WO2016184622A1

WO2016184622A1 - Stator einer elektrischen maschine mit einer verschaltungseinrichtung und elektrische maschine mit einem solchen stator

Info

Publication number: WO2016184622A1
Application number: PCT/EP2016/058476
Authority: WO
Inventors: Jochen Wittmann; Christoph Wieder; Christian Brückner; Ralf RÖNNEBECK; Khalid Jafoui; Roland Lindwurm
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2016-04-18
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: DE102015209225A1; CN107636938A; CN107636938B

Abstract

Es wird ein Stator (16) einer rotierenden elektrischen Maschine (10) mit einem Statorblechpaket (26) und mit daran an Statorzähnen (32) mittels Wickelkörpern (40, 42) angeordneten Statorwicklung (36) mit Wicklungsenden (36a, b) beschrieben. Der Stator (16) umfasst eine Verschaltungseinrichtung (38) mit mehreren Verbindungsleitern (52a-c), welche in einem ringkreisförmigen Trägerelement (56) angeordnet und innerhalb eines an dem Trägerelement (56) vorgesehenen Aufnahmeraums (55) mit den Wicklungsenden (36a, b) verschaltet sind. Dabei ist das Trägerelement (56) mit einem Tragwandbereich (56c) an einem den Wickelbereich begrenzenden Tragschenkel (40b) der Wickelkörper (40) angeordnet. An dem Tragwandbereich (56c) des Trägerelements (56) und an Tragschenkeln (40b) der Wickelkörper (40) sind jeweils Verbindungsmittel (40f, g; 56f) zur gegenseitigen Verbindung von Trägerelement (56) und Wickelkörpern (40) ausgebildet, wobei zwischen dem Tragwandbereich (56c) und den Tragschenkeln (40b) und/oder zwischen dem Tragwandbereich (56c) und einem mit den Tragschenkeln (40b) verbundenen und in das Trägerelement (56) eingreifenden Eingriffsabschnitt (40e) ein Zwischenraum (60) ausgebildet ist, welcher zumindest teilweise mit Vergussmittel (62) ausgefüllt ist.

Description

Stator einer elektrischen Maschine mit einer Verschaltunqseinrichtunq und

elektrische Maschine mit einem solchen Stator

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stator einer elektrischen Maschine mit einer Verschaltungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 , sowie auf eine elektrische Maschine mit einem derartigen Stator gemäß Anspruch 1 1 .

Ein gattungsgemäßer Stator einer elektrischen Maschine mit einer Verschaltungseinrichtung ist bereits aus der DE 10 2006 021 903 A1 bekannt. Dieser Stator umfasst eine Mehrzahl von Spulenwicklungen, deren Enden mittels der Verschaltungseinrichtung mit drei ringförmigen Verbindungsleitern innerhalb eines Trägerelements verschaltet sind. Die Spulenwicklungen sind mittels Wickelkörpern ausgebildet, von denen ein Schenkel radial abstehende Einführungsabschnitte zur Einführung der Wicklungsenden in das Trägerelement der Verschaltungseinrichtung aufweist und wobei das Trägerelement von allen am Stator ringkreisförmig angeordneten Wickelkörpern gemeinsam getragen wird. Die Einführungsabschnitte tauchen dabei in das Trägerelement ein und dienen im Zusammenwirken mit weiteren Haltemitteln zugleich der verliersicheren Festlegung des Trägerelements am Stator. Zum Schutz vor äußeren Einflüssen werden nach der Verschaltung die Verbindungsleiter und die Wicklungsenden mit einem Isoliermittel vergossen.

Die Erfindung stellt sich von dem genannten Stand der Technik ausgehend die Aufgabe, einen Stator einer elektrischen Maschine mit einer weiter verbesserten und kostengünstigen Verschaltungseinrichtung bereitzustellen, wobei insbesondere die betriebssichere Festlegung des Trägerelements am Stator verbessert werden soll. Des Weiteren soll eine elektrische Maschine mit einem derartigen Stator bereitgestellt werden.

Diese Aufgabe wird durch einen Stator einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und im Weiteren durch eine elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 1 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor. Es wird somit ein Stator der eingangs genannten Gattung vorgeschlagen, wobei das Trägerelement mit einem Tragwandbereich an Tragschenkeln von Wickelkörpern festgelegt ist und wobei

- zwischen dem Tragwandbereich und den Tragschenkeln ein Zwischenraum ausgebildet ist, welcher zumindest teilweise mit Vergussmittel ausgefüllt ist (Fig. 9a) oder wobei

- zwischen dem Tragwandbereich und einem mit den Tragschenkeln verbundenen und in das Trägerelement eingreifenden Eingriffsabschnitt ein Zwischenraum ausgebildet ist, welcher zumindest teilweise mit Vergussmittel ausgefüllt ist (Fig. 9b) oder wobei

- zwischen dem Tragwandbereich und den Tragschenkeln ein Zwischenraum ausgebildet ist, welcher zumindest teilweise mit Vergussmittel ausgefüllt ist und wobei zwischen dem Tragwandbereich und einem mit den Tragschenkeln verbundenen und in das Trägerelement eingreifenden Eingriffsabschnitt ein Zwischenraum ausgebildet ist, welcher zumindest teilweise mit Vergussmittel ausgefüllt ist (Fig. 9c).

