EP4285468A1 - Stator and method for producing a stator - Google Patents

Stator and method for producing a stator

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Publication number
EP4285468A1
EP4285468A1 EP21827592.3A EP21827592A EP4285468A1 EP 4285468 A1 EP4285468 A1 EP 4285468A1 EP 21827592 A EP21827592 A EP 21827592A EP 4285468 A1 EP4285468 A1 EP 4285468A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
busbar
caulking
carrier ring
ring
annular groove
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP21827592.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Ruppert
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.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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 Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4285468A1 publication Critical patent/EP4285468A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/14—Casings; Enclosures; Supports
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations

Definitions

  • the present invention relates to a stator for an electrical machine, with a winding comprising a plurality of conductors assigned to one or more phases, which are connected to one another, the ends of at least some of the conductors protruding axially or radially beyond the winding, and a connecting ring with at least one support ring, on which at least one busbar is arranged, is placed axially onto the winding, and the support ring is formed from a plastic and has concentric annular grooves, in each of which at least one busbar is arranged, with at least one end of a conductor having a power rail is connected.
  • the invention also relates to a method for manufacturing a stator.
  • PSM permanent magnet synchronous machines
  • connection rings usually made of copper can be arranged on or in a common or separate support ring made of plastic.
  • this type of interconnection rings were also referred to as switching rings or contact bridges.
  • Such interconnection rings are generally placed axially onto the winding stack.
  • DE102008007409A1 describes a three-part switching ring for a stator, with three busbars and a star point ring being arranged in one plane, lying flat next to one another in a carrier ring made of a temperature-resistant plastic.
  • the contact points of the busbars and the star point ring protrude from the carrier ring and are connected to the wire ends of the partial windings of the stator. Fixing the busbars in or on the carrier ring often turns out to be very difficult, since the installation space for this is tight.
  • busbars are often encapsulated in plastic in the carrier ring or are placed in a shell-like receptacle of the carrier ring and then closed with a cover. This type of integration is often expensive and not space-neutral.
  • the object of the invention is therefore to integrate the busbars in the carrier ring without using additional components and at the same time not taking up any additional space.
  • a stator for an electrical machine with a winding comprising a plurality of conductors assigned to one or more phases, which are interconnected, with the ends of at least some of the conductors protruding axially or radially beyond the winding, and with a connecting ring with at least one support ring, on which at least one busbar is arranged, is placed axially on the winding, and the support ring is formed from a plastic and has concentric annular grooves, in each of which at least one busbar is arranged, with at least one end of a conductor having a busbar is connected, at least one busbar arranged in an annular groove being captively held in the annular groove by means of a busbar securing element at least partially covering the annular groove in the radial direction, the busbar securing element being caused by a plastic deformation g of a caulking member formed integrally with the support ring in the axial direction from the support ring between two adjacent ring grooves.
  • a stator can be provided which realizes a secure, non-detachable fixing of a busbar in an annular groove without requiring additional components for fixing.
  • Plastic deformation is also possible using cost-effective and process-reliable forming processes.
  • Electrical machines are used to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa, and generally include a stationary part referred to as a stator, stand or armature and a part referred to as a rotor or runner and arranged movably relative to the stationary part.
  • a radial flux machine is characterized in that the magnetic field lines extend in the radial direction in the air gap formed between rotor and stator, while in the case of an axial flux machine the magnetic field lines extend in the axial direction in the air gap formed between rotor and stator.
  • the motor housing encloses the electric machine.
  • a motor housing can also accommodate the control and power electronics.
  • the motor housing can also be part of a cooling system for the electric machine and can be designed in such a way that cooling fluid can be supplied to the electric machine via the motor housing and/or the heat can be dissipated to the outside via the housing surfaces.
  • the motor housing protects the electrical machine and any electronics that may be present from external influences.
  • a motor housing can be formed in particular from a metallic material.
  • the motor housing can be formed from a cast metal material, such as gray cast iron or cast steel.
  • the motor housing In principle, it is also conceivable to form the motor housing entirely or partially from a plastic. In connection with the present invention, it is preferred that the stator is arranged inside a motor housing.
  • the stator of a radial flow machine is usually constructed cylindrically and generally consists of electrical laminations that are electrically insulated from one another and are constructed in layers and packaged to form laminated cores. This structure keeps the eddy currents in the stator caused by the stator field low. Distributed over the circumference, grooves or circumferentially closed recesses are let into the electrical lamination running parallel to the rotor shaft and accommodate the stator winding or parts of the stator winding. Depending on the construction towards the surface, the slots can be closed with locking elements such as locking wedges or covers or the like in order to prevent the stator winding from being detached.
  • a carrier ring can accommodate one or more busbars and, in particular, can be arranged at a distance from one another and in an electrically insulating manner.
  • a carrier ring has a circular ring-shaped basic shape with a plurality of circular ring-shaped and concentrically arranged receptacles, such as grooves, in which the corresponding busbars are arranged.
  • a carrier ring is preferably made of a plastic material. In principle, it is conceivable for a support ring to be designed in one piece or in multiple pieces.
  • annular grooves have a contour that is U-shaped in cross section.
  • the stator has a stator support in which the stator is accommodated at least in sections and by means of which torque of the stator can be transmitted to a machine housing of the electrical machine.
  • the basic functions of the stator carrier in of an electrical machine consist of supporting the stator itself and transmitting the torque of the electrical machine from the stator into the motor housing of the electrical machine.
  • the torque can be transmitted from the stator support to the motor housing, for example, by means of fastening lugs on the stator support, which can be designed as drawn sheet metal parts.
  • the stator carrier can be axially pretensioned by means of clamping claws, ie brackets.
  • torque can also be transmitted, for example, by means of a tongue and groove system and additional axial prestressing via clamping claws.
  • busbar securing element 5 engages radially from an annular wall in two adjacent annular grooves 4 and so a busbar securing element 5 captively holds two busbars 29 in their respective annular grooves 4, whereby the manufacturing effort can be correspondingly reduced.
  • each of the busbars arranged in an annular groove is captively held in the respective annular groove by means of a busbar securing element.
  • the object of the invention is also achieved by a method for producing a stator for an electrical machine, with a winding comprising a plurality of conductors assigned to one or more phases, which are interconnected, the ends of at least some of the conductors extending axially or radially via the winding protrude, comprising the following steps: a) Provision of an interconnection ring with at least one carrier ring, the carrier ring being formed from a plastic and having concentric annular grooves, in each of which at least one busbar can be arranged, and at least one between two adjacent annular grooves in axial direction protruding from the carrier ring integrally formed with the carrier ring caulking element, b) inserting the at least one busbar into one of the annular grooves, c) forming a busbar securing element by plastic deformation of the caulking element formed in the axial direction from the carrier ring between two adjacent annular grooves in one piece with the carrier ring in such a way that the at least one is arranged
  • the plastic deformation of the caulking element takes place by caulking in the axial direction.
  • the caulking can be cold caulking or hot caulking.
  • Hot caulking is very particularly preferred, since the plastic material is caused to melt when heat is supplied, and caulking can therefore be carried out more precisely and with greater process stability.
