EP4169152A1 - Verfahren zur herstellung eines geschrägten stators - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines geschrägten stators

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EP4169152A1
EP4169152A1 EP21732869.9A EP21732869A EP4169152A1 EP 4169152 A1 EP4169152 A1 EP 4169152A1 EP 21732869 A EP21732869 A EP 21732869A EP 4169152 A1 EP4169152 A1 EP 4169152A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator core
elements
face
leg sections
grooves
Prior art date
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Pending
Application number
EP21732869.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Regina Bach
Sebastian Beetz
Boris Dotz
Christian FINGER-ALBERT
Carsten Siepker
Sebastian Waider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo eAutomotive Germany GmbH
Original Assignee
Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo eAutomotive Germany GmbH filed Critical Valeo eAutomotive Germany GmbH
Publication of EP4169152A1 publication Critical patent/EP4169152A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H02K15/08—Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/085—Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors into slotted stators
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    • H02K15/20—Shaping or compacting conductors or winding heads after the installation of the winding in the cores or machines; Applying fastening means on winding heads
    • H02K15/22—Shaping or compacting conductors in slots or around salient poles
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    • H02K15/0421—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings prior to their mounting into the machines the windings consisting of separate elements, e.g. bars, segments or half coils and consisting of single conductors, e.g. hairpins
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    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/06—Magnetic cores, or permanent magnets characterised by their skew

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a skewed stator which has a stator windings made from shaped conductors.
  • Document CN 109639078 A discloses a method for manufacturing a stator assembly of a motor with hairpin windings, comprising the steps of: providing a stator core with an inclined groove; Providing a plurality of hairpins having a square cross-sectional area; Twisting legs of the hairpins in a spiral shape of the inclined grooves so that an angle of the legs corresponds to an angle of the grooves; Grouping free ends of the legs of a plurality of twisted hairpins into a cage; Inserting the cage into the stator core by rotation; and electrically connecting the free ends in pairs to form a coil.
  • the invention is based on the object of specifying an improved method for producing a skewed stator which has a stator winding made of shaped conductors.
  • this object is achieved by a method for producing a skewed stator which has a stator winding made of shaped conductors, comprising the following steps: providing a stator core which has a plurality of axially layered stator core elements, the stator core elements forming slots in the stator core which extend from a the first end face of the stator core extend to an opposite second end face of the stator core and run parallel in the axial direction; Providing a plurality of shaped conductors each having two leg sections extending parallel to one another, and a connecting portion that connects the leg portions in an electrically conductive manner; Inserting the leg portions into the grooves; Rotating stator core elements of the stator core in the circumferential direction in such a way that the stator core elements are offset from one another in the circumferential direction and the slots form a be
  • the invention is based on the consideration of enabling the manufacture of a skewed stator, which has a stator winding from shaped conductors, by introducing the inclined shaped conductors into the non-inclined form conductors provided, after which, as a result of the rotation of the stator core elements, not only the inclination of the slots of the stator core is formed, but the leg sections are bent at the same time according to the inclination of the grooves.
  • a continuously skewed stator can be produced with a largely optimal reduction of cogging torques and torque ripples when operating an electrical machine.
  • the advantages of a stator winding made of shaped conductors in particular the simple manufacture and the possibility of a high degree of automation in comparison to windings, become apparent
  • the stator obtained by the method according to the invention also advantageously makes it possible to use a non-skewed rotor, which considerably lowers the production costs of an electrical machine.
  • the method according to the invention advantageously makes it possible to dispense with bending the leg sections in a separate method step prior to insertion into the grooves, which simplifies the manufacturing process.
  • a shaped conductor which can also be referred to as a hairpin conductor, is distinguished in particular by the fact that it is formed from solid metal, in particular from copper.
  • the shaped conductor typically has a rectangular cross section, possibly rounded.
  • the shaped conductor is expediently not designed to be limp.
  • the leg sections of the form leader are typically rod-shaped.
  • the cross-section of the leg sections is preferably designed so that a predetermined number of leg sections, for example a maximum of 16 leg sections, preferably a maximum of twelve leg sections, particularly preferably a maximum of eight leg sections, radially layered within a groove at least 40%, preferably at least 60%, particularly particularly preferred at least 80% and / or at most 90%, preferably at most 80%, of the cross-sectional area of the groove.
  • leg sections in particular at least two leg sections, preferably at least four leg sections, more preferably at least six leg sections, particularly preferably at least eight leg sections, are inserted into a respective groove.
  • the method according to the invention provides that the leg sections and the grooves, preferably immediately, run straight in the axial direction before the step of turning and only receive the respective bevel during the step of turning.
  • the leg sections and the connecting section connecting them are formed in one piece.
  • the stator core is in particular a laminated core.
  • the stator core elements are in particular stator laminations or individual laminations, each of which has a thickness of 0.27 mm to 0.5 mm, for example.
  • the step of providing the stator core can in particular include the following substeps: providing a plurality of stator core elements, preferably by punching, and arranging the stator core elements such that the through openings of the stator core elements are congruent one above the other.
  • the stator core elements are expediently provided electrically insulated from one another. In other words, the stator core elements are not fixed in their relative position.
  • the stator core elements are typically provided or arranged loosely on top of one another.
  • the leg sections are expediently introduced into the grooves in such a way that the leg sections axially penetrate all stator core elements and / or free ends of the leg sections protrude from the stator core on the second end face.
  • the leg sections take with them at least some of the stator core elements, in particular the stator core elements, which are located between the outer stator core elements, during the turning step.
  • the stator core elements preferably one of the outer stator core elements or both outer stator core elements, are actively rotated and the remaining stator core elements rotate with the bending of the leg sections.
  • the outer stator core element on the first end face and / or on the first end face protruding from the stator core portions of the form conductor are held by means of a first holding tool.
  • the outer stator core element on the second end face and / or on the second end face protruding from the stator core sections of the form conductor are held by means of a second holding tool.
  • the protruding sections are typically part of a winding overhang of the stator winding.
  • a rotary movement in the circumferential direction of the holding tools can be carried out relative to one another, so that the leg sections take along the stator core elements arranged between the outer stator core elements.
  • Both holding tools are expediently rotated in opposite directions.
  • the first holding tool is held and the rotary movement is exerted on the second holding tool or that the second holding tool is held and the rotary movement is exerted on the first holding tool.
  • the first holding element and / or the second holding element comprises radially movable holding elements and the holding element elements have a radial projection for each groove.