Der Aufnahmeraum kann also gemäß der vorliegenden Erfindung nach der Verschal- tung der Wicklungsenden zunächst mit einem Vergussmittel ausgefüllt werden, welche zumindest die Wicklungsanschlussbereiche dauerhaft gegenüber äußeren Einflüssen abdeckt. Dabei oder in einem weiteren Schritt kann das oder ein anderes Vergussmittel in einen der vorgenannten Zwischenräume eingebracht werden.

Als Vergussmittel kann allgemein beispielsweise ein Harz, wie ein Epoxidharz, ein Silikon, ein Polyurethan, ein Kunststoff, ein Kleber oder ähnliches eingesetzt werden, deren jeweilige Verarbeitung einem zuständigen Fachmann auf dem Gebiet des Elektromaschinenbaus geläufig ist. Die in das Trägerelement und in den Zwischenraum eingebrachten Vergussmittel können bei Bedarf eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen und für deren jeweilige Hauptfunktion optimiert sein.

Der Zwischenraum kann ebenso wie der Aufnahmeraum des Trägerelements einseitig offen ausgeführt sein und einen im Wesentlichen geschlossenen Boden besitzen. Gegebenenfalls vorgesehene und verbleibende Spalte können dabei so bemessen werden, dass ein bei deren Verarbeitungstemperatur fließfähiges Vergussmittel nicht unbeabsichtigt aus dem Zwischenraum und aus dem Aufnahmeraum austreten kann.

Der Vorteil der vorgeschlagenen Ausbildung besteht darin, das Vergussmittel zusätzlich zu dessen Funktion als Isolations- und Abdeckmittel auch in dessen Funktion als Klebemittel auszunutzen und auf diese Weise eine gegebenenfalls bereits bestehende mechanische Verbindung zwischen einem Wickelkörper und dem Tragelement durch eine Klebeverbindung zu ergänzen oder diese als alleinige Verbindung zwischen den Verbindungspartnern wirken zu lassen. Durch eine entsprechende großflächige Ausbildung der Verbindungs- bzw. Klebepartner kann die Verbindung des Trägerelements zu den Wickelkörpern erheblich verstärkt werden. Die vorteilhafte Wirkung ist darin zu sehen, dass die gesamte Anordnung der Verschaltungseinrich- tung und insbesondere die Baugruppe aus dem Trägerelement und den Wickelkörpern dadurch weiter als bisher versteift werden kann und unter dem Einfluss von betriebsbedingten mechanischen Schwingungen vergleichsweise verwindungsfest ausgebildet wird. Eine Relativbewegung zwischen den in das Trägerelement eintretenden Wicklungsenden und den dazu benachbarten Elementen kann somit stark eingeschränkt werden, so dass die Gefahr von Drahtabrissen deutlich reduziert wird.

Der vorgesehene Zwischenraum kann grundsätzlich als ein radialer Raumbereich, insbesondere als ein in Umfangsrichtung geschlossener oder segmentierter Ringraum ausgebildet sein. Ebenso ist die Ausbildung eines axialen Raumbereichs möglich.

Allgemein kann der vorgeschlagene Stator für einen elektrischen Innenläufermotor oder für einen elektrischen Außenläufermotor ausgebildet sein, wobei die Statorzähne entweder nach radial innen bzw. nach radial außen ausgerichtet sein können.

Der Aufnahmeraum kann insbesondere wannenförmig ausbildet sein und kann weiter einen inneren und einen äußeren Umfangswandbereich mit einem zwischen diesen befindlichen Bodenbereich aufweisen. Bevorzugt ist der Aufnahmeraum zur Vornahme der Verschaltung und zum Einbringen des Vergussmittels einseitig offen ausge- führt. Die Verbindungsleiter können radial oder auch axial gestaffelt an bzw. in dem Trägerelement angeordnet sein. Das Trägerelement selbst kann bevorzugt radial gestaffelt zu den Wickelkörpern angeordnet sein und im Weiteren von mehreren am Statorumfang angeordneten Wickelkörpern gemeinsam aufgenommen und getragen werden. Der Aufnahmeraum des Trägerelements kann einen radial inneren und einen radial äußeren Wandbereich aufweisen, welche sich beide am Stator in Um- fangsrichtung erstrecken und welche weiter zwischen sich einen Bodenbereich umfassen.

Der vorgesehene Zwischenraum kann sich auf diese Weise zum Beispiel außerhalb des Trägerelements befinden, insbesondere zwischen einer Außenwandfläche des Trägerelements und einer dem Wickelbereich abgewandten Oberfläche eines Tragschenkels. Bei einer radial gestaffelten Anordnung der Wickelkörper und des Trägerelements kann die Außenwandfläche von einem einen radial inneren oder von einem radial äußeren Wandbereich gebildet werden, je nachdem, ob sich die Wickelkörper radial innerhalb oder radial außerhalb zu dem Trägerelement befinden.

