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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlusseinrichtung für einen Stator mit einer eine Anzahl N Stränge aufweisenden Statorwicklung. Daneben betrifft die Erfindung einer Statoranordnung für eine elektrische Maschine, ein Verfahren zur Herstellung einer Statoranordnung und eine elektrische Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs.
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Statoren mit einer N Stränge aufweisenden Statorwicklung sind allgemein bekannt. Weist die Statorwicklung eines solchen Stators Anschlussabschnitte, die beispielsweise zur Ausbildung eines Sternpunkts vorgesehen sind, und Anschlussabschnitte, die beispielsweise zur Ausbildung von Anschlüssen für die Stränge vorgesehen sind, auf, so bedarf es einer Anschlusseinrichtung, welche die Anschlussabschnitte der Statorwicklung entsprechend kontaktiert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine montagefreundliche Möglichkeit zum Anschließen von Anschlussabschnitten eines Stators anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anschlusseinrichtung für einen Stator mit einer, eine Anzahl N Stränge aufweisenden Statorwicklung, aufweisend eine erste Anschlusseinheit und eine zweite Anschlusseinheit, die jeweils N Kontaktabschnitte und eine Leiteranordnung aufweisen, wobei die Kontaktabschnitte der ersten Anschlusseinheit jeweils zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren eines von N Anschlussabschnitten der Statorwicklung eingerichtet sind und die Leiteranordnung der ersten Anschlusseinheit die Kontaktabschnitte der ersten Anschlusseinheit elektrisch leitfähig verbindet, wobei die Kontaktabschnitte der zweiten Anschlusseinheit jeweils zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren eines von N weiteren Anschlussabschnitten der Statorwicklung eingerichtet sind und die Leiteranordnung der zweiten Anschlusseinheit N Leiterabschnitte aufweist, die gegeneinander elektrisch isoliert und jeweils mit einem der N Kontaktabschnitte der zweiten Anschlusseinheit elektrisch leitfähig verbunden sind, wobei ein Befestigungsmittel vorgesehen ist, durch welches die erste Anschlusseinheit und die zweite Anschlusseinheit aus einer losen Stellung in eine befestigte Stellung überführbar sind, in welcher die erste Anschlusseinheit und die zweite Anschlusseinheit aneinander befestigt sind und die Leiteranordnung der ersten Anschlusseinheit und die Leiteranordnung der zweiten Anschlusseinheit gegeneinander elektrisch isoliert sind.
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Die erfindungsgemäße Anschlusseinrichtung für einen Stator mit einer eine Anzahl N Stränge aufweisenden Statorwicklung weist eine erste Anschlusseinheit und eine zweite Anschlusseinheit auf. Die erste Anschlusseinheit und die zweite Anschlusseinheit weisen jeweils N Kontaktabschnitte auf. Die erste und die zweite Anschlusseinheit weisen jeweils eine Leiteranordnung auf. Die Kontaktabschnitte der ersten Anschlusseinheit sind jeweils zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren eines von N Anschlussabschnitten der Statorwicklung eingerichtet. Die Leiteranordnung der ersten Anschlusseinheit verbindet die Kontaktabschnitte der ersten Anschlusseinheit elektrisch leitfähig. Die Kontaktabschnitte der zweiten Anschlusseinheit sind jeweils zum elektrisch leitfähigen Kontaktieren eines von weiteren N Anschlussabschnitten der Statorwicklung eingerichtet. Die Leiteranordnung der zweiten Anschlusseinheit weist N Leiterabschnitte auf. Die N Leiterabschnitte sind gegeneinander elektrisch isoliert. Die N Leiterabschnitte sind jeweils mit einem der N Kontaktabschnitte der zweiten Anschlusseinheit elektrisch leitfähig verbunden. Es ist ein Befestigungsmittel vorgesehen. Durch das Befestigungsmittel sind die erste Anschlusseinheit und die zweite Anschlusseinheit aus einer losen Stellung in eine befestigte Stellung überführbar. In der befestigten Stellung sind die erste Anschlusseinheit und die zweite Anschlusseinheit aneinander befestigt. In der befestigten Stellung sind ferner die Leiteranordnung der ersten Anschlusseinheit und die Leiteranordnung der zweiten Anschlusseinheit gegeneinander elektrisch isoliert.
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Die erfindungsgemäße Anschlusseinrichtung zeichnet sich insbesondere durch das Befestigungsmittel aus, welches es erlaubt, die Anschlusseinheiten separat auszubilden und aneinander zu befestigen. In der befestigten Stellung sind die Kontaktabschnitte der ersten Anschlusseinheit und der zweiten Anschlusseinheit mit Anschlussabschnitten der Statorwicklung kontaktiert. Gleichzeitig kann eine Relativposition der Kontaktabschnitte der Anschlusseinheiten bezüglich der Anschlussabschnitte der Statorwicklung festgelegt werden. Dies erlaubt es, die Anschlussabschnitte ohne zusätzliche Werkzeuge, welche die Anschlussabschnitte positionieren, an den Anschlusseinheiten, beispielsweise durch Schweißen, zu befestigen. Eine korrespondierende Statoranordnung mit dem Stator und der Anschlusseinrichtung kann so besonders montagefreundlich ausgebildet werden.
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Es ist bevorzugt, dass die erste Anschlusseinheit und die zweite Anschlusseinheit ferner dazu eingerichtet sind, in der befestigten Stellung eine Rückstellkraft der Anschlussabschnitte aufzunehmen, insbesondere um Positionstoleranzen der Anschlussabschnitte auszugleichen. Die Leiteranordnung der ersten Anschlusseinheit ist vorzugsweise einstückig aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet. Die Leiteranordnung der ersten Anschlusseinheit kann bogenförmig, sichelförmig oder auch gerade ausgebildet sein. Ein jeweiliger Kontaktabschnitt kann einen Aufnahmeraum für einen der Anschlussabschnitte ausbilden. Benachbarte Paare der Kontaktabschnitte der ersten Anschlusseinheit und/oder der zweiten Anschlusseinheit sind vorzugsweise äquidistant angeordnet. Die Leiterabschnitte der zweiten Anschlusseinheit sind vorzugsweise durch separate, jeweils einstückig ausgebildete elektrische Leiter ausgebildet. Vorzugsweise ist N größer gleich drei, insbesondere genau gleich drei. Bevorzugt sind Relativpositionen der Leiterabschnitte zueinander durch die erste und/oder die zweite Anschlusseinheit festgelegt.
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Allgemein kann bei der erfindungsgemäßen Anschlussvorrichtung vorgesehen sein, dass eine der Anschlusseinheiten, insbesondere die erste Anschlusseinheit oder die zweite Anschlusseinheit, einen Isolationskörper aufweist, der an der Leiteranordnung der einen Anschlusseinheit angeordnet, bevorzugt angeformt, ist. Alternativ oder zusätzlich kann die andere der Anschlusseinheiten einen Isolationskörper aufweisen, der an der Leiteranordnung der einen Anschlusseinheit angeordnet, bevorzugt angeformt, ist. Der oder ein jeweiliger Isolationskörper kann durch eine die Leiteranordnung abschnittsweise und/oder zusammenhängend umgebende Umhüllung ausgebildet sein. Vorzugsweise weist der Isolationskörper Öffnungen auf, welche die Kontaktabschnitte freilegen. Der oder ein jeweiliger Isolationskörper ist bevorzugt durch Umspritzen der Leiteranordnung ausgebildet. Andere formgebende Beschichtungen der Leiteranordnung sind auch möglich. Auch kann der Isolationskörper separat durch ein beliebiges, formgebendes Verfahren hergestellt werden und erst in einem letzten Schritt auf die Leiteranordnung angebracht werden. Wenn der Isolationskörper an der zweiten Anschlusseinheit angeordnet ist, kann er Relativpositionen der Leiterabschnitte zueinander festlegen.
