WO2022207763A1 - Insulation device, stator and electric machine - Google Patents

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WO2022207763A1
WO2022207763A1 PCT/EP2022/058506 EP2022058506W WO2022207763A1 WO 2022207763 A1 WO2022207763 A1 WO 2022207763A1 EP 2022058506 W EP2022058506 W EP 2022058506W WO 2022207763 A1 WO2022207763 A1 WO 2022207763A1
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PCT/EP2022/058506
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Dotz BORIS
Christian FINGER-ALBERT
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Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

Insulation device (2) for electrically insulating a winding head (7) of a stator winding (4) from connection elements (8a-c), wherein the insulation device (2) has a plate-like body (20) which has - a first side (21), - a second side (22) which is arranged opposite the first side (1), and - at least one recess (23a, 23b) which extends from the first side (21) to the second side (22) and can be guided through the at least one of the connections from the first side (21), wherein an insulation arrangement (24) is provided, which has a first portion (25a, 25b) which extends from the first side (21) of the body (20) in a direction pointing away from the second side (22).

Description

ISOLATIONSVORRICHTUNG, STATOR UND ELEKTRISCHE MASCHINE INSULATION DEVICE, STATOR AND ELECTRICAL MACHINE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Isolationsvorrichtung zur elektrischen Isola tion eines Wickelkopfs einer Statorwicklung gegenüber Anschlusselementen für elektrische Anschlüsse der Statorwicklung, wobei die Isolationsvorrichtung einen plattenförmigen Körper aufweist, der eine erste Seite, die dazu eingerichtet ist, sich in Umfangsrichtung zumindest zum Teil über ein axiales Ende des Wickel kopfs zu erstrecken, eine zweite Seite, die der ersten Seite gegenüberliegend an geordnet ist und an der die Anschlusselemente anordenbar sind, und wenigstens eine Ausnehmung, die sich von der ersten Seite zur zweiten Seite erstreckt und durch die wenigstens einer der Anschlüsse von der ersten Seite her durchführbar ist, um auf der zweiten Seite elektrisch leitfähig mit einem der Anschlusselemente verbunden zu werden, aufweist. The present invention relates to an insulation device for electrically insulating a winding overhang of a stator winding from connection elements for electrical connections of the stator winding, the insulation device having a plate-shaped body which has a first side which is designed to extend in the circumferential direction at least partially over an axial end of the end winding, a second side, which is arranged opposite the first side and on which the connection elements can be arranged, and at least one recess which extends from the first side to the second side and through which at least one of the connections from the can be carried out on the first side in order to be electrically conductively connected to one of the connection elements on the second side.
Daneben betrifft die Erfindung einen Stator für eine elektrische Maschine und eine elektrische Maschine. In addition, the invention relates to a stator for an electrical machine and an electrical machine.
Eine Statorwicklung eines Stators für eine elektrische Maschine bildet typischer weise an einer der Stirnseiten eines Statorkerns einen Wickelkopf aus. Soll der Stator von dieser Seite aus angeschlossen werden, bedarf es zusätzlicher Isolati onsmaßnahmen, um den Wickelkopf gegenüber Anschlusselementen für elektri sche Anschlüsse der Statorwicklung elektrisch zu isolieren. A stator winding of a stator for an electrical machine typically forms a winding overhang on one of the end faces of a stator core. If the stator is to be connected from this side, additional insulation measures are required to electrically insulate the end winding from connection elements for electrical connections of the stator winding.
Die US 2013/0 147 306 A1 offenbart einen Abstandshalter zum Abstützen von Lei tern in einer Statoranordnung einer elektrischen Maschine. Der Abstandshalter umfasst einen isolierenden Körper, der aus einem elektrisch nichtleitenden Mate rial gebildet ist. Der Körper weist eine axial innere Oberfläche und eine der inneren Oberfläche gegenüberliegende äußere Oberfläche auf. Im Abstandshalter sind Phasenanschlusstaschen ausgebildet, durch welche Phasenanschlüsse der Statoranordnung durchgeführt sind. Darüber hinaus sind Taschen für einen Neutralleiter im Abstandshalter vorgesehen, in welchem axial nach außen ragende Neutralleiter der Statoranordnung aufgenommen sind. US 2013/0 147 306 A1 discloses a spacer for supporting conductors in a stator arrangement of an electrical machine. The spacer includes an insulating body formed of an electrically non-conductive material. The body has an axially inner surface and an outer surface opposite the inner surface. Phase connection pockets are formed in the spacer, through which phase connections of the stator arrangement are passed. In addition, pockets are for one Neutral conductor provided in the spacer, in which axially outwardly projecting neutral conductor of the stator assembly are accommodated.
Bei einer solchen Isolationsvorrichtung erstrecken sich die eine Sternpunktverbin dung ausbildenden Neutralleiter somit axial nach außen über den Wickelkopf hin aus. Dadurch nimmt die Statoranordnung mitsamt dem Abstandshalter einen gro ßen Bauraum in axialer Richtung in Anspruch. In such an insulation device, the neutral conductors forming a star point connection thus extend axially outwards over the end winding. As a result, the stator arrangement, together with the spacer, takes up a large amount of installation space in the axial direction.
Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, insbesondere bauraumsparende, Möglichkeit zur Isolierung einer Statorwicklung anzugeben. The invention is therefore based on the object of specifying an improved possibility, in particular one that saves installation space, for insulating a stator winding.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Isolationsvorrichtung der ein gangs genannten Art gelöst, die ferner eine Isolationsanordnung umfasst, welche einen ersten Abschnitt, der sich von der ersten Seite des Körpers aus in eine von der zweiten Seite wegweisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, den Wickelkopf entlang seines Umfangs an einer von zwei radialen Seiten des Wickelkopfs zu umgeben. This object is achieved according to the invention by an insulation device of the type mentioned at the outset, which further comprises an insulation arrangement which has a first section which extends from the first side of the body in a direction pointing away from the second side and is set up to to surround the end winding along its circumference on one of two radial sides of the end winding.
Die erfindungsgemäße Isolationsvorrichtung zur elektrischen Isolation eines Wi ckelkopfs einer Statorwicklung gegenüber Anschlusselementen für elektrische An schlüsse der Statorwicklung weist einen plattenförmigen Körper auf. Der Körper weist eine erste Seite, die dazu eingerichtet ist, sich in Umfangsrichtung zumin dest zum Teil über ein axiales Ende des Wickelkopfs zu erstrecken, auf. Der Kör per weist eine zweite Seite, die der ersten Seite gegenüberliegend angeordnet ist und an der die Anschlusselemente anordenbar sind auf. Der Körper weist wenigs tens eine Ausnehmung auf, die sich von der ersten Seite zur zweiten Seite er streckt und durch die wenigstens einer der Anschlüsse von der ersten Seite her durchführbar ist, um auf der zweiten Seite elektrisch leitfähig mit einem der An schlusselemente verbunden zu werden. Die Isolationsvorrichtung weist ferner eine Isolationsanordnung auf. Die Isolationsanordnung weist einen ersten Abschnitt auf. Der erste Abschnitt erstreckt sich von der ersten Seite des Körpers aus in eine von der zweiten Seite wegweisende Richtung. Der erste Abschnitt ist dazu eingerichtet, den Wickelkopf entlang seines Umfangs an einer von zwei radialen Seiten des Wickelkopfs zu umgeben. The insulation device according to the invention for electrically insulating a winding head of a stator winding from connection elements for electrical connections to the stator winding has a plate-shaped body. The body has a first side configured to extend circumferentially at least partially beyond an axial end of the end turn. The body has a second side, which is arranged opposite the first side and on which the connection elements can be arranged. The body has at least one recess which extends from the first side to the second side and through which at least one of the connections can be passed from the first side in order to be electrically conductively connected to one of the connection elements on the second side . The isolation device also has an isolation arrangement. The insulation arrangement has a first section. The first portion extends from the first side of the body in a direction away from the second side. The first section is for that set up to surround the end winding along its circumference on one of two radial sides of the end winding.
Die erfindungsgemäße Isolationsvorrichtung ermöglicht es durch die Isolationsan ordnung mit ihrem ersten Abschnitt, den Wickelkopf gegenüber weiteren Objekten, die an der radialen Seite des Wickelkopfs angeordnet sind, elektrisch zu isolieren. Dadurch, dass das Objekt nicht am axialen Ende des Wickelkopfs angeordnet werden muss, wird Bauraum eingespart. So werden größere Freiheitsgrade bei der Ausgestaltung eines die Statorwicklung aufweisenden Stators erzielt, weil das an der radialen Seite angeordnete Objekt wegen der durch den ersten Abschnitt vermittelten Isolationswirkung nah an der radialen Seite des Wickelkopfs angeord net werden kann. Gleichsam sorgt der erste Abschnitt der Isolationsanordnung für hinreichend große Luft- und Kriechstrecken zwischen dem Wickelkopf und dem Objekt. The insulation device according to the invention makes it possible through the insulation arrangement with its first section to electrically insulate the winding overhang from other objects that are arranged on the radial side of the winding overhang. The fact that the object does not have to be arranged at the axial end of the end winding saves installation space. Greater degrees of freedom are thus achieved in the configuration of a stator having the stator winding, because the object arranged on the radial side can be arranged close to the radial side of the end winding due to the insulation effect provided by the first section. At the same time, the first section of the insulation arrangement ensures sufficiently large clearances and creepage distances between the end winding and the object.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die radiale Seite die radial innere Seite der zwei Seiten des Wickelkopfs. Dies ist besonders vorteilhaft, weil der Bauraum bei ei nem Stator für einen Innenläufer radial innen besonders knapp ist und infolge der Isolationswirkung effizient genutzt werden kann. Die radiale Seite kann aber auch die radial äußere Seite der zwei Seiten des Wickelkopfs sein. In a preferred embodiment, the radial side is the radially inner side of the two sides of the end winding. This is particularly advantageous because the installation space in a stator for an internal rotor is particularly tight radially on the inside and can be used efficiently as a result of the insulating effect. However, the radial side can also be the radially outer side of the two sides of the end winding.
Unter einem Wickelkopf sind insbesondere solche Abschnitte der Statorwicklung zu verstehen, welche an einer Stirnseite eines Statorkerns aus diesem herausra gen und dort eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form annehmen. Die Begriffe „radial“, „axial“ und „Umfang“ beziehen sich insoweit auf die hohlzylindrische Aus bildung des Wickelkopfs. A winding overhang is to be understood, in particular, as meaning those sections of the stator winding which protrude from the stator core at an end face thereof and assume an essentially hollow-cylindrical shape there. The terms "radial", "axial" and "circumference" refer to the hollow-cylindrical design of the end winding.
Die Isolationsvorrichtung ist vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff gebildet. Der Körper ist vorzugsweise an der ersten Seite und/oder an der zweiten Seite flach ausgebildet. In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Isolationsanordnung einen zweiten Abschnitt, der sich von der ersten Seite des Körpers aus in die von der zweiten Seite wegweisende Rich tung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs angeordnete erste Sternpunktverbindung für die Statorwicklung auf der dem Wickelkopf abgewandten Seite der ersten Sternpunktverbindung zu um geben, sodass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt die erste Sternpunkt verbindung beidseitig umgeben. Durch den ersten und den zweiten Abschnitt der Isolationsanordnung kann die erste Sternpunktverbindung beidseitig elektrisch iso liert und so platzsparend an der radialen Seite des Wickelkopfs angeordnet wer den. Dadurch kann insbesondere auf eine die axiale Erstreckung des Stators ver größernde Anordnung der ersten Sternpunktverbindung jenseits des axialen En des des Wickelkopfs verzichtet und Bauraum eingespart werden. The isolation device is preferably formed from an electrically insulating plastic. The body is preferably flat on the first side and/or on the second side. In a preferred embodiment of the insulation device according to the invention, it is provided that the insulation arrangement has a second section, which extends from the first side of the body in the direction pointing away from the second side, and is set up to have a section arranged on the radial side of the end winding first star-point connection for the stator winding on the side facing away from the end winding of the first star-point connection, so that the first section and the second section surround the first star-point connection on both sides. Due to the first and the second section of the insulation arrangement, the first star point connection can be electrically insulated on both sides and thus arranged in a space-saving manner on the radial side of the end winding. As a result, an arrangement of the first star point connection that increases the axial extent of the stator, in particular, can be dispensed with beyond the axial end of the end winding and installation space can be saved.