Wenn der zumindest teilweise mit einem Vergussmittel vergossene Aufnahmeraum einen ersten Vergussmittelbereich ausbildet, so kann also der zwischen dem Tragwandbereich und den Tragschenkeln ausgebildete und zumindest teilweise mit einem Vergussmittel vergossene Zwischenraum als ein zweiter Vergussmittelbereich bezeichnet werden.

Der Zwischenraum kann sich jedoch auch beispielsweise innerhalb des Trägerelements befinden, also zwischen einer Innenwandfläche des Trägerelements und einem an dem Tragschenkel ausgebildeten, also diesem zugehörigen und innerhalb des Trägerelements angeordneten Eingriffsvorsprung.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können der Tragwandbereich und/oder der mit den Tragschenkeln verbundene und in das Trägerelement eingreifende Eingriffsabschnitt zumindest in radialer Richtung oder in axialer Richtung von dem Vergussmittel eingeschlossen sein. Darüber hinaus kann das Vergussmittel zusätzlich auch den jeweils anderen genannten Verbindungspartner beidseitig einschließen. Eine weitere markante Erhöhung der Festigkeit der Verschaltungseinrichtung kann erreicht werden, indem die in den Aufnahmeraum und in den Zwischenraum eingebrachte Vergussmasse einen stofflich zusammenhängenden Bereich ausbildet. Dabei kann das Vergussmittel vorteilhaft die gegenseitigen Fügebereiche von Trägerelement und Wickelkörper umschließen. Ein Umschließen kann bedeuten, dass z.B. in einem Lateralschnitt, also mit Blick auf einen stirnseitigen Querschnitt, ein gegenseitiger Verbindungsbereich bei einem Umlauf um den Fügebereich im Wesentlichen von dem Vergussmittel umgeben ist. Es kann also beispielhaft ein hauptsächlich radiales oder ein hauptsächlich axiales Umschließen mit einem Umfangsrichtungsanteil vorliegen.

Zur Erzielung einer möglichst großflächigen Kontaktfläche zu dem Trägerelement können die Schenkel der am Stator angeordneten Wickelkörper gemeinsam einen insbesondere in Umfangsrichtung geschlossenen Schenkelwandbereich ausbilden.

Mit weiterem Vorteil kann eine einfach montierbare Verschaltungseinrichtung ermöglicht werden, indem die Verbindung von Trägerelement und Wickelkörpern als axial in Eingriff bringbare Formschlussverbindung ausgeführt ist, welche mit noch weiterem Vorteil axiale Anschlagmittel an den Wickelkörpern und dem Trägerelement aufweisen kann.

Gemäß einer Ausführungsvariante können die an den Tragschenkeln der Wickelkörper vorgesehenen Verbindungsmittel einen Eingriffsabschnitt ausbilden und in den Aufnahmeraum des Trägerelements eingreifen, wobei diese dort mit dem Vergussmittel eine Klebeverbindung eingehen können. Die Verbindungsmittel können an die Wandungsform des Tragwandbereichs angepasst werden und dieser folgen. Die axiale Erstreckung dieser Verbindungsmittel kann etwa der axialen Erstreckung des Tragwandbereichs oder etwa einer axialen Tiefenerstreckung des Aufnahmeraums entsprechen. Die Verbindungsmittel sind mit Vorteil mit einem Verbindungssteg an der dem Trägerelement zugewandten Seite an einem Tragschenkel eines Wickelkörpers angeordnet und erstrecken sich in radialer Richtung. Die Verbindungsstege stellen gleichzeitig auch Abstandhalter dar, um zwischen den Tragschenkeln und dem Trägerelement einen insbesondere radialen Abstand zur Schaffung eines Zwischen raumes zu ermöglichen. Gemäß einer Ausführungsform sind die Verbindungsmittel der Wickelkörper als eine an den lateinischen Großbuchstaben T angelehnte T-T- Konfiguration ausgebildet. Dabei umfasst ein T jeweils einen Basisbereich, welcher den am Wickelkörper angeordneten Verbindungssteg darstellt und umfasst weiter einen etwa rechtwinklig dazu angeordneten Dachbereich, welcher sich am Stator in Axialrichtung über den Basisbereich hinaus erstreckt.

Zum Eingriff des an einem Wickelkörper vorgesehenen Verbindungsmittels kann an dem Wandbereich des Trägerelements eine Ausnehmungen vorgesehen sein. Dadurch kann das Verbindungsmittel im Wesentlichen ohne eine wesentliche Verbreiterung der Wandung platzsparend in diese Ausnehmung eingefügt werden.

Weiterhin können an dem Tragwandbereich des Trägerelements weitere Ausnehmungen ausgebildet sein, in welche die von den Wickelkörpern abstehenden Wicklungsenden in das Trägerelement eingeführt werden können. Diese weiteren Ausnehmungen können zumindest bereichsweise von dem Schenkelwandbereich der Wicklungsträger überdeckt sein, so dass auf diese Weise von dem Schenkelwandbereich ein mit Vergussmittel gefüllter Zwischenraum begrenzt werden kann.

