DE102022110189B3 - Verfahren zur Prüfung der Isolationsfestigkeit eines Stators einer elektrischen Maschine insbesondere für einen Fahrantrieb eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zur Prüfung der Isolationsfestigkeit eines Stators einer elektrischen Maschine insbesondere für einen Fahrantrieb eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Prüfung der Isolationsfestigkeit eines Stators (1) einer elektrischen Maschine (10) insbesondere für einen Fahrantrieb (20) eines Kraftfahrzeugs. Der Stator (1) umfasst einen Statorkörper (11) mit Aufnahmenuten (2) und eine Wicklungsanordnung (3). In den Aufnahmenuten (2) ist jeweils ein Wicklungsabschnitt (13) der Wicklungsanordnung (3) angeordnet. Im Zuge der Herstellung des Stators (1) werden die folgenden Herstellungsteilprozesse ausgeführt werden: Ausstatten der Aufnahmenuten (2) mit einer Nutisolation (4) in einem ersten Herstellungsteilprozess; Anordnen der Wicklungsabschnitte (13) in den Aufnahmenuten (2) in einem zweiten Herstellungsteilprozess; Kontaktieren der Wicklungsabschnitte (13) zur Herstellung einer bestimmungsgemäß verschalteten Wicklungsanordnung (3) in einem dritten Herstellungsteilprozess. Dabei werden zwischen dem ersten und zweiten Herstellungsteilprozess eine erste Prüfung (15) der Isolationsfestigkeit und zwischen dem zweiten und dritten Herstellungsteilprozess eine zweite Prüfung (25) der Isolationsfestigkeit und nach dem dritten Herstellungsteilprozess eine dritte Prüfung (35) der Isolationsfestigkeit durchgeführt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Isolationsfestigkeit eines Stators einer elektrischen Maschine insbesondere für einen Fahrantrieb eines Kraftfahrzeugs. Der Stator umfasst wenigstens einen Statorkörper mit Aufnahmenuten und wenigstens eine Wicklungsanordnung. In den Aufnahmenuten ist jeweils wenigstens ein Wicklungsabschnitt der Wicklungsanordnung angeordnet.
  • Die elektrischen Maschinen in Elektro- oder Hybridfahrzeugen werden oft mit hohen Spannungen und hohen Stromstärken betrieben. Damit es im Betrieb nicht zu Ausfällen kommt, müssen u. a. die Statoren auf ihre Isolationsfestigkeit überprüft werden. Dazu wird der Stator in der Regel nach seiner Fertigstellung einer abschließenden Prüfung (sog. End of Line-Prüfung, EOL-Prüfung) unterzogen. Weist ein Stator keine ausreichende Isolationsfestigkeit auf und fällt daher durch die Prüfung, ist in der Regel ein sehr hoher Aufwand zur Nachbearbeitung nötig oder es kommt zu einem kostenintensiven Ausschuss.
  • Die JP 2005 080 359 A zeigt ein Fertigungsverfahren für einen Elektromotor mit einem Statorkern und einer Statorwicklung. Der Statorkern weist Nuten auf, in denen Wicklungsabschnitte der Statorwicklung eingebracht werden. Während der Fertigung erfolgt ein Isolationstest mit zwei Testungen. Die eine Testung dient zur Kontrolle der Isolation zwischen den einzelnen Phasen der Statorwicklung. Die andere Testung dient zur Kontrolle der Isolation zwischen dem Statorkern und den Phasen.
  • Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Möglichkeit zur Prüfung der Isolationsfestigkeit zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sollen eine zuverlässige Isolationsfestigkeit gewährleistet und zugleich der Ausschuss und der Nachbearbeitungsaufwand reduziert werden.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Prüfung der Isolationsfestigkeit eines Stators einer elektrischen Maschine insbesondere für einen Fahrantrieb eines wenigstens teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Der (bestimmungsgemäß montierte) Stator umfasst wenigstens einen Statorkörper mit Aufnahmenuten und wenigstens eine Wicklungsanordnung. Der Stator umfasst insbesondere ein Blechpaket oder ist als ein solches ausgebildet. In den Aufnahmenuten ist jeweils wenigstens ein Wicklungsabschnitt der Wicklungsanordnung angeordnet. Im Zuge der Herstellung des Stators werden wenigstens die folgenden Herstellungsteilprozesse ausgeführt: Ausstatten der Aufnahmenuten mit einer Nutisolation in einem ersten Herstellungsteilprozess; Anordnen der Wicklungsabschnitte in den Aufnahmenuten in einem zweiten Herstellungsteilprozess; Kontaktieren der (zusammengehörenden) Wicklungsabschnitte zur Herstellung einer bestimmungsgemäß verschalteten Wicklungsanordnung in einem dritten Herstellungsteilprozess. Dabei wird zwischen dem ersten und zweiten Herstellungsteilprozess wenigstens eine erste Prüfung der Isolationsfestigkeit durchgeführt. Zwischen dem zweiten und dritten Herstellungsteilprozess wird wenigstens eine zweite Prüfung der Isolationsfestigkeit durchgeführt. Nach dem dritten Herstellungsteilprozess wird wenigstens eine dritte Prüfung der Isolationsfestigkeit durchgeführt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bieten die gezielten Prüfungen der Isolationsfestigkeit zu bestimmten Zeitpunkten während der Herstellung des Stators. Das ermöglicht eine besonders genaue Zuordnung der einzelnen Isolationsfestigkeiten je Isolationspartner. Zudem können Defekte und Störungen besonders frühzeitig erkannt werden. Dadurch kann mit einem erheblich geringeren Aufwand nachgearbeitet werden. So kann in besonders vielen Fällen auf den Ausschuss des gesamten Stators verzichtet werden. Durch die zeitliche und lokale Zuordnung der Störungen können Einzelteile und beispielsweise die Nutisolation oder die Wicklungsabschnitte gezielt ausgetauscht werden. Die Erfindung bietet dabei erhebliche Vorteile gegenüber den bisherigen Prüfungen zur Isolationsfestigkeit, welche in der Regel erst am Ende der Produktionslinie durchgeführt werden (EOL-Prüfung). Meist wird dabei lediglich die gesamte Isolationskoordination (beispielsweise Nutisolationspapier und Wicklungsisolation) in einem Schritt geprüft. Damit lassen sich jedoch Defekte an einem der Isolationspartner nicht prozesssicher feststellen. Daher können diese im späteren Fahrzeugeinsatz zu unerwünschten Defekten und Ausfällen führen.
  • Vorzugsweise wird bei der ersten Prüfung wenigstens die Isolationsfestigkeit der Nutisolation geprüft. Vorzugsweise wird dazu wenigstens eine Prüfelektrode in jeweils eine (mit der Nutisolation ausgestattete) Aufnahmenut eingeführt. Dann wird die Prüfelektrode (wenigstens einmal) mit wenigstens einer Prüfspannung beaufschlagt. So können beschädigte Nutisolationen zuverlässig erkannt und lokalisiert werden. Zudem sind zu diesem Zeitpunkt im Fertigungsablauf noch Ausbesserungen mit einem geringen Aufwand möglich.
  • Insbesondere ist die Prüfelektrode stabförmig ausgebildet. Insbesondere ist die Prüfelektrode eine Kupferelektrode. Insbesondere wird die Prüfspannung zwischen der Prüfelektrode und dem Statorkörper angelegt. Insbesondere ist der Statorkörper dabei geerdet. Insbesondere befindet sich zwischen der Prüfelektrode und dem Statorkörper die Nutisolation.
  • Insbesondere wird die Nutisolation in den Statorkörper gefügt, um die Aufnahmenuten isolierend auszukleiden. Insbesondere umfasst die Nutisolierung wenigstens ein Nutisolationspapier oder ein anderes geeignetes Isolationsmittel.