Bei der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung kann ferner vorgesehen sein, dass die Isolationsanordnung einen dritten Abschnitt, der sich, insbesondere kon zentrisch zum ersten Abschnitt, von der ersten Seite des Körpers aus in die von der zweiten Seite wegweisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, den Wickelkopf entlang seines Umfangs an der radialen Seite oder der ande ren der radialen Seiten des Wickelkopfs zu umgeben. Durch den dritten Abschnitt kann ein weiteres Objekt in analoger Weise zum ersten Objekt an der anderen ra dialen Seite des Wickelkopfs elektrisch gegenüber diesen isoliert angeordnet wer den. In the insulation device according to the invention, it can also be provided that the insulation arrangement has a third section, which extends, in particular concentrically to the first section, from the first side of the body in the direction pointing away from the second side, and is set up to To surround the end winding along its circumference on the radial side or the other ren of the radial sides of the end winding. Through the third section, a further object can be arranged in a manner analogous to the first object on the other radial side of the end winding, electrically isolated from the latter.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist dabei ferner vorgesehen, dass die Isolationsan ordnung einen vierten Abschnitt, der sich von der ersten Seite des Körpers aus in die von der zweiten Seite des Körpers wegweisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs, welche durch den dritten Abschnitt umgeben wird, angeordnete zweite Sternpunktverbin dung für die Statorwicklung auf der dem Wickelkopf abgewandten Seite der zwei ten Sternpunktverbindung zu umgeben, sodass der dritte Abschnitt und der vierte Abschnitt die zweite Sternpunktverbindung beidseitig umgeben. Durch den dritten und den vierten Abschnitt der Isolationsanordnung kann die zweite Sternpunktver bindung beidseitig elektrisch isoliert und entsprechender Bauraum eingespart wer den. In an advantageous embodiment, it is further provided that the insulation arrangement has a fourth section, which extends from the first side of the body in the direction pointing away from the second side of the body, and is set up to have one on the radial side of the end winding , which is surrounded by the third section, to surround arranged second star point connection for the stator winding on the side of the second star point connection facing away from the end winding, so that the third section and the fourth section surround the second star point connection on both sides. through the third and the fourth section of the insulation arrangement, the second star point connection can be electrically insulated on both sides and corresponding installation space can be saved.
Daneben kann die Isolationsanordnung einen fünften Abschnitt aufweisen, der der sich von der ersten Seite des Körpers aus in die von der zweiten Seite des Kör pers wegweisende Richtung erstreckt, sich gemeinsam mit dem ersten Abschnitt entlang eines Kreisbogens erstreckt und dazu eingerichtet ist, den Wickelkopf zu umgeben. Alternativ oder zusätzlich kann ein die Isolationsanordnung einen sechsten Abschnitt aufweisen, der der sich von der ersten Seite des Körpers aus in die von der zweiten Seite des Körpers wegweisende Richtung erstreckt, sich gemeinsam mit dem dritten Abschnitt entlang eines Kreisbogens erstreckt und dazu eingerichtet ist, den Wickelkopf zu umgeben. Der fünfte Abschnitt und der sechste Abschnitt dienen der mechanischen Stabilisierung der Anordnung der Iso lationsvorrichtung am Wickelkopf. In addition, the insulation arrangement can have a fifth section, which extends from the first side of the body in the direction pointing away from the second side of the body, extends together with the first section along an arc of a circle and is set up to close the end winding surround. Alternatively or additionally, the insulation arrangement can have a sixth section, which extends from the first side of the body in the direction pointing away from the second side of the body, extends together with the third section along an arc of a circle and is set up to to surround the winding head. The fifth section and the sixth section serve to mechanically stabilize the arrangement of the iso lation device on the end winding.
In alternativer Ausgestaltung der Isolationsanordnung kann vorgesehen sein, dass die Isolationsanordnung ferner einen sich an den ersten Abschnitt anschließenden Verbindungsabschnitt aufweist, der sich entlang einer parallel zum Körper liegen den Ebene erstreckt, und einen zweiten Abschnitt, der sich vom Verbindungsab schnitt wegweisen konzentrisch zum ersten Abschnitt erstreckt, aufweist, wobei der zweite Abschnitt dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickel kopfs angeordnete erste Sternpunktverbindung für die Statorwicklung auf der dem Wickelkopf abgewandten Seite der ersten Sternpunktverbindung zu umgeben, so- dass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt die erste Sternpunktverbindung beidseitig umgeben. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Isolationsanordnung ferner einen sich an den dritten Abschnitt anschließenden Verbindungsabschnitt aufweist, der sich entlang einer parallel zum Körper liegen den Ebene erstreckt, und einen vierten Abschnitt, der sich vom Verbindungsab schnitt wegweisend konzentrisch zum dritten Abschnitt erstreckt, aufweist, wobei der vierte Abschnitt dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickel kopfs, welche durch den dritten Abschnitt umgeben wird, angeordnete zweite Sternpunktverbindung für die Statorwicklung zu umgeben, sodass der dritte Ab schnitt und der vierte Abschnitt die zweite Sternpunktverbindung beidseitig umge ben. Dabei kann vorgesehen sein, dass der oder ein jeweiliger Verbindungsab schnitt Durchgangsöffnungen aufweist, durch welche Sternpunktanschlüsse der Statorwicklung durchführbar sind. Vorzugsweise sind die Sternpunktverbindungen bzw. die sie jeweils umgebenden Abschnitte der Isolationsanordnung auf unter schiedlichen Radialseiten des Wickelkopfs vorgesehen. In an alternative configuration of the insulation arrangement, it can be provided that the insulation arrangement also has a connecting section which adjoins the first section and extends along a plane parallel to the body, and a second section which points away from the connecting section concentrically with the first section extends, wherein the second section is set up to surround a first star-point connection for the stator winding, which is arranged on the radial side of the winding overhang, on the side of the first star-point connection facing away from the winding overhang, so that the first section and the second section cover the first Star point connection surrounded on both sides. As an alternative or in addition, it can be provided that the insulation arrangement also has a connecting section which adjoins the third section and extends along a plane parallel to the body, and a fourth section which extends concentrically with the third section, pointing away from the connecting section. comprises, wherein the fourth section is adapted to a on the radial side of the end winding, which is surrounded by the third section, arranged second To surround the star connection for the stator winding, so that the third section and the fourth section, the second star connection ben on both sides. In this case, it can be provided that the or a respective connection section has through-openings, through which star-point connections of the stator winding can be passed. The star point connections or the sections of the insulation arrangement surrounding them are preferably provided on different radial sides of the end winding.
Bei der alternativen Ausgestaltung können der erste und der zweite Abschnitt bzw. der dritte und der vierte Abschnitt die jeweilige Sternpunktverbindung aufnehmen und positionieren. Somit kann die jeweilige Sternpunktverbindung schon vor dem Aufsetzen der Isolationsvorrichtung auf den Wickelkopf in die Isolationsvorrichtung eingelegt werden. Sind die Sternpunkverbindungen in die Isolationsvorrichtung eingelegt und werden dann gemeinsam auf den Wickelkopf aufgesetzt, kann dadurch Fertigungsaufwand eingespart werden. Dadurch, dass bei der alternati ven Ausgestaltung die Sternpunktverbindung und mit dieser zu verbindende - im Folgenden noch näher erläuterte - Endabschnitte von nicht verdeckt werden, kann ein elektrisch leitfähiges Befestigen, insbesondere mittels Schweißen, nach dem Aufsetzen der Isolationsvorrichtung erfolgen. Das Befestigen der Anschlussele mente und der Sternpunktverbindungen kann dann vorteilhafterweise in einem Schritt erfolgen. In the alternative configuration, the first and the second section or the third and the fourth section can accommodate and position the respective star point connection. The respective star point connection can thus be inserted into the insulation device before the insulation device is placed on the end winding. If the star-point connections are placed in the insulation device and are then placed together on the winding overhang, production costs can be saved as a result. Due to the fact that in the alternative configuration the star point connection and the end sections to be connected to it—explained in more detail below—are not covered, electrically conductive fastening, in particular by means of welding, can take place after the insulation device has been put on. The fastening of the connecting elements and the star point connections can then advantageously be carried out in one step.
Ein jeweiliger Abschnitt der Isolationsanordnung weist vorzugsweise die Form ei nes geraden Zylinders mit einer annähernd C-förmigen, insbesondere kreisring sektorförmigen, Grundfläche auf. Eine Mantelfläche des geraden Zylinders weist dabei insbesondere zum Wickelkopf. Eine Grundfläche des geraden Zylinders liegt dabei auf dem Körper auf, sodass der gerade Zylinder vom Körper absteht. In ei nem Ausführungsbeispiel ergeben der Körper und die Abschnitte ein oder mehrere U-Profile bzw. ein Mehrfach-U-Profil. A respective section of the insulation arrangement preferably has the shape of a straight cylinder with an approximately C-shaped, in particular sector-shaped circular ring, base area. A lateral surface of the straight cylinder points in particular towards the end winding. A base of the straight cylinder rests on the body, so that the straight cylinder protrudes from the body. In an exemplary embodiment, the body and the sections result in one or more U-profiles or a multiple U-profile.
Vorzugsweise erstreckt sich die erste Seite des Körpers von einem ersten Ende des Körpers bis zu einem zweiten Ende des Körpers, um sich vom ersten Ende bis zum zweiten Ende entlang des axialen Endes des Wickelkopfs in Umfangsrich- tung des Wickelkopfs zu erstrecken. Insbesondere erstreckt sich der Körper über höchstens 75 %, bevorzugt über höchstens 60 %, besonders bevorzugt über höchstens 50 %, der Umfangsrichtung des Wickelkopfs. Preferably, the first side of the body extends from a first end of the body to a second end of the body, extending from the first end to extend to the second end along the axial end of the winding overhang in the circumferential direction of the winding overhang. In particular, the body extends over at most 75%, preferably over at most 60%, particularly preferably over at most 50%, of the circumferential direction of the end winding.
