DE102022130825A1

DE102022130825A1 - stator

Info

Publication number: DE102022130825A1
Application number: DE102022130825.1A
Authority: DE
Inventors: Christian Gilde
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-11-22
Filing date: 2022-11-22
Publication date: 2024-05-23
Also published as: WO2024109980A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1) einer elektrischen Maschine (2), insbesondere für einen Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (13), umfassend einen Statorkörper (3) mit einer Mehrzahl von sich axial durch den Statorkörper (3) erstreckenden Statornuten (4) in welchen eine aus einer Mehrzahl an elektrischen Leitern (9) bestehende Statorwicklung (5) aufgenommen ist, welche unter Bildung von jeweils einem Wickelkopf (6a,6b) an den beiden Stirnseiten (7a,7b) des Statorkörpers (3) austritt, wobei wenigstens ein erstes Leiter-Paar (13) von Zwei an einem der Wickelköpfe (6a,6b) aus dem Statorkörper (3) austretenden elektrischen Leitern (9), welche monolithisch miteinander verbunden sind, gebildet ist, wobei das erste Leiter-Paar (13) im Bereich des Wickelkopfes (6a,6b) einen ersten Befestigungsabschnitt (10) aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung (5) elektrisch leitend an ein HV-Terminal (11) angeschlossen istThe invention relates to a stator (1) of an electrical machine (2), in particular for a drive train (12) of a motor vehicle (13), comprising a stator body (3) with a plurality of stator slots (4) extending axially through the stator body (3) in which a stator winding (5) consisting of a plurality of electrical conductors (9) is accommodated, which emerges at the two end faces (7a, 7b) of the stator body (3) to form a winding head (6a, 6b), wherein at least a first conductor pair (13) is formed by two electrical conductors (9) emerging from the stator body (3) at one of the winding heads (6a, 6b), which are monolithically connected to one another, wherein the first conductor pair (13) has a first fastening section (10) in the region of the winding head (6a, 6b), which is electrically connected to an HV terminal (11) for supplying current to the stator winding (5).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Statorkörper mit einer Mehrzahl von sich axial durch den Statorkörper erstreckenden Statornuten in welchen eine aus einer Mehrzahl an elektrischen Leitern bestehende Statorwicklung aufgenommen ist, welche unter Bildung von jeweils einem Wickelkopf an den beiden Stirnseiten des Statorkörpers austritt.The present invention relates to a stator of an electrical machine, in particular for a drive train of a motor vehicle, comprising a stator body with a plurality of stator slots extending axially through the stator body, in which a stator winding consisting of a plurality of electrical conductors is accommodated, which emerges at the two end faces of the stator body to form a winding head in each case.

Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.Electric motors are increasingly being used to power motor vehicles in order to create alternatives to combustion engines that require fossil fuels. Considerable efforts have already been made to improve the suitability of electric drives for everyday use and to offer users the same driving comfort they are used to.

Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 63. Jahrgang, 05/20 6, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen bezeichnet.A detailed description of an electric drive can be found in an article in the magazine ATZ, 63rd year, 05/20 6, pages 360-365 by Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski and Jens Liebold with the title: Highly integrated and flexible electric drive unit for electric vehicles. This article describes a drive unit for an axle of a vehicle, which includes an electric motor that is arranged concentrically to a bevel gear differential. Such drive units are also referred to as electric axles.

Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebsstränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.In addition to purely electrically operated drive trains, hybrid drive trains are also known. Such drive trains in a hybrid vehicle usually comprise a combination of an internal combustion engine and an electric motor and enable - for example in urban areas - purely electric operation while at the same time providing sufficient range and availability, especially for cross-country journeys. In addition, in certain operating situations it is possible to drive the vehicle simultaneously using the internal combustion engine and the electric motor.

Für die Entwicklung von elektrischen Maschinen, insbesondere von elektrischen Maschinen für die oben erwähnten hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Kraftfahrzeuge oder auch für Radnabenantriebe, sind grundsätzlich verschiedene Wicklungstechnologien für einen Stator einer elektrischen Maschine bekannt.For the development of electrical machines, in particular electrical machines for the above-mentioned hybrid or fully electric motor vehicles or also for wheel hub drives, basically different winding technologies for a stator of an electrical machine are known.

