Statorwicklung. Insbesondere das Einführen der elektrischen Leiter und das Vertwisten der Wicklungsenden ist aufwendig und kann zu einem erhöhten Ausschuss führen. Zudem kann durch den Twistvorgang die isolierende Beschichtung der elektrischen Leiter beschädigt werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Stator für eine elektrische Maschine bereitzustellen, der preiswert herstellbar ist und eine erhöhte Leistungsfähigkeit aufweisen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, der nachstehenden Beschreibung und den Zeichnungen, wobei jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination eines Aspekt der Erfindung darstellen kann, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit etwas Gegenteiliges ergibt.
Erfindungsgemäß ist ein Stator für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, aufweisend ein ringförmig ausgebildetes Joch, mit einer in radialer Richtung des Jochs nach innen gerichteten Innenseite, wobei auf der Innenseite des Jochs eine Mehrzahl von Polzähnen formschlüssig mit dem Joch verbunden sind, die Polzähne in Umfangsrichtung des Jochs zueinander beabstandet angeordnet sind, jeder Polzahn einen Polschaft und einen an den Polschaft angrenzenden Polschuh aufweist, wobei der Polschuh auf einer dem Joch abgewandten Seite des Polzahns ausgebildet ist, und zwischen den Polzähnen eine Endlos-Statorwicklung ausgebildet ist, wobei ein kleinster Abstand zwischen zwei Polschuhen benachbarter Polzähne in Umfangsrichtung des Stators kleiner ist als eine maximale Breite der Endlos-Statorwicklung in Umfangsrichtung des Stators.
Mit anderen Worten ist es ein Aspekt der Erfindung, dass ein Stator für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs angegeben wird. Die elektrische Maschine findet vorzugsweise im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs Anwendung. Somit kann die elektrische Maschine vorzugsweise ein Traktionsantrieb sein. Das Kraftfahrzeug kann ein teilweise oder vollständig elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeugs sein.
Der Stator weist ein ringförmig ausgebildetes Joch auf. Für gewöhnlich wird das Joch durch eine Mehrzahl von ringförmig ausgestanzten Blechen gebildet, die in axialer Richtung des Stators hintereinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann eine Prägeverbindung, eine Klebeverbindung und/oder Schweißverbindung sein. Auf einer in radialer Richtung nach innen gerichteten Seite weist das Joch eine Innenseite auf. Auf der Innenseite sind eine Mehrzahl von Polzähnen zumindest formschlüssig angeordnet, wobei die Polzähne in Umfangsrichtung des Jochs zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Polzähne sind jeweils als Einzelzahn ausgebildet. Zumindest teilweise formschlüssig verbunden bedeutet, dass in Ergänzung zum Formschluss zwischen Polzahn und Joch beispielsweise noch eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen sein kann, um die Steifigkeit der Anbindung der Polzähne an das Joch zu erhöhen. Ebenso ist denkbar, dass nach der formschlüssigen Verbindung von Joch und Polzahn eine Verstemmung des Blechpakets im Bereich des Formschlusses erfolgt, so dass dieser unlösbar ist. Der Abstand der Polzähne zueinander in Umfangsrichtung des Jochs ist vorzugsweise ein gleichmäßiger und/oder regelmäßiger Abstand. Durch die getrennte Ausbildung von Joch und Polzähnen ist eine Freiheit bei der elektromagnetischen Auslegung des Materials für Joch und Polzahn gegeben.