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Es ist bei der erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtung bevorzugt, dass das Befestigungsmittel einen ersten Befestigungsabschnitt und einen zweiten Befestigungsabschnitt aufweist, die in der befestigten Stellung ineinandergreifen. Durch den ersten Befestigungsabschnitt und den zweiten Befestigungsabschnitt können die Anschlusseinheiten in der befestigten Stellung formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sein.
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Insbesondere weist das Befestigungsmittel einen ersten Befestigungsabschnitt und einen zweiten Befestigungsabschnitt auf, die in der befestigten Stellung ineinandergreifen. Dabei weist eine der ersten oder zweiten der Anschlusseinheiten einen Isolationskörper auf, der an der Leiteranordnung der einen der ersten oder zweiten Anschlusseinheit angeordnet ist und den ersten Befestigungsabschnitt ausbildet. Dabei ist der zweite Befestigungsabschnitt durch die andere der ersten oder zweiten Anschlusseinheiten ausgebildet.
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In Weiterbildung kann ferner vorgesehen sein, dass der erste Befestigungsabschnitt und der zweite Befestigungsabschnitt jeweils ein Rastelement ausbilden, wobei das Rastelement des ersten Befestigungsabschnitts und das Rastelement des zweiten Befestigungsabschnitts in der befestigten Stellung unter Ausbildung einer Rastverbindung ineinandergreifen. Die Rastverbindung erlaubt dabei eine aufwandsarme Befestigung ohne zusätzliche Werkzeuge. Es ist möglich, dass der erste Befestigungsabschnitt und der zweite Befestigungsabschnitt ferner jeweils ein oder mehrere weitere entsprechende Rastelemente ausbilden. Eines der Rastelemente oder ein jeweiliges Rastelement kann dazu eingerichtet sein, beim Übergang aus der losen Stellung in die befestigte Stellung elastisch verformt zu werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass einer der Befestigungsabschnitte einen Vorsprung ausbildet und der andere der Befestigungsabschnitte eine mit dem Vorsprung korrespondierende Ausnehmung ausbildet, wobei die Befestigungsabschnitte in der befestigten Stellung unter Ausbildung eines Formschlusses ineinandergreifen. Der Vorsprung und die Ausnehmung sind bevorzugt gegengleich ausgebildet. Die Befestigungsabschnitte können ein oder mehrere weitere Vorsprünge und Ausnehmungen aufweisen.
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Bevorzugt bildet der Isolationskörper der einen Anschlusseinheit den ersten Befestigungsabschnitt aus. Besonders bevorzugt ist der zweite Befestigungsabschnitt durch die andere der Anschlusseinheiten ausgebildet.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltungsvariante bildet der Isolationskörper der anderen der Anschlusseinheiten den zweiten Befestigungsabschnitt aus. Es ist so möglich, dass die Befestigungsabschnitte bzw. das Befestigungsmittel durch die Isolationskörper der Anschlusseinheiten ausgebildet ist bzw. sind.
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Gemäß einer zweiten Ausgestaltungsvariante ist vorgesehen, dass der zweite Befestigungsabschnitt durch die Leiteranordnung der anderen der Anschlusseinheiten ausgebildet ist. In diesem Fall wird also der Isolationskörper mit der Leiteranordnung, welche die Befestigungsabschnitte ausbildet, ineinandergreifend verbunden.
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Bei der erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtung kann vorgesehen sein, dass das Befestigungsmittel dazu eingerichtet ist, die erste Anschlusseinheit und die zweite Anschlusseinheit in der befestigten Stellung durch eine auf die die erste Anschlusseinheit und die zweite Anschlusseinheit wirkende Kraft zusammen zu zwingen, sodass die Anschlussabschnitte des Stators an den Kontaktabschnitten elektrisch leitfähig, insbesondere durch stoffschlüssiges Verfügen, befestigbar sind. Bei dieser Ausgestaltung ist das Befestigungsmittel also als zusätzliche, von den Anschlusseinheiten separate Komponente vorgesehen. Vorzugsweise ist das Befestigungsmittel in der befestigten Stellung von den Anschlusseinheiten lösbar, insbesondere in die lose Stellung zurückführbar, ausgebildet.
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Mit Vorteil kann ferner vorgesehen sein, dass ein jeweiliger Kontaktabschnitt der ersten Anschlusseinheit als Ausnehmung der Leiteranordnung der ersten Anschlusseinheit ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein jeweiliger Kontaktabschnitt der zweiten Anschlusseinheit als Ausnehmung eines der Leiterabschnitte der Leiteranordnung der zweiten Anschlusseinheit ausgebildet ist. Durch die Ausnehmung kann der Aufnahmeraum zur Aufnahme der zu kontaktierenden Anschlussabschnitte ausgebildet sein, welcher eine Bewegung des Anschlussabschnitts in zwei Raumrichtungen hemmt. Dadurch in einer Orientierung der Anschlussabschnitte festgelegt werden. Vorzugsweise ist eine durch das Befestigungsmittel ausgeübte Haltekraft groß genug, um die Anschlusseinheiten in der befestigten Stellung in einer vorgegebenen Position zu halten.
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Bevorzugt ist die Leiteranordnung der ersten Anschlusseinheit als Stromschiene ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein jeweiliger Leiterabschnitt der Leiteranordnung der zweiten Anschlusseinheit als Stromschiene ausgebildet sein.
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Die Kontaktabschnitte der ersten Anschlusseinheit und/oder der zweiten Anschlusseinheit können jeweils eine Führung aufweisen, wobei ein jeweiliger Kontaktabschnitt eine Wand aufweist, die den Aufnahmeraum einseitig begrenzt, und die Führung des Kontaktabschnitts eine Wand aufweist, die gegenüber der Wand des Kontaktabschnitts vom Aufnahmeraum wegweisend abgeschrägt ist. Durch die Führung können Positionstoleranzen der Anschlussabschnitte beim Anordnen der Anschlusseinheit an den Anschlussabschnitten ausgeglichen werden. Durch die Führung können die Anschlussabschnitte, wenn Sie fertigungsbedingt nicht exakt entsprechend den Positionen der Kontaktabschnitte ausgerichtet sind, einfacher in den Aufnahmeräumen aufgenommen oder - bildlich gesprochen - eingefangen werden. Dadurch kann das Anordnen der Anschlussabschnitte in den Kontaktabschnitten ganz erheblich erleichtert und einfach automatisiert werden. Die Montagefreundlichkeit kann so Vorteilhaft erhöht werden.
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Bevorzugt ist die Führung an einem der Leiteranordnung gegenüberliegenden Ende eines jeweiligen Kontaktabschnitts angeordnet. Bevorzugt ist der N-te Kontaktabschnitt zwischen dem ersten und dem (N-1)-ten Kontaktabschnitt der ersten Anschlusseinheit und/oder zweiten Anschlusseinheit angeordnet. Bevorzugt ist die Führung an die Wand des Kontaktabschnitts anschließend ausgebildet. Die erste Wand der Führung kann mit der ersten Wand des Kontaktabschnitts einen, insbesondere stumpfen, Winkel einschließen.