Bei elektrischen Maschinen, die einen Stator mit einem hohlzylindrischen Stator aufweisen, also als Innenläufermaschine ausgebildet sind, und die für eine Anwendung als Traktionsantrieb eines Kraftfahrzeugs konfiguriert sind, weisen oftmals eine Statorwicklung mit einem rechteckigen Querschnitt auf, um den eine hohe Leistungsdichte zu erreichen. Bei elektrischen Maschinen, welche für den Antrieb von Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, werden die Statorwicklungen daher typischerweise als I-Pin oder Hairpin-Wicklungen ausgebildet. Hierbei werden beispielsweise im Wesentlichen I- oder U-förmige Drahtsegmente von einer Stirnseite des Stators aus in die Statornuten eingebracht und dann an einer gegenüberliegenden Stirnseite des Stators umgeformt und beispielsweise durch Schweißen verbunden.In electrical machines that have a stator with a hollow cylindrical stator, i.e. are designed as an internal rotor machine, and that are configured for use as a traction drive for a motor vehicle, they often have a stator winding with a rectangular cross-section in order to achieve a high power density. In electrical machines that are intended for driving motor vehicles, the stator windings are therefore typically designed as I-pin or hairpin windings. In this case, for example, essentially I- or U-shaped wire segments are introduced into the stator slots from one end face of the stator and then formed on an opposite end face of the stator and connected, for example, by welding.

Derartige Drahtsegmente, die auch als Stromschienen oder Busbars bezeichnet werden, werden beispielsweise entweder aus Kupferblechen gestanzt oder teilweise aus Rechteckdraht geformt. Um die Stromschienen der Statorwicklung mit den Stromschienen der Leistungselektronik, die auch als Inverter bezeichnet wird, elektrisch verbinden zu können, wird üblicherweise im Stromfluss zwischen der Leistungselektronik und einem der Wickelköpfe der Statorwicklung ein HV-Terminal positioniert.Such wire segments, which are also referred to as busbars, are either punched from copper sheets or partially formed from rectangular wire. In order to be able to electrically connect the busbars of the stator winding with the busbars of the power electronics, which are also referred to as inverters, an HV terminal is usually positioned in the current flow between the power electronics and one of the winding heads of the stator winding.

Es ist die Aufgabe der Erfindung einen Stator für eine elektrische Maschine bereitzustellen, der eine besonders einfache elektrische Kontaktierung der Statorwicklung mit dem Inverter der elektrischen Maschine erlaubt. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, einen Stator zu realisieren, der besonders kostengünstig gefertigt werden kann.It is the object of the invention to provide a stator for an electrical machine which allows particularly simple electrical contact between the stator winding and the inverter of the electrical machine. It is also the object of the invention to produce a stator which can be manufactured particularly cost-effectively.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Statorkörper mit einer Mehrzahl von sich axial durch den Statorkörper erstreckenden Statornuten in welchen eine aus einer Mehrzahl an elektrischen Leitern bestehende Statorwicklung aufgenommen ist, welche unter Bildung von jeweils einem Wickelkopf an den beiden Stirnseiten des Statorkörpers austritt, wobei wenigstens ein erstes Leiter-Paar von Zwei an einem der Wickelköpfe aus dem Statorkörper austretenden elektrischen Leitern, welche monolithisch miteinander verbunden sind, gebildet ist, wobei das erste Leiter-Paar im Bereich des Wickelkopfes einen ersten Befestigungsabschnitt aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung elektrisch leitend an ein HV-Terminal angeschlossen istThis object is achieved by a stator of an electrical machine, in particular for a drive train of a motor vehicle, comprising a stator body with a plurality of stator slots extending axially through the stator body in which a stator winding consisting of a plurality of electrical conductors is accommodated, which emerges at the two end faces of the stator body to form a winding head, wherein at least a first conductor pair is formed by two electrical conductors emerging from the stator body at one of the winding heads, which are monolithically connected to one another, wherein the first conductor pair has a first fastening section in the region of the winding head, which is electrically connected to an HV terminal for energizing the stator winding.

Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass auf zusätzliche Bauteile zur elektrischen Kontaktierung der Statorwicklung mit dem Inverter vezichtet werden kann, was zum einen die Montagefreundlichkeit und zum anderen die Herstellkosten positiv beeinflussen kann. Auch ist es möglich, auf Schweißoperationen zur elektrischen Kontaktierung zu verzichten, da das Leiter-Paar bereits monolithisch ausgeformt ist. Dies bedingt auch eine wesentlich geringe Ausfallwahrscheinlichkeit dieser elektrischen Kontaktierung.This has the advantage that additional components for electrically contacting the stator winding with the inverter are not required, which can have a positive effect on ease of assembly and on manufacturing costs. It is also possible to dispense with welding operations for electrical contacting, as the conductor pair is already monolithically formed. This also means that the probability of failure of this electrical contact is significantly lower.

Der erfindungsgemäße Stator ist zur Verwendung in einer elektrischen Maschine vorgesehen. Die elektrische Maschine dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und sie umfasst in der Regel den als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich, insbesondere drehbar, angeordneten Teil. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.The stator according to the invention is intended for use in an electrical machine. The electrical machine serves to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa, and it generally comprises the stationary part referred to as the stator, stand or armature and a part referred to as the rotor or runner and arranged to be movable, in particular rotatable, relative to the stationary part. In particular, the electrical machine is dimensioned such that vehicle speeds of greater than 50 km/h, preferably greater than 80 km/h and in particular greater than 100 km/h can be achieved. The electric motor particularly preferably has an output of greater than 30 kW, preferably greater than 50 kW and in particular greater than 70 kW. It is further preferred that the electrical machine provides speeds of greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, very particularly preferably greater than 12,500 rpm.

Der Stator kann insbesondere durch eine Leistungselektronik, die gelegentlich auch als Inverter bezeichnet wird, bestrombar sein. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an Stator steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält die Leistungselektronik ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B. Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 10 W, bevorzugt mindestens 100 W besonders bevorzugt mindestens 1000 W zu steuern oder regeln. Die Leistungselektronik ist bevorzugt über einen HV-Terminal (HV=Hochvolt) mit der Statorwicklung des Stators verbunden.The stator can be supplied with current in particular by power electronics, which are sometimes also referred to as inverters. The power electronics are preferably a combination of different components which control or regulate a current to the stator, preferably including the peripheral components required for this, such as cooling elements or power supplies. In particular, the power electronics contain one or more power electronics components which are set up to control or regulate a current. These are particularly preferably one or more power switches, e.g. power transistors. The power electronics particularly preferably have more than two, particularly preferably three separate phases or current paths, each with at least one of its own power electronics component. The power electronics are preferably designed to control or regulate a power with a peak power, preferably continuous power, of at least 10 W, preferably at least 100 W, particularly preferably at least 1000 W per phase. The power electronics are preferably connected to the stator winding of the stator via an HV terminal (HV = high voltage).

Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.For the purposes of this application, motor vehicles are land vehicles that are moved by mechanical power without being tied to railway tracks. A motor vehicle can, for example, be selected from the group of passenger cars (PCs), lorries (HGVs), mopeds, light motor vehicles, motorcycles, buses (KOM) or tractors.

Der erfindungsgemäße Stator kann bevorzugt für eine Radialflussmaschine konfiguriert sein. Der Stator einer Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch bzw. zylinderringförmig aufgebaut und besteht in der Regel aus einem Statorkörper, der durch gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen gebildet ist. Durch diesen Aufbau werden die durch das Statorfeld verursachten Wirbelströme im Stator geringgehalten. Über den Umfang verteilt, sind in das Elektroblech parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnet Statornuten eingelassen, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen. In Abhängigkeit von der Konstruktion zur Oberfläche hin, können die Nuten mit Verschlusselementen, wie Verschlusskeilen oder Deckeln oder dergleichen verschlossen sein, um ein Herauslösen der Statorwicklung zu verhindern.The stator according to the invention can preferably be configured for a radial flux machine. The stator of a radial flux machine is usually cylindrical or cylindrical ring-shaped and generally consists of a stator body which is formed by electrical sheets which are electrically insulated from one another and are layered and packaged to form sheet stacks. This structure keeps the eddy currents in the stator caused by the stator field to a minimum. Stator slots which accommodate the stator winding or parts of the stator winding are distributed over the circumference and arranged parallel to the rotor shaft. Depending on the design towards the surface, the slots can be closed with closure elements such as closure wedges or covers or the like to prevent the stator winding from coming loose.

