WO2019110272A1 - Verfahren zum herstellen eines stators für eine elektrische maschine - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines stators für eine elektrische maschine Download PDF

Info

Publication number
WO2019110272A1
WO2019110272A1 PCT/EP2018/081527 EP2018081527W WO2019110272A1 WO 2019110272 A1 WO2019110272 A1 WO 2019110272A1 EP 2018081527 W EP2018081527 W EP 2018081527W WO 2019110272 A1 WO2019110272 A1 WO 2019110272A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator
plastic
plastic mass
coolant
encapsulation
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/081527
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
John Cunningham
Philip GRABHERR
Ian Webb
Tim Male
Stojan Markic
Sentance GRAHAM
Peter Sever
Josef Sonntag
Jon Witcombe
Original Assignee
Mahle International Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US16/769,578 priority Critical patent/US11527932B2/en
Application filed by Mahle International Gmbh filed Critical Mahle International Gmbh
Priority to CN201880074004.0A priority patent/CN111344930B/zh
Priority to JP2020526914A priority patent/JP7028972B2/ja
Priority to DE112018006165.5T priority patent/DE112018006165A5/de
Publication of WO2019110272A1 publication Critical patent/WO2019110272A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
    • 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
    • H02K15/12—Impregnating, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a stator for an electrical cal machine.
  • the invention further relates to a stator, which is produced by means of this method, as well as an electric machine with such a stator.
  • conventional stators for electric machines include stator windings which are electrically energized during operation of the machine.
  • Such an electric machine can generally be an electric motor or a generator.
  • the electric machine can be designed as an external rotor or as an internal rotor.
  • heat is generated which must be dissipated to prevent overheating and the associated damage or even destruction of the stator.
  • Such cooling comprises one or more cooling channels, through which a coolant flows and which are arranged in the vicinity of the stator windings in the stator. Heat can be removed from the stator by transferring heat from the stator windings to the coolant. In this way, overheating of the stator windings and, associated therewith, damage or even destruction of the stator can be avoided.
  • stator windings wound onto the stator teeth can be permanently fixed on the stator.
  • electrically conductive windings do not rest on the stator body, which is also electrically conductive, which typically is stacked by electrically conductive Sheet metal parts are gebil det.
  • the associated electrical connection between stator windings and stator body causes an undesirable electrical short circuit.
  • stator windings are already manufactured with electrical insulation, since these are caused during operation of the electrical machine due to high temperatures which are caused by the electrical current flowing through the strong entanglements can, especially since it can be partially damaged or even destroyed.
  • stator windings do not protrude into the cooling channels after the production of the cooling channels by the injection molding process with plastic compound.
  • stator windings may come into direct contact with the coolant guided through the cooling channels, which must be avoided in order to electrically connect the stator windings to the stator windings Avoid coolant.
  • a method according to the invention for producing a stator for an electric machine comprises a first step a).
  • a stator is provided which comprises an annular stator body, from which, in turn, radially inwardly a plurality of stator teeth spaced apart from each other along a circumferential direction protrude to receive stator windings. Between two circumferentially adjacent stator teeth in each case a gap, the so-called stator groove is formed.
  • At least two circumferentially adjacent stator teeth are at least partially injected with a first plastic compound. In this way it is ensured that the stator windings still to be wound on the stator teeth are additionally electrically insulated from the electrically conductive star teeth after the winding process.
  • the circumferential sides of the stator tooth facing the interstices are encapsulated.
  • At least one stator winding is arranged on at least one stator tooth.
  • This process corresponds to the winding of the stator windings on the stator teeth.
  • the stator windings can be realized as concentrated or distributed stator windings.
  • this at least one stator winding is fixed on the stator tooth by at least partial encapsulation of this stator winding with a second plastic compound, that is to say permanently fixed.
  • a first masking is introduced into at least one intermediate space between the two stator teeth before fixing the at least one stator winding in accordance with step d), preferably before encapsulation with the first plastic compound according to step b).
  • This masking covers a surface portion of the stator body which delimits the gap radially on the outside. pers, so that it is not covered during encapsulation according to step d) with the second plastic compound, preferably also not with the first plastic mass.
  • the area filled in by the first masking forms a cavity, which can be flowed through by a coolant after removal of the masking as a coolant channel.
  • the cooling of the stator windings can thus be achieved in a stator produced by means of the method presented here by transporting waste heat generated in the stator windings, in particular in their axial end sections, through the first, second and / or third plastic mass to form the stator body. th coolant channels take place. There, the waste heat from the channels through the coolant flowing coolant is absorbed.
  • the procedure described above is applied to a plurality of the stator teeth and to a plurality of the stator windings.
  • the procedure described above is applied to all stator teeth present in the stator body and to all stator windings arranged on the stator teeth.
  • the first masking is introduced into a radially outer end portion of the respective gap.
  • the first masking completely fills the radially outer end section after it has been introduced into the radially outer end section of the intermediate space.
  • the method comprises an additional method step e), according to which the first masking is removed again from the intermediate space after encapsulation with the second plastic mass, so that a cavity formed after removal of the first masking forms a coolant channel for Flow through forms with a coolant.
  • the method comprises an additional method step f).
  • the second plastic mass defining one of the cavities or one of the coolant channels and, alternatively or additionally, the stator winding fixed to the stator tooth by means of the second plastic compound and, alternatively or additionally, one before the removal of the (first) Masking of this covered surface portion of the stator body with a third plastic compound encapsulated.
  • the coolant channel in question is thus limited exclusively by the third plastic compound after execution of step f). Inadmissible electrical / mechanical contact of the stator windings with the coolant is excluded in this way.
  • the encapsulation with the third plastic compound takes place in such a way that, after encapsulation, the cavity or coolant channel is no longer limited at any point directly by a stator winding and / or by the stator body. Inadmissible electrical / mechanical contact of the stator windings with the coolant is thus excluded.
  • the encapsulation with the third plastic compound takes place after removal of the first masking. This ensures that the first Masking covered surface portions of the stator body are not covered with the third plastic compound.
  • At least two adjacent in the circumferential direction stator teeth of the stator provided in step a) each have at least one protruding from the stator in an end portion at least one protruding in the circumferential direction extension.
  • the two extensions of the circumferentially adjacent stator teeth lie opposite one another in the circumferential direction. In this way, the two extensions, forming a passage slot, partially delimit the intermediate space formed radially between the stator teeth.
  • This second masking covers a surface section of the stator body that radially delimits the intermediate space so that it is not covered with the second plastic compound, preferably also with the first plastic compound, during the injection molding according to step d).
  • the filled by the second masking area forms a Flohlraum, from which later a coolant channel can be formed.
  • the procedure described above is applied to a plurality of the stator teeth and to a plurality of the stator windings.
  • the procedure described above is applied to all of the stator teeth present in the stator body and to all stator windings arranged on the stator teeth.
  • the method may comprise a further additional method step e1).
  • this step e1) the second masking is removed from the passage slot after the encapsulation with the second plastic mass. This creates a floo space, from which a coolant channel for flowing through with a coolant can be generated.
  • the method may comprise a further additional method step fl).
  • the additional method step fl the second plastic mass bounding the additional coolant channel and, alternatively or additionally, the stator winding fixed to the stator tooth by means of the second plastic mass and, alternatively or additionally, before the removal of the (second) masking from this covered surface portion of the stator teeth with a third plastic compound injected. This takes place in such a way that an additional coolant channel is formed which is fluidically separated from the adjacent intermediate space at the latest after the encapsulation with the third plastic compound. Any stator windings projecting from the second plastic mass are thus isolated from the coolant flowing through the coolant channel.
  • the additional coolant channel is limited exclusively by the third plastic compound. Inadmissible electrical contact of the stator windings with the coolant is excluded in this way.
  • the encapsulation with the third plastic compound expediently takes place in such a way that, after encapsulation, the cavity or coolant channel is not limited at any point directly by the stator winding and / or by the stator body. Inadmissible electrical contact of the stator windings with the coolant is excluded in this way.
  • the second masking is designed such that it not only fills in the through slot formed between the two stator teeth adjacent in the circumferential direction, but additionally projects radially outwards into the remaining intermediate space between the two stator teeth.