Ein Polzahn weist einen Polschaft und einen an den Polschaft in radialer Richtung des Stators angrenzenden Polschuh auf. Eine Breite des Polschuhs, bezogen auf die Umfangsrichtung des Stators, ist größer als eine Breite des Polschafts, bezogen auf die Umfangsrichtung des Stators. Mit anderen Worten ist der Polzahn hammerkopfartig ausgebildet. Zwischen den Polzähnen, bzw. insbesondere auf Höhe des Polschafts, ist eine Endlos-Statorwicklung angeordnet. Eine Endlos-Statorwicklung kann auch als Formdrahtwicklung, Spulenwicklung, Wellenwicklung oder Matte bezeichnet werden. Die Endlos-Statorwicklung zeichnet sich dadurch aus, dass sie für wenigstens drei Phasen (U, V, W) elektrische Leiter aufweist. Hergestellt wird eine Endlos-Statorwicklung beispielsweise durch ein Aufwickeln der elektrischen Leiter mit einem Zwischenabstand um eine drehbare Schablone. Charakterisierend für eine Endlos-Statorwicklung ist weiter, dass die Wicklung samt des Wicklungskopfes außerhalb des Stators hergestellt wird. Auf diese Weise kann das aufwendige Ausbilden der Statorwicklung innerhalb des Stators durch einzelnes Einführen der elektrischen Leiter in axialer Richtung des Stators, dem Vertwisten und dem Verschweißen der elektrischen Leiter, verzichtet werden, wodurch der Ausschuss defekter Statoren minimiert werden kann. Ebenso können die Einwirkungen auf die elektrisch isolierende Beschichtung der elektrischen Leiter bei der Herstellung der Endlos-Statorwicklung reduziert sein.
Zwischen den Polschuhen zweier benachbarter Polzähne ist ein Abstand und/oder ein Spalt ausgebildet. Dabei ist vorgesehen, dass ein kleinster Abstand zwischen den beiden benachbarten Polschuhen in Umfangsrichtung des Stators kleiner ist, als eine maximale Breite eines elektrischen Leiters der Endlos-Statorwicklung, der in dem Zwischenraum zwischen den benachbarten Polzähnen auf Höhe des Polschafts angeordnet ist. Die Breite des elektrischen Leiters bezieht sich dabei auf die Umfangsrichtung des Stators. Auf diese Weise kann die Endlos-Statorwicklung nicht durch den Spalt zwischen den Polschuhen in radialer Richtung des Stators geführt werden. Im Umkehrschluss bedeutet dies auch, dass die Endlos-Statorwicklung ausgehend von der Jochringseite, die auf einer den Polschuhen abgewandten Seite eines Polschafts ausgebildet ist, in den Zwischenraum zwischen zwei Polzähnen angeordnet wird. Durch den reduzierten Abstand und/oder Spalt zwischen den Polschuhen und einer freien Geometriewahl des Polschuhs können der Magnetfluss des Stators bzw. der elektrischen Maschine optimiert und die Leistungsfähigkeit bzw. Performance der elektrischen Maschine erhöht werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der kleinste Abstand zwischen den Polschuhen in Umfangsrichtung des Jochs kleiner ist als eine größte Breite des elektrischen Leiters der Endlos-Statorwicklung in radialer Richtung des Stators. Mit anderen Worten kann die Endlos-Statorwicklung auch nicht durch ein Verdrehen der elektrischen Leiter über den Spalt zwischen den Polschuhen in den Zwischenraum zwischen den Polschäften eingeführt werden.