  • the projections can be moved radially inward at angular positions between the slots and hold the sections of the shaped conductor protruding from the stator core there.
  • the holding elements can thus be attached to the protruding sections from the outside with little effort.
  • the projections preferably do not extend radially further inward than an inner diameter of the stator core.
  • Each holding element preferably has two, in particular exactly two, projections.
  • first holding element and / or the second holding element has an annular frame which is fastened to the stator core to hold the outer stator core element.
  • the frame extends radially outward beyond the outer diameter of the stator core.
  • the frame cannot extend radially inwardly further than an outer radial position of the grooves.
  • the frame is expediently placed on the end face of the stator core before the step of rotating.
  • the holding elements are mounted so that they can move radially in the frame.
  • the result is a compact holding tool which can hold both the protruding sections and the outer stator core elements. After the frame has been put on, in particular after it has been fastened, the holding elements can be moved radially inward.
  • the inclination of the grooves and / or the leg sections is helical.
  • the helical - or in other words helical - inclination is characterized in particular by a constant pitch and / or a constant inclination angle along the axial direction.
  • stator core elements are rotated until an axial opening of a respective groove is located on the first end face at an angular position in the circumferential direction there is an axial opening of an immediately adjacent groove on the second end face.
  • a shaped conductor is preferably used, the connecting section of which is bent in such a way that the leg sections of the shaped conductor are offset by several grooves in the circumferential direction and / or offset by one or more layers in the radial direction.
  • Providing the shaped conductors can include bending an elongated electrically conductive rod so that the parallel leg sections and / or the connecting section that realizes the offset in the circumferential direction and / or radial direction are formed. It is possible for the connecting section to be formed by rotational tension bending, for example by means of a 3-D bending device.
  • the shaped conductors are in particular provided or arranged to be provided in such a way that leg sections of different shaped conductors can be introduced into the grooves in a radially layered manner. Typically there is at most one leg section at a respective radial position in a respective groove.
  • the shaped conductors are preferably provided arranged in accordance with a predetermined winding scheme of the stator winding.
  • so many shaped conductors are provided that the leg sections of the shaped conductors, in a radially layered manner, fill all the slots in the stator core.
  • Such an arrangement of the shaped conductors can also be referred to as a shaped conductor basket.
  • the shaped conductors can be introduced into the stator core quickly in one operation.
  • the shaped conductors are in particular inserted into the slots in such a way that they completely fill all the slots or fill them to the extent that only individual additional shaped conductors are used to connect the stator winding, for example to Formation of phase connections and / or for the formation of one or more star point connectors are to be introduced.
  • an electrically insulating slot box is or is inserted into a respective slot before the leg sections are inserted, which box is correspondingly deformed during the step of rotating the inclination of the slots.
  • a slot box is to be understood in particular as a device which extends over the entire axial extent of the slot and completely lines the slot in the circumferential direction in order to electrically isolate the interior of the slot from the stator core.
  • a slot box is made of insulating paper. It is preferred if the material of the slot box is selected so that it clings to a surface of the grooves during the turning step.
  • the first holding tool and / or the second holding tool prevents or prevents damage to the slot boxes during the turning step.
  • the stator core elements are preferably fixed by materially bonded joining, in particular by welding, for example laser welding.
  • the following further step can be provided within the scope of the method according to the invention: Bending of free ends of a respective leg section on the second end face, so that the free ends of different shaped conductors lie against one another.
  • the following step can be provided: Electrically conductive connection of the free ends lying against one another. The connection is preferably carried out by a joining process, in particular by welding, preferably laser welding.
  • FIG. 1 shows a flow diagram of an exemplary embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a front view of a stator core used in the context of the method
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a form conductor used in the context of the method
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of a groove with leg sections of the shaped conductors arranged therein;
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of a process of introducing shaped conductors into the stator core as part of the method
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of the shaped conductors introduced into the stator core
  • FIG. 7 shows a partially sectioned front view of a holding tool used in the context of the method in a position arranged on the stator core
  • FIG 8 shows an example of a vehicle with an electrical machine which has a stator obtained by the method according to the invention.
  • the method includes a first step S10, in which a stator core 1, which is designed in particular as a laminated core, is provided.
  • FIG. 2 is a front view of the stator core 1.
  • the stator core 1 comprises, by way of example, 54 slots 2 which extend from a first end face 3, which is shown in FIG. 2, to an opposite, second end face 4 (see FIG. 3).
  • the stator core 1 has a large number of axially layered stator core elements 5, 5a, 5b (see also FIG. 6), in particular in the form of individual laminations or stator laminations, for example 0.27 mm to 0.5 mm thick.
  • FIG. 2 an axially outer stator core element 5 a on the first end face 3 is shown.
  • Each stator core element 5, 5a, 5b has a multiplicity of through openings 6 which form the slots 2 of the stator core 1.
  • the through openings 6 of the stator core elements 5, 5a, 5b are arranged so that they lie congruently loosely on top of one another, so that the slots 2 run parallel in the axial direction.
  • step S10 of providing the stator core 1 comprises three substeps S11 to S13:
  • substep S11 the plurality of stator core elements 5, 5a, 5b are provided, which are typically formed by stamping.
  • the stator core elements 5 are loosely stacked axially on top of one another, so that the through openings 6 form the straight grooves 2.
  • sub-step S13 an electrically insulating slot box 7 (see FIG. 4) made of insulating paper is introduced into each slot 2, which extends completely in the axial direction between the end faces 3, 4 and completely lines the slot 2 in the circumferential direction.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a shaped conductor 8 used in the context of the method.
  • FIG. 4 is a basic sketch of a groove 2 with shaped conductors 8 received therein.
  • the shaped conductor 8 comprises two leg sections 9, which extend parallel in the axial direction, and a connecting section 10, which connects the leg sections 8 in an electrically conductive manner.
  • the connecting section 10 is designed in such a way that the leg sections 9, when they are inserted into the grooves 2, are arranged in different grooves 2 and in different radial layers within a respective groove 2.
  • 4 shows that eight leg sections 9 in eight layers of a groove 2, which is lined by the groove box 7, fill approximately 80% of the cross-sectional area of the groove 2.
  • the leg sections 9 can be seen to have a rounded, rectangular cross section.
  • Each shaped conductor 8 is formed from copper, the leg sections 9 being formed in one piece with the connecting section 10.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of an introduction process of shaped conductors 8 into the stator core 1 as part of the method.
  • step S20 of the method the shaped conductors 8 are provided.