  • masking additionally fills a radially inner end section of the intermediate space adjoining the passage slot.
  • the second masking in a cross section of the stator perpendicular to its central longitudinal axis comprises a T-like geometry with a vertical and a horizontal section.
  • the vertical portion fills the passage slot
  • the horizontal portion fills the radially inner end portion of the clearance.
  • the first and / or second masking proves to be particularly cost-effective and therefore cost-effective if they are formed by a preferably plate-like or platelet-like insert, preferably made of steel.
  • the method may comprise a further fol lowing, additional process step g), according to which encapsulation at least one outer peripheral side of the stator body, are encapsulated with a fourth plastic compound.
  • axially encircling extensions are encapsulated with the fourth plastic compound during encapsulation in accordance with step g) and on the outer circumferential side of the stator body, from each of which axially end threaded rods for attachment of a respective bearing plate protrude on the stator body.
  • thermoplastics are used as a result of the reversible shaping process used in their processing. This is better recyclable or exhibit compared to thermosets less brittle and improved damping properties.
  • thermoplastics are usually more expensive to procure than thermosets, it is advisable for cost reasons to use thermoplastics selectively.
  • the first and / or the second and / or the third and / or the fourth plastic mass comprises a thermoplastic or is a thermoplastic in order to exploit the above-mentioned advantages.
  • a further preferred embodiment provides that the first and / or the second / and / or the third and / or the fourth plastic compound comprises a thermoset or a thermoset, with which the above-mentioned cost advantages can be exploited.
  • the plastic material of the first, second and / or third plastic compound comprises a thermoset or is a thermosetting plastic.
  • the plastic material of the fourth plastic composition in this embodiment comprises a thermoplastic or is a thermoplastic.
  • the thermal conductivity of the fourth plastic mass is smaller than the thermal conductivity of the first, second and / or third plastic mass.
  • the first, second and third plastic mass have the same thermal conductivity.
  • the first, second and third plastic masses each have different thermal conductivities.
  • a coolant resistance of the third plastic compound is greater than the coolant resistance of the second or first plastic material.
  • the thermal conductivity of the first and the second plastic mass is greater than the thermal conductivity of the third and the fourth plastic mass.
  • axially opposite two end shields are fastened to the stator body by means of the overmolded threaded rods.
  • This takes place in such a way that a first end shield closes a first hollow space provided in the third and / or fourth plastic mass, which forms a coolant distributor space and for this purpose communicates fluidically with the existing cooling ducts.
  • the fastening also takes place in such a way that a second end shield closes a second hollow space provided in the third and / or fourth plastic mass, which forms a coolant-collecting space and for this purpose communicates fluidically with the existing cooling ducts.
  • the two end shields may be formed in the manner of end plates which oppose each other in the axial direction and axially elongate the stator body.
  • a recess may be provided which expand the cavity provided respectively in the third and fourth plastic mass.
  • the method comprises two additional method steps h1, h2.
  • a coolant distributor space and a coolant collector space are provided on and / or in the stator which communicate fluidically with one another via the at least one coolant channel and / or via the at least one additional coolant channel.
  • the coolant distribution chamber serves to distribute the coolant to the cooling channels, the coolant collector chamber to collect the coolant after flowing through the cooling channels.
  • the coolant distributor and the coolant-collecting space may be arranged in the axial extension of the stator body and opposed to each other along the axial direction.
  • the coolant distributor chamber and the coolant collector can at least partially be arranged or formed in the second plastic mass.
  • the electrically conductive stator windings are usually already surrounded during their manufacture with an electrical insulation in order to prevent electrical short-circuits are generated when contact individual winding sections together. However, it can not be ensured that after manufacture and assembly of the stator windings, all these windings are continuously equipped with such insulation.
  • the second plastic mass delimiting the coolant distributor space and / or the coolant collector space and / or the axial end sections of at least one stator winding, preferably all stator windings present in the stator are encapsulated and / or with an electrically insulating insulating material sprayed.
  • an electrically insulating lacquer is used for this purpose.
  • a plastic mass in particular the third plastic mass and / or the fourth plastic mass. In this way, an undesired electrical short-circuit of the coolant present in the coolant distributor chamber or in the coolant collector chamber with the electrically conductive stator windings can be prevented.
  • the overmolding or spraying according to step h2) takes place in such a way that neither the second plastic compound nor the axial end sections of the at least one stator winding, preferably all the stator windings, immediately delimit the coolant distributor chamber or the coolant collector chamber after encapsulation or spraying. In this way, an undesirable electrical cal connection of the electrically conductive stator windings with the coolant in the distributor space or coolant collecting space available coolant is excluded.
  • step d) of the method or offset in time ie before the execution of step d) or after the execution of step d
  • the axial end portions of the at least one stator winding by means of a plastic material, preferably by means of the second plastic compound, fixed on the at least one stator tooth.
  • the invention further relates to a stator which has been produced by means of the method explained above.
  • the above-explained advantages of the method according to the invention are therefore also transferred to the stator according to the invention.
  • the invention further relates to an electric machine with the above-mentioned stator, which is thus produced by means of the method according to the invention.
  • the above-explained advantages of the method according to the invention are therefore also transferred to the electric machine according to the invention.
  • the electric machine comprises not only the stator but also a rotor which is rotatable relative to the stator about a rotation axis.
  • FIG. 1 a illustrates a perspective view of a stator 1 with a ring-shaped stator body 2, which is provided in step a) of the method according to the invention.
  • stator teeth 2 spaced from each other along a circumferential direction U of the annular stator body 2, are arranged radially inwardly away from the stator body 2 to accommodate stator windings (not shown in FIG. 1).
  • a gap 4 is formed in each case, which is familiar to those skilled in the term "stator-groove”.
  • FIG. 1b shows a detailed representation of the stator body 2 of FIG.
  • a radial direction R extends perpendicularly from the central longitudinal axis away and thus extends orthogonal to both the axial direction A and the circumferential direction U.
  • Each stator tooth 3 has, at an end section facing away from the stator body 2, both an extension 12a, 12b projecting from the stator tooth 3 in the circumferential direction U and counter to the circumferential direction U, so that in each case two extensions 12a which are opposite one another in the circumferential direction U , 12b of two adjacent in the circumferential direction U stator teeth 3, the intermediate space 4 to form a through slot 13 radially inward partially.
  • FIGS. 2 a and 2 b show the stator body 2 after carrying out the method step b) in a representation corresponding to FIGS. 1 a and 1 b.
  • FIG. 2 c shows a detail of FIG. 2 a of a plurality of adjacent stator teeth 3.
  • a respective first masking 6 a is introduced into the respective intermediate spaces 4 between the stator teeth 3 adjacent in the circumferential direction U. This is shown in FIGS. 1 b and 2 b (the mask 6 a is not shown in FIGS. 1 a, 2 a and 2 c for reasons of clarity).
  • Said first masking 6a covers, after introduction, a surface section 7 radially delimiting the intermediate space, the so-called groove bottom of the stator body 2, so that it is not covered or filled with the first plastic compound K1 during encapsulation according to step d).
  • the first masks 6a are respectively introduced into a radially outer end portion 10a of the respective gap 4.
  • the first masks 6a completely fill the respective radially outer end section 10a.
  • stator windings 5 are arranged on the stator teeth 3. This is shown in rough schematic form in FIGS. 3 a, 3 b and 3 c, which shows the stator body 2 after carrying out the method step c) in a representation corresponding to FIGS. 2 a, 2 b and 2 c.
  • stator windings 5 are fixed on the stator teeth 3 by at least partial encapsulation with a second plastic compound K2.
  • FIGS. 4a, 4b and 4c shows the stator body 2 in a representation corresponding to FIGS. 3a, 3b and 3c.
  • the second masking 6 b in a cross-section of the stator 1 perpendicular to its central longitudinal axis can comprise a T-like geometry with a vertical section 14 and with a horizontal section 15, the vertical section 14 filling the through slot 13 and the horizontal section Section fills a radially inner end portion 10 b of the relevant interspace 4.
  • the first masks 6a are removed again from the intermediate spaces 4 in a method step e), such that a float space 8 present after the removal of the masks 6a has a coolant channel 9 for flowing through with a coolant can train.
  • the second masks 6b can also be removed again from the through-slots 13 after the second plastic material K2 has been encapsulated, so that after removal of the second mask 6b, additional coolant channels 9 are formed from the formed cavities 8 'can be made to flow through with the coolant.
  • step f) the second plastic mass K2 bounding the cavity 8 or coolant channel 9, the stator windings 3 fixed to the stator teeth 2 by means of the second plastic mass K2, and the upper covered by the latter prior to removal of the (first) masks 6a - Overmolded surface portions 7 of the stator 2 with a third plastic compound K3.
  • the method step f) is carried out after the removal of the first maskings 6a.