Dabei kann der erste Abschnitt der Isolationsanordnung am ersten Ende des Kör pers vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Abschnitt der Iso lationsanordnung am ersten Ende des Körpers vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der dritte Abschnitt der Isolationsanordnung am zweiten Ende des Körpers vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der fünfte Abschnitt der Isolationsanordnung am zweiten Ende des Körpers vorgesehen sein. Alternativ o- der zusätzlich kann der fünfte Abschnitt der Isolationsanordnung am ersten Ende des Körpers vorgesehen sein. The first section of the insulation arrangement can be provided at the first end of the body. Alternatively or additionally, the second portion of the iso lationsanordnung may be provided at the first end of the body. Alternatively or additionally, the third section of the insulation arrangement can be provided at the second end of the body. Alternatively or additionally, the fifth section of the insulation arrangement can be provided at the second end of the body. Alternatively or additionally, the fifth section of the insulation arrangement can be provided at the first end of the body.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Körper mehrere die erste Seite und die zweite Seite durchsetzende Durchgangsöffnungen aufweist. Häufig wird ein Stator nach seiner Montage mitsamt Isolationsvorrichtung mittels eines fließfähigen Werkstoffs vergossen oder beschichtet, beispielsweise durch Eintauchen in ein Tauchbad. Die Durchgangsöffnung erlaubt hier ein vereinfachtes Eindringen des fließfähigen Werkstoffs in die vom Körper abgedeckten Bereiche des Wickelkopfs beim Eintauchen. Ferner erlaubt die Durchgangsöffnung auch ein verbessertes Abfließen des fließfähigen Werkstoffs nach dem Eintauchen, um massive An sammlungen des Werkstoffs zwischen der Isolationsvorrichtung und dem Wickel kopf zu vermeiden. Durch die Vermeidung solcher Ansammlungen ist ein robuste rer Betrieb des Stators bzw. der ihn aufweisenden elektrischen Maschine möglich. Provision can furthermore be made for the body to have a plurality of through-openings penetrating the first side and the second side. After assembly, a stator, together with the insulation device, is often cast or coated with a flowable material, for example by being immersed in an immersion bath. The through-opening allows the free-flowing material to penetrate more easily into the areas of the winding overhang covered by the body during immersion. Furthermore, the through-opening also allows improved drainage of the free-flowing material after immersion in order to avoid massive accumulations of material between the insulation device and the winding head. By avoiding such accumulations, a more robust operation of the stator or of the electrical machine having it is possible.
Die Durchgangsöffnungen können an Stellen angeordnet sein, an denen zwei der Abschnitte der Isolationsanordnung konzentrisch zueinander verlaufen. The through openings may be located at locations where two of the sections of the insulation assembly are concentric with each other.
Die Durchgangsöffnungen können ferner an Stellen angeordnet sein, an welchen der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der Isolationsanordnung konzentrisch zueinander verlaufen, und/oder eine Stelle, an der dritte Abschnitt und der vierte Abschnitt der Isolationsanordnung konzentrisch zueinander verlaufen. Da die zweite Seite des Körpers und die konzentrisch verlaufenden Abschnitte einen Frei raum begrenzen, in den der fließfähige Werkstoff nur schwer eintreten kann, kann durch die Durchgangsöffnung eine besonders gute Benetzung des im Freiraum aufgenommenen Objekts, insbesondere der Sternpunktverbindung, ermöglicht werden. Die Durchgangsöffnungen können ferner an Stellen angeordnet sein, an welcher der fünfte Abschnitt und der dritte Abschnitt und/oder der sechste Ab schnitt und der erste Abschnitt konzentrisch zueinander verlaufen. The through openings may also be located at locations where the first portion and the second portion of the insulation assembly are concentric with each other and/or a location where the third portion and the fourth Section of the insulation assembly run concentrically to each other. Since the second side of the body and the concentric sections delimit a free space into which the flowable material can only enter with difficulty, the through-opening allows particularly good wetting of the object held in the free space, in particular the star point connection. The through-openings can also be arranged at locations at which the fifth section and the third section and/or the sixth section and the first section run concentrically to one another.
Die Durchgangsöffnungen können ferner an Stellen angeordnet sein, die mittig zwischen jeweiligen Gruppen von vier der Ausnehmungen, von denen eine erste Ausnehmung und eine zweite Ausnehmung an einer ersten Radialposition liegen, eine dritte Ausnehmung und eine vierte Ausnehmung an einer zweiten Radialposi tion liegen, die erste Ausnehmung und die dritte Ausnehmung an ersten Position in Umfangsrichtung und die zweite und die vierte Ausnehmung an einer zweiten Position in Umfangsrichtung liegen. The through openings may also be located at locations midway between respective groups of four of the recesses of which a first recess and a second recess are at a first radial position, a third recess and a fourth recess are at a second radial position, the first Recess and the third recess are at a first circumferential position and the second and fourth recess are at a second circumferential position.
In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Körper der erfindungsgemäßen Isolations vorrichtung einen bogenförmigen, insbesondere kreisbogenförmigen, Verlauf auf. Dabei kann sich ein jeweiliger Abschnitt der Isolationsanordnung in axialer Rich tung und in Umfangsrichtung bezüglich des bogenförmigen Verlaufs erstrecken. In an advantageous embodiment, the body of the insulation device according to the invention has an arcuate, in particular arcuate, profile. A respective section of the insulation arrangement can extend in the axial direction and in the circumferential direction with respect to the curved course.
Bei der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung ist bevorzugt vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Ausnehmungen auf einem ersten Kreisbogen, der konzent risch zum ersten Abschnitt der Isolationsanordnung verläuft, angeordnet ist. Dadurch können an unterschiedlichen Radialpositionen des Stators aus dem Statorkern herausragende Anschlüsse der Statorwicklung durch die Ausnehmung herausgeführt werden. In the insulation device according to the invention, it is preferably provided that at least some of the recesses are arranged on a first arc of a circle, which runs concentrically with the first section of the insulation arrangement. As a result, connections of the stator winding protruding out of the stator core can be led out through the recess at different radial positions of the stator.
Weiter kann vorgesehen sein, dass ein Teil der Ausnehmungen auf einem zweiten Kreisbogen, der konzentrisch zum und beabstandet vom ersten Kreisbogen ver- läuft, angeordnet ist. Dies ermöglicht eine Durchführung von an zwei unterschiedli chen Radialpositionen angeordneten Anschlüssen durch die Ausnehmung. Insbe sondere befinden sich an wenigstens einer Winkelposition der Kreisbögen jeweils zwei Ausnehmungen. Dies ermöglicht es, radial innen und radial außen angeord nete Anschlüsse derselben Phase an der Winkelposition durch ein Anschlussele ment elektrisch zu verbinden. In besonders bevorzugter Ausgestaltung sind je weils zwei auf beiden Kreisbögen liegende Ausnehmungen an drei unterschiedli chen Winkelposition der Kreisbögen vorgesehen. Furthermore, it can be provided that a part of the recesses on a second circular arc, which is concentric to and spaced from the first circular arc. running, is arranged. This enables connections arranged at two different radial positions to be passed through the recess. In particular, there are two recesses in each case at at least one angular position of the circular arcs. This makes it possible to electrically connect radially inside and radially outside designated terminals of the same phase at the angular position through one connector. In a particularly preferred embodiment, two recesses lying on both circular arcs are provided at three different angular positions of the circular arcs.
Außerdem kann bei der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung vorgesehen sein, dass eine jeweilige Ausnehmung einen Rand mit einem in die Ausnehmung gerichteten Vorsprung aufweist. Durch den Vorsprung kann eine Position mehre rer durch eine Ausnehmung durchgeführter Anschlusselemente festgelegt werden. In addition, it can be provided in the insulation device according to the invention that a respective recess has an edge with a projection directed into the recess. A position of several connecting elements passed through a recess can be fixed by the projection.
In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung ist vorgesehen, dass für ein jeweiliges Anschlusselement auf der zweiten Seite des Körpers ein Aufnahmeplatz ausgebildet ist, der dazu eingerichtet ist, eine Bewe gung des Anschlusselements bezüglich der zweiten Seite in einem im Aufnahme platz aufgenommenen Zustand zu hemmen. Insbesondere weist der Aufnahme platz einen oder mehrere Vorsprünge zum Hemmen einer Drehbewegung des An schlusselements um eine senkrecht zur zweiten Seite stehende Drehachse auf. Alternativ oder zusätzlich weist der Aufnahmeplatz einen Vorsprung zum Hemmen einer Translationsbewegung des Anschlusselements entlang der zweiten Seite auf. Das Anschlusselement kann so auf der zweiten Seite des Körpers sicher posi tioniert werden. In a preferred embodiment of the insulation device according to the invention, it is provided that a receiving space is formed for a respective connecting element on the second side of the body, which is set up to inhibit movement of the connecting element with respect to the second side in a state received in the receiving space. In particular, the receiving space has one or more projections for inhibiting a rotational movement of the connection element about an axis of rotation perpendicular to the second side. Alternatively or additionally, the receiving space has a projection for inhibiting a translational movement of the connection element along the second side. The connecting element can thus be securely positioned on the second side of the body.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Körper eine weitere Ausnehmung, in welcher ein am Wickelkopf angeordneter Sensor aufnehmbar ist, aufweist. In addition, it can be provided that the body has a further recess in which a sensor arranged on the end winding can be accommodated.
Dadurch kann der Sensor, beispielsweise ein Temperatursensor zur Ermittlung ei ner Temperatur des Wickelkopfs, sicher positioniert werden. In bevorzugter Wei terbildung ist entlang einer Randkontur der Ausnehmung auf der zweiten Seite ein Vorsprung zur Führung des Sensors ausgebildet. Der Vorsprung erlaubt eine zu sätzliche Abstützung des Sensors. As a result, the sensor, for example a temperature sensor for determining the temperature of the end winding, can be securely positioned. In a preferred development, along an edge contour of the recess on the second side Projection designed to guide the sensor. The projection allows additional support for the sensor.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Sta tor für eine elektrische Maschine, aufweisend einen Statorkern, eine Statorwick lung, die mehrere einen Wickelkopf an einer axialen Stirnseite des Statorkerns und Stränge des Stators ausbildende Teilwicklungen aufweist, wobei jede Teil wicklung einen Endabschnitt aufweist, der ein freies Ende der Teilwicklung um fasst, an der Stirnseite aus dem Statorkern herausragt und einen Anschluss eines der Stränge ausbildet, eine Anschlussanordnung, welche eine der Anzahl der Stränge entsprechende Anzahl von Anschlusselementen aufweist, wobei ein je weiliges Anschlusselement die Endabschnitte der Teilwicklungen eines der Stränge verbindet, und eine erfindungsgemäße Isolationsvorrichtung zur elektri schen Isolation des Wickelkopfs der Statorwicklung gegenüber den Anschlussele menten, wobei die Isolationsvorrichtung auf dem axialen Ende des Wickelkopf an geordnet ist. The object on which the invention is based is also achieved by a stator for an electrical machine, having a stator core, a stator winding which has a plurality of partial windings forming a winding overhang on an axial end face of the stator core and strands of the stator, each partial winding having an end section which encompasses a free end of the partial winding, protrudes from the end face of the stator core and forms a connection for one of the strands, a connection arrangement which has a number of connection elements corresponding to the number of strands, with each respective connection element holding the end sections of the partial windings connecting one of the strands, and an insulation device according to the invention for the electrical insulation of the end windings of the stator winding relative to the connection elements, the insulation device being arranged on the axial end of the end winding.
Vorzugsweise liegt die erste Seite des Körpers auf dem axialen Ende des Wickel kopfs auf. Vorzugsweise umgibt der erste Abschnitt den Wickelkopf entlang seines Umfangs. Vorzugsweise umgibt der dritte Abschnitt den Wickelkopf auf der dem ersten Abschnitt gegenüberliegenden radialen Seite des Wickelkopfs. Preferably, the first side of the body rests on the axial end of the winding head. The first section preferably surrounds the end winding along its circumference. The third section preferably surrounds the winding overhang on the radial side of the winding overhang opposite the first section.