Der Statorkörper ist bevorzugt einteilig ausgebildet. Ein einteiliger Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Statorkörper umfänglich gesehen einteilig ausgebildet ist. Der Statorkörper ist dabei in der Regel aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet, wobei jedes der Elektrobleche zu einem Kreisring geschlossen ausgebildet ist. Die Einzelbleche können in dem Statorkörper beispielsweise durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten werden.The stator body is preferably designed as a single piece. A single piece stator body is characterized by the fact that the entire stator body is designed as a single piece over its circumference. The stator body is generally made from a large number of stacked laminated electrical sheets, with each of the electrical sheets being closed to form a circular ring. The individual sheets can be held together in the stator body, for example, by gluing, welding or screwing.

In dem Statorkörper sind bevorzugt die Statorzähne des Stators ausgebildet. Als Statorzähne werden Bestanteile des Statorkörpers bezeichnet, die als umfänglich beabstandete, zahnartig radial nach innen (Innenläufer) oder radial nach außen (Außenläufer) gerichtete Teile des Statorkörpers ausgebildet sind und zwischen deren freien Enden und einem Rotorkörper ein Luftspalt für das Magnetfeld und für die rotative Bewegung des Rotors gebildet ist. Als Luftspalt wird der zwischen dem Rotor und dem Stator existierende unmagnetische Spalt bezeichnet. Bei einer Radialflussmaschine ist das beispielsweise ein im Wesentlichen kreisringförmiger Spalt mit einer radialen Breite, die dem Abstand zwischen Rotorkörper und Statorkörper entspricht.The stator teeth of the stator are preferably formed in the stator body. Stator teeth are components of the stator body that are designed as circumferentially spaced, tooth-like parts of the stator body that are directed radially inwards (inner rotor) or radially outwards (outer rotor), and between their free ends and a rotor body an air gap is formed for the magnetic field and for the rotary movement of the rotor. The air gap is the non-magnetic gap that exists between the rotor and the stator. In a radial flow machine, for example, this is an essentially circular gap with a radial width that corresponds to the distance between the rotor body and the stator body.

In den Statornuten des erfindungsgemäßen Stators ist eine Statorwicklung eingelassen. Eine Statorwicklung umfasst elektrisch leitfähige Leiter, deren Längenerstreckung wesentlich größer ist als ihr Durchmesser. Die Statorwicklung kann grundsätzlich jede beliebige Querschnittsform aufweisen. Bevorzugt sind rechteckige Querschnittsformen, da sich mit diesen hohe Packungs- und folglich Leistungsdichten erzielen lassen. Ganz besonders bevorzugt ist eine Statorwicklung aus Kupfer gebildet.A stator winding is embedded in the stator slots of the stator according to the invention. A stator winding comprises electrically conductive conductors whose length is significantly greater than their diameter. The stator winding can basically have any cross-sectional shape. Rectangular cross-sectional shapes are preferred, as they allow high packing and therefore power densities to be achieved. A stator winding is particularly preferably made of copper.