  • the encapsulation with the third plastic compound K3 in the course of step f) preferably takes place in such a way that the cavities 8 or coolant channels 9 are fluidly separated from the respective radially inwardly disposed gap 4 at the latest after encapsulation with the third plastic compound K3.
  • the cavities 8 or coolant channels 9 formed are bounded exclusively by the third plastic mass K3, so that the desired electrical insulation of the stator body 2 is ensured with respect to the coolant flowing through the coolant channels 9.
  • the second plastic mass K2 delimiting the additional coolant channels 9 ', the stator windings 5 fixed to the stator teeth 3 by means of the second plastic mass K2, and the surface portions of the stator teeth 3 covered by the second masks 6b a third plastic compound to be encapsulated.
  • the encapsulation takes place in such a way that an additional coolant channel 9 'can be formed from the respective cavity 8'.
  • the additional cooling medium channels 9 ' are at the latest after the encapsulation with the third plastic compound K3 are fluidly separated from the respective radially inwardly adjacent gap 4.
  • the additional coolant channels 9 ' are limited exclusively by the third plastic compound K3.
  • the encapsulation with the third plastic mass K3 is particularly preferably carried out in such a way that, after encapsulation with the third plastic mass K3, the additional coolant channels 9 'are not limited at any point directly by the stator windings 5 or the stator body 2.
  • the second masks 6b may, as shown in the figures, be designed such that they each not only fill the passage slot 13 formed between the stator teeth 3, but additionally protrude radially outward into the respective intermediate space 4 between the two stator teeth 3, so that the second masks 6b each additionally also fill a radially inner end section 10b of the intermediate space 4 adjoining the passage slot 13.
  • the encapsulation with the third plastic compound K3 is particularly expedient in such a way that after the encapsulation the cavities 8 or the coolant channels 9 are not bounded at any point directly by the stator windings 5 or the stator body 2.
  • at least one outer circumferential side 16 of the stator body 2 can be overmolded with a fourth plastic compound K4. This is shown in FIGS. 6a and 6b, whose representations correspond to FIGS. 5a and 5. As shown in FIGS.
  • axially extending extensions 18 can be provided on the outer circumferential side 16 of the stator body 2, from each of which axial ends threaded rods 19 for fastening a respective end shield on Projecting stator 2, are also overmolded with the fourth plastic mass K4.
  • a receptacle may be provided in the respective extension 18, which receptacle may be designed in particular as a passage opening can. In this case, the respective threaded rod 19 passes through said passage opening.
  • two bearing shields can be fastened on the stator body.
  • a first end shield 20a closes a first cavity 21a provided in the third and fourth plastic masses K3, K4, which forms a coolant distributor chamber 22a and communicates fluidically with the cooling channels 9, 9 'present in the stator 1
  • a second end shield (not shown) closes a second cavity (not shown) formed in the third and fourth plastic masses K3, K4, which forms a coolant reservoir (not shown) and communicates fluidically with the cooling passages 9, 9 'formed in the stator 1.
  • the two end shields are opposite to each other according to the figures 7a and 7b along the axial direction A and limit the stator 2 of the stator 1 axially.
  • the coolant distributor chamber 22a and the coolant collector chamber each have a U-shaped geometry which partially surrounds a respective axial end section 23 of the stator windings 5 in the axial extension and radially outside and radially inside.
  • the coolant distributor chamber 22a and the coolant collector chamber each have an I-shaped geometry, which has a respective axial end section of the stator windings 5 in the axial extension and radially outward partially surround.
  • the K3 each comprises a thermoset or is each a thermoset.
  • the plastic material K4 of the fourth plastic mass K4 comprises a thermoplastic or is a thermoplastic.
  • the thermal conductivity of the fourth plastic mass K4 is in each case smaller than the thermal conductivity of the first, second and third plastic masses K1, K2, K3.
  • the thermal conductivity of the first and second plastic masses K1, K2 is in each case greater than the thermal conductivity of the third and fourth plastic masses K3, K4.
  • a coolant resistance of the third plastic mass K3 is expediently greater than the coolant resistance of the second or first plastic mass K1, K2.
  • first, second and third plastic masses K1, K2, K3 have the same thermal conductivity.
  • first, second and third plastic masses K1, K2, K3 can each have different thermal conductivities:
  • the first and the second masks 6a, 6b can each be formed by a plate-like or plate-like insert 17a, 17b, preferably made of a steel.
  • the second plastic mass K2 which initially delimits the coolant distributor chamber 22a and also the coolant collector chamber 22b, can be overmolded and / or sprayed with an electrically insulating insulating material (not shown).
  • an electrically insulating varnish is used for this purpose.
  • the third plastic mass K3 and / or the fourth plastic mass K4 or another suitable plastic mass can be used for this purpose.
  • the spraying or spraying takes place in such a way that neither the second plastic mass K2 nor the axial end sections of the stator windings 5 directly delimit the coolant distributor chamber 22a or the coolant collector chamber 22b after the encapsulation or spraying. In this way, an undesired electrical connection of the electrically conductive stator windings 6 with the coolant in the coolant distribution chamber 22a or coolant collecting chamber 22b existing coolant is excluded.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Stators (1) für eine elektrische Maschine, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Stators (1), der einen ringförmigen Statorkörper (2) umfasst, von welchem radial nach innen mehrere, entlang einer Umfangsnchtung (U) des Statorkörpers (2) beabstandet zueinander angeordnete Statorzähne (3) zur Aufnahme von Statorwicklungen (5) abstehen, wobei zwischen zwei in Umfangsnchtung (U) benachbarten Statorzähnen (5) ein Zwischenraum (4) ausgebildet wird, b) Zumindest teilweises Umspritzen zumindest zweier in Umfangsnchtung (U) benachbarter Statorzähne (3) mit einer ersten Kunststoffmasse (K1), c) Anordnen zumindest einer Statorwicklung (5) auf wenigstens einem Statorzahn (3), d) Fixieren der zumindest einen Statorwicklung (5) auf dem wenigstens einen Statorzahn (3) durch zumindest teilweises Umspritzen dieser Statorwicklung mit einer zweiten Kunststoffmasse (K2), dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Fixieren der zumindest einen Statorwicklung (5) gemäß Schritt d), vorzugsweise vor dem Umspritzen mit der ersten Kunststoffmasse (K1) gemäß Schritt b), in den Zwischenraum (4) zwischen den beiden Statorzähnen (3) eine (erste) Maskierung (6a) eingebracht wird, welche einen den Zwischenraum (4) radial außen begrenzenden Oberflächenabschnitt (7) des Statorkörpers (2) abdeckt, so dass dieser beim Umspritzen gemäß Schritt d) nicht mit der zweiten Kunststoffmasse (K2), vorzugsweise auch nicht beim Umspritzen gemäß Schritt b) mit der ersten Kunststoffmasse (K1), bedeckt wird.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine elektri sche Maschine. Die Erfindung betrifft ferner einen Stator, der mittels dieses Ver- fahrens hergestellt ist, sowie eine elektrische Maschine mit einem solchen Stator.
Typischerweise umfassen herkömmliche Statoren für elektrische Maschinen Statorwicklungen, die im Betrieb der Maschine elektrisch bestromt werden. Bei einer derartigen elektrischen Maschine kann es sich allgemein um einen Elektro- motor oder um einen Generator handeln. Die elektrische Maschine kann als Au- ßenläufer oder als Innenläufer ausgebildet sein. Im Betrieb der Maschine ent- steht Wärme, die zur Vermeidung einer Überhitzung und einer damit verbunde- nen Beschädigung oder gar Zerstörung des Stators abgeführt werden muss. Hier- zu ist es aus herkömmlichen Statoren bekannt, diese mit einer Kühlung zum Küh- len des Stators - insbesondere besagter Statorwicklungen - auszustatten. Eine solche Kühlung umfasst einen oder mehrere Kühlkanäle, die von einem Kühlmittel durchströmt werden und in der Nähe der Statorwicklungen im Stator angeordnet sind. Durch Wärmeübertragung von den Statorwicklungen auf das Kühlmittel kann Wärme vom Stator abgeführt werden. Auf diese Weise kann eine Überhitzung der Statorwicklungen und, damit verbunden, eine Beschädigung oder gar Zerstörung des Stators vermieden werden.
Um die Herstellungskosten für die Bereitstellung der oben erwähnten Kühlkanäle gering zu halten, ist es bekannt, die den Statorkörper bildenden Blechpakete des Stators einschließlich der die Statorwicklungen tragenden Statorzähne mit einer Kunststoffmasse zu umspritzen und im Zuge des Spritzvorgangs in der Kunst- stoffmasse besagte Kühlkanäle zu erzeugen. Im Zuge des Umspritzens können die auf die Statorzähne gewickelten Statorwicklungen dauerhaft auf dem Stator fixiert werden. Als problematisch erweist sich in diesem Zusammenhang, dass beim Umspritzen des Statorkörpers und der auf den Statorzähnen angeordneten Wicklungen nicht garantiert werden kann, dass die elektrisch leitend ausgebildeten Wicklungen nicht am - ebenfalls elektrisch leitenden - Statorkörper anliegen, welcher typi- scherweise durch aufeinandergestapelte, elektrisch leitende Blechformteile gebil det werden. Die damit einhergehende elektrische Verbindung zwischen Stator- wicklungen und Statorkörper bewirkt aber einen unerwünschten elektrischen Kurzschluss.
Dies gilt auch für den in der Praxis üblichen Fall, dass die Statorwicklungen be- reits mit einer elektrischen Isolierung gefertigt werden, da diese im Betrieb der elektrischen Maschine aufgrund von hohen Temperaturen, die von dem durch die starke Verwicklungen hindurchströmenden elektrischen Strom hervorgerufen wer- den können, zumal es teilweise beschädigt oder gar zerstört werden können.