Grundsätzlich ist denkbar, dass die Endlos-Statorwicklung, bezogen auf die radiale Richtung des Stators, einlagig ausgebildet ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Endlos-Statorwicklung, bezogen auf die radiale Richtung des Stators, mehrlagig ausgebildet ist. Auf diese Weise können mehr elektrische Leiter, also mehr leitfähiges Material, wie beispielsweise Kupfer, zwischen den Polzähnen angeordnet werden, wodurch die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine erhöht werden kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Polzähne über eine schwalbenschwanzförmige Verbindung mit dem Joch verbunden sind. Dabei ist vorgesehen, dass der Polzahn auf einer dem Polschuh abgewandten Seite einen schwalbenschwanzförmigen Vorsprung aufweist, der in eine zu dem schwalbenschwanzförmigen Vorsprung korrespondierende Ausnehmung auf der Innenseite des Jochs eingreift. Ein derartiger schwalbenschwanzförmiger Formschluss bildet eine sichere und steife Verbindung zwischen Polzahn und Joch, was sich positiv auf die Geräuschentwicklung der elektrischen Maschine, insbesondere auf das Noise, Vibration und Harshness-Verhalten (NVH) auswirken kann.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Polschaft über dessen Länge, ausgehend von der Innenseite des Jochs, in radialer Richtung nach innen zulaufend ausgebildet ist. Auf diese Weise kann bei einer Anordnung der Polzähne auf der Innenseite des Jochs eine im Wesentlichen gleiche Breite des Zwischenraums zwischen den Polschäften zweier benachbarter Polzähne über die gesamte Länge des Polschafts erzielt werden. Somit kann die Statorwicklung lagesicher im Zwischenraum, bezogen auf die Umfangsrichtung des Stators, angeordnet werden.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Stators, umfassend die Schritte:

- Anordnung der Polzähne auf einem Kreisring;
- Einlegen der Endlos-Statorwicklung in einen Zwischenraum zwischen den zueinander benachbarten Polzähnen ausgehend von einer dem Polschuh abgewandten Seite;
- Formschlüssige Verbindung der die Endlos-Statorwicklung aufweisenden Polzähne mit dem Joch.

Mit anderen Worten ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Stators vorgesehen, dass in einem ersten Schritt die Polzähne auf einem Kreisring angeordnet werden. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Polzähne mit ihrem jeweiligen Polschuh auf einem Kreisring angeordnet und temporär fixiert sind. Die Polzähne sind dabei vorzugsweise in regelmäßigen Abständen, bezogen auf die Umfangsrichtung des Kreisrings, zueinander angeordnet. Eine Jochringseite der Polzähne, die auf einer dem Polschuh abgewandten Seite der Polzähne bzw. des Polschafts ausgebildet ist, zeigt in radialer Richtung nach außen.
In einem zweiten Schritt wird eine Endlos-Statorwicklung in die Zwischenräume zwischen den nebeneinander angerordneten Polzähnen eingelegt. Die Endlos-Statorwicklung wird dabei ausgehend von der Jochringseite bzw. von der den Polschuhen abgewandten Seite der Polzähne in den jeweiligen Zwischenraum angeordnet. Die Einführbreite in den Zwischenraum, ausgehend von der Jochringseite und bezogen auf die Umfangsrichtung des Kreisrings, ist breiter als eine maximale Breite eines elektrischen Leiters der Endlos-Statorwicklung. Auf diese Weise kann die Endlos-Statorwicklung in einfacher und preiswerter Weise in den Zwischenraum zwischen die Polzähne eingelegt und/oder angeordnet werden. Bedingt dadurch, dass die Endlos-Statorwicklung nicht über die Polschuhseite in den Zwischenraum zwischen den Polzähnen eingeführt wird, liegt eine gewisse Gestaltungsfreiheit bei der elektromagnetischen Ausbildung der Polschuhgeometrie vor, wodurch die Leistungsfähigkeit und/oder Performance der elektrischen Maschine erhöht werden kann.
In einem dritten Schritt werden die die Endlos-Statorwicklung aufweisenden Polzähne formschlüssig mit dem Jochring verbunden. Grundsätzlich können die Polzähne und das Joch derart miteinander formschlüssig verbunden sein, dass sie in radialer Richtung, axialer Richtung und Umfangsrichtung des Stators fixiert sind. Hierzu sind unterschiedlich geometrische Ausgestaltungen der Polzähne und des Jochs möglich.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die die Endlos-Wellenwicklung aufweisenden Polzähne in axialer Richtung des Stators bzw. des Jochs in entsprechende Ausnehmungen und/oder Konturen auf der Innenseite des Jochs zumindest abschnittsweise eingeführt werden, wobei in Endposition die entsprechenden Ausnehmungen und/oder Konturen zumindest abschnittsweise verstemmt werden. Somit sind Jochring und Polzahn unlösbar miteinander verbunden.