Bevorzugt ist die Wicklung als eine I-Pin oder Hairpin-Wicklung ausgebildet.Preferably, the winding is designed as an I-pin or hairpin winding.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die elektrischen Leiter des ersten Leiter-Paares in den Bereichen, in denen die elektrischen Leiter in einer Statornut verlaufen, eine Isolation aufweisen, während das erste Leiter-Paar im Bereich des ersten Befestigungsabschnitts keine Isolation besitzt.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the electrical electrical conductors of the first conductor pair have insulation in the areas in which the electrical conductors run in a stator slot, while the first conductor pair has no insulation in the area of the first fastening section.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass hierdurch im Kontaktierungsbereich sofort eine elektrische Kontaktierung ermöglicht wird, ohne vorher in diesem Bereich eine Abisolation vornehmen zu müssen, was die Montage entsprechend vereinfacht. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Isolation als ein Isolationslack ausgeführt ist.The advantage of this design is that it enables immediate electrical contact in the contact area without having to strip the insulation in this area beforehand, which simplifies assembly accordingly. According to a further preferred development of the invention, it can also be provided that the insulation is designed as an insulating varnish.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die elektrischen Leiter der Statorwicklung einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, was sich hinsichtlich der geforderten Leistungsdichten als vorteilhaft erwiesen hat. Ferner kann ein rechteckiger Querschnitt eine Umformung des Leiters begünstigen.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the electrical conductors of the stator winding have a substantially rectangular cross-section, which has proven to be advantageous with regard to the required power densities. Furthermore, a rectangular cross-section can promote deformation of the conductor.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der erste Befestigungsabschnitt direkt mit dem HV-Terminal verbunden ist, so dass kein zusätzliches Bauteil zur elektrischen Kontaktierung nötig ist.According to another particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the first fastening section is connected directly to the HV terminal, so that no additional component is required for electrical contact.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der erste Befestigungsabschnitt eine ringsegmentartige Form aufweist, wodurch insbesondere eine Schraubverbindung zwischen dem HV-Terminal und dem Befestigungsabschnitt auf besonders vorteilhafte Weise ausgebildet werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann daher auch vorgesehen sein, dass der erste Befestigungsabschnitt mittels einer Schraubverbindung an dem HV-Terminal angeschlossen ist.Furthermore, the invention can also be further developed in such a way that the first fastening section has a ring segment-like shape, whereby in particular a screw connection between the HV terminal and the fastening section can be formed in a particularly advantageous manner. In a preferred embodiment of the invention, it can therefore also be provided that the first fastening section is connected to the HV terminal by means of a screw connection.

Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der erste Befestigungsabschnitt sich in radialer Richtung nach außen aus dem Statorkörper heraus erstreckt, wodurch die Montage vereinfacht werden kann, da sich der Befestigungsabschnitt dadurch insbesondere radial aus dem Wickelkopf herauserstrecken kann.It may also be advantageous to further develop the invention in such a way that the first fastening section extends radially outwards from the stator body, whereby the assembly can be simplified since the fastening section can thereby extend in particular radially out of the winding head.

Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein zweites Leiter-Paar von Zwei an einem der Wickelköpfe aus dem Statorkörper austretenden elektrischen Leitern, welche monolithisch miteinander verbunden sind, gebildet ist, wobei das zweite Leiter-Paar im Bereich des Wickelkopfes einen zweiten Befestigungsabschnitt aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung elektrisch leitend an das HV-Terminal angeschlossen ist Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass wenigstens ein drittes Leiter-Paar von Zwei an einem der Wickelköpfe aus dem Statorkörper austretenden elektrischen Leitern, welche monolithisch miteinander verbunden sind, gebildet ist, wobei das dritte Leiter-Paar im Bereich des Wickelkopfes einen dritten Befestigungsabschnitt aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung elektrisch leitend an das HV-Terminal angeschlossen ist. Hierdurch können insbesondere auch dreiphasige Bestromungssysteme für den Stator auf montagefreundliche Art und Weise realisiert werden.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that at least a second conductor pair is formed by two electrical conductors emerging from the stator body at one of the winding heads, which are monolithically connected to one another, wherein the second conductor pair has a second fastening section in the region of the winding head, which is electrically connected to the HV terminal for supplying current to the stator winding. Finally, the invention can also be advantageously designed such that at least a third conductor pair is formed by two electrical conductors emerging from the stator body at one of the winding heads, which are monolithically connected to one another, wherein the third conductor pair has a third fastening section in the region of the winding head, which is electrically connected to the HV terminal for supplying current to the stator winding. In this way, three-phase power supply systems for the stator in particular can also be implemented in an assembly-friendly manner.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without limiting the general inventive concept.