Ebenso kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Statorwicklungen nach dem Erzeugen der Kühlkanäle durch den Spritzgussvorgang mit Kunststoffmasse nicht in die Kühlkanäle hineinragen. Für den Fall, dass die voranstehend erwähnte elektrische Isolation der Starterwicklungen beschädigt oder gar zerstört ist, kön- nen die Statorwicklungen in direkten Kontakt mit dem durch die Kühlkanäle ge- führten Kühlmittel geraten, was vermieden werden muss, um eine elektrische Verbindung der Statorwicklungen mit dem Kühlmittel zu vermeiden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Herstel lungsverfahren zum Fierstellen eines Stators mit Kühlkanälen zu schaffen, bei welchem die voranstehend genannten Nachteile weitgehend oder sogar vollstän- dig behoben sind.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Pa- tentansprüche. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine elektri sche Maschine umfasst einen ersten Schritt a). Gemäß Schritt a) wird ein Stator bereitgestellt, der einen ringförmigen Statorkörper umfasst, von welchem wiede- rum radial nach innen mehrere, entlang einer Umfangsrichtung beabstandet zuei- nander angeordnete Statorzähne zur Aufnahme von Statorwicklungen abstehen. Zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen wird jeweils ein Zwischenraum, die sogenannte Stator-Nut, ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Schritt b) werden zumindest zwei in Umfangsrichtung be- nachbarter Statorzähne zumindest teilweise mit einer ersten Kunststoffmasse um- spritzt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die noch auf die Statorzähne zu wickelnden Statorwicklungen nach dem Wicklungsvorgang zusätzlich elektrisch gegenüber den elektrisch leitenden Starorzähnen isoliert sind.
Bevorzugt werden daher die den Zwischenräumen zugewandten Umfangsseiten des Statorzahns umspritzt.
Gemäß einem weiteren Schritt c) wird zumindest eine Statorwicklung auf wenigs- tens einem Statorzahn angeordnet. Dieser Vorgang entspricht dem Wickeln der Statorwicklungen auf die Statorzähne. Die Statorwicklungen können als kon- zentrierte oder verteilte Statorwicklungen realisiert werden. Gemäß einem weite- ren Schritt d) wird diese zumindest eine Statorwicklung auf dem Statorzahn durch zumindest teilweises Umspritzen dieser Statorwicklung mit einer zweiten Kunst- stoffmasse fixiert, also dauerhaft befestigt.
Erfindungsgemäß wird vor dem Fixieren der zumindest einen Statorwicklung ge- mäß Schritt d), vorzugsweise vor dem Umspritzen mit der ersten Kunststoffmasse gemäß Schritt b), in wenigstens einen Zwischenraum zwischen den beiden Stator- zähnen eine erste Maskierung eingebracht. Diese Maskierung deckt einen den Zwischenraum radial außen begrenzenden Oberflächenabschnitt des Statorkör- pers ab, so dass dieser beim Umspritzen gemäß Schritt d) nicht mit der zweiten Kunststoffmasse, vorzugsweise auch nicht mit der ersten Kunststoffmasse, be- deckt wird. Somit bildet der von der ersten Maskierung ausgefüllte Bereich einen Hohlraum aus, der nach dem Entfernen der Maskierung als Kühlmittelkanal von einem Kühlmittel durchströmt werden kann.
Die Kühlung der Statorwicklungen kann somit bei einem mittels des hier vorge- stellten Verfahrens hergestellten Stator durch Transport von in den Statorwicklun- gen, insbesondere in deren axialen Endabschnitten, erzeugter Abwärme durch die erste, zweite und/oder dritte Kunststoffmasse zu den im Statorkörper gebilde- ten Kühlmittelkanälen erfolgen. Dort wird die Abwärme von dem durch die Kühl mittel kanäle strömenden Kühlmittel aufgenommen wird.
Bevorzugt wird das vorangehend beschriebene Vorgehen auf mehrere der Statorzähne und auf mehrere der Statorwicklungen angewandt. Besonders bevor- zugt wird das vorangehend beschriebene Vorgehen auf alle im Statorkörper vor- handenen Statorzähne und auf alle auf den Statorzähnen angeordnete Stator- wicklungen angewandt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die erste Maskierung in einen radial äußeren Endabschnitt des betreffenden Zwischenraums eingebracht.
Besonders zweckmäßig füllt die erste Maskierung den radial äußeren Endab- schnitt nach dem einbringen in den radial äußeren Endabschnitt des Zwischen- raums vollständig aus.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Verfahren einen zusätzli- chen Verfahrensschritt e), gemäß welchem die erste Maskierung nach dem Um- spritzen mit der zweiten Kunststoffmasse wieder aus dem Zwischenraum entfernt wird, so dass ein nach dem Entfernen der ersten Maskierung gebildeter Hohlraum einen Kühlmittelkanal zum Durchströmen mit einem Kühlmittel ausbildet. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ei- nen zusätzlichen Verfahrensschritt f). Gemäß Schritt f) wird die einen der Hohl- räume bzw. einen der Kühlmittelkanäle begrenzende zweite Kunststoffmasse so- wie - alternativ oder zusätzlich - die mittels der zweiten Kunststoffmasse am Statorzahn fixierte Statorwicklung sowie - alternativ oder zusätzlich - ein vor dem Entfernen der (ersten) Maskierung von dieser abgedeckter Oberflächenabschnitt des Statorkörpers mit einer dritten Kunststoffmasse umspritzt. Dies geschieht be- vorzugt derart, dass der Hohlraum bzw. Kühlmittelkanal spätestens nach dem Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse fluidisch vom benachbarten Zwischen- raum isoliert, also abgetrennt ist. Etwaig aus der zweiten Kunststoffmasse heraus- ragende Statorwicklungen werden auf diese Weise von dem durch den Kühlmit- telkanal strömenden Kühlmittel isoliert. Bevorzugt kann mit mehreren der vorhan- denen Hohlräume bzw. Kühlmittelkanäle derart verfahren werden. Besonders be- vorzugt kann mit allen der vorhandenen Hohlräume bzw. Kühlmittelkanäle derart verfahren werden.
Bevorzugt wird der betreffende Kühlmittelkanal nach Ausführung von Schritt f) somit ausschließlich von der dritten Kunststoffmasse begrenzt. Ein unzulässiger elektrischer/mechanischer Kontakt der Statorwicklungen mit dem Kühlmittel wird auf diese Weise ausgeschlossen.
Besonders bevorzugt erfolgt das Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse der- art, dass nach dem Umspritzen der Hohlraum bzw. Kühlmittelkanal an keiner Stel le mehr unmittelbar von einer Statorwicklung und/oder von dem Statorkörper be- grenzt wird. Ein unzulässiger elektrischer/mechanischer Kontakt der Statorwick- lungen mit dem Kühlmittel wird auf diese Weise ausgeschlossen.
Zweckmäßig erfolgt das Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse nach dem Entfernen der ersten Maskierung. Somit ist sichergestellt, dass die von der ersten Maskierung abgedeckten Oberflächenabschnitte des Statorkörpers nicht mit der dritten Kunststoffmasse bedeckt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen zumindest zwei in Umfangs- richtung benachbarte Statorzähne des in Schritt a) bereitgestellten Statorkörpers jeweils an einem vom Statorkörper abgewandten Endabschnitt zumindest einen in der Umfangsrichtung abstehenden Fortsatz auf. Bei dieser Ausführungsform lie gen, die beiden Fortsätze der in Umfangsrichtung benachbarten Statorzähne ei- nander in der Umfangsrichtung gegenüber. Auf diese Weise begrenzen die bei- den Fortsätze unter Ausbildung eines Durchgangsschlitzes den zwischen den Statorzähnen gebildeten Zwischenraum radial innen teilweise. Vor dem Umsprit- zen mit der ersten Kunststoffmasse gemäß Schritt b) wird in einem zusätzlichen Verfahrensschritt c‘) in den Durchgangsschlitz sowie, alternativ oder zusätzlich, in einem radial außen an den Durchgangsschlitz des radial inneren Endabschnitts anschließenden Bereich des Zwischenraums eine zweite Maskierung einge- bracht. Diese zweite Maskierung deckt einen den Zwischenraum radial innen be- grenzenden Oberflächenabschnitt des Statorkörpers ab, so dass dieser beim Um- spritzen gemäß Schritt d) nicht mit der zweiten Kunststoffmasse, vorzugsweise auch nicht mit der ersten Kunststoffmasse, bedeckt wird. Somit bildet der von der zweiten Maskierung ausgefüllte Bereich einen Flohlraum aus, aus welchem später ein Kühlmittelkanal gebildet werden kann. Bevorzugt wird das vorangehend be- schriebene Vorgehen auf mehrere der Statorzähne und auf mehrere der Stator- wicklungen angewandt. Besonders bevorzugt wird das vorangehend beschriebe- ne Vorgehen auf alle der im Statorkörper vorhandenen Statorzähne und auf alle auf den Statorzähnen angeordnete Statorwicklungen angewandt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren einen weiteren zusätzlichen Verfahrensschritt e1 ) umfassen. Gemäß diesem Schritt e1 ) wird die zweite Maskierung nach dem Umspritzen mit der zweiten Kunststoffmas- se, aus dem Durchgangsschlitz entfernt. Auf diese Weise entsteht ein Flohlraum, aus welchem ein Kühlmittelkanal zum Durchströmen mit einem Kühlmittel erzeugt werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann das Verfahren einen wei- teren zusätzlichen Verfahrensschritt fl ) umfassen. Gemäß dem zusätzlichen Ver- fahrensschritt fl ) wird die den zusätzlichen Kühlmittelkanal begrenzende zweite Kunststoffmasse sowie - alternativ oder zusätzlich - die mittels der zweiten Kunst- stoffmasse am Statorzahn fixierten Statorwicklung sowie - alternativ oder zusätz- lich - der vor dem Entfernen der (zweiten) Maskierung von dieser abgedeckte Oberflächenabschnitts der Statorzähne mit einer dritten Kunststoffmasse um- spritzt. Dies geschieht derart, dass ein zusätzlicher Kühlmittelkanal gebildet wird, der spätestens nach dem Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse fluidisch vom benachbarten Zwischenraum abgetrennt ist. Etwaig aus der zweiten Kunst- stoffmasse herausragende Statorwicklungen werden auf diese Weise von dem durch den Kühlmittelkanal strömenden Kühlmittel isoliert.
Besonders bevorzugt wird der zusätzliche Kühlmittelkanal ausschließlich von der dritten Kunststoffmasse begrenzt. Ein unzulässiger elektrischer Kontakt der Statorwicklungen mit dem Kühlmittel wird auf diese Weise ausgeschlossen.
Zweckmäßig erfolgt das Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse derart, dass nach dem Umspritzen der Hohlraum bzw. Kühlmittelkanal an keiner Stelle unmit- telbar von der Statorwicklung und/oder von dem Statorkörper begrenzt wird. Ein unzulässiger elektrischer Kontakt der Statorwicklungen mit dem Kühlmittel wird auf diese Weise ausgeschlossen.
Vorzugsweise ist die zweite Maskierung derart ausgebildet, dass sie nicht nur den zwischen den beiden in Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen gebildeten Durchgangsschlitz ausfüllt, sondern zusätzlich nach radial außen in den verblei- benden Zwischenraum zwischen den beiden Statorzähnen hineinragt. Die zweite Maskierung füllt bei dieser Variante zusätzlich einen sich an den Durchgangs- schlitz anschließenden, radial inneren Endabschnitt des Zwischenraums aus.
Zweckmäßig umfasst die zweite Maskierung in einem Querschnitt des Stators senkrecht zu seiner Mittellängsachse eine T-artige Geometrie mit einem vertika- len und mit einem horizontalen Abschnitt. Dabei füllt der vertikale Abschnitt den Durchgangsschlitz aus, wohingegen der horizontale Abschnitt den radial inneren Endabschnitt des Zwischenraums ausfüllt.
Als besonders herzustellen und somit kostengünstig erweisen sich die erste und/oder zweite Maskierung wenn diese durch einen, vorzugsweise plattenartig oder plättchenartig ausgebildeten Einsatz, vorzugsweise aus Stahl, gebildet wer- den.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Verfahren einen weiteren fol genden, zusätzlichen Verfahrensschritt g) umfassen, gemäß welchem Umspritzen zumindest eine Außenumfangsseite des Statorkörpers, mit einer vierten Kunst- stoffmasse umspritzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung werden beim Umspritzen gemäß Schritt g) auch auf der Außenumfangsseite des Statorkörpers vorgesehene, sich axial erstreckende Fortsätze mit der vierten Kunststoffmasse umspritzt, von welchen axial endseitig jeweils Gewindestangen zur Befestigung eines jeweiligen Lager- schildes am Statorkörper abstehen.