  • the caulking forms the busbar securing element in such a way that it contacts the busbar inserted in the annular groove in the axial direction in such a way that the busbar is fixed in a non-positive manner in the radial direction in the groove.
  • the invention can also be further developed such that the carrier ring has concentrically extending annular walls delimiting the annular groove, with a caulking element protruding from at least one annular wall in the axial direction of the carrier ring.
  • the annular wall in the region of the caulking element has an annular wall section which is set back axially inwards in relation to the annular wall. In this way it can be achieved that caulked material can flow into these ring wall sections, so that a ring wall that is space-optimized in the axial direction can be realized.
  • the caulking element and the caulking process are configured in such a way that after the caulking element has been caulked, it does not protrude axially beyond the annular wall.
  • At least one support element is provided on the side of the carrier ring opposite the annular groove in the region of the caulking element to absorb the axial forces during the plastic deformation of the caulking element in order to prevent possible damage or unwanted plastic deformation of the carrier ring to avoid.
  • the plastic deformation can be effected with a stamp which has a flat or contoured surface via which a force is applied to the caulking element in the axial direction.
  • the invention can also be advantageously implemented in such a way that the plastic deformation of the caulking element is effected by the punch in a force- and/or displacement-controlled manner, as a result of which the process reliability of the caulking can be further improved.
  • FIG. 2 Support ring of the stator with caulking elements in a perspective detail view
  • FIG. 3 Carrier ring of the stator with busbars fixed by busbar safety elements in a perspective sectional view.
  • stator 1 shows a stator 1 for an electrical machine, with a winding 2 comprising a plurality of conductors 3 assigned to one or more phases, which are interconnected, the ends of at least some of the conductors 3 protruding axially or radially beyond the winding 2.
  • the stator 1 has an interconnection ring 28 with at least one carrier ring 7, on which at least one busbar 29 is arranged.
  • the carrier ring 7 is placed axially onto the winding 2 .
  • the carrier ring 7 made of plastic has concentric annular grooves 4, in each of which at least one busbar 29 is arranged.
  • At least one end of a conductor 3 is connected to a busbar 29, for example by means of welding or soldering.
  • a busbar 29 arranged in an annular groove 4 is held there captively by means of a busbar securing element 5 that at least partially covers the annular groove 4 in the radial direction.
  • the conductor rail securing element 5 is formed by plastic deformation of a caulking element 6 formed in the axial direction from the carrier ring 7 between two adjacent annular grooves 4 in one piece with the carrier ring 7, which will be discussed in more detail below.
  • each of the busbars 29 arranged in an annular groove 4 is captively held in the respective annular groove 4 by means of a busbar securing element 5 .
  • the Busbar safety elements 5 are offset from one another in the circumferential direction on the ring walls 9 .
  • the electric machine shown in FIG. 1 has a concentrated winding 2 .
  • the winding 2 wraps individual teeth of the stator 1 several times.
  • the input is coupled to the power rails 29 of the power electronics and the phase outputs are connected to form a so-called neutral point. This connection is also called interconnection.
  • the interconnection ring 28 consists of three busbars 29 which are coupled directly to the phases of the power electronics. All phase inputs of the individual teeth of the stator 1 are connected in parallel to these three busbars 29 .
  • the connection ring 28 has a fourth busbar 29, which forms the so-called star point.
  • This busbar 29 can be divided according to the number of pole pairs. In the case of twelve pairs of poles, there are twelve decentralized star bars 29 or one common star bar 29. So-called decentralized star bars are often used to avoid circulating currents.
  • a method for producing a stator 1 for an electrical machine, with a winding 2 comprising a plurality of conductors 3 assigned to one or more phases, which are interconnected, the ends of at least some of the conductors 3 protruding axially or radially beyond the winding 2, as shown, for example, in Figures 1-3, can include the following steps: a) Provision of a connection ring 28 with at least one carrier ring 7, the carrier ring 7 being formed from a plastic and having concentric annular grooves 4, in each of which at least a busbar 29 can be arranged, and at least one between two adjacent annular grooves 4 in the axial direction from the carrier ring 7 protruding integrally formed with the carrier ring 7
  • Process step c) in particular becomes clear by looking at FIGS. 2-3 together.
  • FIG. 2 shows the carrier ring 7 with the caulking elements 6 that have not yet been plastically deformed, while FIG.
  • the plastic deformation of the caulking element 6 takes place by caulking in the axial direction.
  • FIG. 2 also shows that the carrier ring 7 has annular walls 9 running concentrically and delimiting the annular groove 4 , a caulking element 6 protruding from at least one annular wall 9 in the axial direction from the carrier ring 7 .
  • the annular wall 9 has an annular wall section 8 which is set back axially inwards in relation to the annular wall 9 and into which the plastic material flowing during the plastic deformation can be pressed. It can be seen clearly from FIG. 3 that the set-back annular wall sections 8 are filled with plastic material after the plastic deformation and the busbar securing element 5 is not in the axial direction protrudes beyond the annular walls 9 of the annular grooves 4, so that the carrier ring 7 is designed to be particularly compact in the axial direction.
  • the busbar safety element 5 has a mushroom-shaped three-dimensional shape.
  • the busbar 29 arranged in the annular groove 4 is thus held in a form-fitting manner in the annular groove 4 by means of the busbar securing element 5 partially covering the annular groove 4 in the radial direction.
  • the busbar securing element 5 can contact the busbar 29 in the axial direction, as a result of which the busbar 29 can also be fixed in a non-positive manner in the radial direction in the groove 4 .
  • busbar securing element 5 engages radially from an annular wall 9 in two adjacent annular grooves 4 and thus a busbar securing element 5 holds two busbars 29 in their respective annular grooves 4 in a captive manner.
  • the plastic deformation of a caulking element 6 can be effected with a stamp which has a flat or contoured surface over which the caulking element 6 is subjected to a force in the axial direction. In this way, the three-dimensional shape of the busbar securing element 5 formed by the plastic deformation of the caulking element 6 can be defined.
  • the plastic deformation of the caulking element 6 by the punch can be force and/or displacement controlled.
  • At least one support element for absorbing the axial forces during the plastic deformation of the caulking element 6 can be provided on the side of the carrier ring 7 opposite the annular groove 4 in the region of the caulking element 6, but this is not shown in FIGS.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

The invention relates to a stator (1) for an electric machine, having a winding (2) comprising a plurality of interconnected conductors (3) which are assigned to one or more phases, wherein: ends of at least some of the conductors (3) project axially or radially beyond the winding (2); an interconnection ring (28) having at least one support ring (7) on which at least one bus bar (29) is arranged is axially placed onto the winding (2), and the support ring (7) is formed from a plastic and has concentrically extending annular grooves (4) in each of which at least one bus bar (29) is arranged; at least one end of a conductor (3) is connected to a bus bar (29); at least one bus bar (29) arranged in an annular groove (4) is captively held in the annular groove (4) by means of a bus bar securing element (5) which overlaps at least portions of the annular groove (4) in the radial direction; and the bus bar securing element (5) was shaped by plastic deformation of a staking element (6) which is formed integrally, in the axial direction from the support ring (7) between two adjacent annular grooves (4), with the support ring (7).