  • step S20 comprises three substeps S21 to S23:
  • sub-step S21 a rod made of copper is provided. This is bent in sub-step S22 so that, on the one hand, the connecting section 10 is formed and, on the other hand, the leg sections 9 running parallel to one another are formed.
  • the connection section 10 is preferably formed by rotary tension bending, for example by means of a 3-D bending device.
  • sub-step S23 so many shaped conductors 8 are arranged in the form of a shaped conductor basket in such a way that the leg sections 9 of the shaped conductors 8 in a radially layered manner completely fill or almost fill out all the slots 2 of the stator core 1.
  • the shaped conductors 8 are arranged in such a way that all connecting sections 10 are located at one axial end and all free ends of the leg sections 9 are located at the other axial end of the shaped conductor basket.
  • the leg sections 9 are inserted into the slots 2 by a linear relative movement between the stator core 1 and the shaped conductor 8.
  • the free ends of the leg sections 9 are inserted into the grooves 2 from the first end face 3 until the free ends of the leg sections 9 protrude from the stator core 1 on the second end face 4.
  • the free ends of the leg sections 9 do not touch the slot boxes 7.
  • stator core elements 5, 5a, 5b of the stator core are arranged in a step S40.
  • the stator core 1 is rotated in the circumferential direction in such a way that the stator core elements 5, 5a, 5b are offset from one another in the circumferential direction and the slots 2 form a slope in the circumferential direction.
  • the leg sections 9 are thereby bent by the turning and are given a bevel corresponding to the inclination of the grooves 2.
  • Step S40 comprises the following substeps S41 and S42:
  • the outer stator core element 5a is held on the first end face 3 and sections of the shaped conductors 8 protruding from the first end face 3, ie essentially transition sections from the connecting section 10 to the leg sections 9, by means of a first holding tool 11.
  • the outer stator core element 5b on the second end face 4 and portions of the shaped conductors 8 protruding from the second end face 4, that is to say parts of the leg portions 9, are held by means of a second holding tool 12.
  • the holding tools 11, 12 are shown purely schematically in FIG. 6.
  • FIG. 7 is a partially sectioned front view of the first holding tool 11 in a position arranged on the stator core 1.
  • the explanations relating to the first holding tool 11 apply analogously to the identically designed second holding tool 12.
  • the first holding tool 11 comprises a number of holding elements 13 corresponding to the number of grooves 2.
  • the holding elements 13 in their entirety have a projection 14 for each groove 2.
  • Each holding element 13 comprises two projections 14 which are arranged at angular positions between the grooves 2 and there hold every second protruding section on both sides.
  • the protruding sections lying in between are each held on one side by a projection 14 of a pair of directly adjacent holding elements 13.
  • the first holding tool 11 further comprises an annular frame 15 which, in the position shown in FIG. 7, overlaps an outer diameter of the stator core 1.
  • the holding elements 13 are mounted in a radially movable manner within the frame 15. In the position of the holding elements 13 shown in FIG. 7, they are in their radially innermost position. It can be seen that the projections 14 do not extend further inward than an inner diameter of the stator core 1, so that tooth tips 16 of the stator core 1 are visible in FIG. 7.
  • the first holding tool 11 is placed on the first face 3 and the second holding tool 12 is placed on the second face 4 from the axial direction.
  • the holding elements 13 are in their radially outermost position in the frame 15.
  • the frame 15 of the first holding tool 11 is attached to the axially outermost stator core element 5a in order to hold it.
  • the frame 15 of the second holding tool 12 is attached to the axially outermost stator core element 5b in order to hold it.
  • the holding elements 13 of the holding tools 11, 12 are then moved radially inward in order to hold the protruding sections of the shaped conductors 8.
  • sub-step S42 as can be seen from FIG. 6, the holding tools 11, 12 are rotated relative to one another in the circumferential direction, so that the leg sections 9 take along the stator core elements 5 arranged between the outer stator core elements 5a, 5b.
  • both holding tools 11, 12 are rotated in opposite directions in the circumferential direction in the present exemplary embodiment.
  • the first holding tool 11 remains in the rotary movement fixed and only the second holding tool 12 is rotated in the circumferential direction or vice versa.
  • stator core elements 5, 5a, 5b are fixed to one another in such a way that the inclination of the slots 2 is retained.
  • several weld seams are formed on the radially outer circumferential surface of the stator core 1 by laser welding.
  • a subsequent step S60 the free ends of the leg sections 9 on the second end face 4 are bent in such a way that free ends of two different leg sections 9 lie against one another.
  • a subsequent step S70 the free ends lying on one another are connected in an electrically conductive manner by means of laser welding.
  • 8 is a schematic diagram of an example of a vehicle 100 with an electrical machine 101, which has a stator 103, which is obtained by a method according to one of the exemplary embodiments described above.
  • stator 103 of the electrical machine 101 which in the present case is designed as a permanent-magnet synchronous motor, a non-skewed rotor 102 is mounted rotatably with respect to the stator 103. It can be seen that on the first end face 3 of the stator core 1 there are exclusively connecting sections 10 of the shaped conductors 8 and on the second end face 4 of the stator core 1 there are only the welded free ends of the leg sections 9 of the shaped conductors 8.
  • the electric machine 101 is set up to drive the vehicle 100.
  • This is designed as a partially or fully electrically drivable vehicle, for example as a battery electric vehicle (BEV) or as a hybrid vehicle.
  • BEV battery electric vehicle

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines geschrägten Stators (103), der eine Statorwicklung aus Formleitern (8) aufweist, umfassend folgende Schritte: - Bereitstellen eines Statorkerns (1), der eine Vielzahl von axial geschichteten Statorkernelementen (5, 5a, 5b) aufweist, wobei die Statorkernelemente (5, 5a, 5b) mehrere Nuten (2) des Statorkerns (1) ausbilden, die sich von einer ersten Stirnseite (3) des Statorkerns (1) zu einer gegenüberliegenden zweiten Stirnseite (4) des Statorkerns (1) erstrecken und parallel in Axialrichtung verlaufen; - Bereitstellen einer Vielzahl von Formleitern (8), welche jeweils zwei Beinabschnitte (9), die sich parallel zueinander erstrecken, und einen Verbindungsabschnitt (10), der die Beinabschnitte (9) elektrisch leitend verbindet, aufweisen; - Einführen der Beinabschnitte (9) in die Nuten (2); - Drehen von Statorkernelementen (5, 5a, 5b) des Statorkerns (1) in Umfangsrichtung derart, dass die Statorkernelemente (5, 5a, 5b) gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt werden und die Nuten (2) eine Schrägung in Umfangsrichtung ausbilden, wobei die Beinabschnitte (9) durch das Drehen gebogen werden und eine der Schrägung der Nuten (2) entsprechende Schrägung erhalten; und - Fixieren der Statorkernelemente (5, 5a, 5b) untereinander derart, dass die Schrägung der Nuten (2) erhalten bleibt.