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Bei der erfindungsgemäßen Anschlusseinheit kann vorgesehen sein, dass der N-te Kontaktabschnitt der ersten Anschlusseinheit und/oder zweiten Anschlusseinheit eine zweite Wand aufweist, die den Aufnahmeraum auf einer der ersten Wand gegenüberliegenden Seite einseitig begrenzt, sodass der N-te Kontaktabschnitt zum Einfassen des Anschlussabschnitts eingerichtet ist. Der N-te Kontaktabschnitt kann somit eine Referenzposition für die übrigen Kontaktabschnitte ausbilden und einen der Anschlussabschnitte beidseitig einfassen.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Führung des N-ten Kontaktabschnitts eine zweite Wand aufweist, die gegenüber der zweiten Wand des N-ten Kontaktabschnitts vom Aufnahmeraum wegweisend abgeschrägt ist, sodass die Führung gegenüber einem Abstand der ersten Wand des Kontaktabschnitts zur zweiten Wand des N-ten Kontaktabschnitts aufgeweitet ist. Dadurch kann die Führung die Positionstoleranzen des Anschlussabschnitts in zwei Richtungen ausgleichen. Die zweite Wand des Kontaktabschnitts kann mit der zweiten Wand der Führung einen, insbesondere stumpfen, Winkel einschließen. Die erste Wand und die zweite Wand der Führung können sich entlang von Geraden erstrecken, die einen spitzen Winkel, insbesondere einen Winkel zwischen 40 und 80 Grad, einschließen.
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Der N-te Kontaktabschnitt der ersten Anschlusseinheit und/oder zweiten Anschlusseinheit kann ferner eine dritte Wand aufweisen, welche den Aufnahmeraum in einer zur ersten Wand senkrechten Richtung begrenzt. Die dritte Wand kann einen Anschlag für den in den Aufnahmeraum aufzunehmenden Anschlussabschnitt ausbilden. Bevorzugt verläuft die dritte Wand senkrecht zur zweiten Wand. Die dritte Wand kann die erste Wand und die zweite Wand verbinden.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist der Aufnahmeraum eines jeweiligen des ersten bis (N-1)-ten Kontaktabschnitts der ersten Anschlusseinheit und/oder zweiten Anschlusseinheit auf einer der ersten Wand gegenüberliegenden Seite offen. Dies ermöglicht es, die Anschlussabschnitte einfach in die Aufnahmeräume aufzunehmen, wenn die Anschlussabschnitte zueinander radial ausgerichtet sind. So kann die Anschlusseinheit mittels einer senkrecht oder entlang einer Erstreckungsrichtung der Anschlussabschnitte gerichteten Linearbewegung an den Anschlussabschnitten angeordnet werden, da die bezüglich der Linearbewegung unterschiedlich ausgerichteten Anschlussabschnitte nicht an der offenen Seite verkanten können.
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Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausgestaltungsvariante weisen die ersten bis (N-1)-ten Kontaktabschnitte der ersten Anschlusseinheit und/oder zweiten Anschlusseinheit jeweils eine der ersten Wand gegenüberliegende zweite Wand auf, die vom Aufnahmeraum wegweisend abgeschrägt ist. Dies ermöglicht es, die Anschlussabschnitte einfach in die Aufnahmeräume aufzunehmen, wenn die Anschlussabschnitte zueinander radial ausgerichtet sind. So kann die Anschlusseinheit mittels einer senkrecht oder entlang einer Erstreckungsrichtung der Anschlussabschnitte gerichteten Linearbewegung an den Anschlussabschnitten angeordnet werden, da die bezüglich der Linearbewegung unterschiedlich ausgerichteten Anschlussabschnitte nicht an der zweiten Wand verkanten, sondern an ihr entlangleiten können. Bevorzugt ist die zweite Wand des Kontaktabschnitts zum N-ten Kontaktabschnitt hinweisend abgeschrägt.
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Gemäß einer dritten bevorzugten Ausgestaltungsvariante weist ein jeweiliger der ersten bis (N-1)-ten Kontaktabschnitte der ersten Anschlusseinheit und/oder zweiten Anschlusseinheit eine zweite Wand auf, die den Aufnahmeraum auf einer der ersten Wand gegenüberliegenden Seite einseitig begrenzt, sodass der jeweilige Kontaktabschnitt zum Einfassen des Anschlussabschnitts eingerichtet ist. Besonders bevorzugt sind die ersten und zweiten Wände der N Kontaktabschnitte parallel zueinander ausgerichtet sind. So kann die Anschlusseinheit mittels einer senkrecht oder entlang einer Erstreckungsrichtung der Anschlussabschnitte gerichteten Linearbewegung an den Anschlussabschnitten angeordnet werden, wenn die Anschlussabschnitte parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Dabei ist es bevorzugt, dass die Führungen eines jeweiligen der ersten bis (N-1)-ten Kontaktabschnitte jeweils eine zweite Wand aufweisen, die gegenüber der zweiten Wand des jeweiligen Kontaktabschnitts vom Aufnahmeraum wegweisend abgeschrägt ist, sodass die Führung gegenüber einem Abstand der ersten Wand des Kontaktabschnitts zur zweiten Wand des jeweiligen Kontaktabschnitts aufgeweitet ist. Die zweite Wand des Kontaktabschnitts kann mit der zweiten Wand der Führung einen, insbesondere stumpfen, Winkel einschließen. Die erste Wand und die zweite Wand der Führung können sich entlang von Geraden erstrecken, die einen spitzen Winkel, insbesondere einen Winkel zwischen 40 und 80 Grad, einschließen. Die Führungen der ersten bis N-ten Kontaktabschnitte können gleichartig ausgebildet sein.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass die ersten bis (N-1)-ten Kontaktabschnitte der ersten Anschlusseinheit und/oder zweiten Anschlusseinheit jeweils eine weitere Wand aufweisen, welche den Aufnahmeraum in einer zur ersten Wand senkrechten Richtung begrenzt. Die weitere Wand kann einen Anschlag für den in den Aufnahmeraum aufzunehmenden Anschlussabschnitt ausbilden. Wenn der Kontaktabschnitt die zweite Wand aufweist, kann vorgesehen sein, dass die weitere Wand senkrecht zur zweiten Wand verläuft und/oder die erste Wand und die zweite Wand verbindet.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Statoranordnung für eine elektrische Maschine, aufweisend: einen Stator, aufweisend einen Statorkern mit einer axialen Stirnseite und eine Statorwicklung, die eine Anzahl N Stränge aufweist und abschnittsweise aus Formleitern, die sich durch den Statorkern erstrecken, und aus ersten bis 2N-ten Anschlussabschnitten, die sich an der Stirnseite an einen Teil der Formleiter anschließend an unterschiedlichen Winkelpositionen einer Umfangsrichtung in Axialrichtung erstrecken, ausgebildet ist; und eine erfindungsgemäße Anschlusseinrichtung; wobei die Kontaktabschnitte der ersten Anschlusseinheit die ersten bis N-ten Anschlussabschnitte, insbesondere zur Ausbildung eines Sternpunkts, kontaktieren und die Kontaktabschnitte der zweiten Anschlusseinheit die (N+1)-ten bis (2N)-ten Anschlussabschnitte, insbesondere zur Ausbildung von Anschlüssen für die Stränge, kontaktieren.