Description

Stator und Verfahren zur Herstellung eines Stators Stator and method of manufacturing a stator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, mit einer Wicklung umfassend eine Mehrzahl an einer oder mehreren Phasen zugeordneten Leitern, die untereinander verschaltet sind, wobei Enden zumindest eines Teils der Leiter axial oder radial über die Wicklung hervorstehen, und wobei ein Verschaltungsring mit wenigstens einem Trägerring, an welchem wenigstens eine Stromschiene angeordnet ist, axial auf die Wicklung aufgesetzt ist, und der Trägerring aus einem Kunststoff geformt ist und konzentrisch verlaufende Ringnuten aufweist, in denen jeweils wenigstens eine Stromschiene angeordnet ist, wobei wenigstens ein Ende eines Leiter mit einer Stromschiene verbunden ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Stators. The present invention relates to a stator for an electrical machine, with a winding comprising a plurality of conductors assigned to one or more phases, which are connected to one another, the ends of at least some of the conductors protruding axially or radially beyond the winding, and a connecting ring with at least one support ring, on which at least one busbar is arranged, is placed axially onto the winding, and the support ring is formed from a plastic and has concentric annular grooves, in each of which at least one busbar is arranged, with at least one end of a conductor having a power rail is connected. The invention also relates to a method for manufacturing a stator.
In vielen industriellen Anwendungen - und zunehmend auch in der Automobilindustrie - werden permanenterregte Synchronmaschinen (PSM) eingesetzt. Eine solche PSM Maschine besteht aus einem zu bestromenden Stator und einen permanenterregten Rotor. In many industrial applications - and increasingly also in the automotive industry - permanent magnet synchronous machines (PSM) are used. Such a PSM machine consists of a stator to be energized and a permanently excited rotor.
Bei einer derartigen elektrischen Maschine kann die Verschaltung der einzelnen, um den Umfang verteilten Wicklungen beispielsweise über einen Verschaltungsring oder mehrere Verschaltungsringe erfolgen. Hierbei können üblicherweise aus Kupfer bestehende Stromschienen an oder in einem gemeinsamen oder separaten Trägerringen aus Kunststoff angeordnet sein. Gelegentlich wurden diese Art von Verschaltungsringen auch als Schaltringe oder Kontaktbrücken bezeichnet. In such an electrical machine, the individual windings distributed around the circumference can be connected, for example, via a connection ring or a plurality of connection rings. In this case, busbars usually made of copper can be arranged on or in a common or separate support ring made of plastic. Occasionally, this type of interconnection rings were also referred to as switching rings or contact bridges.
Derartige Verschaltungsringe werden in der Regel axial auf das Wicklungspaket aufgesetzt. Such interconnection rings are generally placed axially onto the winding stack.
DE102008007409A1 beschreibt beispielsweise einen dreiteiligen Schaltring für einen Stator, wobei drei Stromschienen sowie ein Sternpunktring in einer Ebene flächig nebeneinander liegend in einem Trägerring aus einem temperaturbeständigen Kunststoff angeordnet sind. Die Kontaktstellen der Stromschienen sowie des Sternpunktrings ragen aus dem Trägerring heraus und sind mit den Drahtenden der Teilwicklungen des Stators verbunden. Die Fixierung der Stromschienen im bzw. an dem Trägerring stellt sich oftmals als sehr schwierig heraus, da der Bauraum hierfür knapp bemessen ist. Nach dem Stand der Technik werden Stromschienen häufig in dem Trägerring von Kunststoff umspritzt oder werden in eine schalenartige Aufnahme des Trägerrings gelegt und anschließend mit einem Deckel verschlossen. Diese Art und Weise der Integration ist oft teuer und nicht bauraumneutral. DE102008007409A1, for example, describes a three-part switching ring for a stator, with three busbars and a star point ring being arranged in one plane, lying flat next to one another in a carrier ring made of a temperature-resistant plastic. The contact points of the busbars and the star point ring protrude from the carrier ring and are connected to the wire ends of the partial windings of the stator. Fixing the busbars in or on the carrier ring often turns out to be very difficult, since the installation space for this is tight. According to the prior art, busbars are often encapsulated in plastic in the carrier ring or are placed in a shell-like receptacle of the carrier ring and then closed with a cover. This type of integration is often expensive and not space-neutral.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, die Stromschienen in dem Trägerring zu integrieren, ohne zusätzliche Bauteile zu verwenden und gleichzeitig keinen zusätzlichen Bauraum zu beanspruchen. The object of the invention is therefore to integrate the busbars in the carrier ring without using additional components and at the same time not taking up any additional space.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine, mit einer Wicklung umfassend eine Mehrzahl an einer oder mehreren Phasen zugeordneten Leitern, die untereinander verschaltet sind, wobei Enden zumindest eines Teils der Leiter axial oder radial über die Wicklung hervorstehen, und wobei ein Verschaltungsring mit wenigstens einem Trägerring, an welchem wenigstens eine Stromschiene angeordnet ist, axial auf die Wicklung aufgesetzt ist, und der Trägerring aus einem Kunststoff geformt ist und konzentrisch verlaufende Ringnuten aufweist, in denen jeweils wenigstens eine Stromschiene angeordnet ist, wobei wenigstens ein Ende eines Leiter mit einer Stromschiene verbunden ist, wobei wenigstens eine in einer Ringnut angeordnete Stromschiene verliersicher mittels eines in radialer Richtung die Ringnut zumindest abschnittsweise überdeckenden Stromschienensicherungselement in der Ringnut gehalten ist, wobei das Stromschienensicherungselement durch eine plastischen Verformung eines in axialer Richtung aus dem Trägerring zwischen zwei benachbarten Ringnuten einstückig mit dem Trägerring ausgebildeten Verstemmelement geformt wurde. This object is achieved by a stator for an electrical machine, with a winding comprising a plurality of conductors assigned to one or more phases, which are interconnected, with the ends of at least some of the conductors protruding axially or radially beyond the winding, and with a connecting ring with at least one support ring, on which at least one busbar is arranged, is placed axially on the winding, and the support ring is formed from a plastic and has concentric annular grooves, in each of which at least one busbar is arranged, with at least one end of a conductor having a busbar is connected, at least one busbar arranged in an annular groove being captively held in the annular groove by means of a busbar securing element at least partially covering the annular groove in the radial direction, the busbar securing element being caused by a plastic deformation g of a caulking member formed integrally with the support ring in the axial direction from the support ring between two adjacent ring grooves.
Hierdurch kann ein Stator bereitgestellt werden, der eine sichere unlösbare Fixierung einer Stromschiene in einer Ringnut realisiert, ohne dass zusätzliche Bauteile zur Fixierung benötigt werden. Das plastische Verformen ist ferner mittels kostengünstiger und prozesssicherer Umformverfahren möglich. Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben. As a result, a stator can be provided which realizes a secure, non-detachable fixing of a busbar in an annular groove without requiring additional components for fixing. Plastic deformation is also possible using cost-effective and process-reliable forming processes. First, the individual elements of the claimed subject matter of the invention are explained in the order in which they are mentioned in the set of claims, and particularly preferred configurations of the subject matter of the invention are described below.