Alternativ dazu liegt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, dass die die Endlos-Statorwicklung aufweisenden Polzähne in radialer Richtung in entsprechende Ausnehmungen auf der Innenseite des Jochs zumindest abschnittsweise eingepresst und durch Umformen und/oder Schrumpfen im Joch fixiert werden. Hierzu kann vorgesehen sein, dass im zweiten Schritt die Endlos-Statorwicklung ausgehend von der Jochringseite nicht bis zum Polschuh geführt ist, sondern noch einen Abstand bis zum Polschuh aufweist. Dieser Abstand ermöglicht eine Verlagerung der Polzähne in radialer Richtung des Stators nach einem Einführen der Polzähne in den Jochring in axialer Richtung des Stators. Durch die radiale Verlagerung können die Polzähne in entsprechende Aufnahmen auf der Innenseite des Jochrings eingeführt und mit diesem formschlüssig verbunden werden.
Grundsätzlich reicht es aus, wenn die Polzähne und das Joch ausschließlich formschlüssig miteinander verbunden sind. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass das Joch und die Polzähne neben der formschlüssigen Verbindung zusätzlich stoffschlüssig verbunden werden. Auf diese Weise kann die Steifigkeit der Anbindung zwischen Polzähnen und Joch erhöht werden, was sich positiv auf das Noise, Vibration Harshness-Verhalten der elektrischen Maschine auswirken kann.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Endlos-Statorwicklung in radialer Richtung des Stators mehrlagig in dem Zwischenraum zwischen den Polzähnen angeordnet wird. Auf diese Weise können mehrere elektrische Leiter, also mehr leitfähiges Material, wie beispielsweise Kupfer, zwischen den Polzähnen angeordnet werden, wodurch die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine erhöht werden kann.
Die Erfindung betrifft zudem eine elektrische Maschine mit dem erfindungsgemäßen Stator. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise ein Traktionsantrieb in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug.
Die vorteilhafte Ausgestaltung des Stators findet ebenfalls Anwendung auf die erfindungsgemäße elektrische Maschine und/oder das erfindungsgemäße Verfahren. Dies gilt ebenso umgekehrt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Ausführungsbeispielen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Sie sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Die Anmelderin behält sich vor, einzelne und/oder mehrere der in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
In diesen zeigen:

1 einen Querschnitt durch einen Stator, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 einen Detailausschnitt des Stators, gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 eine schematische Darstellung, wie eine Endlos-Statorwicklung in Zwischenräume von Polzähnen angeordnet wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Stator,
5 ein Verfahren zur Herstellung eines Stators, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In 1 ist ein Querschnitt durch einen Stator 10 gezeigt. 2 zeigt eine Detailansicht des in 1 gezeigten Stators 10. Nachstehend werden auf 1 und 2 gleichzeitig Bezug genommen. Der Stator 10 weist ein ringförmig ausgebildetes Joch 12 auf. Für gewöhnlich wird das Joch 12 durch eine Mehrzahl von ringförmig ausgestanzten Blechen gebildet, die in axialer Richtung des Stators 10 hintereinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann eine Prägeverbindung, eine Klebeverbindung und/oder Schweißverbindung sein. Auf einer in radialer Richtung nach innen gerichteten Seite weist das Joch 12 eine Innenseite 14 auf. Auf der Innenseite 14 sind eine Mehrzahl von Polzähnen 16 zumindest formschlüssig angeordnet, wobei die Polzähne 16 in Umfangsrichtung des Jochs 12 zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Polzähne 16 sind jeweils als Einzelzahn ausgebildet. Zumindest teilweise formschlüssig verbunden bedeutet, dass in Ergänzung zum Formschluss zwischen Polzahn 16 und Joch 12 beispielsweise noch eine stoffschlüssige Verbindung vorgesehen sein kann, um die Steifigkeit der Anbindung der Polzähne 16 an das Joch 12 zu erhöhen. Ebenso ist denkbar, dass nach der formschlüssigen Verbindung von Joch 12 und Polzahn 16 eine Verstemmung des Blechpakets im Bereich des Formschlusses erfolgt, so dass der Formschluss unlösbar ist. Der Abstand der Polzähne 16 zueinander in Umfangsrichtung des Jochs 12 ist ein gleichmäßiger Abstand. Durch die getrennte Ausbildung von Joch 12 und Polzähnen 16 ist eine Freiheit bei der elektromagnetischen Auslegung des Materials für Joch 12 und Polzahn 16 gegeben.