Die thermische Leitfähigkeit sowohl von Duroplasten als auch Thermoplasten ist durch die Wahl der Werkstoffzusammensetzung einstellbar. Somit kann die ther- mische Leitfähigkeit eines Thermoplasts gleich oder größer sein als die eines Duroplasten et vice versa. Ein Einsatz von Thermoplasten weist diverse Vorteile gegenüber dem Einsatz von Duroplasten auf. Beispielsweise sind Thermoplaste infolge des bei ihrer Verarbeitung angewandten reversiblen Formgebungsprozes- ses besser recyclebar bzw. weisen im Vergleich zu Duroplasten eine geringere Sprödheit und verbesserte Dämpfungseigenschaften auf. Da Thermoplasten je- doch gewöhnlich teurer in der Beschaffung sind als Duroplasten, empfiehlt es sich aus Kostengründen, Thermoplaste selektiv einzusetzen..
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste und/oder die zweite und/oder die dritte und/oder die vierte Kunststoffmasse einen Thermoplasten oder ist ein Thermoplast, um oben genannte Vorteile auszunutzen.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die erste und/oder die zweite /und/oder die dritte und/oder die vierte Kunststoffmasse einen Duroplasten umfasst oder ein Duroplasten, womit die oben genannten Kostenvorteile ausnutz- bar sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kunststoffmate- rial der ersten, zweiten und/oder dritten Kunststoffmasse einen Duroplasten oder ist ein Duroplast. Demgegenüber umfasst das Kunststoffmaterial der vierten Kunststoffmasse bei dieser Ausführungsform einen Thermoplasten oder ist ein Thermoplast.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Wärmeleitfähigkeit der vierten Kunststoffmasse kleiner als die Wärmeleitfähigkeit des ersten, zweiten und/oder dritten Kunststoffmasse.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die erste, zweite und dritte Kunststoffmasse dieselbe thermische Leitfähigkeit auf. Alternativ dazu können die erste, zweite und dritte Kunststoffmasse jeweils unterschiedliche thermische Leit fähigkeiten aufweisen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist eine Kühlmittelbeständigkeit der dritten Kunststoffmasse größer als die Kühlmittelbeständigkeit der zweiten oder ersten Kunststoffmasse.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Wärmeleitfähigkeit der ersten und der zweiten Kunststoffmasse größer als die Wärmeleitfähigkeit der dritten und der vierten Kunststoffmasse.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden in einem zusätzli- chen Verfahrensschritt mittels der umspritzten Gewindestangen axial gegenüber- liegend zwei Lagerschilde am Statorkörper befestigt. Dies geschieht derart, dass ein erstes Lagerschild einen in der dritten und/oder vierten Kunststoffmasse vor- gesehenen ersten Hohlraum verschließt, der einen Kühlmittelverteilerraum bildet und hierzu fluidisch mit den vorhandenen Kühlkanälen kommuniziert. Das Befes- tigen geschieht außerdem derart, dass ein zweites Lagerschild einen in der drit ten und/oder vierten Kunststoffmasse vorgesehenen zweiten Hohlraum ver- schließt, der einen Kühlmittelsammlerraum bildet und hierzu fluidisch mit den vor- handenen Kühlkanälen kommuniziert. Die beiden Lagerschilde können in der Art Endplatten ausgebildet sein, die einander in der axialen Richtung gegenüberlie- gen und den Statorkörper axial verlängern. In einem oder in beiden Lagerschilde kann eine Ausnehmung vorgesehen sein, welche den jeweils in der dritten bzw. vierten Kunststoffmasse vorgesehenen Hohlraum erweitern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren zwei zusätzliche Verfahrensschritte h1 , h2. Gemäß dem zusätzlichen Verfahrensschritt h1 werden ein Kühlmittelverteilerraum und ein Kühlmittelsammlerraum am und/oder im Stator bereitgestellt, welche über den wenigstens einen Kü hl mittel ka- nale und/oder über den wenigstens einen zusätzlichen Kühlmittelkanal fluidisch miteinander kommunizieren. Der Kühlmittelverteilerraum dient zum Verteilen des Kühlmittels auf die Kühlkanäle, der Kühlmittelsammlerraum zum Sammeln des Kühlmittels nach dem Durchströmen der Kühlkanäle. Der Kühlmittelverteiler und der Kühlmittelsammlerraum können in der axialen Verlängerung des Statorkör- pers angeordnet sein und einander entlang der axialen Richtung gegenüberlie- gend. Der Kühlmittelverteilerraum und der Kühlmittelsammlerraunn können zumin- dest teilweise in der zweiten Kunststoffmasse angeordnet bzw. ausgebildet sein. Zwar werden die elektrisch leitenden Statorwicklungen üblicherweise bereits bei ihrer Herstellung mit einer elektrischen Isolation umgeben, um zu verhindern, dass bei Kontakt einzelner Wicklungsabschnitte miteinander elektrische Kurz- schlüsse erzeugt werden. Jedoch kann nicht sichergestellt werden, dass nach Fertigung und Montage der Statorwicklungen alle diese Wicklungen durchgehend mit einer solchen Isolation ausgestattet sind. Gemäß dem zusätzlichen Verfah- rensschritt h2 werden daher die den Kühlmittelverteilerraum und/oder den Kühl- mittelsammlerraum begrenzende zweite Kunststoffmasse und/oder die axialen Endabschnitte wenigstens einer Statorwicklung, vorzugsweise alle im Stator vor- handenen Statorwicklungen, mit einem elektrisch isolierenden Isolationsmaterial umspritzt und/oder besprüht. Bevorzugt wird hierfür ein elektrisch isolierender Lack verwendet. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch eine Kunststoffmasse, insbesondere die dritte Kunststoffmasse und/oder die vierte Kunststoffmasse, verwendet werden. Auf diese Weise kann ein unerwünschter elektrischer Kurz- schluss des im Kühlmittelverteilerraum bzw. im Kühlmittelsammlerraum vorhande- nen Kühlmittels mit den elektrisch leitenden Statorwicklungen verhindert werden.
Besonders erfolgt das Umspritzen bzw. Besprühen gemäß Schritt h2) derart, dass nach dem Umspritzen bzw. Besprühen weder die zweite Kunststoffmasse noch die axialen Endabschnitte der wenigstens einen Statorwicklung, vorzugsweise al- ler Statorwicklungen, den Kühlmittelverteilerraum oder den Kühlmittelsammler- raum unmittelbar begrenzen. Auf diese Weise wird eine unerwünschte elektri sche Verbindung der elektrisch leitenden Statorwicklungen mit dem im Kühlmittel- verteilerraum bzw. Kühlmittelsammlerraum vorhanden Kühlmittel ausgeschlossen.
Besonders bevorzugt werden in Schritt d) des Verfahrens oder zeitlich versetzt dazu, also vor der Ausführung von Schritt d) oder nach der Ausführung von Schritt d), auch die axialen Endabschnitte der wenigstens einen Statorwicklung mittels einer Kunststoffmasse, vorzugsweise mittels der zweiten Kunststoffmasse, auf dem wenigstens einen Statorzahn fixiert.
Die Erfindung betrifft ferner eine Stator, der mittels des vorangehend erläuterten Verfahrens hergestellt wurde. Die vorangehend erläuterten Vorteile des erfin- dungsgemäßen Verfahrens übertragen sich daher auch auf den erfindungsgemä- ßen Stator.
Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Maschine mit dem vorangehend ge- nannten Stator, der folglich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt ist. Die vorangehend erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragen sich daher auch auf die erfindungsgemäße elektrische Maschine. Die elektrische Maschine umfasst neben dem Stator auch einen Rotor, der relativ zum Stator um eine Rotationsachse drehbar ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Un- teransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschrei- bung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh- ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge- stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch: Fig. 1 a, einen in Schritt a) des Verfahrens bereitgestellten Stator in unter- schiedlichen Darstellungen,
Fig. 2a,b,c den Stator der Figuren 1 a,b, nach Durchführung von Schritt b) in un- terschiedlichen Darstellungen,
Fig. 3a,b,c den Stator der Figuren 2a,b,c nach Durchführung von Schritt c) in unterschiedlichen Darstellungen,
Fig. 4a,b,c den Stator der Figuren 2a,b,c nach Durchführung von Schritt d) in unterschiedlichen Darstellungen,
Fig. 5a,b,c den Stator der Figuren 2a,b,c nach Durchführung von Schritt e) in unterschiedlichen Darstellungen,
Fig. 6a, b den Stator der Figuren 2a,b,c nach Durchführung von Schritt e) in unterschiedlichen Darstellungen,
Fig. 7a, b zwei den Verfahrensschritt h) illustrierende, zueinander alternative
Varianten.
Figur 1 a illustriert in perspektivischer Darstellung einen Stator 1 mit einem ring- förmigen Statorkörper 2, der in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens be- reitgestellt wird. Wie Figur 1 a erkennen lässt, stehen vom Statorkörper 2 radial nach innen mehrere, entlang einer Umfangsrichtung U des ringförmigen Stator- körpers 2 beabstandet zueinander angeordnete Statorzähne 3 zur Aufnahme von Statorwicklungen (in Figur 1 nicht gezeigt) ab. Zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen 3 wird jeweils ein Zwischenraum 4 ausgebildet, der dem Fachmann auch unter dem Begriff„Stator-Nut“ geläufig ist. Die Figur 1 b zeigt eine Detaildarstellung des Statorkörpers 2 der Figur 1 a in einer Detaildarstellung im Bereich zweier in Umfangsrichtung U benachbarter Statorzähne 3 und in einer Draufsicht entlang einer axialen Richtung A, welche sich entlang einer Mittellän gsachse M des Statorkörpers 2 erstreckt und somit senkrecht zur Umfangsrich- tung U verläuft. Eine radiale Richtung R erstreckt senkrecht von der Mittellängs achse weg und verläuft somit orthogonal sowohl zur axialen Richtung A als auch zur Umfangsrichtung U.
Jeder Statorzahn 3 weist an einem vom Statorkörper 2 abgewandten Endab- schnitt sowohl einen in der Umfangsrichtung U als auch einen entgegen der Um- fangsrichtung U vom Statorzahn 3 abstehenden Fortsatz 12a, 12b auf, so dass jeweils zwei in der Umfangsrichtung U einander gegenüberliegende Fortsätze 12a, 12b zweier in Umfangsrichtung U benachbarter Statorzähne 3 den Zwischen- raum 4 unter Ausbildung eines Durchgangsschlitzes 13 radial innen teilweise be- grenzen.
In einem weiteren Verfahrensschritt b) werden die Statorzähne 3 mit einer ersten Kunststoffmasse K1 umspritzt. Die Figuren 2a und 2b zeigen den Statorkörper 2 nach Durchführung des Verfahrensschritts b) in einer zu den Figuren 1 a und 1 b korrespondierenden Darstellung. Zur Verdeutlichung zeigt Figur 2c als Detaildar- stellung der Figur 2a mehrerer benachbarter Statorzähne 3. Vor dem Umspritzen gemäß Schritt b) wird in den jeweiligen Zwischenräumen 4 zwischen den in Um- fangsrichtung U benachbarten Statorzähnen 3 jeweils eine erste Maskierung 6a eingebracht. Dies ist in den Figuren 1 b und 2b gezeigt (die Maskierung 6a ist in den Figuren 1 a, 2a und 2c aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt). Besagte erste Maskierung 6a deckt nach dem Einbringen einen den Zwischen- raum radial außen begrenzenden Oberflächenabschnitt 7, den sogenannten Nut- engrund des Statorkörpers 2 ab, so dass dieser beim Umspritzen gemäß Schritt d) nicht mit der ersten Kunststoffmasse K1 bedeckt bzw. ausgefüllt wird. Die ers- ten Maskierungen 6a werden jeweils in einen radial äußeren Endabschnitt 10a des jeweiligen Zwischenraums 4 eingebracht. Die ersten Maskierungen 6a füllen dabei den jeweiligen radial äußeren Endabschnitt 10a vollständig aus. In einem weiteren Verfahrensschritt c) werden auf den Statorzähnen 3 Stator- wicklungen 5 angeordnet. Dies ist in grobschematischer Form in den Figuren 3a, 3b und 3c dargestellt, welche den Statorkörper 2 nach Durchführung des Verfah- rensschritts c) in einer zu den Figuren 2a, 2b und 2c korrespondierenden Darstel- lung zeigt.