Elektrische Maschinen dienen zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfassen in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil. Electrical machines are used to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa, and generally include a stationary part referred to as a stator, stand or armature and a part referred to as a rotor or runner and arranged movably relative to the stationary part.
Im Falle von als Rotationsmaschinen ausgebildeten elektrischen Maschinen wird insbesondere zwischen Radialflussmaschinen und Axialflussmaschinen unterschieden. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken, während im Falle einer Axialflussmaschine sich die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator gebildeten Luftspalt in axialer Richtung erstrecken. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, den Stator für eine Radialflussmaschine vorzusehen. In the case of electrical machines designed as rotary machines, a distinction is made in particular between radial flux machines and axial flux machines. A radial flux machine is characterized in that the magnetic field lines extend in the radial direction in the air gap formed between rotor and stator, while in the case of an axial flux machine the magnetic field lines extend in the axial direction in the air gap formed between rotor and stator. In connection with the present invention, it is preferable to provide the stator for a radial flux machine.
Das Motorgehäuse umhaust die elektrische Maschine. Ein Motorgehäuse kann darüber hinaus auch die Steuer- und Leistungselektronik aufnehmen. Das Motorgehäuse kann darüber hinaus auch Bestandteil eines Kühlsystems für die elektrische Maschine und derart ausgebildet sein, dass Kühlfluid über das Motorgehäuse der elektrischen Maschine zugeführt werden und/oder die Wärme über die Gehäuseflächen nach außen abgeführt werden kann. Darüber hinaus schützt das Motorgehäuse die elektrische Maschine sowie die ggf. vorhandene Elektronik vor äußeren Einflüssen. The motor housing encloses the electric machine. A motor housing can also accommodate the control and power electronics. The motor housing can also be part of a cooling system for the electric machine and can be designed in such a way that cooling fluid can be supplied to the electric machine via the motor housing and/or the heat can be dissipated to the outside via the housing surfaces. In addition, the motor housing protects the electrical machine and any electronics that may be present from external influences.
Ein Motorgehäuse kann insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Vorteilhafter Weise kann das Motorgehäuse aus einem metallischen Gussmaterial, wie zum Beispiel Grauguss oder Stahlguss geformt sein. A motor housing can be formed in particular from a metallic material. Advantageously, the motor housing can be formed from a cast metal material, such as gray cast iron or cast steel.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, das Motorgehäuse ganz oder teilweise aus einem Kunststoff auszubilden. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der Stator innerhalb eines Motorgehäuses angeordnet ist. In principle, it is also conceivable to form the motor housing entirely or partially from a plastic. In connection with the present invention, it is preferred that the stator is arranged inside a motor housing.
Der Stator einer Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch aufgebaut und besteht in der Regel aus gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen. 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 Nuten oder umfänglich geschlossene Ausnehmungen 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 of a radial flow machine is usually constructed cylindrically and generally consists of electrical laminations that are electrically insulated from one another and are constructed in layers and packaged to form laminated cores. This structure keeps the eddy currents in the stator caused by the stator field low. Distributed over the circumference, grooves or circumferentially closed recesses are let into the electrical lamination running parallel to the rotor shaft and accommodate the stator winding or parts of the stator winding. Depending on the construction towards the surface, the slots can be closed with locking elements such as locking wedges or covers or the like in order to prevent the stator winding from being detached.
Ein Trägerring kann eine oder mehrere Stromschienen aufnehmen und insbesondere zueinander beabstandet und elektrisch isolierend anordnen. A carrier ring can accommodate one or more busbars and, in particular, can be arranged at a distance from one another and in an electrically insulating manner.
In der Regel weist ein Trägerring eine kreisringförmige Grundform mit mehreren kreisringförmig und konzentrisch angeordneten Aufnahmen, wie beispielsweise Nuten, auf, in denen die entsprechenden Stromschienen angeordnet sind. Bevorzugt ist ein Trägerring aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Grundsätzlich ist es denkbar, einen Trägerring einteilig oder mehrteilig auszubilden. As a rule, a carrier ring has a circular ring-shaped basic shape with a plurality of circular ring-shaped and concentrically arranged receptacles, such as grooves, in which the corresponding busbars are arranged. A carrier ring is preferably made of a plastic material. In principle, it is conceivable for a support ring to be designed in one piece or in multiple pieces.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Ringnuten eine im Querschnitt U-förmige Kontur aufweisen. In a likewise preferred embodiment variant of the invention, it can also be provided that the annular grooves have a contour that is U-shaped in cross section.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass der Stator einen Statorträger aufweist, in welchem der Stator zumindest abschnittsweise aufgenommen ist und mittels dessen Drehmoment des Stators auf ein Maschinengehäuse der elektrischen Maschine übertragbar ist. Die Grundfunktionen des Statorträgers in einer elektrischen Maschine bestehen im Tragen des Stators selbst sowie die Übertragung des Drehmoments der elektrischen Maschine vom Stator in das Motorgehäuse der elektrischen Maschine. Die Übertragung des Drehmoments von dem Statorträger auf das Motorgehäuse kann beispielsweise mittels Befestigungslaschen am Statorträger realisiert sein, welche als gezogene Blechteile ausgebildet sein können. Ferner ist es denkbar, dass der Statorträger mittels Spannpratzen, d.h. Brackets, axial vorgespannt sein kann. Des Weiteren kann eine Momentübertragung beispielsweise auch mittels eines Nut-Feder-Systems und zusätzlicher axialer Vorspannung über Spannpratzen erfolgen. According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that the stator has a stator support in which the stator is accommodated at least in sections and by means of which torque of the stator can be transmitted to a machine housing of the electrical machine. The basic functions of the stator carrier in of an electrical machine consist of supporting the stator itself and transmitting the torque of the electrical machine from the stator into the motor housing of the electrical machine. The torque can be transmitted from the stator support to the motor housing, for example, by means of fastening lugs on the stator support, which can be designed as drawn sheet metal parts. Furthermore, it is conceivable that the stator carrier can be axially pretensioned by means of clamping claws, ie brackets. Furthermore, torque can also be transmitted, for example, by means of a tongue and groove system and additional axial prestressing via clamping claws.