Jeder Polzahn 16 weist einen Polschaft 18 und einen an den Polschaft 18 in radialer Richtung des Stators 10 angrenzenden Polschuh 19 auf. Eine Breite b_A des Polschuhs 19, bezogen auf die Umfangsrichtung des Stators 10, ist größer als eine Breite b_B des Polschafts 18, bezogen auf die Umfangsrichtung des Stators 10. Mit anderen Worten ist der Polzahn 16 hammerkopfartig ausgebildet.
Zwischen den Polzähnen 16, bzw. insbesondere auf Höhe des Polschafts 18, ist eine Endlos-Statorwicklung 20 angeordnet. Eine Endlos-Statorwicklung 20 kann auch als Formdrahtwicklung, Spulenwicklung, Wellenwicklung oder Matte bezeichnet werden. Die Endlos-Statorwicklung 20 zeichnet sich dadurch aus, dass sie für wenigstens drei Phasen (U, V, W) elektrische Leiter aufweist. Hergestellt wird eine Endlos-Statorwicklung 20 beispielsweise durch ein Aufwickeln der elektrischen Leiter mit einem Zwischenabstand um eine drehbare Schablone. Charakterisierend für eine Endlos-Statorwicklung 20 ist weiter, dass die Wicklung samt des Wicklungskopfes (nicht dargestellt) außerhalb des Stators 10 hergestellt wird. Auf diese Weise kann das aufwendige Ausbilden der Statorwicklung innerhalb des Stators 10 durch einzelnes Einführen der elektrischen Leiter in axialer Richtung des Stators 10, dem Vertwisten und dem Verschweißen der elektrischen Leiter, verzichtet werden, wodurch der Ausschuss defekter Statoren minimiert werden kann. Ebenso können die Einwirkungen auf die elektrisch isolierende Beschichtung der elektrischen Leiter bei der Herstellung der Endlos-Statorwicklung 20 reduziert sein.
Zwischen den Polschuhen 19 zweier benachbarter Polzähne 16 ist ein Abstand und/oder ein Spalt ausgebildet. Dabei ist vorgesehen, dass ein kleinster Abstand A_k zwischen den beiden benachbarten Polschuhen 19 in Umfangsrichtung des Stators 10 kleiner ist, als eine maximale Breite Bmax eines elektrischen Leiters der Endlos-Statorwicklung 20, der in einem Zwischenraum 22 zwischen den benachbarten Polzähnen 16 auf Höhe des Polschafts 18 angeordnet ist. Die Breite des elektrischen Leiters bezieht sich dabei auf die Umfangsrichtung des Stators 10. Auf diese Weise kann die Endlos-Statorwicklung 20 nicht durch den Spalt zwischen den Polschuhen 19 in radialer Richtung des Stators 10 geführt werden. Im Umkehrschluss bedeutet dies auch, dass die Endlos-Statorwicklung 20 ausgehend von einer Jochringseite 24, die auf einer den Polschuhen 19 abgewandten Seite eines Polschafts 18 ausgebildet ist, in den Zwischenraum 22 zwischen zwei Polzähnen 16 angeordnet wird. Durch den reduzierten Abstand A_k und/oder Spalt zwischen den Polschuhen 19 und einer freien Geometriewahl des Polschuhs 19 können der Magnetfluss des Stators 10 bzw. der elektrischen Maschine optimiert und die Leistungsfähigkeit bzw. Performance der elektrischen Maschine erhöht werden.