An den Umfangspositionen dieser weiteren Ausnehmungen sind an den bevorzugt radial dazu liegenden Tragschenkeln die von den Wickelkörpern kommenden Wicklungsenden positioniert. Dabei können in dem Tragschenkel eines Wickelkörpers Ausnehmungen für die Wicklungsenden ausgebildet sein und gegenüber einer gegebenen Querschnittsabmessung der Wicklungsenden so dimensioniert sein, dass das bei dessen Verarbeitungstemperatur fließfähige Vergussmittel im Wesentlichen nicht durch diese Ausnehmungen hindurchtreten kann.

Im Weiteren wird eine elektrische Maschine mit einem Rotor und mit einem Stator vorgeschlagen, wobei der Stator mit zumindest einem der vorstehend erläuterten Merkmale nach den Ansprüche 1 - 10 ausgeführt ist. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Figuren dargestellten Ausführungsform beispielhaft erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine in Außenläuferbauart mit einer radial außen am Stator angeordneten Verschaltungs- einrichtung mit einem Trägerelement für Verbindungsleiter;

Fig. 2a, b einen zur Verbindung mit einem Trägerelement bestimmten Wickelkörper in zwei perspektivischen Ansichten;

Fig. 3 eine ausschnittweise Darstellung eines Stators mit mehreren an einem

Blechpaket angeordneten Wickelkörpern;

Fig. 4 eine ausschnittweise Darstellung eines Trägerelements mit Verbindungsleitern;

Fig. 5 eine Darstellung gemäß Fig. 3, wobei zusätzlich an den Wickelkörpern ein

Trägerelement gemäß Fig. 4 mit Verbindungsleitern angeordnet ist;

Fig. 6 eine vergrößerte ausschnittweise Darstellung eines Verbindungsbereiches zwischen einem Wickelkörper und einem Trägerelement gemäß der Darstellung von Fig. 5;

Fig. 7 eine ausschnittweise Darstellung eines Stators mit einer Spulenwicklung, deren Wicklungsenden mittels einer Verschaltungseinrichtung mit Verbindungsleitern verschaltet sind vor dem Einbringen eines Vergussmittels;

Fig. 8 eine Darstellung gemäß Fig. 7 nach dem Einbringen eines Vergussmittels in einen Aufnahmeraum und in einen Zwischenraum der Verschaltungseinrichtung;

Fig. 9a-c verschiedene schematische Darstellungen der Verbindung eines Wickelkörpers mit einem Trägerelement, wobei zumindest jeweils ein Zwischenraum vorgesehen ist, in welchen ein Vergussmittel eingebracht werden kann.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten oder vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich ihrer Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.

Fig. 1 zeigt schematisch eine elektrische Maschine 10, genauer eine permanenterregte elektrische Synchronmaschine in Außenläuferbauart, mit einem um eine Rotorwelle 12 mit einer Drehachse A drehbaren Rotor 14 und mit einem in dessen Innenraum befindlichen Stator 1 6. Der Rotor 14 umfasst einen topfförmigen Rotorträger 18, auf dessen zylindrischen Innenumfangsfläche ein lamelliertes Rotorblechpaket 20 angeordnet ist, welches eine Mehrzahl am Umfang gegenseitig beabstandeter Permanentmagnete 22 trägt.

Der Stator 1 6 umfasst einen ringförmigen Statorträger 24, auf dessen Außenum- fangsfläche ein ebenfalls aus Blechlamellen gebildetes kreisringförmiges Statorblechpaket 26 angeordnet ist. Die Drehachse A bildet somit zugleich die Mittelachse A des Stators. Der Statorträger 24 kann beispielsweise ein Außen- oder ein Zwischengehäuse der elektrischen Maschine 10 darstellen.

Das Statorblechpaket 26 bildet ein an dem Statorträger 24 anliegendes ringförmig geschlossenes Statorjoch 30 mit davon nach außen gerichteten Zähnen 32 aus, welche zur Bildung der Statorwicklung in bekannter Weise mit Statorspulen 36 bestückt sind. Die Wicklungsenden bzw. Spulenenden 36a, b der Statorspulen 36 sind mittels einer in Fig. 1 nur schematisch dargestellten Verschaltungseinnchtung 38 verschaltet und über eine Leistungselektronik 39a und eine Ansteuerelektronik 39b mit einer elektrischen Energiequelle 39c verbunden, welche zum Betreiben der elektrischen Maschine 10 die Wicklung mit einem Strom variabler Phase und Amplitude beaufschlagen kann.

Die Statorspulen 36 werden vor der Montage des Stators 1 6 mit Hilfe von jeweils zwei, aus einem wärmebeständigen Kunststoff bestehenden Isolier- bzw. Wickelkör- pern 40, 42 aus einem Kupferdraht um die Zähne 32 gewickelt und sind dort mittels Rasthaken 40k (siehe hierzu Fig. 2a) gegen Verrutschen gesichert.