Mit Vorteil kann ferner vorgesehen sein, dass eine jeweilige Teilwicklung einen weiteren Endabschnitt aufweist, der ein anderes freies Ende der Teilwicklung um fasst, an der Stirnseite aus dem Statorkern herausragt und einen Sternpunktan schluss der Teilwicklung ausbildet. Vorzugsweise ist vorgehsehen, dass sich die den Sternpunktanschluss ausbildenden Endabschnitte eines Teils der Teilwicklun gen auf einer inneren radialen Seite des Wickelkopfs erstrecken und der Stator ferner eine, insbesondere als bogenförmige Stromschiene ausgebildete, erste Sternpunktverbindung aufweist, durch welchen die den Sternpunktanschluss aus bildenden Endabschnitte des Teils der Teilwicklungen miteinander verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass sich die den Sternpunktan schluss ausbildenden Endabschnitte eines Teils der Teilwicklungen auf einer äu ßeren radialen Seite des Wickelkopfs erstrecken, wobei der Stator ferner eine, ins besondere als bogenförmige Stromschiene ausgebildete, zweite Sternpunktverbin dung aufweist, durch welchen die den Sternpunktanschluss ausbildenden Endab schnitte des Teils der Teilwicklungen miteinander verbunden sind. Advantageously, it can also be provided that each partial winding has a further end section, which encompasses another free end of the partial winding, protrudes from the front side of the stator core and forms a star point connection of the partial winding. It is preferably provided that the end sections of a part of the partial windings that form the star point extend on an inner radial side of the end winding and the stator also has a first star point connection, in particular designed as an arc-shaped busbar, through which the end sections of the part that form the star point connection of the partial windings connected to each other are. Alternatively or additionally, it is provided that the end sections of some of the partial windings that form the star point connection extend on an outer radial side of the end winding, with the stator also having a second star point connection, designed in particular as an arcuate busbar, through which the den Star point connection forming Endab sections of the part of the partial windings are connected to each other.
Vorzugsweise umgeben die der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt die erste Sternpunktverbindung beidseitig. Vorzugsweise umgeben der dritte Abschnitt und der vierte Abschnitt die zweite Sternpunktverbindung beidseitig. The first section and the second section preferably surround the first star point connection on both sides. The third section and the fourth section preferably surround the second star point connection on both sides.
In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stators ragt der erste End abschnitt einer jeweiligen Teilwicklung an einer vorgegebenen Winkelposition ei ner Umfangsrichtung des Statorkerns aus diesem heraus und erstreckt sich vom Wickelkopf radial wegweisend in Axialrichtung. Alternativ oder zusätzlich ragt der zweite Endabschnitt einer jeweiligen Teilwicklung an einer vorgegebenen Winkel position einer Umfangsrichtung des Statorkerns aus diesem heraus und erstreckt sich vom Wickelkopf radial wegweisend in Axialrichtung. In a preferred embodiment of the stator according to the invention, the first end section of a respective partial winding protrudes from the stator core at a predetermined angular position in its circumferential direction and extends radially from the end winding in a direction pointing in the axial direction. Alternatively or additionally, the second end section of a respective partial winding protrudes from the stator core at a predetermined angular position in a circumferential direction thereof and extends radially away from the end winding in the axial direction.
Vorzugsweise nimmt der zweite Endabschnitt einer jeweiligen Teilwicklung einen größeren radialen Abstand zum Wickelkopf ein als der erste Endabschnitt. The second end section of a respective partial winding preferably occupies a greater radial distance from the end winding than the first end section.
In bevorzugter Ausgestaltung sind die ersten Endabschnitte axial länger ausgebil det als die zweiten Endabschnitte. Vorzugsweise erstrecken sich die ersten End abschnitte über das axiale Ende des Wickelkopfs hinaus. Vorzugsweise erstre cken sich die zweiten Endabschnitte nicht über das axiale Ende des Wickelkopfs hinaus. In a preferred embodiment, the first end sections are axially longer than the second end sections. The first end sections preferably extend beyond the axial end of the end winding. The second end sections preferably do not extend beyond the axial end of the end winding.
Darüber hinaus kann der Stator ferner ein Sensor aufweisen. Der Sensor ist vor zugsweise in der weiteren Ausnehmung aufgenommen, sodass deren Vorsprung den Sensor führt. Der Sensor ist vorzugsweise ein Temperatursensor, der dazu eingerichtet ist eine Temperatur am Wickelkopf zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich kann im Statorkern eine Vielzahl von Umfangsrichtung angeordneten Nuten ausgebildet sein. Insbesondere ist die Statorwicklung ab schnittsweise in den Nuten angeordnet. In addition, the stator can also have a sensor. The sensor is preferably accommodated in the further recess, so that its projection guides the sensor. The sensor is preferably a temperature sensor that is set up to detect a temperature at the end winding. Alternatively or additionally, a multiplicity of slots arranged in the circumferential direction can be formed in the stator core. In particular, the stator winding is arranged in sections from the slots.
Außerdem kann jede Teilwicklungen mehrere Formleiter, die sich entlang einer Axialrichtung durch den Statorkern erstrecken aufweisen. Eine solche Statorwick lung wird auch als Haarnadelwicklung bezeichnet. Die Formleiter haben insbeson dere ein im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt und sind insbesondere nicht biegeschlaff. In addition, each partial winding can have a plurality of form conductors which extend through the stator core along an axial direction. Such a stator winding is also referred to as a hairpin winding. In particular, the shaped conductors have an essentially rectangular cross section and are in particular not limp.
Die Formleiter sind bevorzugt in einer vorgegebenen Anzahl radial angeordneter Schichten einer jeweiligen Nut im Statorkern aufgenommen. Die unmittelbar an die Endabschnitte anschließenden Formleiter sind bevorzugt in radial ersten und/oder radial letzten Schichten einer Nut aufgenommen. The shaped conductors are preferably accommodated in a predetermined number of radially arranged layers of a respective slot in the stator core. The shaped conductors directly adjoining the end sections are preferably accommodated in radially first and/or radially last layers of a groove.
Vorzugsweise sind die Endabschnitte einer jeweiligen Teilwicklung und die Form leiter der Teilwicklung parallelverschoben angeordnet. The end sections of a respective partial winding and the form conductor of the partial winding are preferably arranged offset in parallel.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine elektri sche Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs, aufweisend einen erfindungsge mäßen Stator und einen drehbar innerhalb des Stators gelagerten Rotor. The object on which the invention is based is also achieved by an electrical machine for driving a vehicle, having a stator according to the invention and a rotor which is rotatably mounted within the stator.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine ist vorzugsweise dazu eingerichtet, ein Fahrzeug anzutreiben. Sie kann insofern dazu eingerichtet sein, einen Teil ei nes Antriebsstrangs des Fahrzeugs auszubilden. Elektrische Maschine ist vor zugsweise als, insbesondere permanenterregte, Synchronmaschine ausgebildet. Alternativ kann die elektrische Maschine als Asynchronmaschine ausgebildet sein. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Fahr zeug, aufweisend eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, die dazu einge richtet ist, das Fahrzeug anzutreiben. Das Fahrzeug kann ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) oder ein Flybridfahrzeug sein. The electric machine according to the invention is preferably set up to drive a vehicle. In this respect, it can be set up to form part of a drive train of the vehicle. The electrical machine is preferably in the form of a synchronous machine, in particular a permanently excited one. Alternatively, the electrical machine can be designed as an asynchronous machine. The object on which the invention is based is also achieved by a driving tool having an electric machine according to the invention, which is designed to drive the vehicle. The vehicle may be a battery electric vehicle (BEV) or a flybrid vehicle.
In einem Ausführungsbeispiel kann insbesondere die Isolationsanordnung einen sich an den ersten Abschnitt anschließenden Verbindungsabschnitt aufweisen, der sich entlang einer parallel zum Körper liegenden Ebene erstreckt, und einen zwei ten Abschnitt, der sich vom Verbindungsabschnitt wegweisend konzentrisch zum ersten Abschnitt erstreckt, aufweisen, wobei der zweite Abschnitt dazu eingerich tet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs angeordnete erste Sternpunkt verbindung für die Statorwicklung auf der dem Wickelkopf abgewandten Seite der ersten Sternpunktverbindung zu umgeben, sodass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt die erste Sternpunktverbindung beidseitig umgeben und sie somit vom Wickelkopf isolieren. Die Sternpunktverbindung kann als Sternpunktschiene ausgebildet sein. Außerdem kann die Sternpunktschiene beim Aufbau des Stators auf den Verbindungsabschnitt gelegt werden und ohne zusätzliche Flalterung mit den Endabschnitten , welche durch den Verbindungsabschnitt hindurch ragen, verbunden werden. Der Verbindungsabschnitt weist Durchgangsöffnungen auf, durch welche Sternpunktanschlüsse der Statorwicklung bzw. die Endabschnitte durchführbar sind. So kann die Sternpunktschiene mit den Endabschnitten, zum Beispiel durch schweißen verbunden werden. In one embodiment, in particular, the insulation arrangement can have a connecting section adjoining the first section, which extends along a plane parallel to the body, and a second section, which extends away from the connecting section concentrically with the first section, having the second Section is set up to surround a first star-point connection for the stator winding arranged on the radial side of the winding overhang on the side of the first star-point connection facing away from the winding overhang, so that the first section and the second section surround the first star-point connection on both sides and thus separate them from the winding overhang isolate. The star point connection can be designed as a star point rail. In addition, the star point rail can be placed on the connection section when assembling the stator and can be connected to the end sections, which protrude through the connection section, without additional flattening. The connecting section has through-openings through which the star-point connections of the stator winding or the end sections can be passed. In this way, the star point bar can be connected to the end sections, for example by welding.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeich nungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen: Further advantages and details of the present invention result from the exemplary embodiments described below and from the drawing calculations. These are schematic representations and show:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stators mit einem ersten Ausführungsbei spiel der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung; Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Statorkerns und der Stator wicklung; Fig. 1 is a perspective view of a first embodiment of the stator according to the invention with a first game Ausführungsbei the isolation device according to the invention; Fig. 2 is a perspective view of the stator core and the stator winding;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Statorkern und die Statorwicklung; 3 is a plan view of the stator core and stator winding;
Fig. 4 eine seitliche Detailansicht des Statorkerns und der Statorwick lung; Fig. 4 is a side detail view of the stator core and the stator winding;
Fig. 5 eine geschnittene Detailansicht des Statorkerns und der Stator wicklung; Fig. 5 is a sectional detail view of the stator core and the stator winding;
Fig. 6 eine perspektivische Detailansicht des Statorkerns mit der Stator wicklung und zwei Sternpunktverbindungen; Fig. 6 is a perspective detail view of the stator core with the stator winding and two star connections;
Fig. 7 eine seitliche Detailansicht des Statorkerns und der Statorwicklung mit einer der Sternpunktverbindungen; 7 shows a detailed side view of the stator core and the stator winding with one of the star point connections;
Fig. 8 eine geschnittene Detailansicht des Statorkerns mit der Stator wicklung und den Sternpunktverbindung; Fig. 8 is a sectional detail view of the stator core with the stator winding and the star point connection;
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels der9 is a perspective view of the first embodiment of FIG
Isolationsvorrichtung; isolation device;
Fig. 10 eine Draufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel der Isolations vorrichtung auf die erste Seite; Fig. 10 is a plan view of the first embodiment of the isolation device on the first side;
Fig. 11 eine Draufsicht auf die zweite Seite des ersten Ausführungsbei spiels Isolationsvorrichtung; Fig. 11 is a plan view of the second side of the first Ausführungsbei game isolation device;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels der12 is a perspective view of the first embodiment of FIG
Isolationsvorrichtung in einem an der Statorwicklung angeordne ten Zustand; Fig. 13 eine geschnittene Detailansicht des ersten Ausführungsbeispiels des Stators; und Isolation device in a state arranged on the stator winding; 13 shows a sectional detail view of the first exemplary embodiment of the stator; and
Fig. 14 und 15 jeweils eine Prinzipskizze einer Schnittansicht eines zweiten Aus führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stators und eines zwei ten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Isolationsvor richtung; und 14 and 15 each show a schematic diagram of a sectional view of a second exemplary embodiment from the stator according to the invention and a second exemplary embodiment of the insulating device according to the invention; and
Fig. 16 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektri schen Maschine. Fig. 16 is a schematic diagram of an embodiment of a vehicle with an embodiment of the electrical machine according to the invention.
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Sta tors 1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Isolationsvorrichtung 2. Fig. 1 is a perspective view of a first embodiment of a Sta tor 1 with a first embodiment of an isolation device 2.