Description

Verfahren zur Herstellung eines geschrägten Stators
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geschrägten Stators, der eine Statorwicklungen aus Formleitern aufweist.
Zur Vermeidung unerwünschter Rastmomente und Drehmomentrippel beim Betrieb einer elektrischen Maschine ist es allgemein bekannt, einen geschrägten Stator und/oder einen geschrägten Rotor zu verwenden.
Das Dokument CN 109639078 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Statoranordnung eines Motors mit Haarnadelwicklungen, umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines Statorkerns mit einer schrägen Nut; Bereitstellen einer Vielzahl von Haarnadeln mit einer quadratischen Querschnittsfläche; Verdrehen von Beinen der Haarnadeln entsprechend einer Spiralform der schrägen Nuten, sodass ein Winkel der Beine einem Winkel der Nuten entspricht; Gruppieren von freien Enden der Beine mehrerer verdrehter Haarnadeln zu einem Käfig; Einsetzen des Käfigs in den Statorkern durch Rotation; und elektrisches Verbinden der freien Ende zu Paaren, um eine Wicklung auszubilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines geschrägten Stators, der eine Statorwicklung aus Formleitern aufweist, anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines geschrägten Stators, der eine Statorwicklung aus Formleitern aufweist, umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines Statorkerns, der eine Vielzahl von axial geschichteten Statorkernelementen aufweist, wobei die Statorkernelemente Nuten des Statorkerns ausbilden, die sich von einer ersten Stirnseite des Stator- kerns zu einer gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Statorkerns erstrecken und parallel in Axialrichtung verlaufen; Bereitstellen einer Vielzahl von Formleitern, welche jeweils zwei Beinabschnitte, die sich parallel zueinander erstrecken, und einen Verbindungsabschnitt, der die Beinabschnitte elektrisch leitend verbindet, aufweisen; Einführen der Beinabschnitte in die Nuten; Drehen von Statorkernelementen des Statorkerns in Umfangsrichtung derart, dass die Statorkernelemente gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt werden und die Nuten eine Schrä- gung in Umfangsrichtung ausbilden, wobei die Beinabschnitte durch das Drehen gebogen werden und eine der Schrägung der Nuten entsprechende Schrägung erhalten; und Fixieren der Statorkernelemente untereinander derart, dass die Schrägung der Nuten erhalten bleibt. Die Erfindung beruht auf der Überlegung, die Herstellung eines geschrägten Stators, der eine Statorwicklung aus Formleitern aufweist, dadurch zu ermöglichen, dass in den ungeschrägt bereitgestellten Statorkern die ungeschrägten Formleiter eingeführt werden, wonach infolge des Drehens der Statorkernelemente nicht nur die Schrägung der Nuten des Statorkerns ausgebildet wird, sondern die Beinab- schnitte gleichzeitig entsprechend der Schrägung der Nuten gebogen werden. So kann ein kontinuierlich geschrägter Stator mit einer weitestgehend optimalen Reduzierung von Rastmomenten und Drehmomentrippein beim Betrieb einer elektrischen Maschine hergestellt werden. Gleichsam werden die Vorteile einer Statorwicklung aus Formleitern, insbesondere die einfache Fertigung und die Ermögli- chung eines hohen Automatisierungsgrades im Vergleich zu Wicklungen aus
Runddrähten, erzielt. Der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Stator erlaubt es mit Vorteil ferner, einen ungeschrägten Rotor zu verwenden, was die Fertigungskosten einer elektrischen Maschine ganz erheblich senkt. Außerdem kann durch das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise auf ein Biegen der Beinabschnitte in einem separaten Verfahrensschritt vor dem Einführen in die Nuten verzichtet werden, was den Herstellungsprozess vereinfacht.
Ein Formleiter, der auch als Haarnadelleiter (englisch: hair pin) bezeichnet werden kann, zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass er aus massivem Metall, ins- besondere aus Kupfer, gebildet ist. Typischerweise weist der Formleiter einen, gegebenenfalls abgerundet, rechteckigen Querschnitt auf. Der Formleiter ist zweckmäßigerweise nicht biegeschlaff ausgebildet. Die Beinabschnitte des Formleiters sind typischerweise stabförmig. Vorzugsweise sind die Beinabschnitte in ihrem Querschnitt so ausgebildet, dass eine vorgegebene Anzahl von Beinabschnitten, beispielsweise höchstens 16 Beinabschnitte, bevorzugt höchstens zwölf Beinabschnitte, besonders bevorzugt höchstens acht Beinabschnitte, radial geschichtet innerhalb einer Nut wenigstens 40 %, bevorzugt wenigstens 60 %, insbesondere besonders bevorzugt wenigstens 80 %, und/oder höchstens 90 %, bevorzugt höchstens 80 %, der Querschnittsfläche der Nut ausfüllt. Ferner kann vorgesehen sein, dass in eine jeweilige Nut eine gerade Anzahl von Beinabschnitten, insbesondere wenigstens zwei Beinabschnitte, bevorzugt wenigstens vier Beinab- schnitte, weiter bevorzugt wenigstens sechs Beinabschnitte, besonders bevorzugt wenigstens acht Beinabschnitte, eingeführt werden. Insbesondere ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass die Beinabschnitte und die Nuten, bevorzugt unmittelbar, vor dem Schritt des Drehens gerade in Axialrichtung verlaufen und erst während des Schritts des Drehens die jeweilige Schrägung erhal- ten. Typischerweise sind die Beinabschnitte und der sie verbindende Verbindungsabschnitt einstückig ausgebildet.