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Die erfindungsgemäße Statoranordnung für eine elektrische Maschine weist einen Stator auf. Der Stator weist einen Statorkern auf. Der Statorkern weist eine axiale Stirnseite auf. Der Stator weist ferner Statorwicklung auf. Die Statorwicklung weist eine Anzahl N Stränge auf. Die Statorwicklung ist abschnittsweise aus Formleitern ausgebildet. Die Formleiter erstrecken sich durch den Statorkern. Die Statorwicklung ist ferner aus ersten bis 2N-ten Anschlussabschnitten gebildet. Die ersten bis 2N-ten Anschlussabschnitte erstrecken sich an der Stirnseite an einen Teil der Formleiter anschließend an unterschiedlichen Winkelpositionen einer Umfangsrichtung in Axialrichtung. Die Statoranordnung weist ferner eine erfindungsgemäße Anschlusseinrichtung auf. Die Kontaktabschnitte der ersten Anschlusseinheit kontaktieren die ersten bis N-ten Anschlussabschnitte, insbesondere zur Ausbildung eines Sternpunkts. Die Kontaktabschnitte der zweiten Anschlusseinheit kontaktieren die (N+1)-ten bis (2N)-ten Anschlussabschnitte, insbesondere zur Ausbildung von Anschlüssen für die Stränge.
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Der Statorkern ist bevorzugt durch eine Vielzahl von gegeneinander isolierten Statorblechen ausgebildet. Im Statorkern kann eine Vielzahl von entlang der Umfangsrichtung angeordneten Nuten ausgebildet sein, die sich von der Stirnseite zu einer axial gegenüberliegenden weiteren Stirnseite erstrecken. In den Nuten können die Formleiter aufgenommenen sein.
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Die Formleiter sind bevorzugt durch Stäbe aus einem elektrisch leitfähigen Metall, insbesondere Kupfer, ausgebildet. Bevorzugt sind die Formleiter in einer vorgegebenen geraden Anzahl von Schichten, insbesondere vier, sechs, acht, zehn oder zwölf Schichten, radial geschichtet in einer jeweiligen Nut angeordnet. Die Anzahl der Stränge entspricht typischerweise einer Anzahl von Phasen des Stators.
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Die Statorwicklung kann als Haarnadelwicklung ausgebildet sein. An der ersten Stirnseite und einer der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite können die Formleiter eines jeweiligen Strangs durch Verbinder derart miteinander elektrisch leitfähig verbunden sein, dass sie eine Reihenschaltung oder mehrere Reihenschaltungen ausbilden. Bevorzugt sind Verbinder erster Art an der ersten Stirnseite einstückig mit den Formleitern ausgebildet. An der zweiten Stirnseite können Paare von Formleitern durch Verbinder zweiter Art elektrisch leitfähig verbunden sein. Die Verbinder zweiter Art können jeweils zwei sich an die Formleiter des Paares, insbesondere einstückig, anschließende Verbindungsabschnitte aufweisen. Die Verbindungsabschnitte können paarweise miteinander, insbesondere stoffschlüssig, elektrisch leitfähig verbunden sein.
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Jeder Anschlussabschnitt kann mehrere Anschlusselemente umfassen, die sich jeweils an einen der Formleiter anschließen. Bevorzugt weist jeder Anschlussabschnitt für jede Reihenschaltung des Strangs ein Anschlusselement auf.
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Es kann vorgesehen sein, dass die ersten bis N-ten Anschlussabschnitte und/oder die (N+1)-ten bis (2N)-ten Anschlussabschnitte des Stators an ihrer jeweiligen Winkelposition in Umfangsrichtung radial ausgerichtet sind.
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Bei dem Stator können die Anschlussabschnitte ein Paar paralleler Seitenflächen aufweisen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die ersten bis (N-1)-ten Anschlussabschnitte gegenüber dem N-ten Anschlussabschnitt, derart verformt sind, dass die Paare paralleler Seitenflächen der ersten bis N-ten Anschlussabschnitte im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Alternativ oder zusätzlich können die (N+1)-ten bis (2N-1)-ten Anschlussabschnitte gegenüber dem (2N)-ten Anschlussabschnitt, derart verformt sein, dass die Paare paralleler Seitenflächen der (N+1)-ten bis (2N)-ten Anschlussabschnitte im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Die ersten bis N-ten Anschlussabschnitte bzw. die (N+1)-ten bis (2N-ten) Anschlussabschnitte können derart gleich orientiert sein, dass ihre Paare paralleler Seitenflächen im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
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Die Paare paralleler Seitenflächen der ersten bis (2N)-ten Anschlussabschnitte können parallel zueinander ausgerichtet sein. Es ist aber bevorzugt, dass die Paare paralleler Seitenflächen der ersten bis N-ten Anschlussabschnitte einerseits und die Paare paralleler Seitenflächen der (N+1)-ten bis (2N)-ten Anschlussabschnitte andererseits unterschiedlich ausgerichtet sind, insbesondere einen Winkel größer als null einschließen.
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In bevorzugter Ausgestaltung sind die Anschlussabschnitte durch Torsion um eine zu einer Längsachse des Stators parallelen Achse verformt. Dazu können die ersten bis (N-1)-ten Anschlussabschnitte und/oder die (N+1)-ten bis (2N-1)-ten Anschlussabschnitte einen Torsionsabschnitt aufweisen, welcher die Torsion ausbildet.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Statoranordnung, umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines Stators, aufweisend einen Statorkern mit einer axialen Stirnseite und eine Statorwicklung, die eine Anzahl N Stränge aufweist und abschnittsweise aus Formleitern, die sich durch den Statorkern erstrecken, und aus ersten bis 2N-ten Anschlussabschnitten, die sich an der Stirnseite an einen Teil der Formleiter anschließend an unterschiedlichen Winkelpositionen einer Umfangsrichtung in Axialrichtung erstrecken, ausgebildet ist; Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtung; Überführen des Befestigungsmittels aus der losen Stellung in die befestigte Stellung derart, dass die Kontaktabschnitte der ersten Anschlusseinheit die ersten bis N-ten Anschlussabschnitte, insbesondere zur Ausbildung eines Sternpunkts, kontaktieren und die Kontaktabschnitte der zweiten Anschlusseinheit die (N+1)-ten bis (2N)-ten Anschlussabschnitte, insbesondere zur Ausbildung von Anschlüssen für die Stränge, kontaktieren.
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Dabei lassen sich sämtliche Ausführungen zur Anschlusseinrichtung auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen, sodass auch mit diesem die zuvor genannten Vorteile erzielt werden können.
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In bevorzugter Weiterbildung umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner folgenden Schritt: Verfügen der Anschlussabschnitte und der Kontaktabschnitte, insbesondere unter Ausbildung stoffschlüssiger Fügeverbindungen, in der befestigten Stellung des Befestigungsmittels. Das Verfügen der Anschlussabschnitte und der Kontaktabschnitte erfolgt bevorzugt mittels Laserschweißen.