Die Polzähne 16 sind über eine schwalbenschwanzförmige Verbindung 26 mit dem Joch 12 verbunden sind. Dabei ist vorgesehen, dass der Polzahn 16 auf einer dem Polschuh 19 abgewandten Seite einen schwalbenschwanzförmigen Vorsprung 28 aufweist, der in eine zu dem schwalbenschwanzförmigen Vorsprung 28 korrespondierende Ausnehmung 30 auf der Innenseite 14 des Jochs 12 eingreift. Ein derartiger schwalbenschwanzförmiger Formschluss bildet eine sichere und steife Verbindung zwischen Polzahn 16 und Joch 12, was sich positiv auf die Geräuschentwicklung der elektrischen Maschine, insbesondere auf das Noise, Vibration und Harshness-Verhalten (NVH) auswirken kann.
In 3 ist eine schematische Ansicht dargestellt, wie die Endlos-Statorwicklung 20 in den Zwischenraum 22 zwischen den Polzähnen 16 angeordnet wird. Es ist vorgesehen, dass die Polzähne 16 auf einem Kreisring 32 angeordnet werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Polzähne 16 mit ihrem jeweiligen Polschuh 19 auf dem Kreisring 32 angeordnet und temporär fixiert sind. Die Polzähne 16 sind dabei in regelmäßigen Abständen bezogen auf die Umfangsrichtung des Kreisrings 32 zueinander angeordnet. Die Jochringseite 24 der Polzähne 16, die auf einer dem Polschuh 19 abgewandten Seite der Polzähne 16 bzw. des Polschafts 18 ausgebildet ist, zeigt in radialer Richtung nach außen. Die Endlos-Statorwicklung 20 wird ausgehend von der Jochringseite 24 in die Zwischenräume 22 zwischen den nebeneinander angerordneten Polzähnen 16 eingelegt. Auf diese Weise kann die Endlos-Statorwicklung 20 in einfacher und preiswerter Weise in den Zwischenraum 22 zwischen die Polzähne 16 eingelegt und/oder angeordnet werden. Bedingt dadurch, dass die Endlos-Statorwicklung 20 nicht über die Polschuhseite in den Zwischenraum 22 zwischen den Polzähnen 16 eingeführt wird, liegt eine gewisse Gestaltungsfreiheit bei der elektromagnetischen Ausbildung der Polschuhgeometrie vor, wodurch die Leistungsfähigkeit und/oder Performance der elektrischen Maschine erhöht werden kann.
4 zeigt ein Kraftfahrzeug 34. Das Kraftfahrzeug 34 ist ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug 34. Im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs 34 ist eine elektrische Maschine 36 angeordnet, in der der Stator 10 ausgebildet und ist.
In 5 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Stators 10 gezeigt. In einem ersten Schritt 100 werden die Polzähne 16 auf dem Kreisring 32 angeordnet. Dabei ist vorgesehen, dass die Polzähne 16 mit ihrem jeweiligen Polschuh 19 auf dem Kreisring 32 angeordnet werden. Die Polzähne 16 sind dabei in regelmäßigen Abständen bezogen auf die Umfangsrichtung des Kreisrings 32 zueinander angeordnet. Die Jochringseite 24 der Polzähne 16 zeigt in radialer Richtung nach außen.