  • Die erste Prüfung umfasst insbesondere wenigstens ein Prüfprogramm. Insbesondere gibt das Prüfprogramm die Art der Beaufschlagung mit der Prüfspannung und/oder einen zeitlichen Verlauf der Prüfspannung vor. Besonders bevorzugt umfasst das Prüfprogramm wenigstens eine Stoßspannungsprüfung und/oder wenigstens eine Sinusprüfung. Möglich sind auch andere für Hochvolt-Statoren geeignete Prüfverfahren.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Elektrodeneinrichtung mit einer Mehrzahl von Prüfelektroden eingesetzt. Insbesondere wird die Elektrodeneinrichtung so zum Statorkörper angeordnet, dass sich jeweils wenigstens eine Prüfelektrode in jeweils eine Aufnahmenut erstreckt. Dabei werden die Prüfelektroden vorzugsweise separat angesteuert, um die Aufnahmenuten zeitlich nacheinander auf die Isolationsfestigkeit ihrer jeweiligen Nutisolation zu prüfen. So kann jeder einzelnen Aufnahmenut ein eigenes Prüfergebnis zugeordnet werden. Vorzugsweise weist die Elektrodeneinrichtung eine Anzahl an Prüfelektroden auf, welche der Anzahl an Aufnahmenuten entspricht.
  • Vorzugsweise wird bei der zweiten Prüfung wenigstens die Isolationsfestigkeit der in den Aufnahmenuten angeordneten Wicklungsabschnitte geprüft. Dazu wird vorzugsweise wenigstens eine Prüfanschlusseinheit mit jeweils einem Wicklungsabschnitt kontaktiert. Insbesondere wird der Wicklungsabschnitt über die Prüfanschlusseinheit mit wenigstens einer Prüfspannung beaufschlagt. Vorzugsweise wird dabei auch (noch einmal) die Isolationsfestigkeit der Nutisolation geprüft. Insbesondere wird die Prüfspannung zwischen der Prüfanschlusseinheit und dem Statorkörper angelegt. Insbesondere ist der Statorkörper dabei geerdet. Vorzugsweise erfolgt die zweite Prüfung direkt im Anschluss an ein Fügen der Wicklungsabschnitte in den Statorkörper.
  • Es ist bevorzugt, dass die Wicklungsabschnitte einzeln und zeitlich nacheinander auf ihre Isolationsfestigkeit geprüft werden. Mit anderen Worten, die Wicklungsabschnitte werden Aufnahmenut für Aufnahmenut einzeln geprüft. So können fehlerhafte Wicklungsabschnitte oder durch das Fügen verursachte Beschädigungen der Nutisolation zuverlässig und besonders früh erkannt werden. Beispielsweise können die Wicklungsabschnitte bzw. die Nutisolation zu diesem Zeitpunkt relativ unaufwendig ausgetauscht bzw. ausgebessert werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Wicklungsabschnitte jeweils wenigstens ein Bündel aus wenigstens zwei Leiterelementen und vorzugsweise einer Mehrzahl von Leiterelementen. Insbesondere sind die Leiterelemente als Haarnadel-Leiter (englisch Hairpins) ausgebildet. Insbesondere umfasst die Prüfanschlusseinheit wenigstens eine Adapterklemme. Vorzugsweise kann die Adapterklemme somit dem Bündel kontaktiert werden, dass alle Leiterelemente des Bündels gemeinsam kontaktiert und insbesondere gemeinsam mit der Prüfspannung beaufschlagt werden. Die Leiterelemente eines Bündel können wenigstens teilweise miteinander kontaktiert sein und/oder wenigstens teilweise voneinander isoliert sein.
  • Die Adapterklemme umfasst insbesondere wenigstens einen Gehäusekörper und wenigstens einen Kontakt und vorzugsweise wenigstens zwei Kontakte. Die Adapterklemme umfasst insbesondere wenigstens ein Spannelement, um den wenigstens einen Kontakt relativ zum Gehäuse gegen das Bündel vorzuspannen. Insbesondere ist das Gehäuse isoliert ausgebildet und. Insbesondere ist für jeden Kontakt wenigstens ein Spannelement vorgesehen.