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Bei Verwendung einer Anschlusseinrichtung, bei der das Befestigungsmittel die Befestigungsabschnitte aufweist, kann das Überführen des Befestigungsmittels aus der losen Stellung in die befestigte Stellung umfassen: Durchführen einer Relativbewegung der Anschlusseinheiten aufeinander zu entlang einer im Wesentlichen senkrecht, insbesondere senkrecht, zu einer Erstreckungsrichtung der Anschlussabschnitte verlaufenden Bewegungsrichtung, sodass die Befestigungsabschnitte ineinandergreifend verbunden werden. Alternativ umfasst das Überführen ein Durchführen einer Relativbewegung der Anschlusseinheiten aufeinander zu entlang einer im Wesentlichen parallel, insbesondere parallel, zu einer Erstreckungsrichtung der Anschlussabschnitte verlaufenden Bewegungsrichtung, sodass die Befestigungsabschnitte ineinandergreifend verbunden werden.
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Bei Verwendung einer Anschlusseinrichtung, bei der das Befestigungsmittel dazu eingerichtet ist, die erste Anschlusseinheit und die zweite Anschlusseinheit in der befestigten Stellung durch eine auf die die erste Anschlusseinheit und die zweite Anschlusseinheit wirkende Kraft zusammen zu zwingen, kann das Überführen des Befestigungsmittels aus der losen Stellung in die befestigte Stellung umfassen: Zusammenzwingen der ersten Anschlusseinheit und der zweiten Anschlusseinheit mittels des Befestigungsmittels durch eine auf die erste Anschlusseinheit und die zweite Anschlusseinheit wirkende Kraft. Es können ferner Schritte des Lösens des Befestigungsmittels und des Entfernens des Befestigungsmittels nach dem Verfügen der Anschlussabschnitte und der Kontaktabschnitte vorgesehen sein.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine elektrische Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs, aufweisend: eine erfindungsgemäße Statoranordnung oder eine durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Statoranordnung; und einen drehbar innerhalb des Stators gelagerten Rotor.
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Die elektrische Maschine ist bevorzugt als Synchronmaschine oder als Asynchronmaschine ausgebildet. Der Rotor ist bevorzugt permanent erregt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtung;
- 2 eine Detailansicht eines Kontaktabschnitts der ersten Anschlusseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 3 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Statoranordnung mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Anschlusseinrichtung;
- 4 eine perspektivische Detailansicht der Anschlusseinrichtung in der befestigten Stellung;
- 5 bis 7 jeweils eine Draufsicht auf die Anschlusseinrichtung beim Übergang von einer losen Stellung in eine befestigte Stellung;
- 8 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtung;
- 9 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtung;
- 10 eine Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtung;
- 11 eine stirnseitige Detailansicht eines Stators eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Statoranordnung;
- 12 bis 14 jeweils eine Draufsicht auf die Leiteranordnungen gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anschlusseinrichtung für die in 12 gezeigte Statoranordnung beim Übergang von einer losen Stellung in eine befestigte Stellung; und
- 15 eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
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1 ist eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anschlusseinrichtung 1. Die Anschlusseinrichtung 1 weist eine erste Anschlusseinheit 1a und eine zweite Anschlusseinheit 1b auf.
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Die erste Anschlusseinheit 1a weist drei Kontaktabschnitte 2a, 2b, 2c auf. Die Kontaktabschnitte 2a, 2b, 2c sind jeweils zum Kontaktieren eines von drei Anschlussabschnitten 105a, 105b, 105c eines Stators 101 (siehe 3) eingerichtet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist jeder Kontaktabschnitt 2a, 2b, 2c eine erste Wand 3a und eine zweite Wand 3b auf, die in 1 repräsentativ für die Kontaktabschnitte 2b, 2c beim Kontaktabschnitt 2a mit Bezugszeichen versehen sind. Jeder Kontaktabschnitt 2a, 2b, 2c bildet einen Aufnahmeraum 4 aus, der zum Einfassen eines der drei Anschlussabschnitte 105a, 105b, 105c eingerichtet ist und durch die erste Wand 3a und die zweite Wand 3b begrenzt ist. Die Wände 3a, 3b aller Kontaktabschnitte 2a, 2b, 2c sind dabei parallel zueinander ausgerichtet. Darüber hinaus weist jeder Kontaktabschnitt 2a, 2b, 2c eine dritte Wand 3c auf, welche senkrecht zur ersten Wand 3a und zur zweiten Wand 3b verläuft und den Aufnahmeraum ebenfalls begrenzt.
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Daneben weist die erste Anschlusseinheit 1a eine Leiteranordnung 5 auf, welche die Kontaktabschnitte 2a, 2b, 2c elektrisch leitfähig verbindet. Die Leiteranordnung 5 ist dazu als, hier exemplarisch bogenförmige bzw. sichelförmige, Stromschiene ausgebildet. Die Kontaktabschnitte 2a, 2b, 2c sind als Ausnehmungen der Leiteranordnung 5 bzw. der Stromschiene ausgebildet.
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Die Anschlusseinheit 1a umfasst ferner einen Isolationskörper 6, der an der Leiteranordnung 5 angeordnet ist und die Kontaktabschnitte 2a, 2b, 2c freilegende Öffnungen 7a, 7b, 7c aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Isolationskörper 6 an der Leiteranordnung 5 angeformt und durch eine die Leiteranordnung 5 abschnittsweise umgebende und zusammenhängende Umhüllung ausgebildet. Der Isolationskörper 6 ist aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff, gebildet.
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Die zweite Anschlusseinheit 1b weist drei Kontaktabschnitte 2d, 2e, 2f auf. Die Kontaktabschnitte 2d, 2e, 2f sind jeweils zum Kontaktieren eines von drei Anschlussabschnitten 105d, 105e, 105f des Stators 101 (siehe 3) eingerichtet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist jeder Kontaktabschnitt 2d, 2e, 2f eine erste Wand 3a und eine zweite Wand 3b auf, die in 1 repräsentativ für die Kontaktabschnitte 2e, 2f beim Kontaktabschnitt 2d mit Bezugszeichen versehen sind. Jeder Kontaktabschnitt 2d, 2e, 2f bildet einen Aufnahmeraum 4 aus, der zum Einfassen eines der drei Anschlussabschnitte 105d, 105e, 105f eingerichtet ist und durch die erste Wand 3a und die zweite Wand 3b begrenzt ist. Die Wände 3a, 3b aller Kontaktabschnitte 2d, 2e, 2f sind dabei parallel zueinander ausgerichtet. Darüber hinaus weist jeder Kontaktabschnitt 2d, 2e, 2f eine dritte Wand 3c auf, welche senkrecht zur ersten Wand 3a und zur zweiten Wand 3b verläuft und den Aufnahmeraum ebenfalls begrenzt.
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Eine Leiteranordnung 5 der zweiten Anschlusseinheit 1b ist durch eine der Anzahl der Kontaktabschnitte 2d, 2e, 2f entsprechende Anzahl von Leiterabschnitten 14a, 14b, 14c ausbildet. Die Leiterabschnitte 14a, 14b, 14c sind gegeneinander elektrisch isoliert und jeweils mit einem der Kontaktabschnitte 2d, 2e, 2f elektrisch leitfähig verbunden. Die Leiterabschnitt 14a, 14b, 14c sind jeweils durch eine Stromschiene ausgebildet.