Die Wickelkörper 40, 42 umfassen jeweils einen stirnseitig am Blechpaket 26 anliegenden Basisbereich 40a; 42a und zwei davon etwa rechtwinklig und vom Stator 1 6 axial abstehende Schenkel 40b, c; 42b, c, die den Wickelbereich in radialer Richtung begrenzen. Im hier besprochenen Ausführungsbeispiel sind an dem radial äußeren Schenkel 40b Einlegenuten 40d vorgesehen, in welche die Spulenenden 36a, b eingelegt und in Richtung der Verschaltungseinrichtung 38 nach radial außen ausgerichtet werden können. Die radial äußeren Schenkel 40b befinden sich im Eingriff mit einem weiter unten noch im Detail erläuterten ringkreisförmigen, aus Kunststoff gefertigten Trägerelement 56 für gemeinsame Verbindungsleiter 52a-c und stützen dieses damit gemeinsam ab. Die Schenkel 40b werden in diesem Zusammenhang auch als Tragschenkel 40b bezeichnet.

Die Spulen 36 sind elektrisch einzelnen Strängen zugeordnet, wozu die Spulenenden 36a, b mittels der Verschaltungseinrichtung 38 über die Verbindungsleiter 52a-c in einer vorbestimmten Weise an Wicklungsanschlussbereichen 520a-c miteinander verschaltet sind; siehe Fig. 7.

Die Verbindungsleiter 52a-c sind aus einem Kupfer-Bandmaterial mit einem hier rechteckigen Querschnitt gebogen, weisen sich im Wesentlichen ringkreisförmig erstreckende Grundkörper auf und sind am Stator 1 6 koaxial zur Mittelachse A angeordnet. Die Wicklungsanschlussbereiche 520a-c sind innerhalb der umfangsmäßigen Erstreckung der Verbindungsleiter 52a-c an deren Grundkörper ausgebildet und stehen gegenüber einer von den Verbindungsleitern 52a-c, also insbesondere von deren Grundkörpern gebildeten Radialebene axial hervor. Es ist in Fig. 1 erkennbar, dass die Verbindungsleiter 52a-c am Stator 16 radial gestaffelt angeordnet sind, so dass die axial hervortretenden Wicklungsanschlussbereiche 520a-c im Wesentlichen in einer gemeinsamen Radialebene angeordnet werden können.

Wie in ebenso Fig. 7 erkennbar sind bei der Verschaltung zur Realisierung einer Dreieckschaltung jeweils zwei benachbarte Spulenenden 36a, b von zwei am Um- fang benachbarten Spulen 36 mit einem Wicklungsanschlussbereich 520a-c verbunden. Die Kontaktierung der Spulenenden 36a, b mit den Verbindungsleitern 52a-c erfolgt dabei stoffschlüssig, insbesondere durch Löten oder Schweißen.

Zur Anordnung am Stator 1 6 sind die Verbindungsleiter 52a-c gegenseitig elektrisch isoliert in dem Trägerelement 56 eingesetzt. Wie in den Figuren erkennbar, bildet das Trägerelement 56 einen einseitig offenen, wannenförmigen Aufnahmeraum 55 aus, welcher von einem Bodenbereich 56a und von zwei sich an diesen anschließenden Wandbereichen, insbesondere einen radial äußeren Wandbereich 56b und einen radial inneren Wandbereich 56c begrenzt wird. Der offene Bereich zeigt dabei in die dem Stator 16 abgewandte Axialseite und ist somit für die Verschaltung der Wicklungsenden 36a, b frei zugänglich. Der mit den Tragschenkeln 40b zusammenwirkende Wandbereich 56c wird in diesem Kontext als ein Tragwandbereich 56c bezeichnet.

Zum Eintritt der Wicklungsenden 36a, b in den Aufnahmeraum 55 des Trägerelements 56 sind vorliegend an dem Tragwandbereich 56c, Eintnttsausnehmungen 56d vorgesehenen. Diese sind bezüglich des Stators 1 6 von der freien Axialseite ausgehend ausgebildet und so angeordnet, dass die in den Einlegenuten 40d bzw. Schlitzen an den Wickelkörpern 40 geführten Wicklungsenden 36a, b radial und auf einem vergleichsweise kurzem Wege durch den Radialwandbereich 56b in den Aufnahmeraum 55 der Verschaltungsanordnung 38 eingelegt werden können. Die Ausnehmungen 56d sind somit am Umfang jeweils einem der Wicklungsanschlussbereiche 520a-c räumlich zugeordnet.

Zurückkommend auf das Trägerelement 56 ist dieses somit radial gestaffelt zu den Wickelkörpern 40 angeordnet und wird von mehreren am Statorumfang angeordneten Wickelkörpern 40, deren Tragschenkel 40b einen gemeinsamen, in Umfangsrich- tung geschlossenen Schenkelwandbereich 140b ausbilden, aufgenommen und getragen. Zur gegenseitigen Verbindung des Trägerelements 56 mit den Wickelkörpern 40 sind jeweils an den Tragschenkeln 40c und an dem Tragwandbereich 56c Verbindungsmittel zur Ausbildung einer axial in Eingriff stehenden bzw. bringbaren Verbindung, insbesondere einer Formschlussverbindung 58 ausgeführt. Vorliegend ist diese Verbindung 58 als eine axiale Steckverbindung ausgebildet, wobei das Trägerelement 56 von der der Verschaltungsanordnung 38 gegenüberliegenden Stirnseite des Stators 1 6 bis zur Erreichung eines zwischen den Fügepartnern 40, 56 ausgebildeten Axialanschlags axial aufgeschoben wird.