In einem weiteren Verfahrensschritt d) werden die Statorwicklungen 5 durch zu- mindest teilweises Umspritzen mit einer zweiten Kunststoffmasse K2 auf den Statorzähnen 3 fixiert. Dies ist in grobschematischer Form in den Figuren 4a, 4b und 4c dargestellt, welche den Statorkörper 2 in einer zu den Figuren 3a, 3b und 3c korrespondierenden Darstellung zeigt.
Optional kann vor dem ersten Umspritzen mit dem ersten Kunststoff K1 gemäß Schritt b) in einem zusätzlichen Verfahrensschritt c‘) in den oben erläuterten Durchgangsschlitzen 13 sowie, alternativ oder zusätzlich, in einen radial außen an den Durchgangsschlitz 13 des radial inneren Endabschnitts 10b anschließen- den Bereich des Zwischenraums 4 jeweils eine zweite Maskierung 6b eingebracht bzw. angeordnet werden. Gemäß Figur 4b kann die zweite Maskierung 6b in ei- nem Querschnitt des Stators 1 senkrecht zu seiner Mittellängsachse eine T-artige Geometrie mit einem vertikalen Abschnitt 14 und mit einem horizontalen Abschnitt 15 umfassen, wobei der vertikale Abschnitt 14 den Durchgangsschlitz 13 ausfüllt und der horizontale Abschnitt einen radial inneren Endabschnitt 10b des betref- fenden Zwischenraums 4 ausfüllt.
Nach dem Umspritzen mit der zweiten Kunststoffmasse K2 werden die ersten Maskierungen 6a in einem Verfahrensschritt e) wieder aus den Zwischenräumen 4 entfernt, so dass ein nach dem Entfernen der Maskierungen 6a jeweils vorhan- dener Flohlraum 8 einen Kühlmittelkanal 9 zum Durchströmen mit einem Kühlmit- tel ausbilden kann. In analoger Weise zu den ersten Maskierungen 6a können auch die zweiten Mas- kierungen 6b nach dem Umspritzen mit der zweiten Kunststoffmasse K2 wieder aus den Durchgangsschlitzen 13 entfernt werden, so dass nach dem Entfernen der zweiten Maskierung 6b aus den gebildeten Hohlräumen 8 jeweils zusätzliche Kühlmittelkanäle 9‘ zum Durchströmen mit dem Kühlmittel hergestellt werden können.
In einem weiteren Verfahrensschritt f) werden die den Hohlraum 8 bzw. Kühlmit- telkanal 9 begrenzende zweiten Kunststoffmasse K2, die mittels der zweiten Kunststoffmasse K2 an den Statorzähnen 2 fixierten Statorwicklungen 3 sowie die vor dem Entfernen der (ersten) Maskierungen 6a von diesen abgedeckten Ober- flächenabschnitte 7 des Statorkörpers 2 mit einer dritten Kunststoffmasse K3 umspritzt. Der Verfahrensschritt f) wird nach dem Entfernen der ersten Maskie- rungen 6a durchgeführt. Das Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse K3 im Zuge von Schritt f) erfolgt bevorzugt derart, dass die Hohlräume 8 bzw. Kühlmit- telkanäle 9 spätestens nach dem Umspritzen mit der dritten KunststoffmasseK3 fluidisch vom jeweils radial innen benachbart angeordneten Zwischenraum 4 ab- getrennt sind. In diesem Fall werden die gebildeten Hohlräume 8 bzw. Kühlmittel- kanäle 9 ausschließlich von der dritten Kunststoffmasse K3 begrenzt, so dass die gewünschte elektrische Isolierung des Statorkörpers 2 gegenüber dem durch die Kühlmittelkanäle 9 strömenden Kühlmittel gewährleistet ist.
In einem weiteren Verfahrensschritt können die die zusätzlichen Kühlmittelkanäle 9‘ begrenzende zweiten Kunststoffmasse K2, die mittels der zweiten Kunststoff- masse K2 an den Statorzähnen 3 fixierten Statorwicklungen 5 sowie die vor dem Entfernen der zweiten Maskierungen 6b von diesen abgedeckten Oberflächenab- schnitte der Statorzähne 3 mit einer dritten Kunststoffmasse umspritzt werden.
Das Umspritzen erfolgt dabei derart, dass aus dem jeweiligen Hohlraum 8' ein zu- sätzlicher Kühlmittelkanal 9' gebildet werden kann. Die zusätzlichen Kü hl mittel ka- näle 9‘ sind spätestens nach dem Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse K3 fluidisch von dem jeweils radial innen benachbarten Zwischenraum 4 abgetrennt sind.
In analoger Weise zu den Kühlmittelkanälen 9 sind also auch die zusätzlichen Kühlmittelkanäle 9‘ ausschließlich von der dritten Kunststoffmasse K3 begrenzt. Mit anderen Worten, das Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse K3 erfolgt besonders bevorzugt derart, dass nach dem Umspritzen mit der dritten Kunst- stoffmasse K3 die zusätzlichen Kühlmittelkanäle 9‘ an keiner Stelle unmittelbar von den Statorwicklungen 5 oder vom Statorkörper 2 begrenzt wird. Die zweiten Maskierungen 6b können wie in den Figuren gezeigt derart ausgebildet sein, dass sie jeweils nicht nur den zwischen den Statorzähnen 3 gebildeten Durchgangs- schlitz 13 ausfüllen, sondern zusätzlich nach radial außen in den jeweiligen Zwi- schenraum 4 zwischen den beiden Statorzähnen 3 hineinragt, so dass die zwei- ten Maskierungen 6b jeweils zusätzlich auch einen sich an den Durchgangsschlitz 13 anschließenden, radial inneren Endabschnitt 10b des Zwischenraums 4 aus- füllen.
Mit anderen Worten, das Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse K3 erfolgt besonders zweckmäßig derart, dass nach dem Umspritzen die Hohlräume 8 bzw. die Kühlmittelkanäle 9 an keiner Stelle unmittelbar von der Statorwicklungen 5 oder vom Statorkörper 2 begrenzt wird. In einem weiteren Verfahrensschritt kann zumindest eine Außenumfangsseite 16 des Statorkörpers 2 mit einer vierten Kunststoffmasse K4 umspritzt werden. Dies ist in den Figuren 6a und 6b gezeigt, deren Darstellungen mit den Figuren 5a und 5 korrespondieren. Um Zuge des Umspritzens mit der vierten Kunststoffmasse K4 können, wie in den Figuren 6a und 6b angedeutet, auf der Außenumfangsseite 16 des Statorkörpers 2 vorgese- hene, sich axial erstreckende Fortsätze 18, von welchen axial endseitig jeweils Gewindestangen 19 zur Befestigung eines jeweiligen Lagerschildes am Stator- körper 2 abstehen, ebenfalls mit der vierten Kunststoffmasse K4 umspritzt wer- den. Für jede Gewindestange kann in dem jeweiligen Fortsatz 18 eine Aufnahme vorgesehen sein, die insbesondere als Durchgangsöffnung ausgebildet sein kann. In diesem Fall durchgreift die jeweilige Gewindestange 19 besagte Durch- gangsöffnung.
In einem weiteren optionalen Verfahrensschritt können mittels der umspritzten Gewindestangen 19 entlang der axialen Richtung A gegenüberliegend zwei La- gerschilde am Statorkörper befestigt werden. Dies ist für zwei zueinander alterna- tive Varianten in den Figuren 7a und 7b dargestellt. In beiden Varianten ver- schließt ein erstes Lagerschild 20a einen in der dritten und vierten Kunststoff- masse K3, K4 vorgesehenen ersten Hohlraum 21 a, der einen Kühlmittelverteiler- raum 22a bildet und hierzu fluidisch mit den im Stator 1 vorhandenen Kühlkanälen 9, 9‘ kommuniziert. Ein zweites Lagerschild (nicht gezeigt) verschließt einen in der dritten und vierten Kunststoffmasse K3, K4 ausgebildeten zweiten Hohlraum (nicht gezeigt), der einen Kühlmittelsammlerraum (nicht gezeigt) bildet und hierzu fluidisch mit den im Stator 1 ausgebildeten Kühlkanälen 9, 9‘ kommuniziert. Die beiden Lagerschilde liegen einander gemäß den Figuren 7a und 7b entlang der axialen Richtung A gegenüber und begrenzen den Statorkörper 2 des Stators 1 axial.
In dem Längsschnitt des Stators 1 entlang der axialen Richtung A gemäß Figur 7a besitzen der Kühlmittelverteilerraum 22a und der Kühlmittelsammlerraum jeweils eine u-förmige Geometrie, welche einen jeweiligen axialen Endabschnitt 23 der Statorwicklungen 5 in der axialen Verlängerung und radial außen und radial innen teilweise umgeben. In dem Längsschnitt des Stators 1 entlang der axialen Rich- tung A gemäß Figur 7b besitzen der Kühlmittelverteilerraum 22a und der Kühlmit- telsammlerraum jeweils eine I-förmige Geometrie, welche einen jeweiligen axialen Endabschnitt der Statorwicklungen 5 in der axialen Verlängerung und radial au- ßen teilweise umgeben. Die Befestigung der Lagerschilde 20a am Statorkörper 2 erfolgt mittels der bereits erwähnten, am Statorkörper 2 vorgesehenen Gewin- destangen 19 in Verbindung mit auf diesen Gewindestangen 19 angepassten Gewindemuttern 24. Das Kunststoffmaterial der ersten, zweiten und dritten Kunststoffmasse K1 , K2,
K3 umfasst jeweils einen Duroplasten oder ist jeweils ein Duroplast. Das Kunst- stoffmaterial K4 der vierten Kunststoffmasse K4 umfasst einen Thermoplasten oder ist ein Thermoplast. Die Wärmeleitfähigkeit der vierten Kunststoffmasse K4 ist dabei jeweils kleiner als die Wärmeleitfähigkeit der ersten, zweiten und dritten Kunststoffmasse K1 , K2, K3. Die Wärmeleitfähigkeit der ersten und des zweiten Kunststoffmasse K1 , K2 ist jeweils größer als die Wärmeleitfähigkeit der dritten und der vierten Kunststoffmasse K3, K4. Eine Kühlmittelbeständigkeit der dritten Kunststoffmasse K3 ist zweckmäßig größer als die Kühlmittelbeständigkeit der zweiten oder ersten Kunststoffmasse K1 , K2.
In einer Variante des Beispiels weisen die erste, zweite und dritte Kunststoffmas- se K1 , K2, K3 dieselbe thermische Leitfähigkeit auf. In einer dazu alternativen Va- riante können die erste, zweite und dritte Kunststoffmasse K1 , K2, K3 jeweils un- terschiedliche thermische Leitfähigkeiten aufweisen:
Die ersten und die zweite Maskierungen 6a, 6b können jeweils durch einen plat- tenartig oder plättchenartig ausgebildeten Einsatz 17a, 17b, vorzugsweise aus ei- nem Stahl, gebildet werden.
Gemäß einem optionalen Verfahrensschritt kann die den Kühlmittelverteilerraum 22a sowie den Kühlmittelsammlerraum 22b zunächst begrenzende zweite Kunst- stoffmasse K2 mit einem elektrisch isolierenden Isolationsmaterial (nicht gezeigt) umspritzt und/oder besprüht werden. Ebenso können axiale Endabschnitte der Statorwicklungen 6, die entlang der axialen Richtung A beidseitig aus dem jewei- ligen Zwischenraum 4 herausragen können mit dem elektrisch isolierenden Isola- tionsmaterial umspritzt und/oder besprüht werden. Zweckmäßig wird hierfür ein elektrisch isolierender Lack verwendet. Denkbar ist es aber auch, die dritte Kunststoffmasse K3 und/oder die vierte Kunststoffmasse K4 oder eine andere ge- eignete Kunststoffmasse zu verwenden. Das Umspritzen bzw. Besprühen erfolgt derart, dass nach dem Umspritzen bzw. Besprühen weder die zweite Kunststoff- masse K2 noch die axialen Endabschnitte der Statorwicklungen 5 den Kühlmittel- verteilerraum 22a oder den Kühlmittelsammlerraum 22b unmittelbar begrenzen. Auf diese Weise wird eine unerwünschte elektrische Verbindung der elektrisch leitenden Statorwicklungen 6 mit dem im Kühlmittelverteilerraum 22a bzw. Kühl- mittelsammlerraum 22b vorhandenen Kühlmittel ausgeschlossen.
Im Zuge von Schritt d) oder zeitlich versetzt dazu, also vor der Ausführung von Schritt d) oder nach der Ausführung von Schritt d), können auch die axialen End- abschnitte der Statorwicklungen 5 mittels einer Kunststoffmasse, insbesondere mittels der zweiten Kunststoffmasse K2, auf dem jeweiligen Statorzahn 3 fixiert werden.
*****