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Die zweite Anschlusseinheit 1b umfasst - wie die erste Anschlusseinheit 1a - ferner einen Isolationskörper 6, der an der Leiteranordnung 5 angeordnet ist und die Kontaktabschnitte 2d, 2e, 2f freilegende Öffnungen 7a, 7b, 7c aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Isolationskörper 6 an der Leiteranordnung 5 angeformt und durch eine die Leiteranordnung 5 abschnittsweise umgebende und zusammenhängende Umhüllung ausgebildet. Der Isolationskörper 6 ist aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, beispielsweise einem Kunststoff, gebildet. Der Isolationskörper 6 isoliert die Leiterabschnitte 14a, 14b, 14b gegeneinander und legt die Relativposition der Leiterabschnitte 14a, 14b, 14c zueinander fest.
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Die Anschlusseinrichtung 1 weist ein Befestigungsmittel 17 auf. Dazu bildet die erste Anschlusseinheit 1a einen ersten Befestigungsabschnitt 8 des Befestigungsmittels 17 aus. Der erste Befestigungsabschnitt 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch zwei Rastelemente 9a, 9b ausgebildet. Ebenso bildet die zweite Anschlusseinheit 1b einen zweiten Befestigungsabschnitt 10 des Befestigungsmittels 17 aus, der durch Rastelemente 9c, 9d ausgebildet ist. Im ersten Ausführungsbeispiel sind die Befestigungsabschnitte 8, 10 bzw. die Rastelemente 9a-d durch den Isolationskörper 6 der jeweiligen Anschlusseinheit 1a, 1b ausgebildet.
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Der erste Befestigungsabschnitt 8 ist dazu eingerichtet, mit dem zweiten Befestigungsabschnitt 10 derart ineinanderzugreifen, dass die erste Anschlusseinheit 1a und die zweite Anschlusseinheit 1b aus einer losen Stellung in eine befestigte Stellung überführbar sind. In der befestigten Stellung sind die erste Anschlusseinheit 1a und die zweite Anschlusseinheit 1b aneinander befestigt und die Leiteranordnung 5 der Anschlusseinheit 1a und eine Leiteranordnung 5 der zweiten Anschlusseinheit 1b gegeneinander elektrisch isoliert.
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2 ist eine Detailansicht des Kontaktabschnitts 2a, dessen Darstellung repräsentativ für die weiteren Kontaktabschnitte 2b-f ist.
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Der Kontaktabschnitt 2a weist eine Führung 11 auf, die gegenüber einem Abstand d der ersten Wand 3a zur zweiten Wand 3b, aufgeweitet ist. Die Führung 11 schließt sich dabei an die erste Wand 3a und an die zweite Wand 3b auf einer der dritten Wand 3c gegenüberliegenden Seite der ersten Wand 3a und der zweiten Wand 3b an. Die Führung 11 weist ihrerseits eine erste Wand 12a und eine zweite Wand 12b auf. Die erste Wand 12a der Führung 11 schließt sich an der der dritten Wand 3c gegenüberliegenden Seite an die erste Wand 3a des Kontaktabschnitts 2a an. Die zweite Wand 12b der Führung 11 schließt sich an der der dritten Wand 3c gegenüberliegenden Seite an die zweite Wand 3b des Kontaktabschnitts 2a an. Die erste Wand 12a und die erste Wand 3a schließen einen stumpfen Winkel 13 ein. Ebenso schließen die zweite Wand 3b und die zweite Wand 12b einen stumpfen Winkel ein. Die Wände 12a, 12b der Führung 11 erstrecken sich jeweils entlang einer Geraden. Die Geraden schneiden sich unter einen spitzen Winkel von etwa 60 Grad.
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3 ist eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Statoranordnung 100. Die Statoranordnung 100 weist einen Stator 101, und die Anschlusseinrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auf.
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Der Stator 101 weist einen Statorkern 102 auf, der hier exemplarisch aus einer Vielzahl von axial geschichteten und gegeneinander elektrisch isolierten Statorblechen aus einem weichmagnetischen Werkstoff gebildet ist. Daneben weist der Stator 101 eine Statorwicklung 103, die als Haarnadelwicklung ausgebildet ist, auf. Die Statorwicklung 103 weist hier exemplarisch drei Stränge auf und ist abschnittsweise aus Formleitern 104a, 104b, die sich durch den Statorkern 102 erstrecken gebildet. Die Statorwicklung 103 ist ferner abschnittsweise aus ersten bis sechsten Anschlussabschnitten 105a bis 105f, die sich an einer ersten Stirnseite 106 des Statorkerns 102 an einem Teil der Formleiter 104a, 104b anschließend an unterschiedlichen Winkelposition einer Umfangsrichtung in Axialrichtung erstrecken, gebildet.
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Die ersten bis dritten Anschlussabschnitte 105a, 105b, 105c sind zur Ausbildung eines Sternpunkts eingerichtet. Die vierten bis sechsten Anschlussabschnitte 105d, 105e, 105f sind jeweils zur Ausbildung eines Anschlusses für die Stränge eingerichtet. Die ersten bis dritten Anschlussabschnitte 105a, 105b, 105c sind exemplarisch radial innen an der jeweiligen Winkelposition angeordnet. Die vierten bis sechsten Anschlussabschnitte 105d, 105e, 105f sind exemplarisch radial außen an einer jeweiligen der Winkelposition angeordnet.
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Mit Bezug zu 1 weist ein Querschnitt eines jeweiligen Anschlussabschnitts 105a-f zwei parallele Seiten auf. Die zugehörigen Seitenflächen 107a, 107 b erstrecken sich in die Papierebene. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind lediglich der ersten Anschlussabschnitt 105a und der vierte Anschlussabschnitt 105d aus 1 mit Bezugszeichen versehen sind. Bei dem Stator 101 sind die ersten und zweiten Anschlussabschnitte 105a, 105b gegenüber dem dritten Anschlussabschnitt 105c derart verformt, dass die Paare paralleler Seitenflächen 107a, 107b der ersten bis dritten Anschlussabschnitte 105a, 105b, 105c im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Ohne diese Verformung wären die Anschlussabschnitte 105a, 105b, 105c wegen der im Wesentlichen zylindersymmetrischen Gestalt des Stators 101 radial ausgerichtet, sodass entsprechende Paare paralleler Seitenflächen 107a, 107b nicht parallel, sondern entsprechend ihrer Position in Umfangsrichtung schräg zueinanderstehen würden.
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Desgleichen sind auch der vierte und fünfte Anschlussabschnitt 105d, 105e gegenüber dem sechsten Anschlussabschnitt 105f derart verformt, dass die Paare paralleler Seitenflächen 107a, 107b der vierten bis sechsten Anschlussabschnitte 105d, 105e, 105f im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Paare paralleler Seitenflächen 107a, 107b aller Anschlussabschnitte 105a-f, also der ersten bis sechsten Anschlussabschnitte 105a-f, nicht parallel zueinander ausgerichtet. D. h., die Paare paralleler Seitenflächen 107a, 107b der ersten bis dritten Anschlussabschnitte 105a, 105b, 105c einerseits und die Paare paralleler Seitenflächen 107a, 107b der vierten bis sechsten Anschlussabschnitte 105d, 105e, 105f andererseits schließen miteinander einen Winkel ein, der größer als null Grad ist.
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Die Anschlussabschnitte 105a, 105b, 105d, 105e sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Torsion um eine zu einer Längsachse des Stators 101 parallelen Achse, verformt. Dazu sind in 4 Torsionsabschnitte 108 schematisch dargestellt, in denen der Verlauf der Anschlussabschnitte 105a, 105b, 105d, 105e die Torsion aufweist.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Statorwicklung 103 für jeden der Stränge zwei Reihenschaltungen von Formleitern 104a, 104b auf, die parallele Pfade des Strangs ausbilden. Jeder Anschlussabschnitt 105a-f umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Anschlusselemente 109a, 109b, die in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur beim Anschlussabschnitt 105c mit einem Bezugszeichen versehen sind. Ein jeweiliges Anschlusselement 109a, 109b schließt sich dabei an einen der bezüglich einer der Reihenschaltungen äußeren Formleiter 104a, 104b einstückig an.