Es zeigt:

1 eine elektrische Maschine in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
2 eine erste Querschnittsansicht der elektrischen Maschine durch den Statorkörper,
3 eine zweite Querschnittsansicht durch den Wickelkopf der elektrischen Maschine,
4 ein Leiter-Paar mit meinem Befestigungsabschnitt in einer Aufsicht,
5 ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine in einer schematischen Bockschaltdarstellung.

It shows:

1 an electrical machine in a schematic axial section,
2 a first cross-sectional view of the electrical machine through the stator body,
3 a second cross-sectional view through the winding head of the electrical machine,
4 a ladder pair with my mounting section in a top view,
5 a motor vehicle with an electrical machine in a schematic block circuit representation.

Die 1 zeigt einen Stator 1 einer elektrischen Maschine 2, insbesondere für einen Antriebsstrang 12 eines Kraftfahrzeugs 17, wie es auch in der 5 exemplarisch skizziert ist. Ein Rotor 16 ist drehbar zum Stator 1 gelagert.The 1 shows a stator 1 of an electrical machine 2, in particular for a drive train 12 of a motor vehicle 17, as is also shown in the 5 is sketched as an example. A rotor 16 is rotatably mounted to the stator 1.

Der Stator 1 umfasst einen Statorkörper 3 mit einer Mehrzahl von sich axial durch den Statorkörper 3 erstreckenden Statornuten 4 in welchen eine aus einer Mehrzahl an elektrischen Leitern 9 bestehende Statorwicklung 5 aufgenommen ist, welche unter Bildung von jeweils einem Wickelkopf 6a,6b an den beiden Stirnseiten 7a,7b des Statorkörpers 3 austritt, was sich gut aus der Zusammenschau der 2 mit der 1 nachvollziehen lässt. Die Statorwicklung 5 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als I-Pin-Wicklung ausgeführt.The stator 1 comprises a stator body 3 with a plurality of stator slots 4 extending axially through the stator body 3, in which a stator winding 5 consisting of a plurality of electrical conductors 9 is accommodated, which emerges at the two end faces 7a, 7b of the stator body 3, forming a winding head 6a, 6b, which can be clearly seen from the overview of the 2 with the 1 can be understood. In the embodiment shown, the stator winding 5 is designed as an I-pin winding.

Wie man ferner auch gut anhand der 3 erkennen kann, ist hierbei wenigstens ein erstes Leiter-Paar 13 aus zwei an einem der Wickelköpfe 6a aus dem Statorkörper 3 austretenden elektrischen Leitern 9 gebildet, welche monolithisch miteinander verbunden sind. Das erste Leiter-Paar 13 weist im Bereich des Wickelkopfes 6a einen ersten Befestigungsabschnitt 10 auf, der zur Bestromung der Statorwicklung 5 elektrisch leitend an ein HV-Terminal 11 angeschlossen ist. Der erste Befestigungsabschnitt 10 ist hierbei direkt mittels einer Schraubverbindung, die jeweils in ein korrespondierendes Innengewinde 18 an dem HV-Terminal 11 eingreift und so elektrisch kontaktierend an das HV-Terminal 11 angeschlossen ist. Der erste Befestigungsabschnitt 10 erstreckt sich hierzu in radialer Richtung nach außen aus dem Statorkörper 3 heraus. Das HV-Terminal wird über den Inverter 15 bestromt.As can also be seen from the 3 As can be seen, at least a first conductor pair 13 is formed from two electrical conductors 9 emerging from the stator body 3 at one of the winding heads 6a, which are monolithically connected to one another. The first conductor pair 13 has The winding head 6a has a first fastening section 10 in the area of the winding head, which is electrically connected to an HV terminal 11 for supplying current to the stator winding 5. The first fastening section 10 is connected directly to the HV terminal 11 by means of a screw connection, which engages in a corresponding internal thread 18 on the HV terminal 11 and is thus electrically connected to the HV terminal 11. The first fastening section 10 extends radially outwards from the stator body 3. The HV terminal is supplied with current via the inverter 15.