Es ist bevorzugt, dass das Stromschienensicherungselement 5 von einer Ringwand aus in zwei benachbarte Ringnuten 4 radial eingreift und so ein Stromschienensicherungselement 5 zwei Stromschienen 29 in ihren jeweiligen Ringnuten 4 verliersicher hält, wodurch sich der Fertigungsaufwand entsprechend reduzieren lässt. It is preferred that the busbar securing element 5 engages radially from an annular wall in two adjacent annular grooves 4 and so a busbar securing element 5 captively holds two busbars 29 in their respective annular grooves 4, whereby the manufacturing effort can be correspondingly reduced.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jede der in einer Ringnut angeordneten Stromschienen verliersicher mittels eines Stromschienensicherungselements in der jeweiligen Ringnut gehalten ist. According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that each of the busbars arranged in an annular groove is captively held in the respective annular groove by means of a busbar securing element.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine, mit einer Wicklung umfassend eine Mehrzahl an einer oder mehreren Phasen zugeordneten Leitern, die untereinander verschaltet sind, wobei Enden zumindest eines Teils der Leiter axial oder radial über die Wicklung hervorstehen, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellung eines Verschaltungsrings mit wenigstens einem Trägerring, wobei der Trägerring aus einem Kunststoff geformt ist und konzentrisch verlaufende Ringnuten aufweist, in denen jeweils wenigstens eine Stromschiene angeordnet werden kann, und wenigstens einem zwischen zwei benachbarten Ringnuten in axialer Richtung aus dem Trägerring hervorstehenden einstückig mit dem Trägerring ausgebildeten Verstemmelement, b) Einsetzen der wenigstens einen Stromschiene in eine der Ringnuten, c) Ausbilden eines Stromschienensicherungselements durch eine plastischen Verformung des in axialer Richtung aus dem Trägerring zwischen zwei benachbarten Ringnuten einstückig mit dem Trägerring ausgebildeten Verstemmelements in der Art, dass die wenigstens eine in einer Ringnut angeordnete Stromschiene verliersicher mittels des durch plastische Verformung in radialer Richtung die Ringnut zumindest abschnittsweise überdeckenden Stromschienensicherungselement in der Ringnut gehalten ist. The object of the invention is also achieved by a method for producing a stator for an electrical machine, with a winding comprising a plurality of conductors assigned to one or more phases, which are interconnected, the ends of at least some of the conductors extending axially or radially via the winding protrude, comprising the following steps: a) Provision of an interconnection ring with at least one carrier ring, the carrier ring being formed from a plastic and having concentric annular grooves, in each of which at least one busbar can be arranged, and at least one between two adjacent annular grooves in axial direction protruding from the carrier ring integrally formed with the carrier ring caulking element, b) inserting the at least one busbar into one of the annular grooves, c) forming a busbar securing element by plastic deformation of the caulking element formed in the axial direction from the carrier ring between two adjacent annular grooves in one piece with the carrier ring in such a way that the at least one is arranged in an annular groove Busbar is captively held in the annular groove by means of the annular groove by plastic deformation in the radial direction at least partially covering busbar securing element.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die plastische Verformung des Verstemmelements durch eine Verstemmung in axialer Richtung erfolgt. Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the plastic deformation of the caulking element takes place by caulking in the axial direction.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Verstemmung eine Kaltverstemmung oder Heißverstemmung ist. Ganz besonders bevorzugt ist die Heißverstemmung, da unter Zufuhr von Wärme das Kunststoffmaterial zum Aufschmelzen gebracht werden und somit prozessgenauer und prozessstabiler verstemmt werden kann. According to a further particularly preferred embodiment of the invention, provision can be made for the caulking to be cold caulking or hot caulking. Hot caulking is very particularly preferred, since the plastic material is caused to melt when heat is supplied, and caulking can therefore be carried out more precisely and with greater process stability.
Ferner ist es auch bevorzugt, dass die Verstemmung das Stromschienensicherungselement so ausbildet, dass dieses die in der Ringnut eingelegte Stromschiene in axialer Richtung derart kontaktiert, dass eine kraftschlüssige Fixierung der Stromschiene in radialer Richtung in der Nut realisiert ist. Hierdurch kann die Fixierung und Verliersicherheit der Stromschiene in der Ringnut weiter verbessert werden. Furthermore, it is also preferred that the caulking forms the busbar securing element in such a way that it contacts the busbar inserted in the annular groove in the axial direction in such a way that the busbar is fixed in a non-positive manner in the radial direction in the groove. As a result, the fixation and loss security of the busbar in the annular groove can be further improved.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Trägerring konzentrisch verlaufende, die Ringnut begrenzende Ringwände aufweist, wobei aus wenigstens einer Ringwand in axialer Richtung aus dem Trägerring ein Verstemmelement hervorsteht. In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Ringwand im Bereich des Verstemmelements einen gegenüber der Ringwand axial nach Innen zurückversetzten Ringwandabschnitt aufweist. Hierdurch kann erreicht werden, dass verstemmtes Material in diese Ringwandabschnitte fließen kann, so dass eine in axialer Richtung bauraumoptimierte Ringwand realisierbar ist. Das Verstemmelement und der Verstemm prozess sind dabei so konfiguriert, dass nach der Verstemmung des Verstemmelements, dieses nicht axial über die Ringwand hinausragt. Furthermore, the invention can also be further developed such that the carrier ring has concentrically extending annular walls delimiting the annular groove, with a caulking element protruding from at least one annular wall in the axial direction of the carrier ring. In a likewise preferred embodiment variant of the invention, it can also be provided that the annular wall in the region of the caulking element has an annular wall section which is set back axially inwards in relation to the annular wall. In this way it can be achieved that caulked material can flow into these ring wall sections, so that a ring wall that is space-optimized in the axial direction can be realized. The caulking element and the caulking process are configured in such a way that after the caulking element has been caulked, it does not protrude axially beyond the annular wall.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass auf der der Ringnut entgegengesetzten Seite des Trägerrings im Bereich des Verstemmelements wenigstens ein Abstützelement zur Aufnahme der Axialkräfte während der plastischen Verformung des Verstemmelements vorgesehen ist, um eine mögliche Beschädigung oder ungewollte plastische Verformung des Trägerrings zu vermeiden. It can also be advantageous to further develop the invention such that at least one support element is provided on the side of the carrier ring opposite the annular groove in the region of the caulking element to absorb the axial forces during the plastic deformation of the caulking element in order to prevent possible damage or unwanted plastic deformation of the carrier ring to avoid.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die plastische Verformung mit einem Stempel bewirkt wird, welcher eine plane oder konturierte Fläche aufweist, über die das Verstemmelement in Axialrichtung kraftbeaufschlagt wird. According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, provision can be made for the plastic deformation to be effected with a stamp which has a flat or contoured surface via which a force is applied to the caulking element in the axial direction.
Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass die plastische Verformung des Verstemmelements durch den Stempel kraft- und/oder weggesteuert erfolgt, wodurch die Prozesssicherheit des Verstemmens weiter verbessert werden kann. Finally, the invention can also be advantageously implemented in such a way that the plastic deformation of the caulking element is effected by the punch in a force- and/or displacement-controlled manner, as a result of which the process reliability of the caulking can be further improved.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to figures without restricting the general inventive idea. Show it:
Figur 1 Stator mit Trägerring in einer perspektivischen Ausschnittsansicht, Figure 1 stator with carrier ring in a perspective detail view,
Figur 2 Trägerring des Stators mit Verstemmelementen in perspektivischer Ausschnittsansicht, und FIG. 2 Support ring of the stator with caulking elements in a perspective detail view, and
Figur 3 Trägerring des Stators mit durch Stromschienensicherungselemente fixierten Stromschienen in einer perspektivischen Schnittdarstellung. FIG. 3 Carrier ring of the stator with busbars fixed by busbar safety elements in a perspective sectional view.
Die Figur 1 zeigt einen Stator 1 für eine elektrische Maschine, mit einer Wicklung 2 umfassend eine Mehrzahl an einer oder mehreren Phasen zugeordneten Leitern 3, die untereinander verschaltet sind, wobei Enden zumindest eines Teils der Leiter 3 axial oder radial über die Wicklung 2 hervorstehen. 1 shows a stator 1 for an electrical machine, with a winding 2 comprising a plurality of conductors 3 assigned to one or more phases, which are interconnected, the ends of at least some of the conductors 3 protruding axially or radially beyond the winding 2.