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Die Statorwicklung 103 ist ferner abschnittsweise durch eine Vielzahl von Verbindern erster Art 110a und Verbindern zweiter Art 110b ausgebildet. Die Formleiter 104a, 104b eines jeweiligen Strangs sind durch die Verbinder erster Art 110a und Verbinder zweiter Art 110b zu den Reihenschaltungen miteinander verbunden. Die Verbinder erster Art 110a sind einstückig mit Paaren von Formleitern 104a, 104b ausgebildet. An einer der ersten Stirnseite 106 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 111 des Statorkerns 102 sind Paare von nicht durch Verbinder erster Art 110a verbundenen Formleitern 104a, 104b durch die Verbinder zweiter Art 110b miteinander verbunden. Die Verbinder zweiter Art weisen dazu zwei Verbindungelemente auf. Die Verbindungselemente sind jeweils einstückig mit einem der durch den Verbinder zweiter Art 110b verbunden Formleiter 104a, 104b ausgebildet. Die Verbindungselemente sind stoffschlüssig miteinander an der zweiten Stirnseite 111 verbunden, beispielsweise durch Schweißen.
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4 ist eine perspektivische Detailansicht der Anschlusseinrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in der befestigten Stellung.
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Die Befestigungsabschnitte 8, 10 der Anschlusseinheiten 1a, 1b sind in der befestigten Stellung ineinandergreifend verbunden, sodass die Rastelemente 9a, 9c und 9b, 9d zwei Rastverbindungen ausbilden.
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5 bis 7 sind jeweils eine Draufsicht auf die Anschlusseinrichtung 1 beim Übergang von einer losen Stellung in die befestigte Stellung.
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Wie 6 zu entnehmen ist, sind die Paare paralleler Seitenflächen 107a, 107b der Anschlussabschnitte 105a, 105b, 105c im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, wenn sie noch nicht in den Aufnahmeräumen 4 der Kontaktabschnitte 2a, 2b, 2c aufgenommen sind. Allerdings bestehen gewisse Positionstoleranzen der Anschlussabschnitte 105a bis 105c zueinander und der Anschlusselemente 109a, 109b zueinander. Dies gilt entsprechend für die Anschlussabschnitte 105d bis 105f.
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Wie 6 zu entnehmen ist, werden die Anschlusseinheiten 1a, 1b in einer zur Erstreckungsrichtung der Anschlussabschnitte 105a-f senkrechten Linearbewegungsrichtung, die durch Pfeile in 6 dargestellt ist, aufeinander zu bewegt. Dabei dienen die Führungen 11 dazu, die zuvor erwähnten Positionstoleranzen auszugleichen. Es ist zu beachten, dass die Aufnahme der Anschlussabschnitte 105a-f in die Aufnahmeräume 4 in diesem Ausführungsbeispiel durch die vorangegangene Verformung der Anschlussabschnitte 105a, 105b, 105d, 105e ermöglicht wird. Der erforderliche Kraftaufwand, um die Anschlussabschnitte 105a-f zwischen die parallelen Wände 3a, 3b zu führen, wäre bei einer radialen Ausrichtung der Anschlussabschnitte 105a-f nämlich zu hoch. Dabei ist es möglich die Befestigungsabschnitte durch eine Weiterführung der Linearbewegung zu verbinden. Es ist aber auch möglich die Befestigungsabschnitte durch eine Bewegung parallel zur Längsachse des Stators zu verbinden.
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7 zeigt die Anschlusseinrichtung 1 in ihrer befestigten Stellung, in welcher die Befestigungsabschnitte 8, 10 analog zu 4 ineinandergreifend verbunden sind.
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In dieser Stellung können die Kontaktabschnitte 2a-f und die Anschlussabschnitte 105a-f, beispielsweise durch Schweißen, miteinander verfügt werden.
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8 ist eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anschlusseinrichtung 1. Dabei entspricht die zweite Anschlusseinheit 1b jener gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Sämtliche Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 lassen sich bis auf die im Folgenden beschriebenen Abweichungen auf das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 8 übertragen.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist der erste Befestigungsabschnitt 8 des Befestigungsmittels 17 durch die Leiteranordnung 5 der Anschlusseinheit 1a ausgebildet, die dazu aus dem Isolationskörper 6 herausragt. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass der zweiten Befestigungsabschnitt 10 des Befestigungsmittels 17 durch die Leiteranordnung 5 der zweiten Anschlusseinheit 1b ausgebildet ist, wenn der erste Befestigungsabschnitt 8 - wie beim ersten Ausführungsbeispiel - durch den Isolationskörper 6 der ersten Anschlusseinheit 1a ausgebildet ist.
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9 ist eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der Anschlusseinrichtung 1. Dabei lassen sich alle Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel bis auf die im Folgenden beschriebenen Abweichungen auf das dritte Ausführungsbeispiel übertragen.
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Beim dritten Ausführungsbeispiel ist der erste Befestigungsabschnitt 8 des Befestigungsmittels 17 durch Vorsprünge 15a, 15b ausgebildet. Der zweite Befestigungsabschnitt 10 ist durch Ausnehmungen 16a, 16b, die gegengleich zu den Vorsprüngen 15a, 15b ausgebildet sind, ausgebildet. Die Vorsprünge 15a, 15b und die Ausnehmungen 16a, 16b korrespondieren, vergleichbar mit zwei Puzzleteilen, miteinander, um die Anschlusseinheiten 1a, 1b mittels eines Formschlusses aneinander zu befestigen. Beim dritten Ausführungsbeispiel werden die Anschlusseinheiten 1a, 1b auch durch eine Linearbewegung ineinandergreifend verbunden, um den Formschlusses auszubilden. Die Bewegungsrichtung der Linearbewegung verläuft jedoch parallel zur Erstreckungsrichtung der Anschlussabschnitte 105a-f.
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10 ist eine Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel einer Anschlusseinrichtung 1.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Anschlusseinheiten 1a, 1b keine Befestigungsabschnitte auf. Beim vierten Ausführungsbeispiel ist das Befestigungsmittel 17 ist dazu eingerichtet, die erste Anschlusseinheit 1a und die zweite Anschlusseinheit 1b in der befestigten Stellung durch eine auf die Anschlusseinheiten 1a, 1b wirkende Kraft zusammen zu zwingen, sodass die Anschlussabschnitte 105a-f in der befestigten Stellung elektrisch leitfähig an den Kontaktabschnitten 2a-f befestigt werden können. Dies kann beispielsweise durch stoffschlüssiges Verfügen, insbesondere durch Schweißen, geschehen. Das Befestigungsmittel 17 ist als zusätzliche, von den Anschlusseinheiten 1a, 1b separate Komponente der Anschlusseinrichtung 1 ausgebildet. Das Befestigungsmittel ist in der befestigten Stellung, insbesondere nach Herstellung der Befestigung der Anschlussabschnitte 105a-f an den Kontaktabschnitten 2a-f, lösbar, sodass das Befestigungsmittel 17 nicht an der Statoranordnung 100 verbleibt.