Wie man auch gut aus der 4 erkennt, ist ein Leiter-Paar 13 aus zwei I-Pinartigen, rechteckförmigen elektrischen Leitern 9 gebildet, welche an einem distalen längsseitigen Ende durch den Befestigungsabschnitt 10 verbunden sind. Zur Ausbildung eines solchen Leiter-Paares 13 kann ein im Querschnitt rechteckiger elektrischer Leiter 9 abgelängt und an beiden distalen Enden und in der Mitte abisoliert werden. Aus der 4 ist daher auch gut ersichtlich, dass die elektrischen Leiter 9 des ersten Leiter-Paares 13 in den Bereichen, in denen die elektrischen Leiter 9 in einer Statornut 4 verlaufen, eine Isolation 14 aufweisen, während das erste Leiter-Paar 13 im Bereich des ersten Befestigungsabschnitts 10 keine Isolation 14 besitzt.How to get good out of the 4 recognizes, a conductor pair 13 is formed from two I-pin-like, rectangular electrical conductors 9, which are connected at a distal longitudinal end by the fastening section 10. To form such a conductor pair 13, an electrical conductor 9 with a rectangular cross section can be cut to length and stripped at both distal ends and in the middle. From the 4 It is therefore also clearly visible that the electrical conductors 9 of the first conductor pair 13 have an insulation 14 in the areas in which the electrical conductors 9 run in a stator slot 4, while the first conductor pair 13 has no insulation 14 in the area of the first fastening section 10.

Dieser elektrische Leiter 9 wird dann in der Mitte im abisolierten Bereich zu einem Ringsegment geformt. Dadurch entstehen zwei im Wesentlichen parallel verlaufende Schenkel, die entsprechend die beiden I-Pins bilden, die in die Statornuten 4 eingeführt werden können und im Anschluss getwisted werden können, so dass die in der 4 gezeigten Verschränkungsbereiche 24 an dem Leiter-Paar 13 ausgebildet werden. Der kreisförmig, abisolierte Befestigungsabschnitt 10 bildet die Öffnung, durch die das Leiter-Paar 13 mit dem HV-Terminal 11 verschraubt werden kann. Die Position des entsprechenden Verschraubungspunkts kann durch entsprechende Biegeoperation in der Hinführung zur Statornut 4 sichergestellt werden. Dabei wird der Befestigungsabschnitt 10 um die Biegekante 19 radial nach außen verschwenkt, so dass der Befestigungsabschnitt 10 radial aus dem Wickelkopf 6a hervorsteht.This electrical conductor 9 is then formed into a ring segment in the middle of the stripped area. This creates two essentially parallel legs, which form the two I-pins that can be inserted into the stator slots 4 and then twisted so that the 4 shown entanglement areas 24 are formed on the conductor pair 13. The circular, stripped fastening section 10 forms the opening through which the conductor pair 13 can be screwed to the HV terminal 11. The position of the corresponding screwing point can be ensured by a corresponding bending operation in the lead to the stator slot 4. The fastening section 10 is pivoted radially outwards about the bending edge 19 so that the fastening section 10 protrudes radially from the winding head 6a.

