WO2022263467A1 - Method for producing a stator for an electric machine, stator for an electric machine, and electric machine - Google Patents

Method for producing a stator for an electric machine, stator for an electric machine, and electric machine Download PDF

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WO2022263467A1
WO2022263467A1 PCT/EP2022/066217 EP2022066217W WO2022263467A1 WO 2022263467 A1 WO2022263467 A1 WO 2022263467A1 EP 2022066217 W EP2022066217 W EP 2022066217W WO 2022263467 A1 WO2022263467 A1 WO 2022263467A1
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WO
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stator
stator core
face
shaped body
outer section
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Application number
PCT/EP2022/066217
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Inventor
Stefan Denzinger
Mario Büttner
Rebecca GÜNTHER
Original Assignee
Valeo Eautomotive Germany Gmbh
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/10—Applying solid insulation to windings, stators or rotors
    • H02K15/105—Applying solid insulation to windings, stators or rotors to the windings
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    • H02K3/00—Details of windings
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    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto

Definitions

  • Stators with a stator core and a stator winding, which is formed by conductor segments arranged in the stator core and connected to one another on a first end face of the stator core, are already known.
  • Such Statorwick lungs is also referred to as a hairpin winding (English hairpin winding).
  • Outer sections protrude from both end faces of the stator core, at least one of which can be provided with an electrically insulating cover.
  • a stator for an electrodynamic machine which has an annular stator core and a stator winding mounted in the stator core.
  • Base strands of the stator winding are formed in such a way that connecting portions are formed between end portions of the base strands.
  • Each of the connection portions is covered by an electrical insulating layer made of, for example, an epoxy resin.
  • Such a cover can be formed, for example, by immersing the outer section in a flowable material and then curing the material.
  • Mechanical deformation of the conductor segments in the outer section can occur during the manufacturing process of the stator, as a result of which their distances from one another are changed. This can result in locally increased electric field strengths, which can cause partial breakdown or even short circuits. These distances can also change due to temperature changes during the manufacturing process, especially when materials with different thermal expansion coefficients are used. be used.
  • air pockets can form in the cover. Local increases in the electric field strength can also occur within such air pockets.
  • the invention is based on the object of specifying an improved Sta tor for an electrical machine.
  • a method for producing a stator for an electrical machine comprising the following steps: providing a stator core which has an axial first end face and an axial second end face opposite the first end face, and a stator winding which is conductor segments arranged in the stator core and connected to one another at the first end and having a first outer section protruding from the stator core at the first end and a second outer section protruding from the stator core at the second end; covering at least one of the outer sections with a flowable thixotropic material; and curing the material to form a cover electrically insulating the covered outer portion.
  • the method according to the invention for producing a stator for an electrical machine comprises a step of providing a stator core and a stator winding.
  • the stator core has an axial first face and an axial second face. The second face is opposite the first face.
  • the stator winding is formed by conductor segments. The conductor segments are arranged in the stator core and are connected to one another on the first end face.
  • the stator winding has a first outer section and a second outer section. The first outer section protrudes from the stator core at the first end face. The second outer section protrudes from the stator core at the second end face.
  • the method further includes a step of covering at least one of the outer sections with a flowable thixotrope Material.
  • the method further includes a step of curing the material such that the material forms an electrically insulating cover over the covered outer portion.
  • the invention is based on the idea of using a thixotropic material to construct the cover. Because of its theological flow properties, such a material is particularly easy to handle and adapts well to the external shape of the outdoor area.
  • the conductor segments of the outer section are mechanically stabilized by the material, so that they can maintain their mutual spacing during the manufacturing process of the stator and during its operation. As a result, thermally or mechanically caused changes in the distances between the conductor segments can be inhibited or avoided, which reduces local increases in electric fields and the associated risk of electric breakdowns.
  • the material can have a viscosity of at least 5 pascal seconds, preferably at least 8 pascal seconds, particularly preferably at least 10 pascal seconds.
  • the material can have a mechanical stress resistance of at least 35 millipascals, preferably at least 60 millipascals, particularly preferably at least 70 millipascals.
  • the material can have an electrical voltage resistance of at least 5 kilovolts, preferably at least 8 kilovolts, particularly preferably at least 10 kilovolts.
  • the material preferably has chemical resistance to oils, in particular gear oils, and/or unsaturated polyester resins and/or unsaturated polyimide resins and/or polyamides and/or polyimides and/or epoxy resins.
  • the material can have a temperature resistance of at least 150°C, preferably at least 180°C.
  • the material can at least correspond to insulation material class F, in particular insulation material class H, according to DIN EN 60085.
  • the material preferably comprises a base material and a filler.
  • the base material can comprise an epoxy resin and/or a polyurethane resin and/or a silicon resin. Such base materials are known, for example, from gel coatings, thermally conductive pastes or potting materials.
  • the filler may comprise a silicon compound, for example quartz sand or silica, and/or metal oxides and/or thixotropic substances or powder. Curing can take place at room temperature and/or with additional supply of heat and/or by exposure to UV light
  • the cover preferably covers the outer portion as a continuous body extending around the entire circumference and radial extent of the outer portion.