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Stators (1 ) für eine elektrische Maschine, um- fassend die folgenden Schritte:
a) Bereitstellen eines Stators (1 ), der einen ringförmigen Statorkörper (2) um- fasst, von welchem radial nach innen mehrere, entlang einer Umfangsrichtung (U) des Statorkörpers (2) beabstandet zueinander angeordnete Statorzähne (3) zur Aufnahme von Statorwicklungen (5) abstehen, wobei zwischen zwei in Umfangsrichtung (U) benachbarten Statorzähnen (5) ein Zwischenraum (4) ausgebildet wird,
b) Zumindest teilweises Umspritzen zumindest zweier in Umfangsrichtung (U) benachbarter Statorzähne (3) mit einer ersten Kunststoffmasse (K1 ), c) Anordnen zumindest einer Statorwicklung (5) auf wenigstens einem Stator- zahn (3),
d) Fixieren der zumindest einen Statorwicklung (5) auf dem wenigstens einen Statorzahn (3) durch zumindest teilweises Umspritzen dieser Statorwicklung mit einer zweiten Kunststoffmasse (K2),
dadurch gekennzeichnet, dass
vor dem Fixieren der zumindest einen Statorwicklung (5) gemäß Schritt d), vorzugsweise vor dem Umspritzen mit der ersten Kunststoffmasse (K1 ) ge- mäß Schritt b), in den Zwischenraum (4) zwischen den beiden Statorzähnen (3) eine (erste) Maskierung (6a) eingebracht wird, welche einen den Zwi- schenraum (4) radial außen begrenzenden Oberflächenabschnitt (7) des Statorkörpers (2) abdeckt, so dass dieser beim Umspritzen gemäß Schritt d) nicht mit der zweiten Kunststoffmasse (K2), vorzugsweise auch nicht beim Umspritzen gemäß Schritt b) mit der ersten Kunststoffmasse (K1 ), bedeckt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die (erste) Maskierung (6a) in einen radial äußeren Endabschnitt (10a) des Zwischenraums (4) eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die (erste) Maskierung (6a) den radial äußeren Endabschnitt (10a) vollständig ausfüllt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren den folgenden zusätzlichen Verfahrensschritt e) umfasst:
e) Entfernen der (ersten) Maskierung (6a) aus dem Zwischenraum nach dem Umspritzen mit der zweiten Kunststoffmasse (K2), so dass ein nach dem Ent- fernen der (ersten) Maskierung (6a) vorhandener Hohlraum (8) einen Kühlmit- telkanal (9) zum Durchströmen mit einem Kühlmittel ausbildet.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren den folgenden zusätzlichen Verfahrensschritt f) umfasst:
f) Umspritzen der den Hohlraum (8) bzw. den Kühlmittelkanal (9) begrenzenden zweiten Kunststoffmasse (K2) und/oder der mittels der zweiten Kunststoff- masse (K2) am jeweiligen Statorzahn 3) fixierten Statorwicklung (5) und/oder des vor dem Entfernen der (ersten) Maskierung (6a) von dieser abgedeckten Oberflächenabschnitts (7) des Statorkörpers (2) mit einer dritten Kunststoff- masse (K3), vorzugsweise derart, dass der Hohlraum (8) bzw. Kühlmittelkanal (9) spätestens nach dem Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse (K3) flui- disch vom benachbarten Zwischenraum (4) abgetrennt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse (K3) nach dem Entfernen der (ersten) Maskierung (6a) erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlmittelkanal (9) ausschließlich von der dritten Kunststoffmasse (K3) begrenzt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse (K3) derart erfolgt, dass nach dem Umspritzen der Hohlraum (8) bzw. Kühlmittelkanal (9) an keiner Stelle unmittelbar von der Statorwicklung (5) und/oder von dem Statorkörper (3) be- grenzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest zwei in Umfangsrichtung (U) benachbarte Statorzähne (3) des in Schritt a) bereitgestellten Statorkörpers (2) jeweils an einem vom Statorkörper (2) abgewandten radial inneren Endabschnitt (10b) zumindest einen in der Umfangsrichtung (U) abstehenden Fortsatz (12a, 12b) aufweisen, wobei die beiden Fortsätze der in Umfangsrichtung (U) benachbarten Statorzähne (3) einander in der Umfangsrichtung (U) gegenüberliegen, wobei die beiden Fortsätze (12a, 12b) unter Ausbildung eines Durchgangsschlitzes (13) den Zwischenraum (4) radial innen teilweise begrenzen,
vor dem Umspritzen mit der ersten Kunststoffmasse (K1 ) gemäß Schritt b) in einem zusätzlichen Verfahrensschritt c‘) in den Durchgangsschlitz (13) und/oder in einem radial außen an den Durchgangsschlitz (13) des radial in- neren Endabschnitts (10b) anschließenden Bereich des Zwischenraums (9) eine zweite Maskierung (6b) eingebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren den folgenden zusätzlichen Verfahrensschritt e1 ) umfasst: e1 ) Entfernen der zweiten Maskierung (6b) aus dem Durchgangsschlitz (13) nach dem Umspritzen mit der zweiten Kunststoffmasse (K2), so dass nach dem Entfernen der zweiten Maskierung (6b) ein Hohlraum (8) für die spätere Aus- bildung eines zusätzlichen Kühlmittelkanals (9') gebildet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren den folgenden zusätzlichen Verfahrensschritt fl ) umfasst: fl ) Umspritzen der den zusätzlichen Kühlmittelkanal (9') begrenzenden zweiten Kunststoffmasse (K2) und/ oder der mittels der zweiten Kunststoffmasse (K2) am jeweiligen Statorzahn (3) fixierten Statorwicklung (5) und/oder des vor dem Entfernen der zweiten Maskierung (K2) von dieser abgedeckten Oberflä- chenabschnitts (7) der Statorzähne (3) mit einer dritten Kunststoffmasse (K3), derart, dass ein zusätzlicher Kühlmittelkanal (9‘) gebildet wird, der nach dem Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse (K3) fluidisch vom benachbarten Zwischenraum (4) abgetrennt ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zusätzliche Kühlmittelkanal (9‘) ausschließlich von der dritten Kunststoff- masse (K3) begrenzt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse (K3) derart erfolgt, dass nach dem Umspritzen der umspritzte Hohlraum (8) bzw. Kühlmittelkanal (9) an kei- ner Stelle unmittelbar von der Statorwicklung (5) und/oder von dem Statorkör- per (2) begrenzt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Maskierung (6b) derart ausgebildet ist, dass sie nicht nur den zwi- schen den beiden in Umfangsrichtung (U) benachbarten Statorzähnen (3) ge- bildeten Durchgangsschlitz (13) ausfüllt, sondern zusätzlich nach radial au- ßen in den verbleibenden Zwischenraum (4) zwischen den beiden Statorzäh- nen (3) hineinragt, so dass sie zusätzlich einen sich an den Durchgangs- schlitz (13) anschließenden, radial inneren Endabschnitt (10b) des Zwischen- raums (4) ausfüllt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Maskierung (6b) in einem Querschnitt des Stators (1 ) senkrecht zu seiner Mittellängsachse (M) eine T-artige Geometrie mit einem vertikalen und mit einem horizontalen Abschnitt (14, 15) umfasst, wobei der vertikale Ab- schnitt (14) den Durchgangsschlitz (13) ausfüllt und der horizontale Abschnitt (15) den radial inneren Endabschnitt (13b) des Zwischenraums (4) ausfüllt.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und/oder die zweite Maskierung (6a, 6b) durch einen, vorzugsweise plattenartig oder plättchenartig ausgebildeten Einsatz (17a, 17b), vorzugswei- se aus Stahl, gebildet wird.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren den folgenden, zusätzlichen Verfahrensschritt g) umfasst: g) Umspritzen zumindest einer Außenumfangsseite (16) des Statorkörpers (2) mit einer vierten Kunststoffmasse (K4).
18. Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
beim Umspritzen gemäß Schritt g) auf der Außenumfangsseite (16) vorgese- hene, sich axial erstreckende Fortsätze (18), von welchen axial endseitig je- weils Gewindestangen (19) zur Befestigung eines jeweiligen Lagerschildes (20a, 20b) am Statorkörper (2) abstehen oder in welchen Durchgangsöffnun- gen zur Aufnahme von Gewindestangen (19) angeordnet sind, mit der vierten Kunststoffmasse (K4) umspritzt werden.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und/oder die zweite und/oder die dritte und/oder die vierte Kunst- stoffmasse einen Duroplasten umfassen oder ein Duroplast ist.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und/oder die zweite und/oder die dritte und oder die vierte Kunst- stoffmasse einen Thermoplasten umfassen oder ein Thermoplast ist.
21.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kunststoffmaterial der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Kunst- stoffmasse (K1 , K2, K3) einen Duroplasten umfasst oder ein Duroplast ist, und/oder dass das Kunststoffmaterial der vierten Kunststoffmasse (K4) einen Thermoplasten umfasst oder ein Thermoplast ist.
22.Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmeleitfähigkeit der vierten Kunststoffmasse (K4) kleiner ist als die Wärmeleitfähigkeit der ersten und/oder zweiten und/oder dritten Kunststoff- masse (K1 , K2, K3), und/oder dass
die Wärmeleitfähigkeit der ersten und des zweiten Kunststoffmasse (K1 , K2) größer ist als die Wärmeleitfähigkeit der dritten und der vierten Kunststoff- masse (K3, K4).
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste, zweite und dritte Kunststoffmasse (K1 , K2, K3) dieselbe thermische Leitfähigkeit aufweisen; oder dass
die erste, zweite und dritte Kunststoffmasse (K1 , K2, K3) jeweils unterschied- liche thermische Leitfähigkeiten aufweisen:
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Kühlmittelbeständigkeit der dritten Kunststoffmasse (K3) größer ist als die Kühlmittelbeständigkeit der zweiten oder ersten Kunststoffmasse (K1 , K2).
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren die folgenden beiden zusätzlichen Verfahrensschritte h1 , h2) umfasst:
h1 ) Bereitstellen eines Kühlmittelverteilerraums (22a) und eines Kühlmittelsamm- lerraums (22b) am und/oder im Stator (2), welche über den wenigstens einen Kühlmittelkanal (9) und/oder über den wenigstens einen zusätzlichen Kühlmit- telkanal (9') fluidisch miteinander kommunizieren;
h2) Umspritzen und/oder Besprühen der den Kühlmittelverteilerraum (22a)
und/oder den Kühlmittelsammlerraum (22b) begrenzenden zweiten Kunst- stoffmasse (K2) und/oder der axialen Endabschnitte wenigstens einer Stator- wicklung (5), vorzugsweise aller Statorwicklungen (5), mit einem elektrisch isolierenden Isolationsmaterial, vorzugsweise mit einem elektrisch isolieren- den Lack, und/oder mit einer Kunststoffmasse, vorzugsweise mit der dritten Kunststoffmasse (K3) und/oder mit der vierten Kunststoffmasse (K4).
26. Verfahren nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Umspritzen bzw. Besprühen gemäß Schritt h2) derart erfolgt, dass nach dem Umspritzen bzw. Besprühen weder die zweite Kunststoffmasse (K2) noch die axialen Endabschnitte der wenigstens einen Statorwicklung (5), vorzugs- weise aller Statorwicklungen (5), den Kühlmittelverteilerraum (22a) oder den Kühlmittelsammlerraum (22b) begrenzen.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26,
dadurch gekennzeichnet, dass
in Schritt d) des Verfahrens oder vor Schritt d) oder nach Schritt d) auch die axialen Endabschnitte der wenigstens einen Statorwicklung (5) mittels der Kunststoffmasse, vorzugsweise mittels der zweiten Kunststoffmasse (K2), auf dem wenigstens einen Statorzahn (3) fixiert werden.
28. Stator (1 ), hergestellt mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 27.
29. Elektrische Maschine,
mit einem Stator (1 ), insbesondere nach Anspruch 27, der mittels des Verfah- rens nach einem der Ansprüche 1 bis 27 hergestellt ist, mit einem Rotor, der relativ zum Stator (1 ) um eine Rotationsachse drehbar ausgebildet ist.
*****
PCT/EP2018/081527 2017-12-04 2018-11-16 Verfahren zum herstellen eines stators für eine elektrische maschine WO2019110272A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/769,578 US11527932B2 (en) 2017-12-04 2018-11-15 Method for producing a stator for an electric machine
CN201880074004.0A CN111344930B (zh) 2017-12-04 2018-11-16 制造电机的定子的方法
JP2020526914A JP7028972B2 (ja) 2017-12-04 2018-11-16 電気機械用ステータの製造方法
DE112018006165.5T DE112018006165A5 (de) 2017-12-04 2018-11-16 Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine elektrische Maschine