Der Statorkern ist insbesondere ein Blechpaket. Die Statorkernelemente sind insbesondere Statorbleche bzw. Einzelbleche, die beispielsweise jeweils eine Dicke von 0,27 mm bis 0,5 mm aufweisen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Schritt des Bereitstellens des Statorkerns insbesondere folgende Unterschritte umfassen: Bereitstellen einer Vielzahl von Statorkernelementen, vorzugsweise durch Stanzen, und Anordnen der Statorkernelemente derart, dass die Durchgangsöffnungen der Statorkernelemente deckungsgleich übereinander liegen. Die Statorkernelemente werden zweckmäßigerweise elektrisch gegeneinander isoliert bereitgestellt. Mit anderen Worten sind die Statorkernelemente nicht in ihrer Relativposition fixiert. Die Stator- kernelemente werden typischerweise lose aufeinanderliegend bereitgestellt bzw. angeordnet. Das Einführen der Beinabschnitte in die Nuten erfolgt zweckmäßigerweise so, dass die Beinabschnitte alle Statorkernelemente axial durchsetzen und/oder freie Enden der Beinabschnitte an der zweiten Stirnseite aus dem Statorkern herausragen. Typischerweise nehmen die Beinabschnitte zumindest einen Teil der Stator- kernelemente, insbesondere die Statorkernelemente, die zwischen den äußeren Statorkernelementen liegen, beim Schritt des Drehens mit. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass nur ein Teil der Statorkernelemente, vorzugsweise eines der äußeren Statorkernelemente oder beide äußeren Statorkernelemente, aktiv gedreht werden und sich die übrigen Statorkernelemente durch das Biegen der Beinabschnitte mitdrehen.
In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zum Drehen das äußere Statorkernelement an der ersten Stirnseite und/oder an der ersten Stirnseite aus dem Statorkern herausragende Abschnitte der Form- leiter mittels eines ersten Haltewerkzeugs gehalten werden. Alternativ oder zusätzlich werden das äußeres Statorkernelement an der zweiten Stirnseite und/oder an der zweiten Stirnseite aus dem Statorkern herausragende Abschnitte der Formleiter mittels eines zweiten Haltewerkzeugs gehalten. Die herausragenden Abschnitte sind typischerweise Teil eines Wicklungsüberhangs der Statorwicklung.
Es kann ferner eine Drehbewegung in Umfangsrichtung der Haltewerkzeuge relativ zueinander durchgeführt werden, sodass die Beinabschnitte die zwischen den äußeren Statorkernelementen angeordneten Statorkernelemente mitnehmen. Zweckmäßigerweise werden beide Haltewerkzeuge gegensinnig gedreht. Es ist je- doch auch möglich, dass das erste Haltewerkzeug festgehalten wird und die Drehbewegung auf das zweite Haltewerkzeug ausgeübt wird oder dass das zweite Haltewerkzeug festgehalten wird und die Drehbewegung auf das erste Haltewerkzeug ausgeübt wird. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Halteelement und/oder das zweite Halteelement radial bewegliche Halteelemente umfasst und die Haltele- mente für jede Nut einen radialen Vorsprung aufweisen. Dabei können die Vorsprünge an Winkelpositionen zwischen den Nuten radial nach innen bewegt werden und dort die aus dem Statorkern herausragenden Abschnitte der Formleiter halten. Die Halteelemente lassen sich so aufwandsarm von außen an die heraus- ragenden Abschnitte anbringen. Die Vorsprünge erstrecken sich bevorzugt radial nicht weiter als ein Innendurchmesser des Statorkerns nach innen. Bevorzug weist jedes Halteelemente zwei, insbesondere genau zwei, Vorsprünge auf.
Es ist ferner von Vorteil, wenn das erste Halteelement und/oder das zweite Hal- teelement einen ringförmigen Rahmen aufweist, der zum Halten des äußeren Statorkernelements am Statorkern befestigt wird. Typischerweise erstreckt sich der Rahmen radial nach außen über den Außendurchmesser des Statorkerns. Außerdem kann sich der Rahmen radial nach innen nicht weiter als eine äußere Radialposition der Nuten erstrecken. Zweckmäßigerweise wird der Rahmen vor dem Schritt des Drehens auf die Stirnseite des Statorkerns aufgesetzt.
In Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Halteelemente im Rahmen radial beweglich gelagert werden. Es ergibt sich so ein kompaktes Haltewerkzeug, welches sowohl die herausragenden Abschnitte als auch die äußeren Statorkernele- mente halten kann. Nach dem Aufsetzen, insbesondere nach dem Befestigen, des Rahmens können die Halteelemente radial nach innen bewegt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es bevorzugt, wenn die Schrägung der Nuten und/oder der Beinabschnitte helixförmig ist. Die helixförmige - oder mit anderen Worten schraubenförmige - Schrägung zeichnet sich insbesondere durch eine konstante Ganghöhe und/odereinen entlang der Axialrichtung konstanten Schrägungswinkel aus.
Es wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ferner bevorzugt, wenn die Stator- kernelemente gedreht werden bis sich eine axiale Öffnung einer jeweiligen Nut an der ersten Stirnseite an einer Winkelposition in Umfangsrichtung befindet, an der sich eine axiale Öffnung einer unmittelbar benachbarten Nut an der zweiten Stirnseite befindet. Dadurch kann eine in elektromagnetischer Hinsicht und für die Reduktion der Rastmomente und der Drehmomentrippel besonders günstige Schrägung um eine Nutteilung realisiert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise jeweils ein Formleiter verwendet, dessen Verbindungsabschnitt derart gebogen sind, dass die Beinabschnitte des Formleiters einen Versatz um mehrere Nuten in Umfangsrichtung und/oder einen Versatz um eine oder mehrere Schichten in Radialrichtung reali- sieren. Das Bereitstellen der Formleiter kann ein Biegen eines lang gestreckten elektrisch leitfähigen Stabes umfassen, sodass die parallelen Beinabschnitte und/oder der Verbindungsabschnitt, der den Versatz in Umfangsrichtung und/oder Radialrichtung realisiert, ausgebildet werden. Es ist möglich, dass der Verbindungsabschnitt durch Rotationszugbiegen, beispielsweise mittels einer 3D-Biege- Vorrichtung, ausgebildet wird.
Die Formleiter werden insbesondere derart bereitgestellt oder zum Bereitstellen angeordnet, dass Beinabschnitte unterschiedlicher Formleiter radial geschichtet in die Nuten einführbar sind. Typischerweise befindet sich an einer jeweiligen Radial- position in einer jeweiligen Nut höchstens ein Beinabschnitt. Die Formleiter werden vorzugsweise gemäß einem vorgegebenen Wicklungsschema der Statorwicklung angeordnet bereitgestellt.