  • Vorzugsweise wird bei der dritten Prüfung wenigstens die Isolationsfestigkeit der bestimmungsgemäß verschalteten Wicklungsanordnung geprüft. Dazu wird die Wicklungsanordnung vorzugsweise mit wenigstens einer Prüfspannung beaufschlagt. Insbesondere wird die Prüfspannung zwischen der Wicklungsanordnung und dem Statorkörper angelegt. Insbesondere ist der Statorkörper dabei geerdet.
  • Die Wicklungsanordnung ist insbesondere für eine mehrphasige elektrische Maschine ausgebildet. Insbesondere umfasst die Wicklungsanordnung mehrere (insbesondere kontinuierliche) Phasenwicklungen. Dabei werden die Phasenwicklungen vorzugsweise einzeln und zeitlich nacheinander auf ihre Isolationsfestigkeit geprüft. Insbesondere umfasst die Wicklungsanordnung wenigstens drei Phasenwicklungen. Insbesondere wird die Prüfspannung zwischen der jeweiligen Phasenwicklung und dem Statorkörper angelegt. Insbesondere ist der Statorkörper dabei geerdet. Möglich ist auch, dass die Prüfspannung zwischen wenigstens zwei der vorgesehenen Phasenwicklungen angelegt wird. Insbesondere erfolgt die Prüfung über den jeweiligen Phasenanschluss der Phasenwicklung. Beispielsweise erfolgt die Prüfung über die U-V-W-Kontakte Wicklungsanordnung.
  • Die dritte Prüfung der Isolationsfestigkeit erfolgt vorzugsweise vor einem Isolieren von Fügestellen, an denen die einzelnen Wicklungsabschnitte zur Bereitstellung der Wicklungsanordnung miteinander gefügt und vorzugsweise verschweißt sind. Insbesondere erfolgt die dritte Prüfung nach dem Fügen der einzelnen Wicklungsabschnitte zur Bereitstellung der Wicklungsanordnung. Insbesondere erfolgt die dritte Prüfung nach einem Aufweiten und/oder Twisten und/oder Fügen und insbesondere Verschweißen der Wicklungsabschnitte.
  • Die Anmelderin behält sich vor, ein Verfahren zu beanspruchen, bei dem anstelle des Stators ein Rotor der elektrischen Maschine auf Isolationsfestigkeit geprüft wird. Die hier vorgestellte Erfindung bietet auch bei der Prüfung des Rotors auf seine Isolationsfestigkeit viele Vorteile. Insbesondere können dazu die Begriffe „Rotor“ und „Stator“ gegeneinander ausgetauscht werden.
  • Insbesondere werden die Wicklungsabschnitte derart in den Aufnahmenuten angeordnet, dass in den Aufnahmenuten jeweils wenigstens ein Wicklungsabschnitt angeordnet ist. Insbesondere umfassen die Wicklungsabschnitte jeweils wenigstens ein Leiterelement und vorzugsweise mehrere Leiterelemente. Insbesondere sind die Leiterelemente gebündelt in den Aufnahmenuten angeordnet. Insbesondere sind die Wicklungsabschnitte nach dem zweiten Herstellungsteilprozess noch nicht bestimmungsgemäß miteinander verbunden bzw. kontaktiert.
  • Die Wicklungsanordnung umfasst insbesondere wenigstens eine kontinuierliche (Phasen-) Wicklung und vorzugsweise wenigstens zwei kontinuierliche Phasenwicklungen. Insbesondere werden die Wicklungsabschnitte im dritten Herstellungsteilprozess so kontaktiert, dass für jede Phase wenigstens eine kontinuierliche Phasenwicklung bereitgestellt wird.