Anhand der 3 lässt sich auch gut nachvollziehen, dass ein zweites Leiter-Paar 23 von zwei an einem der Wickelköpfe 6a,6b aus dem Statorkörper 3 austretenden elektrischen Leitern 9, welche monolithisch miteinander verbunden sind, gebildet ist, wobei das zweite Leiter-Paar 23 im Bereich des Wickelkopfes 6a,6b einen zweiten Befestigungsabschnitt 20 aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung 5 elektrisch leitend an das HV-Terminal 11 angeschlossen ist. Ferner ist auch ein drittes Leiter-Paar 33 von zwei an einem der Wickelköpfe 6a,6b aus dem Statorkörper 3 austretenden elektrischen Leitern 9 vorhanden, welche monolithisch miteinander verbunden sind, wobei das dritte Leiter-Paar 33 im Bereich des Wickelkopfes 6a,6b einen dritten Befestigungsabschnitt 30 aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung 5 elektrisch leitend an das HV-Terminal 11 angeschlossen ist.Based on 3 It is also easy to understand that a second conductor pair 23 is formed by two electrical conductors 9 emerging from the stator body 3 at one of the winding heads 6a, 6b, which are monolithically connected to one another, the second conductor pair 23 having a second fastening section 20 in the area of the winding head 6a, 6b, which is electrically connected to the HV terminal 11 for supplying current to the stator winding 5. There is also a third conductor pair 33 of two electrical conductors 9 emerging from the stator body 3 at one of the winding heads 6a, 6b, which are monolithically connected to one another, the third conductor pair 33 having a third fastening section 30 in the area of the winding head 6a, 6b, which is electrically connected to the HV terminal 11 for supplying current to the stator winding 5.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be regarded as restrictive, but as explanatory. The following patent claims are to be understood in such a way that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' features, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Statorstator
22: elektrisch Maschineelectric machine
33: StatorkörperStator body
44: StatornutenStator slots
55: StatorwicklungStator winding
66: WickelkopfWinding head
77: StirnseitenFront sides
99: elektrische Leiterelectrical conductors
1010: BefestigungsabschnittMounting section
1111: HV-TerminalHV terminal
1212: AntriebsstrangDrivetrain
1313: Leiter-PaarConductor pair
1414: Isolationisolation
1515: InverterInverter
1616: Rotorrotor
1717: KraftfahrzeugMotor vehicle
1818: Innengewindeinner thread
1919: BiegekanteBending edge
2020: BefestigungsabschnittMounting section
2323: Leiter-PaarConductor pair
2424: Verschränkungsbereich Entanglement area
3030: BefestigungsabschnittMounting section
3333: Leiter-PaarConductor pair

Claims

Stator (1) of an electrical machine (2), in particular for a drive train (12) of a motor vehicle (17), comprising a stator body (3) with a plurality of stator slots (4) extending axially through the stator body (3) in which a stator winding (5) consisting of a plurality of electrical conductors (9) is accommodated, which emerges at the two end faces (7a, 7b) of the stator body (3) to form a winding head (6a, 6b), characterized in that at least a first conductor pair (13) is formed by two electrical conductors (9) emerging from the stator body (3) at one of the winding heads (6a, 6b), which are monolithically connected to one another, wherein the first conductor pair (13) has a first fastening section (10) in the region of the winding head (6a, 6b), which is electrically connected to an HV terminal (11) for supplying current to the stator winding (5).

Stator (1) after Claim 1 , characterized in that the electrical conductors (9) of the first conductor pair (13) have insulation (14) in the regions in which the electrical conductors (9) run in a stator slot (4), while the first conductor pair (13) has no insulation (14) in the region of the first fastening section (10).

Stator (1) after Claim 2 . characterized in that the insulation (14) is designed as an insulating varnish.

Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical conductors (9) of the stator winding (5) have a substantially rectangular cross-section.

Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first fastening section (10) is directly connected to the HV terminal (11).

Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first fastening section (10) has a ring-segment-like shape.

Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first fastening section (10) is connected to the HV terminal (11) by means of a screw connection.

Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first fastening section (10) extends in the radial direction outwards from the stator body (3).

Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least a second conductor pair (23) is formed by two electrical conductors (9) emerging from the stator body (3) at one of the winding heads (6a, 6b), which are monolithically connected to one another, wherein the second conductor pair (23) has a second fastening section (20) in the region of the winding head (6a, 6b), which is electrically connected to the HV terminal (11) for energizing the stator winding (5).

Stator (1) after Claim 9 , characterized in that at least a third conductor pair (33) is formed by two electrical conductors (9) emerging from the stator body (3) at one of the winding heads (6a, 6b), which are monolithically connected to one another, wherein the third conductor pair (33) has a third fastening section (30) in the region of the winding head (6a, 6b), which is electrically connected to the HV terminal (11) for supplying current to the stator winding (5).

Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator winding (5) is designed as an I-pin winding