  • the cover can only cover parts of the outer portion. Then one more or more more from covers can be formed.
  • the stator core is preferably formed by a large number of individual laminations which are axially layered and electrically insulated from one another, in particular as a laminated core.
  • the stator winding preferably has an inner portion that extends between the outer portions inside the stator core in the axial direction.
  • the stator core preferably has slots which are arranged in the circumferential direction and extend in the axial direction and in which the inner section is arranged.
  • the conductor segments are preferably rod-like metal conductors, in particular made of copper.
  • a cross-sectional area of the conductor segments is preferably at least 3 square millimeters, preferably at least 5 square millimeters, particularly preferably at least 8 square millimeters.
  • Each conductor segment can have at least one end section protruding from the first end face of the stator core and comprising a free end of the respective conductor segment.
  • Two end sections are preferably seen before.
  • the first outer section can be formed by a plurality of end section arrangements, each of which has at least two electrically conductive elements for forming the stator winding. capable and mechanically interconnected end sections, be formed.
  • the end sections are, for example, connected to one another in a materially bonded manner, in particular by welding.
  • the end section arrangements are covered with the material to cover the first outer section.
  • the conductor segments each have an electrically insulating surface layer that extends in the end portion to an intermediate position between the free end and the stator core, and an exposed metal surface that includes a location at which the two end portions are joined together from the intermediate position to the free end he stretches on.
  • the exposed metal surfaces are preferably covered with the material.
  • the conductor segments can at least partially have a bent section protruding from this on the second end face of the stator core.
  • the second outer section can be formed by the bending sections.
  • the bending sections are covered to cover the second outer section.
  • the at least one outer section is covered from its axially outermost position to the stator core. This allows a mechanically be particularly stable design of the cover.
  • the at least one outer section is covered from its axially outermost position to a position between the axially outermost position and the Statorkern lying intermediate position, so that a clearance between the cover and the stator core is formed. This allows a more material-saving stabilization of the outer section.
  • the method according to the invention can also include the following step: providing a shaped body into which the material is filled; wherein the covering occurs by arranging the one outer portion in the shaped body.
  • a shaped body makes it easier to handle the material and can specify the shape of the cover.
  • the shaped body can be formed from a fiber matrix fluff, for example BMC (Bulk Molding Compound), SMC (Sheet Molding Compound) or PPS (polyphenylene sulfide).
  • the shaped body preferably has the external shape of a hollow cylinder, in particular a circular cylinder, and two walls which are formed by an inner and an outer surface of the hollow cylinder.
  • the outer lateral surface is preferably arranged radially outside of the outer section.
  • the inner surface area is preferably arranged radially inside the outer section.
  • the molded body has a base that is covered with the filled material.
  • the bottom defines in particular a further annular base area of the cylinder. It is preferred that gravity acts from the bottom towards the opening during insertion and/or curing. In other words, an imaginary line can run parallel to gravity from a point on the floor to an, in particular outer, edge of the opening.
  • the shaped body preferably has a floor covered with the filled material, a wall extending from the floor so as to define the filled material and an opening enclosing the material exposed, having, wherein the arranging takes place by inserting the one outer section through the opening in the material with the material being displaced by the outer section.
  • the opening in particular defines an annular base area of the cylinder.
  • the force of gravity particularly preferably acts in the direction of the outer section during the covering and/or curing of the material.
  • the outer section does not have to be immersed in an electrically insulating material, as is conventionally the case. Rather, the material can be applied to the outer section by using its thixotropic properties in the direction of gravity without the material running.
  • the outer section can be guided into the shaped body along the effective direction of gravity. However, it is preferred if the shaped body is guided onto the outer section essentially along the force of gravity or transversely to the force of gravity onto the outer section.
  • a viscosity of the material is preferably selected in such a way that it does not emerge from the shaped body during insertion and curing.
  • a functional component can also be provided with the stator core and the stator winding, which is separated from the material when covered by the inner wall.
  • the space can thus be kept free for a functional component that is already provided before covering the at least one of the outer sections on the stator core or on the conductor segments.
  • the functional component is, for example, a cable arrangement which is electrically conductively connected or is to be connected to the conductor segments.
  • the functional component can also be a sensor.
  • the shaped body preferably has a recess on the bottom side, which is surrounded by the inner wall. This facilitates access to the functional component.
  • the molding can be left on the cover after curing.
  • the method can also include the following step: removing the shaped body after curing or during curing.
  • the shaped body can have, for example, a predetermined breaking point or several predetermined breaking points, it being possible for the predetermined breaking point or a respective predetermined breaking point to be broken open in order to remove the shaped body.
  • a surface section of the molded body covered by the material has a surface structure that prevents the material from adhering during curing.
  • the method according to the invention can also include the following step after covering or curing: applying an impregnation to the stator core and/or the material and/or the molded body.