  • Der dritte Herstellungsteilprozess umfasst insbesondere wenigstens einen der folgenden Schritte: Aufweiten, Twisten, Fügen und vorzugsweise Verschweißen der Wicklungsabschnitte und insbesondere deren Leiterelemente. Unter einem Twisten wird insbesondere ein gezieltes Umformen und/oder Verschränken der Enden der Wicklungsabschnitte und insbesondere deren Leiterelemente verstanden. Der dritte Herstellungsteilprozess kann ein Einbetten des Starterkörpers in eine Vergussmasse umfassen. Das Einbetten kann auch erst nach dem dritten Herstellungsteilprozess erfolgen. Nach dem dritten Herstellungsteilprozess wird der Stator insbesondere in ein Maschinengehäuse eingesetzt. Davor oder danach kann der Rotor in den Stator eingesetzt werden. Möglich ist auch, dass der Stator in den Rotor eingesetzt wird, falls die elektrische Maschine als ein Außenläufer ausgebildet ist. Durch die fortlaufende Prüfung der Isolationsmaterialien in verschiedenen Prozessschritten können Trends in den Materialien erkannt werden. Dadurch lassen sich frühzeitig Chargen erkennen und aussortieren, die nicht in Ordnung sind.
  • Insbesondere werden im Rahmen der einzelnen Prüfungen jeweils Messdaten erfasst. Insbesondere werden die Messdaten ausgewertet, um eine Aussage über die Isolationsfestigkeit des Stators zu treffen. Insbesondere erfolgen die wenigstens drei Prüfungen zeitversetzt. Insbesondere erfolgen die wenigstens drei Prüfungen nach jeweils einem anderen Herstellungsteilprozess. Insbesondere erfolgen die wenigstens drei Prüfungen mit unterschiedlichen Prüfmitteln. Insbesondere dient das Verfahren zur Prüfung von teilmontierten Statoren.
  • Die Prüfspannung ist insbesondere eine Hochvolt-Spannung und vorzugsweise eine solche Hochvolt-Spannung, wie sie bei Hochvolt-Antrieben von wenigstens teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen üblich ist. Insbesondere liegt die Hochvolt-Spannung zwischen 100 V und 3000 V und beispielsweise bei 800 V oder 2500 V. Die Prüfspannung kann diesem Bereich liegen oder aber auch kleiner sein. Die einzelnen Prüfungen können mit unterschiedlichen Prüfspannungen oder auch mit derselben Prüfspannung ausgeführt werden. Vorzugsweise ist die Prüfspannung auf die gewünschten Erfordernisse der Isolationsfestigkeit abgestimmt.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
  • In den Figuren zeigen:
    • 1 a-d stark schematisierte Schaubilder zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Prüfung der Isolationsfestigkeit;
    • 2 ein Schaubild zur Veranschaulichung einer ersten Prüfung der Isolationsfestigkeit;
    • 3 ein Schaubild zur Veranschaulichung einer zweiten Prüfung der Isolationsfestigkeit;
    • 4 eine rein schematische Darstellung einer Prüfanschlusseinheit; und
    • 5 ein stark schematisiertes Schaubild zur Veranschaulichung einer dritten Prüfung der Isolationsfestigkeit.
  • Die 1a bis 1d skizzieren beispielhaft wesentliche Herstellungsteilprozesse eines Stators 1 einer elektrischen Maschine 10. Die elektrische Maschine 10 ist hier als ein Fahrantrieb 20 eines Kraftfahrzeugs und beispielsweise eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs ausgebildet. Im fertig montierten Zustand umfasst der Stator 1 einen Statorkörper 11 mit hier nicht sichtbar im Inneren angeordneten Aufnahmenuten 2 und einer Wicklungsanordnung 3. Dabei ist in den Aufnahmenuten 2 jeweils ein Wicklungsabschnitt 13 der Wicklungsanordnung 3 angeordnet.
  • Die 1a zeigt einen als Blechpaket ausgebildeten Statorkörper 11 als Ausgangssituation für das erfindungsgemäße Verfahren. In einem ersten Herstellungsteilprozess werden die Aufnahmenuten 2 mit einer Nutisolation 4 und beispielsweise einem Nutisolationspapier ausgestattet. Im Ergebnis liegt der in der 1b gezeigte teilfertige Stator 1 vor.