In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgese- hen sein, dass so viele Formleiter bereitgestellt werden, dass die Beinabschnitte der Formleiter radial geschichtet alle Nuten des Statorkerns füllen. Eine solche Anordnung der Formleiter kann auch als Formleiter-Korb bezeichnet werden. Die Formleiter können so zügig in einem Arbeitsgang in den Statorkern eingebracht werden. Die Formleiter werden insbesondere derart in die Nuten eingeführt, dass sie alle Nuten vollständig ausfüllen oder soweit ausfüllen, dass lediglich einzelne zusätzliche Formleiter zum Anschließen der Statorwicklung, beispielsweise zum Ausbilden von Phasenanschlüssen und/oder zum Ausbilden von einem oder mehreren Sternpunktverbindern, einzuführen sind.
Es kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass vor dem Einführen der Beinabschnitte ein elektrisch isolierender Nutkasten in eine jeweilige Nut eingeführt wird oder ist, der während des Schritts des Drehens der Schrägung der Nuten entsprechend verformt wird. Unter einem Nutkasten ist insbesondere eine Vorrichtung zu verstehen, die sich über die gesamte axiale Erstreckung der Nut erstreckt und die Nut in Umfangsrichtung vollständig auskleidet, um das In- nere der Nut gegen den Statorkern elektrisch zu isolieren. Typischerweise ist ein solcher Nutkasten aus Isolierpapier gebildet. Es wird bevorzugt, wenn das Material des Nutkastens so gewählt ist, dass es sich beim Schritt des Drehens an eine Oberfläche der Nuten anschmiegt. Um eine Beschädigung der Nutkästen zu vermeiden, wird es besonders bevorzugt, wenn freie Enden der Beinabschnitte die Nutkästen während des Einführens der Beinabschnitte nicht berühren. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass erste Haltewerkzeug und/oder das zweite Haltewerkzeug während des Schritts des Drehens eine Beschädigung der Nutkästen verhindert bzw. verhin- dem.
Das Fixieren der Statorkernelemente erfolgt bevorzugt durch stoffschlüssiges Verfügen, insbesondere durch Schweißen, beispielsweise Laserschweißen. Insbesondere im Anschluss an das Fixieren kann folgender weiterer Schritt im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein: Biegen freier Enden eines jeweiligen Beinabschnitts an der zweiten Stirnseite, sodass die freien Enden unterschiedlicher Formleiter aneinander liegen. Zusätzlich kann folgender Schritt vorgesehen sein: Elektrisch leitfähiges Verbinden der aneinander liegenden freien Enden. Das Verbinden erfolgt vorzugsweise durch ein Fügeverfahren, insbesondere durch Schweißen, bevorzugt Laserschweißen. 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:
Fig. 1 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 eine Frontalansicht eines im Rahmen des Verfahrens verwendeten Statorkerns;
Fig. 3 eine Prinzipskizze eines im Rahmen des Verfahrens verwendeten Formleiters;
Fig. 4 eine Prinzipskizze einer Nut mit darin angeordneten Beinabschnitten der Formleiter;
Fig. 5 eine Prinzipskizze eines Einführungsvorgangs von Formleitern in den Statorkern im Rahmen des Verfahrens;
Fig. 6 eine Prinzipskizze der in den Statorkern eingeführten Formleiter;
Fig. 7 eine teilgeschnittene Frontalansicht eines im Rahmen des Verfahrens verwendeten Haltewerkzeugs in einer auf dem Statorkern angeordneten Stellung; und
Fig. 8 ein Beispiel eines Fahrzeugs mit einer elektrischen Maschine, welche einen durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Stator aufweist.
Fig. 1 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines geschrägten Stators. Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt S10, in dem ein Statorkern 1 , der insbesondere als ein Blechpaket ausgebildet ist, bereitgestellt wird.
Fig. 2 ist eine Frontalansicht des Statorkerns 1.
Der Statorkern 1 umfasst vorliegend exemplarisch 54 Nuten 2, die sich von einer ersten Stirnseite 3, die in Fig. 2 gezeigt ist, zu einer gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 4 (siehe Fig. 3) erstrecken. Der Statorkern 1 weist eine Vielzahl von axial geschichteten Statorkernelementen 5, 5a, 5b (siehe auch Fig. 6) insbeson- dere in Form von Einzelblechen bzw. Statorblechen von z.B. 0,27 mm bis 0,5 mm Dicke auf. In Fig. 2 ist ein axial äußeres Statorkernelement 5a an der ersten Stirnseite 3 gezeigt. Jedes Statorkernelement 5, 5a, 5b weist eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 6 auf, welche die Nuten 2 des Statorkerns 1 ausbilden. Die Durchgangsöffnungen 6 der Statorkernelemente 5, 5a, 5b sind dabei deckungs- gleich lose aufeinanderliegend angeordnet, sodass die Nuten 2 parallel in Axialrichtung verlaufen.
Der Schritt S10 des Bereitstellens des Statorkerns 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel drei Unterschritte S11 bis S13: Im Unterschritt S11 wird die Vielzahl von Statorkernelementen 5, 5a, 5b bereitgestellt, welche typischerweise durch Stanzen ausgebildet werden. Im anschließenden Unterschritt S12 werden die Statorkernelemente 5 axial geschichtet lose aufeinander angeordnet, sodass die Durchgangsöffnungen 6 die geraden verlaufenden Nuten 2 ausbilden. Im Unterschritt S13 wird in jede Nut 2 ein elektrisch isolierender Nutkasten 7 (siehe Fig. 4) aus Isolierpapier eingebracht, der sich vollständig in Axialrichtung zwischen den Stirnseiten 3, 4 erstreckt und die Nut 2 in Umfangsrichtung vollständig auskleidet.
Fig. 3 ist eine Prinzipskizze eines im Rahmen des Verfahrens verwendeten Formleiters 8. Fig. 4 ist eine Prinzipskizze einer Nut 2 mit darin aufgenommenen Form- leitern 8. Der Formleiter 8 umfasst zwei Beinabschnitte 9, die sich parallel in Axialrichtung erstrecken und einen Verbindungsabschnitt 10, der die Beinabschnitte 8 elektrisch leitend verbindet. Der Verbindungsabschnitt 10 ist derart ausgebildet, dass die Beinabschnitte 9, wenn sie in die Nuten 2 eingeführt sind, in unterschiedlichen Nu- ten 2 und in unterschiedlichen radialen Schichten innerhalb einer jeweiligen Nut 2 angeordnet sind. Fig. 4 zeigt dazu, dass acht Beinabschnitte 9 in acht Schichten einer Nut 2, die vom Nutkasten 7 ausgekleidet ist, ca. 80 % der Querschnittsfläche der Nut 2 ausfüllen. Ersichtlich weisen die Beinabschnitte 9 einen abgerundet rechteckigen Querschnitt auf. Jeder Formleiter 8 ist dabei aus Kupfer gebildet, wo- bei die Beinabschnitte 9 einstückig mit dem Verbindungsabschnitt 10 ausgebildet sind.