Der Stator weist einen Statorkern 3, eine Statorwicklungen 4 und eine Anschluss anordnung 5 auf. The stator has a stator core 3 , a stator winding 4 and a connection arrangement 5 .
Der Statorkern 3 ist im exemplarisch aus einem Blechpaket mit einer Vielzahl von axial geschichteten Einzelblechen gebildet. In axialer Richtung durchsetzt eine Vielzahl von in Umfangsrichtung des Stators 1 aufeinanderfolgend angeordneten Nuten 3a, vorliegend beispielhaft 48 Stück, den Statorkern 3. The stator core 3 is formed, for example, from a laminated core with a multiplicity of axially layered individual laminates. In the axial direction, a large number of slots 3a arranged one after the other in the circumferential direction of the stator 1, 48 in the present example, penetrate the stator core 3.
Die Statorwicklung 4 weist mehrere Teilwicklungen auf, die an einer axialen Stirn seite 6a des Statorkerns 3 einen Wickelkopf 7 ausbilden. Daneben bilden die Teil wicklungen mehrere Stränge oder Phasenwicklungen, vorliegend exemplarisch drei Stränge bzw. Phasenwicklungen, aus. Beispielhaft wird jeder Strang durch vier parallele Teilwicklungen ausgebildet. The stator winding 4 has a plurality of partial windings which form a winding overhang 7 on an axial end face 6a of the stator core 3 . In addition, the partial windings form a plurality of strands or phase windings, in the present example three strands or phase windings. For example, each strand is formed by four parallel partial windings.
Die Anschlussanordnung 5 weist eine der Anzahl der Stränge entsprechende An zahl von Anschlusselementen 8a, 8b, 8c auf. Jedes Anschlusselement dient der elektrischen Versorgung eines der Stränge und kann beispielsweise mit einem Wechselrichter verbunden werden. The connection arrangement 5 has a number of connection elements 8a, 8b, 8c corresponding to the number of strands. Each connection element is used electrical supply of one of the strands and can be connected to an inverter, for example.
Fig. 2 bis Fig. 5 zeigen den Statorkern 3 und die Statorwicklungen 4, wobei Fig. 2 eine perspektivische Darstellung ist, Fig. 3 eine Draufsicht auf die Stirnseite 6a ist, Fig. 4 eine seitliche Detailansicht ist und Fig. 5 eine geschnittene Detailansicht ist. 2 to 5 show the stator core 3 and the stator windings 4, wherein FIG. 2 is a perspective view, FIG. 3 is a plan view of the end face 6a, FIG. 4 is a detailed side view, and FIG. 5 is a detailed sectional view is.
Jede Teilwicklung weist einen ersten Endabschnitt 9a, 9b, 9c, 9d, der ein freies Ende der Teilwicklungen umfasst, auf. Die ersten Endabschnitt 9a bis 9d ragen an der Stirnseite 6a aus dem Statorkern 3 heraus und bilden einen Anschluss eines der Stränge aus. Dabei erstrecken sich die ersten Endabschnitte 9a, 9b eines Teils der Teilwicklungen in axialer Richtung entlang der radial äußeren Seite des Wickelkopfs 7 und die ersten Endabschnitte 9c, 9d eines anderen Teils der Teil wicklungen in axialer Richtung entlang der radial inneren Seite des Wickelkopfs 7. Jedes Anschlusselement 8a, 8b, 8c (siehe Fig. 1 ) ist mit den Endabschnitten 9a bis 9d der einen der Stränge ausbildenden Teilwicklungen elektrisch leitend ver bunden. Each partial winding has a first end section 9a, 9b, 9c, 9d, which comprises a free end of the partial windings. The first end sections 9a to 9d protrude from the stator core 3 at the end face 6a and form a connection of one of the strands. The first end portions 9a, 9b of a part of the partial windings extend in the axial direction along the radially outer side of the end winding 7 and the first end portions 9c, 9d of another part of the partial windings extend in the axial direction along the radially inner side of the end winding 7. Each Connection element 8a, 8b, 8c (see FIG. 1) is electrically conductively connected to the end sections 9a to 9d of the partial windings forming one of the strands.
Daneben weist jede Teilwicklung einen zweiten Endabschnitt 10a, 10b, 10c, 10d auf, der das andere freie Ende der Teilwicklungen umfasst und an der Stirnseite 6a aus dem Statorkern 3 herausragt. Dabei erstrecken sich Endabschnitte 10a,In addition, each partial winding has a second end section 10a, 10b, 10c, 10d, which encompasses the other free end of the partial windings and protrudes from the stator core 3 at the end face 6a. End sections 10a,
10b eines Teils der Teilwicklungen in axialer Richtung entlang der radial inneren Seite des Wickelkopfs 7 und die zweiten Endabschnitte 10c, 10d eines Teils der Teilwicklungen in axialer Richtung entlang der radial äußeren Seite des Wickel kopfs 7. 10b of a part of the partial windings in the axial direction along the radially inner side of the end winding 7 and the second end sections 10c, 10d of a part of the partial windings in the axial direction along the radially outer side of the end winding 7.
Fig. 6 bis Fig. 8 zeigen den Statorkerns 3 und Statorwicklung 4 sowie eine ersten Sternpunktverbindung 11 und eine zweiten Sternpunktverbindung 12 des Stators6 to 8 show the stator core 3 and stator winding 4 as well as a first star point connection 11 and a second star point connection 12 of the stator
I , wobei Fig. 6 eine perspektivische Detailansicht mit den SternpunktverbindungenI, where FIG. 6 is a perspective detailed view with the star point connections
I I , 12 ist, Fig. 7 eine seitliche Detailansicht mit der zweiten Sternpunktverbindun gen 12 ist und Fig. 8 eine geschnittene Detailansicht mit den Sternpunktverbindun gen 11 , 12 ist. Die sich radial innen entlang des Wickelkopfs 7 erstreckenden zweiten Endab schnitte 10a, 10b der Teilwicklungen bilden ein ersten Sternpunktanschluss der entsprechenden Teilwicklungen aus und sind mit der ersten Sternpunktverbindung 11 elektrisch leitend verbunden. Die sich radial außen entlang des Wickelkopfs 7 erstreckenden zweiten Endabschnitte 10c, 10d der Teilwicklungen bilden einen zweiten Sternpunktanschluss der entsprechenden Teilwicklungen aus und sind mit der zweiten Sternpunktverbindung 12 elektrisch leitend verbunden. Die Stern punktverbindungen 11 , 12 sind hier als bogenförmige Stromschienen ausgebildet, an denen die entsprechenden zweiten Endabschnitte 10a, 10b bzw. 10c, 10d elektrisch leitend befestigt sind. II, 12, FIG. 7 is a detailed side view with the second neutral point connections 12 and FIG. 8 is a detailed sectional view with the neutral point connections 11, 12. The second end sections 10a, 10b of the partial windings, which extend radially inward along the end winding 7, form a first star point connection of the corresponding partial windings and are electrically conductively connected to the first star point connection 11. The second end sections 10c, 10d of the partial windings, which extend radially outward along the end winding 7, form a second star point connection of the corresponding partial windings and are electrically conductively connected to the second star point connection 12. The star-point connections 11, 12 are designed here as curved busbars, to which the corresponding second end sections 10a, 10b or 10c, 10d are fastened in an electrically conductive manner.
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Isolati onsvorrichtung 2. Fig. 9 is a perspective view of the first embodiment of the isolation device 2.
Die Isolationsvorrichtung 2 dient der elektrischen Isolation des Wickelkopfs 7 ge genüber den Anschlusselementen 8a, 8b, 8c für die Anschlüsse 9a bis 9d der Statorwicklung 4. Die Isolationsvorrichtung 2 weist einen plattenförmigen Körper 20 auf. Eine erste Seite 21 des Körpers 20 ist dazu eingerichtet, sich in Umfangs richtung zumindest zum Teil über ein axiales Ende des Wickelkopfs 7 zu erstre cken. Eine zweite Seite 22 des Körpers 20 ist der ersten Seite 21 gegenüberlie gend angeordnet. An der zweiten Seite 22 sind die Anschlusselemente 8a, 8b, 8c anordenbar. The insulation device 2 serves to electrically insulate the end winding 7 from the connection elements 8a, 8b, 8c for the connections 9a to 9d of the stator winding 4. The insulation device 2 has a plate-shaped body 20. FIG. A first side 21 of the body 20 is configured to extend at least partially over an axial end of the end winding 7 in the circumferential direction. A second side 22 of the body 20 is located opposite the first side 21 . The connecting elements 8a, 8b, 8c can be arranged on the second side 22.
Außerdem weist der Körper 20 mehrere Ausnehmungen 23a, 23b auf, die sich von der ersten Seite 21 zur zweiten Seite 22 erstrecken. Durch die Ausnehmungen 23a, 23b sind die durch die ersten Endabschnitte 9a bis 9d ausgebildeten An schlüsse von der ersten Seite her durchführbar, um auf der zweiten Seite 22 elektrisch leitfähig mit einem der Anschlusselemente 8a, 8b, 8c verbunden zu wer den. Dabei liegen die Ausnehmungen 23a auf einem ersten Kreisbogen und die Ausnehmungen 23b auf einem zweiten Kreisbogen, der konzentrisch zum ersten Kreisbogen angeordnet ist und radial weiter innen liegt als der erste Kreisbogen. Dadurch sind die radial äußeren ersten Endabschnitte 9a, 9b durch die radial äu ßeren Ausnehmungen 23a und die radial inneren ersten Endabschnitte 9c, 9d durch die radial inneren Ausnehmungen 23b durchführbar. In addition, the body 20 has a plurality of recesses 23a, 23b which extend from the first side 21 to the second side 22. The connections formed by the first end sections 9a to 9d can be passed through the recesses 23a, 23b from the first side in order to be electrically conductively connected to one of the connection elements 8a, 8b, 8c on the second side 22. The recesses 23a lie on a first arc of a circle and the recesses 23b on a second arc of a circle which is arranged concentrically to the first arc of a circle and lies radially further inwards than the first arc of a circle. As a result, the radially outer first end sections 9a, 9b can be passed through the radially outer recesses 23a and the radially inner first end sections 9c, 9d through the radially inner recesses 23b.
Fig. 10 und Fig. 11 zeigen die Isolationsvorrichtung 2, wobei Fig. 10 eine Drauf sicht auf die erste Seite 21 ist und Fig. 11 eine Draufsicht auf die zweite Seite 22 ist. 10 and 11 show the isolation device 2, wherein FIG. 10 is a top view of the first side 21 and FIG. 11 is a top view of the second side 22. FIG.
Die Vorrichtung 2 weist ferner ein Isolationsanordnung 24 auf. Die Isolationsanord nung 24 umfasst ein ersten Abschnitt 25a, der sich von der ersten Seite 21 aus in eine von der zweiten Seite 22 wegweisende Richtung erstreckt. Der erste Ab schnitt 25a ist dazu eingerichtet, den Wickelkopf 7 entlang seines Umfangs an der radial inneren Seite des Wickelkopfs 7 zu umgeben. The device 2 also has an insulation arrangement 24 . The isolation assembly 24 includes a first portion 25a extending from the first side 21 in a direction away from the second side 22 . The first section 25a is set up to surround the end winding 7 along its circumference on the radially inner side of the end winding 7 .