Der Stator 1 weist einen Verschaltungsring 28 mit wenigstens einem Trägerring 7 auf, an welchem wenigstens eine Stromschiene 29 angeordnet ist. Der Trägerring 7 ist axial auf die Wicklung 2 aufgesetzt. Der aus Kunststoff gefertigte Trägerring 7 besitzt konzentrisch verlaufende Ringnuten 4, in denen jeweils wenigstens eine Stromschiene 29 angeordnet ist. Wenigstens ein Ende eines Leiters 3 ist mit einer Stromschiene 29, beispielsweise mittels Verschweißen oder Verlöten, verbunden. The stator 1 has an interconnection ring 28 with at least one carrier ring 7, on which at least one busbar 29 is arranged. The carrier ring 7 is placed axially onto the winding 2 . The carrier ring 7 made of plastic has concentric annular grooves 4, in each of which at least one busbar 29 is arranged. At least one end of a conductor 3 is connected to a busbar 29, for example by means of welding or soldering.
Eine in einer Ringnut 4 angeordnete Stromschiene 29 ist dort verliersicher mittels eines in radialer Richtung die Ringnut 4 zumindest abschnittsweise überdeckenden Stromschienensicherungselements 5 gehalten. Das Stromschienensicherungselement 5 ist durch eine plastische Verformung eines in axialer Richtung aus dem Trägerring 7 zwischen zwei benachbarten Ringnuten 4 einstückig mit dem Trägerring 7 ausgebildeten Verstemmelement 6 geformt, worauf nachfolgend noch näher eingegangen wird. A busbar 29 arranged in an annular groove 4 is held there captively by means of a busbar securing element 5 that at least partially covers the annular groove 4 in the radial direction. The conductor rail securing element 5 is formed by plastic deformation of a caulking element 6 formed in the axial direction from the carrier ring 7 between two adjacent annular grooves 4 in one piece with the carrier ring 7, which will be discussed in more detail below.
In der in der Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist jede der in einer Ringnut 4 angeordneten Stromschienen 29 verliersicher mittels eines Stromschienensicherungselements 5 in der jeweiligen Ringnut 4 gehalten. Die Stromschienensicherungselemente 5 sind an den Ringwänden 9 in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. In the embodiment shown in FIG. 1, each of the busbars 29 arranged in an annular groove 4 is captively held in the respective annular groove 4 by means of a busbar securing element 5 . the Busbar safety elements 5 are offset from one another in the circumferential direction on the ring walls 9 .
Die in der Figur 1 dargestellte elektrische Maschine ist mit einer konzentrierten Wicklung 2 ausgeführt. D.h. die Wicklung 2 umwickelt einzelne Zähne des Stators 1 mehrfach. Es gibt jeweils pro Zahn einen Phaseneingang und einen Phasenausgang. Der Eingang wird mit den Stromschienen 29 der Leistungselektronik gekoppelt und die Phasenausgänge werden zu einem sogenannten Sternpunkt miteinander verbunden. Diese Verbindung wird auch Verschaltung genannt. The electric machine shown in FIG. 1 has a concentrated winding 2 . I.e. the winding 2 wraps individual teeth of the stator 1 several times. There is one phase input and one phase output for each tooth. The input is coupled to the power rails 29 of the power electronics and the phase outputs are connected to form a so-called neutral point. This connection is also called interconnection.
In der in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Verschaltungsring 28 aus drei Stromschienen 29, welche unmittelbar mit den Phasen der Leistungselektronik gekoppelt sind. Alle Phaseneingänge der Einzelzähne des Stators 1 werden mit diesen drei Stromschienen 29 parallel verschaltet. Zusätzlich besitzt der Verschaltungsring 28 eine vierte Stromschiene 29, welcher den sog. Sternpunkt bildet. Diese Stromschiene 29 kann entsprechend der Anzahl der Polpaare geteilt sein. Im Falle von zwölf Polpaaren ergeben sich zwölf dezentrale Sternschienen 29 oder eine gemeinsame Sternschiene 29. Zur Vermeidung von Kreisströmen werden oft sogenannte dezentrale Sternschienen eingesetzt. In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, the interconnection ring 28 consists of three busbars 29 which are coupled directly to the phases of the power electronics. All phase inputs of the individual teeth of the stator 1 are connected in parallel to these three busbars 29 . In addition, the connection ring 28 has a fourth busbar 29, which forms the so-called star point. This busbar 29 can be divided according to the number of pole pairs. In the case of twelve pairs of poles, there are twelve decentralized star bars 29 or one common star bar 29. So-called decentralized star bars are often used to avoid circulating currents.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Stators 1 für eine elektrische Maschine, mit einer Wicklung 2 umfassend eine Mehrzahl an einer oder mehreren Phasen zugeordneten Leitern 3, die untereinander verschaltet sind, wobei Enden zumindest eines Teils der Leiter 3 axial oder radial über die Wicklung 2 hervorstehen, so wie es beispielsweise in den Figuren 1 -3 gezeigt ist kann die folgenden Schritte umfassen: a) Bereitstellung eines Verschaltungsrings 28 mit wenigstens einem Trägerring 7, wobei der Trägerring 7 aus einem Kunststoff geformt ist und konzentrisch verlaufende Ringnuten 4 aufweist, in denen jeweils wenigstens eine Stromschiene 29 angeordnet werden kann, und wenigstens einem zwischen zwei benachbarten Ringnuten 4 in axialer Richtung aus dem Trägerring 7 hervorstehenden einstückig mit dem Trägerring 7 ausgebildetenA method for producing a stator 1 for an electrical machine, with a winding 2 comprising a plurality of conductors 3 assigned to one or more phases, which are interconnected, the ends of at least some of the conductors 3 protruding axially or radially beyond the winding 2, as shown, for example, in Figures 1-3, can include the following steps: a) Provision of a connection ring 28 with at least one carrier ring 7, the carrier ring 7 being formed from a plastic and having concentric annular grooves 4, in each of which at least a busbar 29 can be arranged, and at least one between two adjacent annular grooves 4 in the axial direction from the carrier ring 7 protruding integrally formed with the carrier ring 7
Verstemmelement 6, b) Einsetzen der wenigstens einen Stromschiene 29 in eine der Ringnuten 4, c) Ausbilden eines Stromschienensicherungselements 5 durch eine plastischen Verformung des in axialer Richtung aus dem Trägerring 7 zwischen zwei benachbarten Ringnuten 4 einstückig mit dem Trägerring 7 ausgebildeten Verstemmelements 6 in der Art, dass die wenigstens eine in einer Ringnut 4 angeordnete Stromschiene 29 verliersicher mittels des durch plastische Verformung in radialer Richtung die Ringnut 4 zumindest abschnittsweise überdeckenden Stromschienensicherungselement 5 in der Ringnut 4 gehalten ist. Caulking element 6, b) Inserting the at least one busbar 29 into one of the annular grooves 4, c) Forming a busbar securing element 5 by plastic deformation of the caulking element 6, which is formed in one piece with the carrier ring 7 in the axial direction from the carrier ring 7 between two adjacent annular grooves 4, in the Art that the at least one busbar 29 arranged in an annular groove 4 is captively held in the annular groove 4 by means of the busbar securing element 5, which at least partially covers the annular groove 4 by plastic deformation in the radial direction.