Fig. 5 ist eine Prinzipskizze eines Einführungsvorgangs von Formleitern 8 in den Statorkern 1 im Rahmen des Verfahrens.
In einem Schritt S20 des Verfahrens werden die Formleiter 8 bereitgestellt. Der Schritt S20 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel drei Unterschritte S21 bis S23:
Im Unterschritt S21 wird ein Stab aus Kupfer bereitgestellt. Dieser wird im Unter- schritt S22 gebogen, sodass einerseits der Verbindungsabschnitt 10 ausgebildet wird und andererseits die parallel zueinander verlaufenden Beinabschnitte 9 ausgebildet werden. Das Ausbilden des Verbindungsabschnitts 10 erfolgt bevorzugt durch Rotationszugbiegen, beispielsweise mittels einer 3D-Biegevorrichtung. Im Unterschritt S23 werden so viele Formleiter 8 in Form eines Formleiter-Korbes derart angeordnet, dass die Beinabschnitte 9 der Formleiter 8 radial geschichtet alle Nuten 2 des Statorkerns 1 vollständig ausfüllen oder nahezu ausfüllen. Die Formleiter 8 werden so angeordnet, dass sich alle Verbindungsabschnitte 10 an einem axialen Ende und alle freien Enden der Beinabschnitte 9 am anderen axia- len Ende des Formleiter-Korbes befinden. In einem Schritt S30 werden die Beinabschnitte 9 in die Nuten 2 durch eine lineare Relativbewegung zwischen dem Statorkern 1 und den Formleiter 8 eingeführt. Die freien Enden der Beinabschnitte 9 werden von der ersten Stirnseite 3 aus in die Nuten 2 eingeführt, bis die freien Enden der Beinabschnitte 9 an der zweiten Stirn- seite 4 aus dem Statorkern 1 hervorstehen. Dabei berühren die freien Enden der Beinabschnitte 9 die Nutkästen 7 nicht.
Fig. 6 ist eine Prinzipskizze der in den Statorkern 1 eingeführten Formleiter 8. Nachfolgend werden in einem Schritt S40 Statorkernelemente 5, 5a, 5b des
Statorkerns 1 derart in Umfangsrichtung gedreht, dass die Statorkernelemente 5, 5a, 5b gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt werden und die Nuten 2 eine Schrägung in Umfangsrichtung ausbilden. Dabei werden die Beinabschnitte 9 durch das Drehen gebogen und erhalten eine der Schrägung der Nuten 2 entspre- chende Schrägung.
Der Schritt S40 umfasst folgende Unterschritte S41 und S42:
Im Unterschritt S41 werden das äußere Statorkernelement 5a an der ersten Stirn- seite 3 und an der ersten Stirnseite 3 herausragende Abschnitte der Formleiter 8, also im Wesentlichen Übergangsabschnitte vom Verbindungsabschnitt 10 in die Beinabschnitte 9, mittels eines ersten Haltewerkzeugs 11 gehalten. Gleichsam werden das äußere Statorkernelement 5b an der zweiten Stirnseite 4 und an der zweiten Stirnseite 4 herausragende Abschnitte der Formleiter 8, also Teile der Beinabschnitte 9, mittels eines zweiten Haltewerkzeugs 12 gehalten. Die Haltewerkzeuge 11 , 12 sind in Fig. 6 rein schematisch dargestellt.
Fig. 7 ist eine teilgeschnittene Frontalansicht des ersten Haltewerkzeugs 11 in einer auf dem Statorkern 1 angeordneten Stellung. Die Ausführungen zum ersten Haltewerkzeug 11 gelten dabei analog für das identisch ausgebildete zweite Haltewerkzeug 12. Das erste Haltewerkzeug 11 umfasst eine der Anzahl der Nuten 2 entsprechende Anzahl von Halteelementen 13. Die Halteelemente 13 in ihrer Gesamtheit weisen für jede Nut 2 einen Vorsprung 14 auf. Jedes Halteelement 13 umfasst zwei Vorsprünge 14, die an Winkelpositionen zwischen den Nuten 2 angeordnet sind und dort jeden zweiten herausragenden Abschnitte beidseitig halten. Die dazwischen liegenden herausragenden Abschnitte werden jeweils von einem Vorsprung 14 eines Paares unmittelbar benachbarter Halteelemente 13 einseitig gehalten.
Das erste Haltewerkzeug 11 umfasst ferner einen ringförmigen Rahmen 15, der in der in Fig. 7 gezeigten Stellung einen Außendurchmesser des Statorkerns 1 überlappt. Innerhalb des Rahmens 15 sind die Halteelemente 13 radial beweglich gelagert. In der in Fig. 7 geigten Stellung der Haltelemente 13 sind diese in ihrer radial innersten Stellung. Ersichtlich reichen die Vorsprünge 14 dabei nicht weiter nach innen als ein Innendurchmesser des Statorkerns 1, sodass Zahnköpfe 16 des Statorkerns 1 in Fig. 7 sichtbar sind.
Im Unterschritt S41 werden aus der Axialrichtung das erste Haltewerkzeug 11 auf die erste Stirnseite 3 und das zweite Haltewerkzeug 12 auf die zweite Stirnseite 4 gesetzt. Dabei befinden sich die Haltelemente 13 in ihrer radial äußersten Stellung im Rahmen 15. Der Rahmen 15 des ersten Haltewerkzeugs 11 wird am axial äußersten Statorkernelement 5a befestigt, um dieses zu halten. Ebenso wird der Rahmen 15 des zweiten Haltewerkzeugs 12 am axial äußersten Statorkernelement 5b befestigt, um dieses zu halten. Anschließend werden die Halteelemente 13 der Haltewerkzeuge 11, 12 radial nach innen bewegt, um die herausragenden Abschnitte der Formleiter 8 zu halten.