  • Anschließend werden die Wicklungsabschnitte 13 in einem zweiten Herstellungsteilprozess in den Aufnahmenuten 2 angeordnet. Die Wicklungsabschnitte 13 bestehen hier aus (massiven) gebogenen Leiterelementen 33, den sog. Haarnadel-Leitern 43 (Hairpins). Das Ergebnis ist in der 1c gezeigt.
  • Anschließend werden die bestimmungsgemäß zusammengehörenden Wicklungsabschnitte 13 miteinander kontaktiert, sodass eine Wicklungsanordnung 3 mit drei Phasenwicklungen 53 bereitgestellt wird. Dies erfolgt in einem dritten Herstellungsteilprozess, dessen Ergebnis in der 1d gezeigt ist. Dazu werden die Wicklungsabschnitte hier aufgeweitet und getwistet sowie an Fügestellen 63 miteinander verschweißt.
  • Um die Isolationsfestigkeit des Stators während der Herstellung fortwährend gezielt überwachen zu können, sind hier insgesamt drei Prüfungen 15, 25, 35 der Isolationsfestigkeit vorgesehen. Die Prüfungen 15, 25, 35 erfolgen hier angepasst an die Herstellungsteilprozesse zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit unterschiedlichen Prüfmitteln. Die Zeitpunkte der Prüfungen 15, 25, 35 im Ablauf der Herstellung sind hier durch Blockpfeile angedeutet.
  • Die erste Prüfung 15 erfolgt nach dem ersten und vor dem zweiten Herstellungsteilprozess. Dabei ist der Statorkörper 11 mit der Nutisolation 4 ausgestattet. Die Wicklungsabschnitte 13 sind jedoch noch nicht in den Aufnahmenuten 2 angeordnet. Die zweite Prüfung 25 erfolgt nach dem zweiten und vor dem dritten Herstellungsteilprozess. Zu diesem Zeitpunkt sind die Wicklungsabschnitte 13 bereits in den isolierten Aufnahmenuten 2 angeordnet. Im Anschluss an den dritten Herstellungsteilprozess erfolgt die dritte Prüfung 35. Zu diesem Zeitpunkt sind die Wicklungsabschnitte 13 bereits aufgeweitet, getwistet und verschweißt, sodass die Wicklungsanordnung 3 bestimmungsgemäß verschaltet ist.
  • Die 2 zeigt die erste Prüfung 15 der Isolationsfestigkeit mit einer Prüfvorrichtung 5, welche hier eine Prüfelektrode 6 umfasst. Die Prüfelektrode 6 ist beispielsweise als eine Kupferelektrode ausgebildet. Nach dem die Nutisolation 4 in das Blechpaket bzw. den Statorkörper 11 gefügt wurde, wird in jede einzelne Aufnahmenut 2 die Prüfelektrode 6 eingefahren und mit einer Prüfspannung (Hochvolt) beaufschlagt. Der Statorkörper 11 ist hier geerdet. Dabei kann ein Prüfprogramm gewählt werden, zum Beispiel Stoßspannungsprüfung oder Sinusprüfung etc.
  • Die zweite Prüfung 25 erfolgt hier direkt im Anschluss an das Fügen der Wicklungsabschnitte 13 in das Blechpaket des Statorkörpers 11. Die Wicklungsabschnitte 13 werden Aufnahmenut 2 für Aufnahmenut 2 sequenziell mit der Prüfspannung beaufschlagt und untersucht. Das Fügen stellt einen besonders kritischen Prozessschritt dar, da es hier häufig zu einer Beschädigung der Nutisolation oder zu einem Verrutschen dieser kommt.