Insbesondere der Verfahrensschritt c) wird durch eine Zusammenschau der Figuren 2-3 deutlich. Die Figur 2 zeigt den Trägerring 7 mit den noch nicht plastisch verformten Verstemmelementen 6, während die Figur 3 den Trägerring 7 mit den zu den Stromschienensicherungselementen 5 plastisch verformten Verstemmelementen 6 zeigt. Process step c) in particular becomes clear by looking at FIGS. 2-3 together. FIG. 2 shows the carrier ring 7 with the caulking elements 6 that have not yet been plastically deformed, while FIG.
Die plastische Verformung des Verstemmelements 6 erfolgt durch eine Verstemmung in axialer Richtung. The plastic deformation of the caulking element 6 takes place by caulking in the axial direction.
In der Figur 2 ist ferner gezeigt, dass der Trägerring 7 konzentrisch verlaufende, die Ringnut 4 begrenzende Ringwände 9 aufweist, wobei aus wenigstens einer Ringwand 9 in axialer Richtung aus dem Trägerring 7 ein Verstemmelement 6 hervorsteht. FIG. 2 also shows that the carrier ring 7 has annular walls 9 running concentrically and delimiting the annular groove 4 , a caulking element 6 protruding from at least one annular wall 9 in the axial direction from the carrier ring 7 .
Die Ringwand 9 weist im Bereich des Verstemmelements 6 einen gegenüber der Ringwand 9 axial nach Innen zurückversetzten Ringwandabschnitt 8 auf, in den das bei der plastischen Verformung fließende Kunststoffmaterial hineingepresst werden kann. Man erkennt anhand der Figur 3 gut, dass die zurückversetzten Ringwandabschnitte 8 nach der plastischen Verformung mit Kunststoffmaterial gefüllt sind und das Stromschienensicherungselement 5 so in axialer Richtung nicht über die Ringwände 9 der Ringnuten 4 herausragt, so dass der Trägerring 7 axial besonders kompaktbauend ausgebildet ist. In the region of the caulking element 6, the annular wall 9 has an annular wall section 8 which is set back axially inwards in relation to the annular wall 9 and into which the plastic material flowing during the plastic deformation can be pressed. It can be seen clearly from FIG. 3 that the set-back annular wall sections 8 are filled with plastic material after the plastic deformation and the busbar securing element 5 is not in the axial direction protrudes beyond the annular walls 9 of the annular grooves 4, so that the carrier ring 7 is designed to be particularly compact in the axial direction.
Das Stromschienensicherungselement 5 besitzt in der gezeigten Ausführungsform eine pilzkopfartige Raumform. Die in der Ringnut 4 angeordnete Stromschiene 29 ist so verliersicher mittels des in radialer Richtung die Ringnut 4 abschnittsweise überdeckenden Stromschienensicherungselement 5 formschlüssig in der Ringnut 4 gehalten. Das Stromschienensicherungselement 5 kann hierbei die Stromschiene 29 in axialer Richtung kontaktieren, wodurch auch eine kraftschlüssige Fixierung der Stromschiene 29 in radialer Richtung in der Nut 4 erfolgen kann. In the embodiment shown, the busbar safety element 5 has a mushroom-shaped three-dimensional shape. The busbar 29 arranged in the annular groove 4 is thus held in a form-fitting manner in the annular groove 4 by means of the busbar securing element 5 partially covering the annular groove 4 in the radial direction. In this case, the busbar securing element 5 can contact the busbar 29 in the axial direction, as a result of which the busbar 29 can also be fixed in a non-positive manner in the radial direction in the groove 4 .
Man erkennt ferner, dass das Stromschienensicherungselement 5 von einer Ringwand 9 aus in zwei benachbarte Ringnuten 4 radial eingreift und so ein Stromschienensicherungselement 5 zwei Stromschienen 29 in ihren jeweiligen Ringnuten 4 verliersicher hält. It can also be seen that the busbar securing element 5 engages radially from an annular wall 9 in two adjacent annular grooves 4 and thus a busbar securing element 5 holds two busbars 29 in their respective annular grooves 4 in a captive manner.
Die plastische Verformung eines Verstemmelements 6 kann mit einem Stempel bewirkt werden, welcher eine plane oder konturierte Fläche aufweist, über die das Verstemmelement 6 in Axialrichtung kraftbeaufschlagt wird. Hierdurch kann die Raumform des durch die plastische Verformung des Verstemmelements 6 gebildeten Stromschienensicherungselements 5 definiert werden. Die plastische Verformung des Verstemmelements 6 durch den Stempel kann kraft- und/oder weggesteuert erfolgen. The plastic deformation of a caulking element 6 can be effected with a stamp which has a flat or contoured surface over which the caulking element 6 is subjected to a force in the axial direction. In this way, the three-dimensional shape of the busbar securing element 5 formed by the plastic deformation of the caulking element 6 can be defined. The plastic deformation of the caulking element 6 by the punch can be force and/or displacement controlled.
Auf der der Ringnut 4 entgegengesetzten Seite des Trägerrings 7 kann im Bereich des Verstemmelements 6 wenigstens ein Abstützelement zur Aufnahme der Axialkräfte während der plastischen Verformung des Verstemmelements 6 vorgesehen sein, was jedoch nicht in den Figuren 1 -3 gezeigt ist. At least one support element for absorbing the axial forces during the plastic deformation of the caulking element 6 can be provided on the side of the carrier ring 7 opposite the annular groove 4 in the region of the caulking element 6, but this is not shown in FIGS.
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 foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative. The following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not preclude the presence of other features out. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two features of the same type, without establishing a ranking.