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11 eine stirnseitige Detailansicht eines Stators 101 eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Statoranordnung 100. Bei dem Stator 101 sind die Anschlussabschnitte 105a-f an ihrer jeweiligen Winkelposition in Umfangsrichtung radial ausgerichtet.
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12 bis 14 sind jeweils eine Draufsicht auf die Leiteranordnungen 5 der Anschlusseinheiten 1a, 1b gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Anschlusseinrichtung 1 für die in 11 gezeigte Statoranordnung beim Übergang von einer losen Stellung in eine befestigte Stellung. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf die Darstellung des Isolationskörpers 6 und des Befestigungsmittels 17 in 12 bis 14 verzichtet. Es lassen sich jedoch alle Ausführungen zum Isolationskörper 6 und zum Befestigungsmittel 17 aus den vorangegangenen Ausführungsbeispielen auf das fünfte Ausführungsbeispiel übertragen.
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12 zeigt die Leiteranordnungen 5 in der losen Stellung der Anschlusseinheiten 1a, 1b.
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Bei der ersten Anschlusseinheit 1a ist die jeweilige zweite Wand 3b des ersten Kontaktabschnitts 2a und des zweiten Kontaktabschnitts 2b vom Aufnahmeraum 4 wegweisend abgeschrägt. Die Führung 11 des ersten Kontaktabschnitts 2a und des zweiten Kontaktabschnitts 2b ist durch die erste Wand 12a, die sich an die erste Wand 3a des ersten Kontaktabschnitts 2a bzw. des zweiten Kontaktabschnitts 2b anschließt, ausgebildet. Das heißt, dass bei der Führung 11 des ersten Kontaktabschnitts 2a und des zweiten Kontaktabschnitts 2b keine zweite Wand 12b vorgesehen ist. Der dritte Kontaktabschnitt 2c entspricht jenem des ersten Ausführungsbeispiels.
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Bei der zweiten Anschlusseinheit 1b ist der jeweilige Aufnahmeraum 4 des ersten Kontaktabschnitts 2d und des zweiten Kontaktabschnitts 2e auf einer der ersten Wand 3a gegenüberliegenden Seite offen. Das heißt, dass beim ersten Kontaktabschnitt 2d und beim zweiten Kontaktabschnitt 2e keine zweite Wand vorgesehen ist. Die Führung 11 des ersten Kontaktabschnitts 2d und des zweiten Kontaktabschnitts 2e ist durch ihre erste Wand 12a, die sich an die erste Wand 3a des ersten Kontaktabschnitts 2d bzw. des zweiten Kontaktabschnitts 2e anschließt, ausgebildet. Das heißt, dass bei der Führung 11 des zweiten Kontaktabschnitts 2d und des zweiten Kontaktabschnitts 2e keine zweite Wand 12b vorgesehen ist. Der dritte Kontaktabschnitt 2c entspricht jenem des ersten Ausführungsbeispiels.
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Wie in 12 bis 14 dargestellt werden die Anschlusseinheiten 1a, 1b analog zu 5 bis 7 aus der losen Stellung in die in 14 dargestellte befestigte Stellung überführt. Die abgeschrägten zweiten Wände 3b der ersten und zweiten Kontaktabschnitte 2a, 2b der ersten Anschlusseinheit 1a ermöglichen hier einen Ausgleich der Positionstoleranzen auch dadurch, dass die Anschlussabschnitte 105a, 105b an den zweiten Wänden 2a, 2b entlang gleiten können. Die offene Ausgestaltung der ersten und zweiten Kontaktabschnitte 2d, 2e der zweiten Anschlusseinheit 1b ermöglich, dass die Anschlussabschnitte 105a, 105b bei der Linearbewegung nicht verkanten. So wird die Anordnung der Anschlusseinrichtung 1 an den Anschlussabschnitten 105a-f auch bei deren radialer Ausrichtung durch die Linearbewegung ermöglicht.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele eines Verfahrens zur Herstellung einer Statoranordnung 100 beschrieben, die anhand der 1 bis 14 näher erläutert werden.
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Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist ein Schritt des Bereitstellens eine Stators 101 vorgesehen. Es ist ferner ein weiterer Schritt des Bereitstellens einer Anschlusseinrichtung 1 vorgesehen. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Überführens des Befestigungsmittels 17 aus der losen Stellung in die befestigte Stellung derart, dass die Kontaktabschnitte der ersten Anschlusseinheit 1a die ersten bis dritten Anschlussabschnitte 105a, 105b, 105c zur Ausbildung eines Sternpunkts kontaktieren und die Kontaktabschnitte der zweiten Anschlusseinheit 1b die vierten bis sechsten Anschlussabschnitte 105d, 105e, 105f zur Ausbildung von Anschlüssen für die Stränge kontaktieren.
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Der Schritt des Überführens umfasst dabei ein Durchführen einer Relativbewegung der Anschlusseinheiten 1a, 1b aufeinander zu entlang einer im Wesentlichen senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung der Anschlussabschnitte 105a-f verlaufenden Erstreckungsrichtung, sodass die Befestigungsabschnitte 8, 10 ineinandergreifen, wenn die Anschlusseinrichtung 1 gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
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Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des Verfahrens umfasst der Schritt des Überführens ein Durchführen einer Relativbewegung der Anschlusseinheiten 1a, 1b aufeinander zu entlang einer im Wesentlichen parallel zu einer Erstreckungsrichtung der Anschlussabschnitte 105a-f verlaufenden Bewegungsrichtung, sodass die Befestigungsabschnitte 8, 10 ineinandergreifen, wenn die Anschlusseinrichtung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
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Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel des Verfahrens umfasst das Überführen des Befestigungsmittels 17 aus der losen Stellung in die befestigte Stellung ein Zusammenzwingen der ersten Anschlusseinheit 1a und der zweiten Anschlusseinheit 1b mittels des Befestigungsmittels 17 durch eine auf die erste Anschlusseinheit 1a und die zweite Anschlusseinheit 1b wirkende Kraft, wenn die Anschlusseinrichtung 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel verwendet wird.
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Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens ist ein anschließender Schritt des Verfügens der Anschlussabschnitte 105a-f und der Kontaktabschnitte 2a-f unter Ausbildung stoffschlüssiger Fügeverbindungen, beispielsweise durch Laserschweißen, in der befestigten Stellung des Befestigungsmittels 17 vorgesehen sein. Beim zweiten Ausführungsbeispiel können anschließende Schritte des Lösens des Befestigungsmittels 17 und des Entfernens des Befestigungsmittels 17 vorgesehen sein.
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15 ist eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs 200 mit einem Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 201, die zum Antreiben des Fahrzeugs 200 eingerichtet ist.
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Die elektrische Maschine 201 umfasst eine Statoranordnung 100 gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele bzw. eine durch das Verfahren erhaltene Statoranordnung 100 und einen drehbar innerhalb der Statoranordnung 100 gelagerten Rotor 202. Die elektrische Maschine 201 ist als Teil eines Antriebstrangs des Fahrzeugs 200 ausgebildet. Die elektrische Maschine 201 kann eine Synchronmaschine sein. Der Rotor 202 ist bevorzugt permanenterregt. Alternativ ist die elektrische Maschine 201 eine Asynchronmaschine.
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Das Fahrzeug 200 kann dementsprechend ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) oder ein Hybridfahrzeug sein.