  • In einer Weiterbildung kann die Prüfvorrichtung 5 mit einer Elektrodeneinrichtung ausgestattet sein, an welcher eine Mehrzahl von Prüfelektroden 6 angeordnet ist. Beispielsweise sind die gleiche Anzahl Prüfelektroden 6 wie Aufnahmenuten 2 vorgesehen. Dadurch wird eine möglichst zügige Prüfung 15 erreicht. Jede Prüfelektrode 6 wird dabei separat angesteuert. Die Prüfung 15 erfolgt sequenziell (Nut 1, dann Nut 2, usw.). So können Defekte zuverlässig einer bestimmten Nut zugeordnet werden. Das ermöglicht eine optimale Nacharbeit mit besonders geringem Ausschuss.
  • Die 3 zeigt die zweite Prüfung 25, bei welcher die Isolationsfestigkeit der in den Aufnahmenuten 2 angeordneten Wicklungsabschnitte 13 geprüft wird. Zusätzlich kann hier auch noch einmal die Isolationsfestigkeit der Nutisolation 4 überprüft werden. Die Prüfvorrichtung 5 umfasst eine Prüfanschlusseinheit 7, welche mit jeweils einem Wicklungsabschnitt 13 kontaktiert wird. Hier ist gut zu erkennen, dass die Wicklungsabschnitte 13 jeweils ein Bündel 23 umfassen, welches aus sechs Leiterelementen 33 bzw. Haarnadel-Leitern 43 gebildet wird. Über die Prüfanschlusseinheit 7 wird jedes einzelne Bündel 23 mit der Prüfspannung beaufschlagt. Der Statorkörper 11 ist dabei geerdet.
  • In der 4 ist eine Weiterbildung der Prüfanschlusseinheit 7 für die zweite Prüfung 25 gezeigt. Die Prüfanschlusseinheit 7 ist hier als eine Adapterklemme 17 ausgebildet, sodass alle Leiterelemente 33 des Bündels 23 gemeinsam kontaktiert und gemeinsam geprüft werden können. Dazu umfasst die Adapterklemme 17 hier ein Gehäuse 27 und zwei daran angeordnete Kontakte 47. Die Kontakte 47 werden durch jeweils ein Spannelement 37 gegen das Bündel 23 gedrückt. So muss die Adapterklemme 17 lediglich auf das Bündel 23 aufgeschoben werden, um alle zugehörigen Leiterelemente 33 zu kontaktieren.
  • Die dritte Prüfung 35 erfolgt hier direkt nach dem Aufweiten und Twisten und Verschweißen der Wicklungsabschnitte 13. Zudem erfolgt die dritte Prüfung 35, bevor der Stator 1 in ein hier nicht näher dargestelltes Gehäuse eingesetzt wird und zudem, bevor die Fügestellen 63 isoliert werden. Bei der dritten Prüfung 35 werden die Phasenwicklungen 35 einzeln auf ihre Isolationsfestigkeit geprüft. Dazu erfolgt die Prüfung über den jeweiligen Phasenanschluss 73 und beispielsweise die U-V-W-Kontakte der Phasenwicklungen 53.
  • Die hier vorgestellte Erfindung bietet ein besonders frühzeitiges Erkennen von Isolations-Defekten bei der Fertigung des Stators 1. Dadurch kann der Ausschuss erheblich verringert werden. Zudem kommt es zu deutlich geringeren Ausfallquoten im Betrieb bzw. Feldeinsatz. Zudem kann durch die Erfindung auch der Nacharbeitsaufwand erheblich reduziert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die gezielten und zeitversetzten Prüfungen 15, 25, 35 Trends erkannt werden können, welche Aussagen über die Bauteilqualität der Isolationsmaterialien und auch das Fertigungsverfahren liefern.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Prüfung der Isolationsfestigkeit eines Stators (1) einer elektrischen Maschine (10), wobei der Stator (1) wenigstens einen Statorkörper (11) mit Aufnahmenuten (2) und wenigstens eine Wicklungsanordnung (3) umfasst und wobei in den Aufnahmenuten (2) jeweils wenigstens ein Wicklungsabschnitt (13) der Wicklungsanordnung (3) angeordnet ist, wobei im Zuge der Herstellung des Stators (1) wenigstens die folgenden Herstellungsteilprozesse ausgeführt werden: Ausstatten der Aufnahmenuten (2) mit einer Nutisolation (4) in einem ersten Herstellungsteilprozess; Anordnen der Wicklungsabschnitte (13) in den Aufnahmenuten (2) in einem zweiten Herstellungsteilprozess; Kontaktieren der Wicklungsabschnitte (13) zur Herstellung einer bestimmungsgemäß verschalteten Wicklungsanordnung (3) in einem dritten Herstellungsteilprozess; dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und zweiten Herstellungsteilprozess wenigstens eine erste Prüfung (15) der Isolationsfestigkeit und zwischen dem zweiten und dritten Herstellungsteilprozess wenigstens eine zweite Prüfung (25) der Isolationsfestigkeit und nach dem dritten Herstellungsteilprozess wenigstens eine dritte Prüfung (35) der Isolationsfestigkeit durchgeführt werden.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei bei der ersten Prüfung (15) die Isolationsfestigkeit der Nutisolation (4) geprüft wird und wobei dazu wenigstens eine Prüfelektrode (6) in jeweils eine Aufnahmenut (2) eingeführt wird und wobei die Prüfelektrode (6) mit wenigstens einer Prüfspannung beaufschlagt wird.