Außerdem weist die Isolationsanordnung 24 einen zweiten Abschnitt 25b auf, der sich ebenfalls von der ersten Seite 21 des Körpers 20 aus in die von der zweiten Seite 22 wegweisende Richtung erstreckt. Der zweite Abschnitt 25b ist dazu ein gerichtet, die an der radial inneren Seite des Wickelkopfs 7 angeordnete erste Sternpunktverbindung 11 auf der dem Wickelkopf 7 abgewandten Seite der ersten Sternpunktverbindung 11 zu umgeben, sodass der erste Abschnitt 25a und der zweite Abschnitt 25b die erste Sternpunktverbindung 11 beidseitig umgeben kön nen. In addition, the insulation assembly 24 has a second portion 25b which also extends from the first side 21 of the body 20 in the direction away from the second side 22 . The second section 25b is designed to surround the first star-point connection 11 arranged on the radially inner side of the end winding 7 on the side of the first star-point connection 11 facing away from the end winding 7, so that the first section 25a and the second section 25b form the first star-point connection 11 can be surrounded on both sides.
Die Isolationsanordnung 24 weist ferner einen dritten Abschnitt 25c auf, der sich von der ersten Seite 21 des Körpers 20 aus in die von der zweiten Seite 22 weg weisende Richtung erstreckt. Der dritte Abschnitt 25c ist dazu eingerichtet, den Wickelkopf 7 entlang seines Umfangs an der äußeren radialen Seite des Wickel kopfs 7 zu umgeben. The insulation assembly 24 further includes a third portion 25c extending from the first side 21 of the body 20 in the direction away from the second side 22 . The third section 25c is designed to surround the end winding 7 along its circumference on the outer radial side of the end winding 7 .
Daneben weist die Isolationsanordnung einen vierten Abschnitt 25d auf, der sich von der ersten Seite 21 des Körpers 20 aus in die von der zweiten Seite 22 des Körpers 20 wegweisende Richtung erstreckt. Der vierte Abschnitt 25d ist dazu ein gerichtet, die an der radial äußeren Seite des Wickelkopfs 7 angeordnete zweite Sternpunktverbindung 12 auf der dem Wickelkopf 7 abgewandten Seite der zwei ten Sternpunktverbindung 12 zu umgeben, sodass der dritte Abschnitt 25c und der vierte Abschnitt 25d die zweite Sternpunktverbindung 12 beidseitig umgeben. In addition, the insulation arrangement has a fourth section 25d, which extends from the first side 21 of the body 20 into that from the second side 22 of the Body 20 extends pioneering direction. The fourth section 25d is designed to surround the second star-point connection 12 arranged on the radially outer side of the end winding 7 on the side of the second star-point connection 12 facing away from the end winding 7, so that the third section 25c and the fourth section 25d form the second star-point connection 12 surrounded on both sides.
Daneben sind ein fünfter Abschnitt 25e und ein sechster Abschnitt 25f vorgese hen, die nicht die Sternpunktverbindungen 11 , 12 umgeben und sich auf demsel ben Kreisbogen wie erste Abschnitt 25a bzw. der dritte Abschnitt 25c erstrecken. Der fünfte Abschnitt 25e und der sechste Abschnitt 25f dienen neben der Isolation des Wickelkopfs 7 gegenüber dessen radial Inneren und Äußeren der mechanisch stabilen Anordnung der Isolationsvorrichtung 2 am Wickelkopf 7. In addition, a fifth section 25e and a sixth section 25f are provided, which do not surround the star point connections 11, 12 and extend on the same circular arc as the first section 25a and the third section 25c. The fifth section 25e and the sixth section 25f serve not only to insulate the end winding 7 from its radial interior and exterior, but also to ensure the mechanically stable arrangement of the insulation device 2 on the end winding 7.
Die Abschnitte 25a bis 25f der Isolationsanordnung 24 erstrecken sich konzent risch zueinander und sind kreisbogenförmig ausgebildet. Im vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel stehen sie senkrecht auf dem Körper 20. The sections 25a to 25f of the insulation arrangement 24 extend concentrically to one another and are designed in the shape of a circular arc. In the present exemplary embodiment, they are perpendicular to the body 20.
Der erste Abschnitt 25a und der zweite Abschnitt 25b sowie der sechste Abschnitt 25f sind an einem ersten Ende 29a des Körpers 20 angeordnet. Der dritte Ab schnitt 25c, der vierte Abschnitt 25d sowie der fünfte Abschnitt 25e sind an einem dem ersten Ende 29a entgegensetzten zweiten Ende 29b des Körpers 20 ange ordnet. The first section 25a and the second section 25b and the sixth section 25f are arranged at a first end 29a of the body 20 . The third section 25c, the fourth section 25d and the fifth section 25e are arranged at a second end 29b of the body 20 opposite the first end 29a.
Wie Fig. 10 und Fig. 11 ferner zu entnehmen ist, weist jede Ausnehmung 23a, 23b einen Rand 30 mit einem in die Ausnehmung 23a, 23b gerichteten Vorsprung 31 auf. As can also be seen from FIG. 10 and FIG. 11, each recess 23a, 23b has an edge 30 with a projection 31 directed into the recess 23a, 23b.
Darüber hinaus weist der Körper 20 drei Durchgangsöffnungen 32a auf, die in Be reichen angeordnet sind, in denen sich der erste Abschnitt 25a und der zweite Ab schnitt 25b konzentrisch zueinander erstrecken. Außerdem sind drei Durchgangs öffnungen 32b in Bereichen des Körpers 20 vorgesehen, in denen sich der dritte Abschnitt 25c und der vierte Abschnitt 25d konzentrisch zueinander erstrecken. Weitere Durchgangsöffnungen 32c sind mittig vorgesehen zwischen jeweiligen Gruppen von vier der Ausnehmungen 23a, 23b, von denen eine erste Ausneh mung 23a und eine zweite Ausnehmung 23a an einer ersten Radialposition liegen, eine dritte Ausnehmung 23b und eine vierte Ausnehmung 23b an einer zweiten Radialposition liegen, die erste Ausnehmung 23a und die dritte Ausnehmung 23b an einer ersten Winkelposition in Umfangsrichtung und die zweite 23a und die vierte Ausnehmung 23b an einer zweiten Winkelposition in Umfangsrichtung lie gen.. Außerdem sind Durchgangsöffnungen 32d in den Bereichen vorgesehen, in denen der erste Abschnitt 25a und der sechste Abschnitt 25f sowie der dritte Ab schnitt 25c und der fünfte Abschnitt 25e der Isolationsanordnung 24 konzentrisch zueinander verlaufen. In addition, the body 20 has three through holes 32a, which are arranged in areas where the first section 25a and the second section 25b extend concentrically with each other. In addition, three through holes 32b are provided in areas of the body 20 where the third portion 25c and the fourth portion 25d extend concentrically with each other. Further through openings 32c are provided centrally between respective groups of four of the recesses 23a, 23b, of which a first recess 23a and a second recess 23a lie at a first radial position, a third recess 23b and a fourth recess 23b lie at a second radial position, the first recess 23a and the third recess 23b lie at a first angular position in the circumferential direction and the second 23a and the fourth recess 23b lie at a second angular position in the circumferential direction. In addition, through openings 32d are provided in the areas in which the first section 25a and the sixth section 25f and the third section 25c from and the fifth section 25e of the insulation arrangement 24 run concentrically with one another.
Daneben weist der Körper 20 eine weitere Ausnehmung 33a auf, in welcher ein am Wickelkopf 7 angeordneter Sensor 13 (siehe Fig. 1) aufnehmbar ist. Entlang einer Randkontur der Ausnehmung 33a ist auf der zweiten Seite 22 ein Vorsprung 33b (siehe Fig. 9) zur Führung des Sensors 13 ausgebildet. In addition, the body 20 has a further recess 33a, in which a sensor 13 arranged on the end winding 7 (see FIG. 1) can be accommodated. A projection 33b (see FIG. 9) for guiding the sensor 13 is formed on the second side 22 along an edge contour of the recess 33a.
Darüber hinaus ist bei der Isolationsvorrichtung 2 für ein jeweiliges Anschlussele mente 8a, 8b, 8c auf der zweiten Seite 22 des Körpers 20 ein Aufnahmeplatz 34a, 34b, 34c ausgebildet. Jeder Aufnahmeplatz 34a, 34b, 34c ist dazu ausgebildet, eine Bewegung des Anschlusselements 8a, 8b, 8 c bezüglich der zweiten Seite 22 in einem im Aufnahmeplatz 34a, 34b, 34c aufgenommen Zustand zu heben. Dabei weist jeder Aufnahmeplatz 34a, 34b, 34c zwei Vorsprünge 35a, 35b zum Flemmen einer Drehbewegung des Anschlusselements 8a, 8b, 8c um eine senkrecht zur zweiten Seite 22 stehende Drehachse auf. Zusätzlich ist bei jedem Aufnahmeplatz 34a, 34b, 34c ein Vorsprung 35b zum Flemmen einer Translationsbewegung des Anschlusselements 8a, 8b, 8c entlang der zweiten Seite 22 vorgesehen. In addition, a receiving space 34a, 34b, 34c is formed on the second side 22 of the body 20 in the insulation device 2 for a respective connection element 8a, 8b, 8c. Each receiving space 34a, 34b, 34c is designed to lift a movement of the connecting element 8a, 8b, 8c with respect to the second side 22 in a received state in the receiving space 34a, 34b, 34c. Each receiving space 34a, 34b, 34c has two projections 35a, 35b for clamping a rotary movement of the connection element 8a, 8b, 8c about an axis of rotation perpendicular to the second side 22. In addition, a projection 35b for clamping a translational movement of the connecting element 8a, 8b, 8c along the second side 22 is provided at each receiving space 34a, 34b, 34c.
Die Isolationsvorrichtung 2 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, bei spielsweise einem Kunststoff, gebildet. Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht der Isolationsvorrichtung 2 in einem an der Statorwicklungen 4 angeordneten Zustand. The insulating device 2 is made of an electrically insulating material, for example a plastic. 12 is a perspective view of the insulation device 2 in a state fitted to the stator coils 4 .
Repräsentativ für die übrigen Anschlusselemente 8a, 8c ist hier das Anschlussele ment 8b im Aufnahmeplatz 34b aufgenommen und wird durch die Vorsprünge 35a, 35b an den Dreh- und Translationsbewegungen gehindert. Dazu ragt der Vor sprung 35b eine gegengleiche Ausnehmung des Anschlusselements 8b. Die ers ten Endabschnitte 9a bis 9d durchsetzen die Ausnehmungen 23a, 23b, wobei jede Ausnehmung 23a, 23b ein Paar von in Umfangsrichtung benachbarten Endab schnitten 9a bis 9d, die sich an derselben Radialpositionen befinden, aufnimmt.Representative of the other connecting elements 8a, 8c, the connecting element 8b is received in the receiving space 34b and is prevented from rotating and translational movements by the projections 35a, 35b. For this purpose, the projection 35b protrudes into an opposite recess of the connection element 8b. The first end portions 9a to 9d penetrate the recesses 23a, 23b, each recess 23a, 23b receiving a pair of circumferentially adjacent end portions 9a to 9d located at the same radial position.
Die Vorsprünge 31 , von den einer in Fig. 12 verdeckt ist, halten die Endabschnitte 9a bis 9d in ihrer vorgesehenen Position. Zu sehen ist auch wie der zweite Ab schnitt 25b der Isolationsanordnung 24 die erste Sternpunktverbindung 11 radial innen umgibt. The projections 31, one of which is hidden in Fig. 12, hold the end portions 9a to 9d in their intended position. It can also be seen how the second section 25b of the insulation arrangement 24 surrounds the first star point connection 11 radially on the inside.
Fig. 13 ist eine geschnittene Detailansicht des Stators 1 , in der zu erkennen ist, dass die Isolationsvorrichtung 2 mit ihrer ersten Seite 21 auf dem axialen Ende des Wickelkopfs 7 aufliegt. Zu sehen ist ferner der Sensor 13, der mittels des Vor sprungs 33b derart geführt wird, dass er eine Temperatur des Wickelkopfs 7 erfas sen kann. 13 is a sectional detailed view of the stator 1 , in which it can be seen that the insulation device 2 rests with its first side 21 on the axial end of the end winding 7 . Also visible is the sensor 13, which is guided by means of the projection 33b in such a way that it can detect a temperature of the end winding 7.