In einem zweiten Schritt 110 wird die Endlos-Statorwicklung 20 in die Zwischenräume 22 zwischen den nebeneinander angerordneten Polzähnen 16 ausgehend von der Jochringseite 24 eingelegt. Die Einführbreite in den Zwischenraum 22, ausgehend von der Jochringseite 24 und bezogen auf die Umfangsrichtung des Kreisrings 32, ist breiter als eine maximale Breite Bmax eines elektrischen Leiters der Endlos-Statorwicklung 20. Auf diese Weise kann die Endlos-Statorwicklung 20 in einfacher und preiswerter Weise in den Zwischenraum 22 zwischen die Polzähne 16 eingelegt und/oder angeordnet werden.
In einem dritten Schritt 120 werden die die Endlos-Statorwicklung 20 aufweisenden Polzähne 16 formschlüssig mit dem Joch 12 verbunden. Grundsätzlich können die Polzähne 16 und das Joch 12 derart miteinander formschlüssig verbunden sein, dass sie in radialer und axialer Richtung des Stators 10 fixiert sind. Hierzu sind unterschiedlich geometrische Ausgestaltung möglich.

Claims

Stator (10) für eine elektrische Maschine (36) eines Kraftfahrzeugs (34), aufweisend ein ringförmig ausgebildetes Joch (12), mit einer in radialer Richtung des Jochs (12) nach innen gerichteten Innenseite (14), wobei auf der Innenseite (14) des Jochs (12) eine Mehrzahl von Polzähnen (16) formschlüssig mit dem Joch (12) verbunden sind, die Polzähne (16) in Umfangsrichtung des Jochs (12) zueinander beabstandet angeordnet sind, jeder Polzahn (16) einen Polschaft (18) und einen an den Polschaft (18) angrenzenden Polschuh (19) aufweist, wobei der Polschuh (19) auf einer dem Joch (12) abgewandten Seite des Polzahns (16) ausgebildet ist, und zwischen den Polzähnen (16) eine Endlos-Statorwicklung (20) ausgebildet ist, wobei ein kleinster Abstand A_k zwischen zwei Polschuhen (19) benachbarter Polzähne (16) in Umfangsrichtung des Stators (10) kleiner ist als eine maximale Breite Bmax der Endlos-Statorwicklung (20) in Umfangsrichtung des Stators (10).
Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlos-Statorwicklung (20), bezogen auf die radiale Richtung des Stators (10), mehrlagig ausgebildet ist.
Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polzähne (16) über eine schwalbenschwanzförmige Verbindung (26) mit dem Joch (12) verbunden sind.
Stator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polschaft (18) über dessen Länge, ausgehend von der Innenseite (14) des Jochs (12), in radialer Richtung nach innen zulaufend ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Stators (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Anordnung der Polzähne (16) auf einem Kreisring (32); - Einlegen der Endlos-Statorwicklung (20) in einen Zwischenraum (22) zwischen den zueinander benachbarten Polzähnen (16) ausgehend von einer dem Polschuh (19) abgewandten Seite; - Formschlüssige Verbindung der die Endlos-Statorwicklung (20) aufweisenden Polzähne (16) mit dem Joch (12).
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Endlos-Statorwicklung (20) aufweisenden Polzähne (16) in axialer Richtung des Stators (10) bzw. des Jochs (12) in entsprechende Ausnehmungen (30) auf der Innenseite (14) des Jochs (12) zumindest abschnittsweise eingeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die Endlos-Statorwicklung (20) aufweisenden Polzähne (16) in radialer Richtung des Stators (10) in entsprechende Ausnehmungen (30) auf der Innenseite (14) des Jochs (12) zumindest abschnittsweise eingepresst und durch Umformen und/oder Schrumpfen im Joch (12) fixiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (12) und die Polzähne (14) neben der formschlüssigen Verbindung zusätzlich stoffschlüssig verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlos-Statorwicklung (20) in radialer Richtung des Stators (10) mehrlagig in dem Zwischenraum (22) zwischen den Polzähnen (16) angeordnet wird.
Elektrische Maschine (36) mit einem Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 4.