  3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Prüfung (15) wenigstens ein Prüfprogramm umfasst und wobei das Prüfprogramm die Art der Beaufschlagung mit der Prüfspannung und/oder einen zeitlichen Verlauf der Prüfspannung vorgibt und wobei das Prüfprogramm eine Stoßspannungsprüfung und/oder eine Sinusprüfung umfasst.
  4. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Elektrodeneinrichtung mit einer Mehrzahl von Prüfelektroden (6) eingesetzt wird und wobei die Elektrodeneinrichtung so zum Statorkörper (11) angeordnet wird, dass sich jeweils wenigstens eine Prüfelektrode (6) in jeweils eine Aufnahmenut (2) erstreckt und wobei die Prüfelektroden (6) separat angesteuert werden, um die Aufnahmenuten (2) zeitlich nacheinander auf die Isolationsfestigkeit ihrer jeweiligen Nutisolation (4) zu prüfen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei der zweiten Prüfung (25) die Isolationsfestigkeit der in den Aufnahmenuten (2) angeordneten Wicklungsabschnitte (13) geprüft wird und wobei dazu wenigstens eine Prüfanschlusseinheit (7) mit jeweils einem Wicklungsabschnitt (13) kontaktiert wird und wobei der Wicklungsabschnitt (13) über die Prüfanschlusseinheit (7) mit wenigstens einer Prüfspannung beaufschlagt wird.
  6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Wicklungsabschnitte (13) einzeln und zeitlich nacheinander auf ihre Isolationsfestigkeit geprüft werden.
  7. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wicklungsabschnitte (13) jeweils wenigstens ein Bündel (23) aus wenigstens zwei Leiterelementen (33) umfassen und wobei die Prüfanschlusseinheit (7) wenigstens eine Adapterklemme (17) umfasst und wobei die Adapterklemme (17) so mit dem Bündel (23) kontaktiert werden kann, dass alle Leiterelemente (33) des Bündels (23) gemeinsam kontaktiert werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei der dritten Prüfung (35) die Isolationsfestigkeit der bestimmungsgemäß verschalteten Wicklungsanordnung (3) geprüft wird und wobei dazu die Wicklungsanordnung (3) mit wenigstens einer Prüfspannung beaufschlagt wird.
  9. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Wicklungsanordnung (3) für eine mehrphasige elektrische Maschine (10) ausgebildet ist und mehrere Phasenwicklungen (53) umfasst und wobei die Phasenwicklungen (53) einzeln nacheinander auf ihre Isolationsfestigkeit geprüft werden.
  10. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die dritte Prüfung (35) der Isolationsfestigkeit vor einem Isolieren von Fügestellen (63), an denen die einzelnen Wicklungsabschnitte (13) zur Bereitstellung der Wicklungsanordnung (3) miteinander gefügt sind, erfolgt.
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