Bei der hier erläuterten Ausführungsform sind die Verbindungsmittel der Wickelkörper 40 im Wesentlichen als eine an den lateinischen Großbuchstaben„T" angelehnte T-T-Konfiguration ausgebildet. Dabei umfasst ein„T" jeweils einen Basisbereich 40f, welcher einen am Wickelkörper 40 angeordneten und radial davon abstehenden Verbindungssteg darstellt und weiter einen etwa rechtwinklig dazu angeordneten Dachbereich 40g, welcher sich bezüglich des Stators 1 6 in Umfangsrichtung und in Axialrichtung über den Basisbereich 40f hinaus erstreckt. Dieser Dachbereich 40g durchgreift eine im Tragwandbereich 56c des Trägerelements 56 vorgesehene Ausnehmung 56f und greift in den Aufnahmeraum 55 des Trägerelements 56 ein. Zur formschlüssigen Führung des Dachbereichs 40g sind am Tragwandbereich 56c zwei axial verlaufende Führungskonturen 56g vorgesehen, in welche die äußeren Randbereiche von zwei benachbarten Dachbereichen 40g eingreifen. Die Führungskonturen 56g bilden auf diese Weise eine gemeinsame Führungsnut aus.

Die Dachbereiche 40g sind flächig ausgebildet und an den Radius des ringkreisförmigen Tragwandbereichs 56c des Trägerelements 56 angepasst. Die Dachbereiche 40g erstrecken sich nahezu über die gesamte axiale Höhe des Tragwandbereichs 56c, was etwa einer axialen Tiefenerstreckung des Aufnahmeraums 55 entspricht. Die Verbindungsstege bzw. die Basisbereiche 40f stellen gleichzeitig auch Abstandhalter dar, um zwischen den Tragschenkeln 40c und dem Trägerelement 56 einen radialen Abstand zur Schaffung eines Zwischenraumes 60 zu erzeugen. Zwischen den Dachbereichen 40g von zwei unmittelbar benachbarten„T"-Bereichen ist in Umfangsrichtung jeweils ein nutförmiger Spalt 40h vorgesehen, in den ein an dem Tragwandbereich 56c ausgebildeter Axialsteg 56h bzw. eine Feder formschlüssig eingreifen kann.

In dem Zusammenbau der Fig. 6, 7 ist erkennbar, dass radial zwischen den Tragschenkeln 40b bzw. den dadurch gebildeten und in Umfangsrichtung geschlossenen Schenkelwandbereich 140b und dem Tragwandbereich 56c ein in Umfangsrichtung geschlossener Ringraum ausgebildet ist, welcher vorliegend den bereits erwähnten Zwischenraum 60 darstellt. Dieser Zwischenraum 60 ist ebenso wie der Aufnahmeraum 55 des Trägerelements 56 axial einseitig offen ausgeführt und weist einen im Wesentlichen geschlossenen Boden auf, welcher durch eine insgesamt kreisringförmige und nach radial außen gerichtete Erhebung 40i an einem Tragschenkel 40b bzw. dem Schenkelwandbereich 140b gebildet wird. Die an den gegenseitigen Fügebereichen des Trägerelements 56 und der Wickelkörper 40 gegebenenfalls vorgesehenen und verbleibenden Spalte sind so bemessen, dass ein bei dessen Verarbeitungstemperatur fließfähiges Vergussmittel 62 nicht unbeabsichtigt aus dem Zwischenraum 60 und aus dem Aufnahmeraum 55 austreten kann.

Der vorgesehene Zwischenraum 60 befindet sich in dem hier besprochenen Ausführungsbeispiel radial außerhalb des Trägerelements 56, insbesondere zwischen dem Tragwandbereich 56c und dem Schenkelwandbereich 140b.

Die Wicklungsenden 36a, b einer Spule 36 treten zunächst an dem radial inneren Schenkel 40c aus dem Wickelbereich des Wickelkörpers 40 aus und sind dort jeweils um einen Vorsprung 40I geführt, um sich dann nach radial außen zu erstrecken und die im radial äußeren Schenkel 40b, also dem Tragschenkel vorgesehenen Ausnehmungen 40d zu passieren. Durch diese vergleichsweise lange Ausbildung der Wicklungsenden 36a, b zwischen deren Austritt aus dem Wickelbereich der Spule 36 und dem Eintritt in das Trägerelement 56 können die bei betriebsbedingten Schwingungen der elektrischen Maschine, zum Beispiel in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, auftretenden Relativverlagerungen der Wicklungsenden 36a, b dauerhaft und ohne Schädigung aufgenommen werden.