In Fig. 1 und Fig. 8 ist ferner zu sehen, dass die Statorwicklung 4 aus einer Viel zahl von Formleitern 36 gebildet ist. Die Formleiter 36 sind aus gebogenen Metall stäben, vorzugsweise aus Kupfer, gebildet. Die Formleiter 36 erstrecken sich in nerhalb der Nuten 3a von der Stirnseite 6a zur ihr axial gegenüberliegenden Stirn seite 6b. Eine solche Statorwicklung kann auch als Flaarnadelwicklung (engl hair pin winding) bezeichnet werden. Die Endabschnitte 9a bis 9d, 10a bis 10d sind einstückig mit jeweils einem Formleiter 36 einer Teilwicklung ausgebildet. Die übri gen Formleiter 36 der Teilwicklungen sind paarweise an der Stirnseite 6a durch einstückig mit ihnen ausgebildete Verbindungen verbunden. An der Stirnseite 6b sind die Formleiter 36 paarweise stoffschlüssig miteinander verbunden. Fig. 14 und Fig. 15 sind jeweils eine Prinzipskizze einer Schnittansicht eines zwei ten Ausführungsbeispiels eines Stators 1 und eines zweiten Ausführungsbeispiels der Isolationsvorrichtung 2. Dabei lassen sich alle Ausführungen zum zuvor be schriebenen Ausführungsbeispiel auf das zweite Ausführungsbeispiel übertragen, wobei gleiche oder gleichwirkende Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen sind. It can also be seen in FIGS. 1 and 8 that the stator winding 4 is formed from a large number of shaped conductors 36 . The form conductors 36 are made of bent metal rods, preferably made of copper. The form conductor 36 extend within the grooves 3a from the end face 6a to its axially opposite end face 6b. Such a stator winding can also be referred to as a hair pin winding. The end sections 9a to 9d, 10a to 10d are formed in one piece with a respective form conductor 36 of a partial winding. The remaining form conductors 36 of the partial windings are connected in pairs on the end face 6a by connections formed in one piece with them. On the end face 6b, the shaped conductors 36 are bonded together in pairs. 14 and 15 are each a schematic diagram of a sectional view of a second exemplary embodiment of a stator 1 and a second exemplary embodiment of the insulation device 2. All statements relating to the exemplary embodiment described above can be transferred to the second exemplary embodiment, with the same or equivalent components being included are provided with identical reference symbols.
Wie Fig. 14 entnommen werden kann, weist die Isolationsanordnung 24 beim zweiten Ausführungsbeispiel einen sich an den ersten Abschnitt 25a anschließen den Verbindungsabschnitt 25g auf, der sich entlang einer parallel zum Körper 20 liegenden Ebene erstreckt. Der zweite Abschnitt 25b erstreckt sich vom Verbin dungsabschnitt 25g wegweisend konzentrisch zum ersten Abschnitt 25a. Der zweite Abschnitt 25b ist dazu eingerichtet, die erste Sternpunktverbindung 11 auf der dem Wickelkopf 7 abgewandten Seite der ersten Sternpunktverbindung 11 zu umgeben, sodass der erste Abschnitt 25a und der zweite Abschnitt 25b die erste Sternpunktverbindung 11 beidseitig umgeben. Der Verbindungsabschnitt 25g weist Durchgangsöffnungen 37a auf, durch welche Sternpunktanschlüsse der Statorwicklung 4 bzw. die Endabschnitte 10a, 10b durchführbar sind. As can be seen from FIG. 14, the insulation arrangement 24 in the second exemplary embodiment has a connecting section 25g which is connected to the first section 25a and which extends along a plane lying parallel to the body 20. FIG. The second portion 25b extends from the connec tion portion 25g pioneeringly concentric with the first portion 25a. The second section 25b is set up to surround the first star point connection 11 on the side of the first star point connection 11 facing away from the end winding 7, so that the first section 25a and the second section 25b surround the first star point connection 11 on both sides. The connecting section 25g has through-openings 37a, through which star-point connections of the stator winding 4 or the end sections 10a, 10b can be passed.
Wie Fig. 15 entnommen werden kann, weist die Isolationsanordnung 24 beim zweiten Ausführungsbeispiel ferner einen sich an den dritten Abschnitt 25c an schließenden Verbindungsabschnitt 25h auf, der sich entlang einer parallel zum Körper 20 liegenden Ebene erstreckt. Der vierte Abschnitt 25d erstreckt sich vom Verbindungsabschnitt 25h wegweisend konzentrisch zum dritten Abschnitt 25c. Der vierte Abschnitt 25d ist dazu eingerichtet, die zweite Sternpunktverbindung 12 auf der dem Wickelkopf 7 abgewandten Seite der zweiten Sternpunktverbindung 12 zu umgeben, sodass der dritte Abschnitt 25c und der vierte Abschnitt 25d die zweite Sternpunktverbindung 12 beidseitig umgeben. Der Verbindungsabschnitt 25h weist Durchgangsöffnungen 37b auf, durch welche Sternpunktanschlüsse der Statorwicklung 4 bzw. die Endabschnitte 10c, 10d durchführbar sind. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel entsprechen der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt dem ersten Ausführungsbeispiel und der dritte Abschnitt und der vierte Abschnitt dem zweiten Ausführungsbeispiel. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel entsprechen der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt dem zweiten Ausführungsbeispiel und der dritte Abschnitt und der vierte Abschnitt dem ersten Ausführungsbeispiel. As can be seen from FIG. 15, the insulation arrangement 24 in the second exemplary embodiment also has a connecting section 25h which follows the third section 25c and extends along a plane lying parallel to the body 20. The fourth section 25d extends away from the connecting section 25h concentrically with the third section 25c. The fourth section 25d is set up to surround the second star point connection 12 on the side of the second star point connection 12 facing away from the end winding 7, so that the third section 25c and the fourth section 25d surround the second star point connection 12 on both sides. The connecting section 25h has through-openings 37b, through which star-point connections of the stator winding 4 or the end sections 10c, 10d can be passed. According to a further embodiment, the first section and the second section correspond to the first embodiment and the third section and the fourth section correspond to the second embodiment. According to a further embodiment, the first section and the second section correspond to the second embodiment and the third section and the fourth section correspond to the first embodiment.
Fig. 16 ist eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs 100 mit einem Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 101. 16 is a schematic diagram of an embodiment of a vehicle 100 with an embodiment of an electric machine 101.
Die elektrische Maschine 101 ist zum Antreiben des Fahrzeugs 100 eingerichtet und weist einen Stator 1 gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbei spiele sowie ein drehbar innerhalb des Stators 1 gelagerten Rotor 102 auf. Die elektrische Maschine 101 ist exemplarisch als Asynchronmaschine oder als per- manenterregte Synchronmaschine ausgebildet. Die elektrische Maschine 101 bil det ein Teil eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs 100 aus. Das Fahrzeug 100 kann ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) oder ein Flybridfahrzeug sein. The electric machine 101 is set up to drive the vehicle 100 and has a stator 1 according to one of the exemplary embodiments described above and a rotor 102 rotatably mounted within the stator 1 . The electrical machine 101 is designed, for example, as an asynchronous machine or as a permanently excited synchronous machine. The electric machine 101 forms part of a drive train of the vehicle 100 . The vehicle 100 may be a battery electric vehicle (BEV) or a fly-brid vehicle.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Isolationsvorrichtung (2) zur elektrischen Isolation eines Wickelkopfs (7) ei ner Statorwicklung (4) gegenüber Anschlusselementen (8a-c) für elektrische An schlüsse der Statorwicklung (4), wobei die Isolationsvorrichtung (2) einen platten förmigen Körper (20) aufweist, der eine erste Seite (21), die dazu eingerichtet ist, sich in Umfangsrichtung zu mindest zum Teil über ein axiales Ende des Wickelkopfs (7) zu erstrecken, eine zweite Seite (22), die der ersten Seite (21 ) gegenüberliegend angeord net ist und an der die Anschlusselemente (8a-c) anordenbar sind, und wenigstens eine Ausnehmung (23a, 23b), die sich von der ersten Seite (21) zur zweiten Seite (22) erstreckt und durch die wenigstens einer der Anschlüsse von der ersten Seite (21) her durchführbar ist, um auf der zweiten Seite (22) elektrisch leitfähig mit einem der Anschlusselemente (8a-c) verbunden zu werden, aufweist, gekennzeichnet durch eine Isolationsanordnung (24), welche einen ersten Abschnitt (25a), der sich von der ersten Seite (21) des Körpers (20) aus in eine von der zweiten Seite (22) weg weisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, den Wickelkopf (7) entlang seines Umfangs an einer von zwei radialen Seiten des Wickelkopfs (7) zu umgeben. 1. Insulating device (2) for electrically insulating a winding overhang (7) of a stator winding (4) from connection elements (8a-c) for electrical connections to the stator winding (4), the insulating device (2) having a plate-shaped body (20) having a first side (21) which is adapted to extend in the circumferential direction at least partially over an axial end of the end winding (7), a second side (22) of the first side (21) opposite angeord net and on which the connection elements (8a-c) can be arranged, and at least one recess (23a, 23b) which extends from the first side (21) to the second side (22) and through which at least one of the connections from the on the first side (21) in order to be electrically conductively connected to one of the connection elements (8a-c) on the second side (22), characterized by an insulation arrangement (24) which has a first section (25a), who differ from the first side (21) of the body (20) in a direction pointing away from the second side (22) and is set up to wrap the end winding (7) along its circumference on one of two radial sides of the end winding (7) to surround.
2. Isolationsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Isolationsanordnung (24) einen zweiten Abschnitt (25b), der sich von der ers ten Seite (21) des Körpers (20) aus in die von der zweiten Seite (22) wegweisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs (7) angeordnete erste Sternpunktverbindung (11) für die Stator wicklung (4) auf der dem Wickelkopf (7) abgewandten Seite der ersten Stern punktverbindung (11) zu umgeben, sodass der erste Abschnitt (25a) und der zweite Abschnitt (25b) die erste Sternpunktverbindung (11) beidseitig umgeben. 2. Isolation device according to claim 1, wherein the isolation arrangement (24) has a second portion (25b) extending from the first side (21) of the body (20) in the direction pointing away from the second side (22). and is set up to surround a first star point connection (11) for the stator winding (4) arranged on the radial side of the end winding (7) for the stator winding (4) on the side of the first star point connection (11) facing away from the end winding (7), so that the first Section (25a) and the second section (25b) surround the first star point connection (11) on both sides.
3. Isolationsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Isolationsanordnung (24) ferner einen sich an den ersten Abschnitt (25a) an schließenden Verbindungsabschnitt (25g) aufweist, der sich entlang einer parallel zum Körper (20) liegenden Ebene erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (25b), der sich vom Verbindungsabschnitt (25g) wegweisend konzentrisch zum ersten Abschnitt (25a) erstreckt, aufweist, wobei der zweite Abschnitt (25b) dazu einge richtet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs (7) angeordnete erste Stern punktverbindung (11) für die Statorwicklung (4) auf der dem Wickelkopf (7) abge wandten Seite der ersten Sternpunktverbindung (11) zu umgeben, sodass der erste Abschnitt (25a) und der zweite Abschnitt (25b) die erste Sternpunktverbin dung (11) beidseitig umgeben. 3. Isolation device according to claim 1, wherein the insulation arrangement (24) further comprises a connecting portion (25g) adjoining the first portion (25a) and extending along a plane parallel to the body (20), and a second portion (25b) extending from the connecting portion ( 25g) concentrically to the first section (25a), the second section (25b) being designed to have a first star connection (11) for the stator winding (4) arranged on the radial side of the end winding (7). the side of the first star point connection (11) facing away from the end winding (7), so that the first section (25a) and the second section (25b) surround the first star point connection (11) on both sides.
4. Isolationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei die Isolationsanordnung (24) einen dritten Abschnitt (25c), der sich, insbesondere konzentrisch zum ersten Abschnitt (25a), von der ersten Seite (21) des Körpers (20) aus in die von der zweiten Seite (22) wegweisende Richtung erstreckt, auf weist und dazu eingerichtet ist, den (7) Wickelkopf entlang seines Umfangs an der radialen Seite oder der anderen der radialen Seiten des Wickelkopfs (7) zu umge ben. 4. Insulation device according to one of the preceding claims, wherein the insulation arrangement (24) has a third section (25c) which extends, in particular concentrically to the first section (25a), from the first side (21) of the body (20) into the of the second side (22) extends pioneering direction, has and is adapted to the (7) end winding along its circumference on the radial side or the other of the radial sides of the end winding (7) to vice ben.
5. Isolationsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Isolationsanordnung (24) einen vierten Abschnitt (25d), der sich von der ersten Seite (21) des Körpers (20) aus in die von der zweiten Seite (22) des Körpers (20) wegweisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs (7), welche durch den dritte Abschnitt (25c) umge ben wird, angeordnete zweite Sternpunktverbindung (12) für die Statorwicklung (4) auf der dem Wickelkopf (7) abgewandten Seite der zweiten Sternpunktverbindung (12) zu umgeben, sodass der dritte Abschnitt (25c) und der vierte Abschnitt (25d) die zweite Sternpunktverbindung (12) beidseitig umgeben. The isolation device of claim 4, wherein the isolation assembly (24) includes a fourth portion (25d) extending from the first side (21) of the body (20) into that facing away from the second side (22) of the body (20). direction, has and is set up to have a radial side of the end winding (7), which is surrounded by the third section (25c), arranged second star point connection (12) for the stator winding (4) on the end winding (7 ) To surround the side facing away from the second star point connection (12), so that the third section (25c) and the fourth section (25d) surround the second star point connection (12) on both sides.
6. Isolationsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Isolationsanordnung (24) ferner einen sich an den dritten Abschnitt (25c) an schließenden Verbindungsabschnitt (25h) aufweist, der sich entlang einer parallel zum Körper (20) liegenden Ebene erstreckt, und einen vierten Abschnitt (25d), der sich vom Verbindungsabschnitt (25h) wegweisend konzentrisch zum dritten Ab schnitt (25c) erstreckt, aufweist, wobei der vierte Abschnitt (25d) dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs (7), welche durch den dritten Ab schnitt (25c) umgeben wird, angeordnete zweite Sternpunktverbindung (12) für die Statorwicklung (4) zu umgeben, sodass der dritte Abschnitt (25c) und der vierte Abschnitt (25d) die zweite Sternpunktverbindung (11 ) beidseitig umgeben. The isolation device of claim 4, wherein the isolation assembly (24) further comprises a connecting portion (25h) adjoining the third portion (25c) and extending along a plane parallel to the body (20), and a fourth portion ( 25d), which extends from the connecting section (25h) concentrically to the third section (25c), the fourth section (25d) being adapted to have a radial side of the end winding (7), which extends through the third section Section (25c) is surrounded to surround arranged second star point connection (12) for the stator winding (4), so that the third section (25c) and the fourth section (25d) surround the second star point connection (11) on both sides.
7. Isolationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Körper (20) mehrere die erste Seite (21 ) und die zweite (23) durchsetzende Durchgangsöffnungen (32a-d) aufweist, wobei die Durchgangsöffnungen an Stellen angeordnet sind, an denen zwei der Abschnitte (25a-f) der Isola tionsanordnung (24) konzentrisch zueinander verlaufen und/oder - an Stellen angeordnet sind, die mittig zwischen vier in einem rechteckigen Raster angeordneten Ausnehmungen (23a, 23b) liegen. 7. Isolation device according to one of claims 2 to 6, wherein the body (20) has a plurality of the first side (21) and the second (23) passing through openings (32a-d), wherein the through openings are arranged at locations where two of the sections (25a-f) of the insulation arrangement (24) run concentrically to one another and/or are arranged at points which lie in the middle between four recesses (23a, 23b) arranged in a rectangular grid.
8. Isolationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Körper (20) einen bogenförmigen Verlauf aufweist. 8. Isolation device according to one of the preceding claims, wherein the body (20) has an arcuate course.
9. Isolationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine jeweilige Ausnehmung (23a, 23b) einen Rand (30) mit einem in die Ausneh mung (23a, 23b) gerichteten Vorsprung (31 ) aufweist. 9. Insulation device according to one of the preceding claims, wherein a respective recess (23a, 23b) has an edge (30) with a protrusion (31) directed into the recess (23a, 23b).
10. Isolationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für ein jeweiliges Anschlusselement (8a-c) auf der zweiten Seite (22) des Körpers (20) ein Aufnahmeplatz (34a-c) ausgebildet ist, der dazu eingerichtet ist, eine Be wegung des Anschlusselements (8a-c) bezüglich der zweiten Seite (22) in einem im Aufnahmeplatz (34a-c) aufgenommenen Zustand zu hemmen, wobei der Auf nahmeplatz (34a-c) insbesondere 10. Isolation device according to one of the preceding claims, wherein for a respective connection element (8a-c) on the second side (22) of the body (20) a receiving space (34a-c) is formed, which is set up to a movement of the Connection element (8a-c) with respect to the second side (22) in one to inhibit the recording place (34a-c) recorded state, the recording place on (34a-c) in particular
- einen oder mehrere Vorsprünge (35a) zum Hemmen einer Drehbewegung des Anschlusselements (8a-c) um eine senkrecht zur zweiten Seite (22) stehende Drehachse und/oder - one or more projections (35a) for inhibiting a rotational movement of the connecting element (8a-c) about an axis of rotation perpendicular to the second side (22) and/or
- einen Vorsprung (25b) zum Hemmen einer Translationsbewegung des An schlusselements (34a-c) entlang der zweiten Seite (22) aufweist. - Having a projection (25b) for inhibiting translational movement of the connection element (34a-c) along the second side (22).
11. Isolationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Körper (20) eine weitere Ausnehmung (33a), in welcher ein am Wickelkopf (7) angeordneter Sensor (13) aufnehmbar ist, wobei entlang einer Randkontur der Ausnehmung (33a) auf der zweiten Seite (22) ein Vorsprung (33b) zur Führung des Sensors (13) ausgebildet ist. 11. Insulation device according to one of the preceding claims, wherein the body (20) has a further recess (33a) in which a sensor (13) arranged on the winding overhang (7) can be accommodated, wherein along an edge contour of the recess (33a) on the second Side (22) a projection (33b) for guiding the sensor (13) is formed.
12. Stator (1 ) für eine elektrische Maschine (101 ), aufweisend einen Statorkern (3), 12. Stator (1) for an electrical machine (101), having a stator core (3),
- eine Statorwicklung (4), die mehrere einen Wickelkopf (7) an einer axialen Stirnseite (6a) des Statorkerns (3) und Stränge des Stators (1) ausbildende Teil wicklungen aufweist, wobei jede Teilwicklung einen Endabschnitt (9a-d) aufweist, der ein freies Ende der Teilwicklung umfasst, an der Stirnseite (6a) aus dem Statorkern (3) herausragt und einen Anschluss eines der Stränge ausbildet,- a stator winding (4) which has a plurality of partial windings forming a winding overhang (7) on an axial end face (6a) of the stator core (3) and strands of the stator (1), each partial winding having an end section (9a-d), which encompasses a free end of the partial winding, protrudes from the stator core (3) at the end face (6a) and forms a connection of one of the strands,
- eine Anschlussanordnung (5), welche eine der Anzahl der Stränge entspre chende Anzahl von Anschlusselementen (8a-c) aufweist, wobei ein jeweiliges An schlusselement (8a-c) die Endabschnitte (9a-d) der Teilwicklungen eines der Stränge verbindet, und - a connection arrangement (5) which has a number of connection elements (8a-c) corresponding to the number of strands, with a respective connection element (8a-c) connecting the end sections (9a-d) of the partial windings of one of the strands, and
- eine Isolationsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur elektrischen Isolation des Wickelkopfs (7) der Statorwicklung (4) gegenüber den Anschlusselementen (8a-c), wobei die Isolationsvorrichtung (2) auf dem axia len Ende des Wickelkopf (7) angeordnet ist. - An insulation device (2) according to one of the preceding claims for the electrical insulation of the end winding (7) of the stator winding (4) relative to the connection elements (8a-c), the insulation device (2) being arranged on the axia len end of the winding overhang (7). is.
13. Stator nach Anspruch 12, wobei eine jeweilige Teilwicklung einen weiteren Endabschnitt (10a-d) aufweist, der ein anderes freies Ende der Teilwicklung umfasst, an der Stirnseite (6a) aus dem Statorkern (3) herausragt und einen Sternpunktanschluss der Teilwicklung ausbil det, wobei sich die den Sternpunktanschluss ausbildenden Endabschnitte (10a, 10b) eines Teils der Teilwicklungen auf einer inneren radialen Seite des Wickelkopfs (7) erstrecken und der Stator (1) ferner eine erste Sternpunktverbindung (11) auf weist, durch welchen die den Sternpunktanschluss ausbildenden Endabschnitte (10a, 10b) des Teils der Teilwicklungen miteinander verbunden sind, und/oder sich die den Sternpunktanschluss ausbildenden Endabschnitte (10c, 10d) eines Teils der Teilwicklungen auf einer äußeren radialen Seite des Wickelkopfs (7) erstrecken, wobei der Stator (1) ferner eine zweite Sternpunktverbindung (12) aufweist, durch welchen die den Sternpunktanschluss ausbildenden Endab schnitte (10c, 10d) des Teils der Teilwicklungen miteinander verbunden sind. 13. Stator according to claim 12, wherein each partial winding has a further end section (10a-d) which comprises another free end of the partial winding, protrudes from the end face (6a) of the stator core (3) and forms a star point connection of the partial winding , wherein the end sections (10a, 10b) forming the star point connection of a part of the partial windings extend on an inner radial side of the end winding (7) and the stator (1) also has a first star point connection (11) through which those forming the star point connection End sections (10a, 10b) of part of the partial windings are connected to one another, and/or the end sections (10c, 10d) of part of the partial windings forming the star point connection extend on an outer radial side of the end winding (7), the stator (1) further has a second star point connection (12), through which the end sections (10c, 10d) of the T part of the windings are connected to one another.
14. Stator nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Stator (1 ) ferner einen Sensor (13) aufweist und/oder 14. Stator according to claim 12 or 13, wherein the stator (1) further comprises a sensor (13) and / or
- im Statorkern (3) eine Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Nuten (3a) ausgebildet ist und/oder - A plurality of slots (3a) arranged in the circumferential direction is formed in the stator core (3) and/or
- jede Teilwicklung mehrere Formleiter (36), die sich entlang einer Axialrich tung durch den Statorkern (3) erstrecken, aufweist. - Each partial winding has a plurality of form conductors (36), which extend along an axial direction through the stator core (3).
15. Elektrische Maschine (101) zum Antreiben eines Fahrzeugs (100), aufwei send einen Stator (1 ) nach einem der Ansprüche 12 bis 14 und einen drehbar in nerhalb des Stators gelagerten Rotor (102). 15. Electrical machine (101) for driving a vehicle (100), aufwei send a stator (1) according to any one of claims 12 to 14 and a rotatably mounted within the stator rotor (102).
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