Im Unterschritt S42 werden, wie aus Fig. 6 ersichtlich, die Haltewerkzeuge 11, 12 relativ zueinander in Umfangsrichtung gedreht, sodass die Beinabschnitte 9 die zwischen den äußeren Statorkernelementen 5a, 5b angeordneten Statorkernele- mente 5 mitnehmen. Dazu werden beide Haltewerkezuge 11, 12 im vorliegenden Ausführungsbeispiel gegensinnig in Umfangsrichtung gedreht. Gemäß alternativen Ausführungsbeispielen bleibt das erste Haltewerkzeug 11 bei der Drehbewegung fest und es wird nur das zweite Haltewerkzeug 12 in Umfangsrichtung gedreht o- der umgekehrt.
In einem anschließenden Schritt S50 werden die Statorkernelemente 5, 5a, 5b un- tereinander derart fixiert, dass die Schrägung der Nuten 2 erhalten bleibt. Dazu werden mehrere Schweißnähte auf der radial äußeren Mantelfläche des Statorkern 1 durch Laserschweißen ausgebildet.
In einem anschließenden Schritt S60 werden die freien Enden der Beinabschnitte 9 an der zweiten Stirnseite 4 so gebogen, dass freie Enden zweier unterschiedlicher Beinabschnitte 9 aneinander liegen. In einem anschließenden Schritt S70 werden die aneinander liegenden freien Enden stoffschlüssig mittels Laserschweißens elektrisch leitend verbunden. Fig. 8 ist eine Prinzipskizze eines Beispiels eines Fahrzeugs 100 mit einer elektrischen Maschine 101, welche einen Stator 103 aufweist, der durch ein Verfahren gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele erhalten ist.
Innerhalb des Stators 103 der elektrischen Maschine 101, die vorliegend exempla- risch als permanenterregter Synchronmotor ausgebildet ist, ist ein ungeschrägter Rotor 102 drehbar bezüglich des Stators 103 gelagert. Erkennbar ist, dass sich an der ersten Stirnseite 3 des Statorkerns 1 ausschließlich Verbindungsabschnitte 10 der Formleiter 8 befinden und an der zweiten Stirnseite 4 des Statorkerns 1 ausschließlich die verschweißten freien Enden der Beinabschnitte 9 der Formleiter 8 befinden.
Die elektrische Maschine 101 ist dazu eingerichtet, das Fahrzeug 100 anzutreiben. Dieses ist als teilweise oder vollständig elektrisch antreibbares Fahrzeug, beispielsweise als batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) oder als Hybridfahrzeug aus- gebildet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines geschrägten Stators (103), der eine Statorwicklung aus Formleitern (8) aufweist, umfassend folgende Schritte: - Bereitstellen eines Statorkerns (1), der eine Vielzahl von axial geschichteten
Statorkernelementen (5, 5a, 5b)aufweist, wobei die Statorkernelemente (5, 5a, 5b) mehrere Nuten (2) des Statorkerns (1) ausbilden, die sich von einer ersten Stirnseite (3) des Statorkerns (1) zu einer gegenüberliegenden zweiten Stirnseite (4) des Statorkerns (1) erstrecken und parallel in Axialrichtung verlaufen; - Bereitstellen einer Vielzahl von Formleitern (8), welche jeweils zwei Beinabschnitte (9), die sich parallel zueinander erstrecken, und einen Verbindungsabschnitt (10), der die Beinabschnitte (9) elektrisch leitend verbindet, aufweisen;
- Einführen der Beinabschnitte (9) in die Nuten (2);
- Drehen von Statorkernelementen (5, 5a, 5b) des Statorkerns (1) in Umfangsrich- tung derart, dass die Statorkernelemente (5, 5a, 5b) gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt werden und die Nuten (2) eine Schrägung in Umfangsrichtung ausbilden, wobei die Beinabschnitte (9) durch das Drehen gebogen werden und eine der Schrägung der Nuten (2) entsprechende Schrägung erhalten; und
- Fixieren der Statorkernelemente (5, 5a, 5b) untereinander derart, dass die Schrägung der Nuten (2) erhalten bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Schritt des Drehens
- das äußere Statorkernelement (5a) an der ersten Stirnseite (3) und/oder an der ersten Stirnseite (3) aus dem Statorkern (1) herausragende Abschnitte der Formleiter (8) mittels eines ersten Haltewerkzeugs (11) gehalten werden und
- das äußere Statorkernelement (5b) an der zweiten Stirnseite (4) und/oder an der zweiten Stirnseite (4) aus dem Statorkern (1) herausragende Abschnitte der Formleiter (8) mittels eines zweiten Haltewerkzeugs (12) gehalten werden, und eine Drehbewegung in Umfangsrichtung der Haltewerkzeuge (11, 12) relativ zueinander durchgeführt wird, sodass die Beinabschnitte (9) die zwischen den äußeren Statorkernelementen (5a, 5b) angeordneten Statorkernelemente (5) mitnehmen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das erste Haltewerkzeug (11) und/oder das zweite Haltewerkzeug (12) radial bewegliche Halteelemente (13) umfasst und die Haltelemente (13) für jede Nut (2) einen radialen Vorsprung (14) aufweisen, wobei die Vorsprünge (14) an Winkelposi- tionen zwischen den Nuten (2) radial nach innen bewegt werden und dort die aus dem Statorkern (1) herausragenden Abschnitte der Formleiter (8) halten.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das erste Haltewerkezug (11) und/oder das zweite Haltewerkzeug (12) einen ring- förmigen Rahmen (15) aufweist, der zum Halten des äußeren Statorkernelements (5a, 5b) am Statorkern (1) befestigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, wobei die Halteelemente (13) im Rahmen (15) radial beweglich gelagert werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schrägung der Nuten (2) und/oder der Beinabschnitte (9) helixförmig ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Statorkernelemente (5, 5a, 5b) gedreht werden bis sich eine axiale Öffnung einerjeweiligen Nut (2) an der ersten Stirnseite (3) an einer Winkelposition in Umfangsrichtung befindet, an der sich eine axiale Öffnung einer unmittelbar benachbarten Nut (2) an der zweiten Stirnseite (4) befindet.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei so viele Formleiter (8) bereitgestellt werden, dass die Beinabschnitte (9) der Formleiter radial geschichtet alle Nuten des Statorkerns füllen.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Einführen der Beinabschnitte (9) ein elektrisch isolierender Nutkasten (7) in eine jeweilige Nut (2) geführt wird oder ist, der während des Schritts des Dre- hens der Schrägung der Nuten (2) entsprechend verformt wird.
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