Der Aufnahmeraum 55 wird nach der Verschaltung der Wicklungsenden 36a, b mit dem Vergussmittel 62 ausgefüllt, welche die Wicklungsanschlussbereiche 520a-c, die Verbindungsleiter 52a-c und die Spulenenden 36a, b dauerhaft gegenüber äußeren Einflüssen abdeckt. Die Vergussmasse 62 wird gleichfalls in den vorgenannten Zwischenraum 60 eingebracht. Die in dem Tragschenkel 40b eines Wickelkörpers 40 vorgesehenen Ausnehmungen 40d für die Wicklungsenden 36a, b sind so ausgebil- det und gegenüber einer gegebenen Querschnittsabmessung der Wicklungsenden 36a, b so dimensioniert, dass das bei dessen Verarbeitungstemperatur fließfähige Vergussmittel 62 zwar dort eintreten kann, im Wesentlichen jedoch nicht durch diese Ausnehmungen in Richtung der Wicklung 36 hindurchtreten kann.

Auf diese Weise bildet der zumindest teilweise mit dem Vergussmittel 62 vergossene Aufnahmeraum 55 einen ersten Vergussmittelbereich aus, wobei der zwischen dem Tragwandbereich 56c und den Tragschenkeln 40b ausgebildete und zumindest teilweise mit dem Vergussmittel 62 vergossene Zwischenraum 60 einen zweiten Vergussmittelbereich ausbildet. Beim Einbringen des Vergussmittels 62 wird auf diese Weise der Tragwandbereich 56c zumindest in radialer Richtung beidseitig von dem Vergussmittel 62 eingeschlossen. Dabei bildet das in den Aufnahmeraum 55 und in den Zwischenraum 60 eingebrachte Vergussmittel 62 einen stofflich zusammenhängenden Bereich 64 aus. Das Vergussmittel 62 umschließt dabei auch die gegenseitigen Fügebereiche der Verbindung 58 von Trägerelement und Wickelkörper und deckt diese auch ab, wie in Fig. 8 zu sehen ist. Das bedeutet, dass mit Blick auf einen stirnseitigen Querschnitt, ein gegenseitiger Verbindungsbereich der Fügepartner 40, 56 bei einem Umlauf im Wesentlichen von dem Vergussmittel 62 umgeben ist.

Die Fig. 9a-c zeigen schematisch drei Möglichkeiten zur gegenseitigen Anordnung eines Trägerelements 56 an einem bzw. mehreren Wickelkörpern 40, wobei ein allgemein mit Bezugsziffer 40e bezeichneter Eingriffsabschnitt eines Wickelkörpers 40 mit dem Trägerelement 56 zusammenwirkt und wobei ein oder mehrere Zwischenräume 60 ausgebildet und mit einem Vergussmittel gefüllt sind. Weitere Details an dem Wickelkörper 40 und dem Trägerelement 56 wurden aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellt, können jedoch wie bereits vorstehend beschrieben ausgeführt sein.

Dabei ist gemäß Fig. 9a das Trägerelement 56 mit einem Tragwandbereich 56c so an Tragschenkeln 40b der Wickelkörper 40 festgelegt, dass zwischen dem Tragwandbereich 56c und dem oder den Tragschenkeln 40b ein Zwischenraum 60 ausgebildet ist, welcher, ebenso wie der Aufnahmeraum 55 zumindest teilweise mit ei- nem Vergussmittel 62 ausgefüllt ist. Gemäß dem Beispiel der Fig. 9b ist zwischen dem Tragwandbereich 56c und einem mit dem Tragschenkel 40b verbundenen und in das Trägerelement 56 eingreifenden Eingriffsabschnitt 40e ein Zwischenraum 60 ausgebildet, welcher gleichfalls zu dem Aufnahmeraum zumindest teilweise mit Vergussmittel 62 ausgefüllt ist. Gemäß Fig. 9c ist sowohl zwischen dem Tragwandbereich 56c und dem oder den Tragschenkeln 40 ein Zwischenraum 60 ausgebildet ist und zwischen dem Tragwandbereich 56c und dem mit dem oder den Tragschenkeln 40b verbundenen und in das Trägerelement 56 eingreifenden Eingriffsabschnitt 40e ein Zwischenraum 60 ausgebildet ist, welche zusätzlich zu dem Aufnahmeraum zumindest teilweise mit einem Vergussmittel 62 ausgefüllt sind.

Anstelle der in den Figuren dargestellten radialen Staffelung der Verbindungsleiter können diese auch axial gestaffelt zum Stator angeordnet sein, wobei die weiteren Elemente, sofern diese erforderlich sind, entsprechend anzupassen sind. Ebenso kann anstelle einer radialen Positionierung der Spulen zu dem Trägerelement der Verschaltungseinrichtung diese auch in axialer Richtung erfolgen. Auch ist die spezielle Bauart der elektrischen Maschine hinsichtlich der prinzipiellen Ausführung der Stator- Verschaltungseinrichtung unerheblich; es kann sich also beispielsweise auch um eine elektrische Maschine in Innenläuferbauart handeln.