Bezuqszeichenliste Reference character list
1 Stator 1 stator
2 Wicklung 3 Leiter 2 winding 3 conductors
4 Ringnuten 4 ring grooves
5 Stromschienensicherungselement 5 busbar fuse element
6 Verstemmelement 6 caulking element
7 Trägerring 8 Ringwandabschnitt 7 carrier ring 8 ring wall section
9 Ringwand 9 ring wall
28 Verschaltungsring 28 interconnection ring
29 Stromschiene 29 power rail

Claims

Patentansprüche Stator (1 ) für eine elektrische Maschine, mit einer Wicklung (2) umfassend eine Mehrzahl an einer oder mehreren Phasen zugeordneten Leitern (3), die untereinander verschaltet sind, wobei Enden zumindest eines Teils der Leiter (3) axial oder radial über die Wicklung (2) hervorstehen, und wobei ein Verschaltungsring (28) mit wenigstens einem Trägerring (7), an welchem wenigstens eine Stromschiene (29) angeordnet ist, axial auf die Wicklung (2) aufgesetzt ist, und der Trägerring (7) aus einem Kunststoff geformt ist und konzentrisch verlaufende Ringnuten (4) aufweist, in denen jeweils wenigstens eine Stromschiene (29) angeordnet ist, wobei wenigstens ein Ende eines Leiter (3) mit einer Stromschiene (29) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine in einer Ringnut (4) angeordnete Stromschiene (29) verliersicher mittels eines in radialer Richtung die Ringnut (4) zumindest abschnittsweise überdeckenden Stromschienensicherungselement (5) in der Ringnut (4) gehalten ist, wobei das Stromschienensicherungselement (5) durch eine plastischen Verformung eines in axialer Richtung aus dem Trägerring (7) zwischen zwei benachbarten Ringnuten (4) einstückig mit dem Trägerring (7) ausgebildeten Verstemmelement (6) geformt wurde. Stator (1 ), nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jede der in einer Ringnut (4) angeordneten Stromschienen (29) verliersicher mittels eines Stromschienensicherungselements (5) in der jeweiligen Ringnut (4) gehalten ist. Verfahren zur Herstellung eines Stators (1 ) für eine elektrische Maschine, mit einer Wicklung Claims Stator (1) for an electrical machine, with a winding (2) comprising a plurality of conductors (3) assigned to one or more phases, which are interconnected, the ends of at least some of the conductors (3) extending axially or radially over the winding (2) protruding, and wherein a connecting ring (28) with at least one support ring (7) on which at least one busbar (29) is arranged is placed axially on the winding (2), and the support ring (7) consists of a plastic and has concentric annular grooves (4), in each of which at least one busbar (29) is arranged, with at least one end of a conductor (3) being connected to a busbar (29), characterized in that at least one in a Ring groove (4) arranged busbar (29) captive by means of a radial direction of the annular groove (4) at least partially overlapping busbar securing element (5) in the annular groove (4) geha The busbar safety element (5) was formed by plastic deformation of a caulking element (6) formed in the axial direction from the carrier ring (7) between two adjacent annular grooves (4) in one piece with the carrier ring (7). Stator (1) according to Claim 1, characterized in that each of the busbars (29) arranged in an annular groove (4) is captively held in the respective annular groove (4) by means of a busbar securing element (5). Method for producing a stator (1) for an electrical machine, with a winding
(2) umfassend eine Mehrzahl an einer oder mehreren Phasen zugeordneten Leitern (3), die untereinander verschaltet sind, wobei Enden zumindest eines Teils der Leiter (2) comprising a plurality of conductors (3) associated with one or more phases, which are interconnected, ends of at least some of the conductors
(3) axial oder radial über die Wicklung (2) hervorstehen, umfassend die folgenden Schritte: a. Bereitstellung eines Verschaltungsrings (28) mit wenigstens einem Trägerring (7), wobei der Trägerring (7) aus einem Kunststoff geformt ist und konzentrisch verlaufende Ringnuten (4) aufweist, in denen jeweils wenigstens eine Stromschiene (29) angeordnet werden kann, und wenigstens einem zwischen zwei benachbarten Ringnuten (4) in axialer Richtung aus dem Trägerring (7) hervorstehenden einstückig mit dem Trägerring (7) ausgebildeten Verstemmelement (6), b. Einsetzen der wenigstens einen Stromschiene (29) in eine der Ringnuten (4), c. Ausbilden eines Stromschienensicherungselements (5) durch eine plastischen Verformung des in axialer Richtung aus dem Trägerring (7) zwischen zwei benachbarten Ringnuten (4) einstückig mit dem Trägerring (7) ausgebildeten Verstemmelements (6) in der Art, dass die wenigstens eine in einer Ringnut (4) angeordnete Stromschiene (29) verliersicher mittels des durch plastische Verformung in radialer Richtung die Ringnut (4) zumindest abschnittsweise überdeckenden Stromschienensicherungselement (5) in der Ringnut (3) projecting axially or radially beyond the winding (2), comprising the following steps: a. Provision of a connection ring (28) with at least one carrier ring (7), the carrier ring (7) being formed from a plastic and having concentric annular grooves (4), in each of which at least one busbar (29) can be arranged, and at least one caulking element (6) projecting in the axial direction out of the carrier ring (7) between two adjacent annular grooves (4) and formed integrally with the carrier ring (7), b. Insertion of the at least one busbar (29) in one of the annular grooves (4), c. Forming a busbar safety element (5) by plastic deformation of the caulking element (6) formed in the axial direction from the carrier ring (7) between two adjacent annular grooves (4) in one piece with the carrier ring (7) in such a way that the at least one (4) arranged busbar (29) captive by means of the busbar securing element (5) in the annular groove at least partially covering the annular groove (4) by plastic deformation in the radial direction
(4) gehalten ist. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die plastische Verformung des Verstemmelements (6) durch eine Verstemmung in axialer Richtung erfolgt. - 16 - (4) is held. Method according to Claim 3, characterized in that the plastic deformation of the caulking element (6) takes place by caulking in the axial direction. - 16 -
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstemmung das Stromschienensicherungselement (5) so ausbildet, dass dieses die in der Ringnut (4) eingelegte Stromschiene (29) in axialer Richtung derart kontaktiert, dass eine kraftschlüssige Fixierung der Stromschiene (29) in radialer Richtung in der Nut (4) realisiert ist. 5. The method according to claim 4, characterized in that the caulking forms the busbar securing element (5) in such a way that it contacts the busbar (29) inserted in the annular groove (4) in the axial direction in such a way that a non-positive fixing of the busbar (29) is realized in the radial direction in the groove (4).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerring (7) konzentrisch verlaufende, die Ringnut (4) begrenzende Ringwände (9) aufweist, wobei aus wenigstens einer Ringwand (9) in axialer Richtung aus dem Trägerring (7) ein Verstemmelement (6) hervorsteht. 6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the carrier ring (7) has concentrically extending annular walls (9) delimiting the annular groove (4), wherein at least one annular wall (9) in the axial direction from the carrier ring ( 7) a caulking element (6) protrudes.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringwand (9) im Bereich des Verstemmelements (6) einen gegenüber der Ringwand (9) axial nach Innen zurückversetzten Ringwandabschnitt (8) aufweist. 7. The method according to claim 6, characterized in that the annular wall (9) in the region of the caulking element (6) has an annular wall section (8) set back axially inwards in relation to the annular wall (9).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Ringnut (4) entgegengesetzten Seite des Trägerrings (7) im Bereich des Verstemmelements (6) wenigstens ein Abstützelement zur Aufnahme der Axialkräfte während der plastischen Verformung des Verstemmelements (6) vorgesehen ist. 8. The method according to any one of claims 3 to 7, characterized in that on the annular groove (4) opposite side of the carrier ring (7) in the region of the caulking element (6) at least one support element for absorbing the axial forces during the plastic deformation of the caulking element ( 6) is provided.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die plastische Verformung mit einem Stempel bewirkt wird, welcher eine plane oder konturierte Fläche aufweist, über die das Verstemmelement (6) in Axialrichtung kraftbeaufschlagt wird. - 17 - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die plastische Verformung des Verstemmelements (6) durch den Stempel kraft- und/oder weggesteuert erfolgt. 9. The method according to any one of claims 3 to 8, characterized in that the plastic deformation is effected with a stamp which has a flat or contoured surface via which the caulking element (6) is subjected to a force in the axial direction. - 17 - Method according to claim 9, characterized in that the plastic deformation of the caulking element (6) by the punch is force and/or displacement controlled.
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