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017221808.8A DE102017221808A1 (de) 2017-12-04 2017-12-04 Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine elektrische Maschine
DE102017221808.8 2017-12-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019110272A1 true WO2019110272A1 (de) 2019-06-13

Family

ID=64332314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/081527 WO2019110272A1 (de) 2017-12-04 2018-11-16 Verfahren zum herstellen eines stators für eine elektrische maschine

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11527932B2 (de)
JP (1) JP7028972B2 (de)
CN (1) CN111344930B (de)
DE (2) DE102017221808A1 (de)
WO (1) WO2019110272A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017220856A1 (de) * 2017-11-22 2019-06-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kühlkappe für einen Stator einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs, Stator sowie Kraftfahrzeug
USD1005355S1 (en) * 2019-07-24 2023-11-21 ABC Acquisition Company, LLC Radial bearing
EP4220906A1 (de) 2022-01-27 2023-08-02 MAHLE International GmbH Stator für eine elektrische maschine, herstellungsverfahren dafür und kraftfahrzeugkomponente mit solch einem stator
EP4220905A1 (de) 2022-01-27 2023-08-02 MAHLE International GmbH Stator, vorzugsweise umgossener stator, für eine elektrische maschine, vorzugsweise eine maschine mit radialen kühlkanälen, herstellungsverfahren für solch einen stator und verwendung solch eines stators in einer elektrischen maschine
CN115714514B (zh) * 2022-12-23 2023-11-14 苏州安胜信自动化科技有限公司 一种电机定子贴胶带设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH413077A (de) * 1964-03-25 1966-05-15 Oerlikon Maschf Anordnung flüssigkeitsdurchströmter Kühlrohre im Blechkörper einer elektrischen Maschine
EP1780872A2 (de) * 2005-10-26 2007-05-02 Festool GmbH Elektromotor und Verfahren zu dessen Herstellung
US20140292118A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 Denso Corporation Stator, rotary electric machine provided with the stator and method of manufacturing the stator

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2716286B2 (ja) * 1991-06-10 1998-02-18 ファナック株式会社 モータにおけるステータ巻線の冷却構造とその製造方法
US7211919B2 (en) * 1999-08-16 2007-05-01 American Superconductor Corporation Thermally-conductive stator support structure
JP2003289652A (ja) * 2002-03-27 2003-10-10 Nissan Motor Co Ltd 回転電機の製造方法
CN1258254C (zh) 2002-04-01 2006-05-31 日产自动车株式会社 多轴、多层电机的定子冷却结构
DE102006008423A1 (de) * 2006-02-23 2007-08-30 Wilo Ag Motorkreiselpumpe
DE102006029803A1 (de) * 2006-06-27 2008-01-03 Salwit Agrarenergie Gmbh Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine sowie elektrische Maschine, hergestellt nach diesem Verfahren
DE102006062747A1 (de) * 2006-06-27 2008-01-10 Salwit Agrarenergie Gmbh Elektrische Maschine
US7705495B2 (en) * 2006-11-17 2010-04-27 Gm Global Technology Operations, Inc. Cooling system for an electric motor
EP2404367B1 (de) 2009-03-05 2017-09-20 Sonter SA Doppelrotormotor
US9729020B2 (en) * 2011-03-22 2017-08-08 Hamilton Sundstrand Corporation Motor stator having channels used for cooling and method of providing the channels

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH413077A (de) * 1964-03-25 1966-05-15 Oerlikon Maschf Anordnung flüssigkeitsdurchströmter Kühlrohre im Blechkörper einer elektrischen Maschine
EP1780872A2 (de) * 2005-10-26 2007-05-02 Festool GmbH Elektromotor und Verfahren zu dessen Herstellung
US20140292118A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 Denso Corporation Stator, rotary electric machine provided with the stator and method of manufacturing the stator

Also Published As

Publication number Publication date
US11527932B2 (en) 2022-12-13
JP2021503272A (ja) 2021-02-04
JP7028972B2 (ja) 2022-03-02
CN111344930A (zh) 2020-06-26
DE102017221808A1 (de) 2019-06-06
DE112018006165A5 (de) 2020-08-20
US20200373799A1 (en) 2020-11-26
CN111344930B (zh) 2023-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019110272A1 (de) Verfahren zum herstellen eines stators für eine elektrische maschine
EP3289669B1 (de) Gehäuselose elektrische maschine
DE102015203435B4 (de) Elektrische Maschine mit Temperatursensor und Stator sowie Verfahren zur Herstellung eines Stators
DE102018219819A1 (de) Elektrische Maschine, insbesondere für ein Fahrzeug
DE102018219818A1 (de) Elektrische Maschine, insbesondere für ein Fahrzeug
WO2019110274A1 (de) Verfahren zum herstellen eines stators für eine elektrische maschine
WO2019002291A1 (de) Elektrische maschine, insbesondere für ein fahrzeug
EP1873887A2 (de) Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine sowie elektrische Maschine, hergestellt nach diesem Verfahren
WO2018211089A1 (de) Elektrische maschine, insbesondere für ein fahrzeug
DE102017222610A1 (de) Rotor sowie Verfahren zum Herstellen eines Rotors
WO2019110278A1 (de) Elektrische maschine, insbesondere für ein fahrzeug
DE102006029803A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine sowie elektrische Maschine, hergestellt nach diesem Verfahren
WO2019110275A1 (de) Elektrische maschine, insbesondere für ein fahrzeug
WO2020104322A1 (de) Elektrische maschine, insbesondere für ein fahrzeug
WO2018211096A1 (de) Elektrische maschine, insbesondere für ein fahrzeug
WO2019002289A1 (de) Elektrische maschine, insbesondere für ein fahrzeug
WO2019110271A1 (de) Elektrische maschine, insbesondere für ein fahrzeug
WO2018211086A1 (de) Elektrische maschine, insbesondere für ein fahrzeug
WO2018211088A1 (de) Elektrische maschine, insbesondere für ein fahrzeug
WO2016050528A1 (de) Aktivteil als rotor oder stator, ein verfahren zur herstellung eines solchen aktivteils und eine elektrische maschine
EP3364529B1 (de) Stator für einen elektromotor
EP1556927B1 (de) Kommutator für eine elektrische maschine und verfahren zu seiner herstellung
WO2018211087A1 (de) Elektrische maschine, insbesondere für ein fahrzeug
WO2021233673A1 (de) Elektrische maschine mit wickelkopfkühlung
DE102017222615A1 (de) Rotor sowie Verfahren zum Herstellen eines Rotors

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18804300

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020526914

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R225

Ref document number: 112018006165

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18804300

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1