Bezuqszeichen elektrische Maschine

Rotorwelle

Rotor

Stator

Rotorträger

Rotorblechpaket

Permanentmagnet

Statorträger

Statorblechpaket

Statorjoch

Statorzahn

Statorwicklung, Statorspule

a, b Spulenende

Verschaltungseinnchtung

a Leistungselektronik

b Ansteuerelektronik

c Energiequelle

, 42 Wickelkörper

a, 42a Basisbereich

b, c Schenkel

d Einlegenut

e Eingriffsabschnitt

f Basisbereich

g Dachbereich

h Spalt

i Erhebung

k Rasthaken

I Vorsprung

b, c Schenkel

a-c Verbindungsleiter

0a-c Wicklungsanschlussbereich Aufnahmeraum

Trägerelement

a Boden

b Seitenwandung

c Seitenwandung; Tragwandbereichd Eintrittsausnehmung

e Trennsteg

f Ausnehmung

g Führungskontur

h Axialsteg

Verbindung

Zwischenraum

Vergussmittel

Bereich

0b Schenkelwandbereich

Mittelachse

Claims

Patentansprüche

1 . Stator (16) einer elektrische Maschine (10) umfassend

- ein um eine Mittelachse (A) ringkreisförmig ausgebildetes Statorblechpaket (26), welches radial ausgerichtete Statorzähne (32) aufweist,

- eine Statorwicklung (36), welche mittels Wickelkörpern (40, 42) an den

Statorzähnen (32) angeordnet ist und welche mehrere Wicklungsenden (36a, b) aufweist, wobei

- ein Wickelkörper (40, 42) einen stirnseitig an einem Statorzahn (32) anliegenden Basisbereich (40a, 42a) und davon axial abstehende erste und zweite Schenkel (40b, c; 42b, c) aufweist, die einen Wickelbereich der Statorwicklung (36) in radialer Richtung begrenzen,

- eine Verschaltungseinrichtung (38) mit mehreren Verbindungsleitern (52a-c), welche in einem ringkreisförmigen Trägerelement (56) angeordnet und innerhalb eines an dem Trägerelement (56) vorgesehenen Aufnahmeraums (55) mit den Wicklungsenden (36a, b) verschaltet sind, wobei

- das Trägerelement (56) mit einem Tragwandbereich (56c) an Tragschenkeln (40b) der Wickelkörper (40) angeordnet ist, welche von den ersten oder den zweiten Schenkeln (40b, c) der Wickelkörper (40) gebildet werden, wobei

- an dem Tragwandbereich (56c) des Trägerelements (56) und an Tragschenkeln (40b) der Wickelkörper (40) jeweils Verbindungsmittel (40f, g; 56f) zur gegenseitigen Verbindung von Trägerelement (56) und Wickelkörpern (40) ausgebildet sind und wobei

- in den Aufnahmeraum (55) ein Vergussmittel (62) eingebracht ist,

dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Tragwandbereich (56c) und den Tragschenkeln (40b) und/oder zwischen dem Tragwandbereich (56c) und einem mit den Tragschenkeln (40b) verbundenen und in das Trägerelement (56) eingreifenden Eingriffsabschnitt (40e) ein Zwischenraum (60) ausgebildet ist, welcher zumindest teilweise mit Vergussmittel (62) ausgefüllt ist.

2. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Tragwandbereich (56c) und/oder der mit den Tragschenkeln (40b) verbundene und in das Trä- gerelement (56) eingreifenden Eingriffsabschnitt (40e) zumindest in radialer Richtung oder in axialer Richtung von Vergussmittel (62) eingeschlossen ist.

3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Aufnahmeraum (55) und in den Zwischenraum (60) eingebrachte Vergussmittel (62) einen stofflich zusammenhängenden Bereich (64) ausbildet.

4. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmittel (62) gegenseitige Fügebereiche von Trägerelement (56) und Wickelkörper (40) umschließt.

5. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (40b) der am Stator (1 6) angeordneten Wickelkörper (40) gemeinsam einen insbesondere in Umfangsrichtung geschlossenen Schenkelwandbereich (140b) ausbilden.

6. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von Trägerelement und Wickelkörpern als axial in Eingriff bringbare Formschlussverbindung ausgeführt ist.

7. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Tragschenkeln (40b) der Wickelkörper (40) vorgesehenen Verbindungsmittel (40f, g) in den Aufnahmeraum (55) des Trägerelements (56) eingreifen.

8. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff des an einem Wickelkörper (40) vorgesehenen Verbindungsmittels (40f, g) in eine an Tragwandbereich (56c) vorgesehene erste Ausnehmung (56f) erfolgt.

9. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Tragwandbereich (56c) des Trägerelements (56) zweite Ausnehmungen (56d) ausgebildet sind, in welche die von Wickelkörpern (40) abstehenden Wicklungsenden (36a, b) in das Trägerelement (56) eingeführt sind.

10. Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Tragschenkel (40b) eines Wickelkörpers (40) Ausnehmungen (40d) für die Wicklungsenden (36a, b) ausgebildet und gegenüber einer gegebenen Querschnittsabmessung der Wicklungsenden (36a, b) so dimensioniert sind, dass das bei dessen Verarbeitungstemperatur fließfähige Vergussmittel (62) im Wesentlichen nicht durch diese Ausnehmungen (40d) hindurchtreten kann.

1 1 . Elektrische Maschine (10) mit einem Rotor (14) und mit einem Stator (1 6), dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1 6) nach einem der Ansprüche 1 - 10 ausgeführt ist.