  • an impregnation which is formed, for example, by a non-thixotropic resin, can also isolate the smallest areas that are not covered by the cover.
  • a stator for an electrical machine having a stator core which has an axial first end face and an axial second end face opposite the first end face, and a stator winding which is arranged in the stator core by and conductor segments connected to one another is formed on the first end face and has a first outer section protruding from the stator core on the first end face and a second outer section protruding from the stator core on the second end face; wherein at least one of the sections is brieflyab covered by a cover, which is formed by a hardened thixotropic material that electrically insulates the covered outer portion.
  • stator according to the invention can be transferred to the stator according to the invention, so that the advantages described above can also be achieved with this.
  • the stator according to the invention can be obtained in particular by the method according to the invention.
  • the stator according to the invention can also include a molded body which encloses the cover in sections.
  • the shaped body can have an opening which is open towards the outer section and through which the outer section extends into the material forming the cover.
  • the molded body has a base that is covered with the material forming the cover.
  • the shaped body has an inner wall pointing away from the bottom, which encloses a space that is not filled with the material.
  • the stator can also have a functional component, in particular a cable arrangement which is electrically conductively connected to the conductor segments and is arranged in the space.
  • the shaped body can have a recess on the bottom side, which is surrounded by the inner wall, with access to the component being possible through the recess and/or the component being guided away from the stator core through the recess.
  • the stator according to the invention can also have an impregnation layer which covers at least one front end of the stator core and/or the cover and/or the molded body.
  • the object on which the invention is based is also achieved by an electrical machine comprising a stator according to the invention or a stator obtained by the method according to the invention and a rotor mounted rotatably with respect to the stator, the electrical machine being set up to drive an electrically drivable vehicle.
  • the electrical machine is preferably a synchronous machine, in particular a permanently excited one.
  • the vehicle is preferably a battery electric vehicle or a fly-brid vehicle.
  • the first outer section may be located on a drive end of the electric machine.
  • the second outer portion may be on a non-drive end (B-side) of the electric machine.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a vehicle with an exemplary embodiment of an electric machine according to the invention
  • FIG. 2 shows a flow chart of the method according to the invention according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 3 is a perspective view of the stator core with the stator winding
  • Figure 4 shows a detailed view of the first outer section of the stator winding
  • Figure 5 is a schematic of end section assemblies
  • FIG. 8 shows a schematic diagram of the molded body arranged on the first outer section
  • Figure 9 shows a schematic diagram of the end section assemblies with the cover and the impregnation layer
  • FIG. 10 shows a schematic diagram of the end section arrangements with the cover and the impregnation layer according to a second exemplary embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 11 shows a schematic diagram of the shaped body according to a third exemplary embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 12 shows a schematic diagram of the shaped body according to a fourth exemplary embodiment of the method according to the invention.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of a vehicle 100 with an embodiment of an electric machine 101.
  • Electric machine 101 is set up to drive vehicle 100 and has a stator 1 and a rotor 102 .
  • the electric machine 101 is a permanently excited synchronous machine.
  • the stator 1 has a stator core 2 with an axial first end face 3 and with an axial second end face 4 opposite the first end face 3 , as well as a stator winding 5 .
  • the stator winding 5 is formed by conductor segments 6 which are arranged in the stator core 2 and are connected to one another on the first end face 3 .
  • On the first end face 3 the stator winding 5 has a first outer section 7 protruding from the stator core 2 and a second outer section 8 protruding out of the stator core 2 on the second end face 4 .
  • the first outer section 7 is covered by a cover 9 which is formed by a hardened thixotropic material which electrically insulates the first outer section 7 .
  • stator 1 has a molded body 10 which encloses the cover 9 in sections.
  • the first outer section 7 extends through an opening 11 into the material forming the cover 9 .
  • a bottom 12 of the shaped body is covered with the material.
  • the stator 1 is obtained by a manufacturing process that will be explained in more detail below.
  • FIG. 2 is a flow chart of a method for fixing the stator 1 according to a first embodiment.
  • a stator core 2 with an axial first end face 3 and with an axial second end face 4 opposite the first end face 3 and a stator winding 5 are provided.
  • the stator winding 5 is formed by conductor segments 6 arranged in the stator core 2 and connected to one another on the first face 3 and has a first outer section 7 protruding from the stator core 2 on the first face 3 and a second outer section 7 protruding from the stator core 2 on the second face 4 Outside section 8 open.
  • Fig. 3 is a perspective view of the stator core 2 with the stator winding 5.
  • the stator winding 5 also has an inner section 13 which extends between the outer sections 7, 8 within the stator core 2 in the axial direction.
  • the conductor segments 6 are rod-like metal conductors, in particular made of copper. Each conductor segment 6 has two on the first end face 4 of the stator core 2 from this outstanding end portions 14, each comprising a free end of the respective conductor segment 6 on. Each conductor segment 6 has on the second end face 4 of the stator core 2 a geabexcellent 15 protruding from this.
  • Each conductor segment 6 is accordingly removablebil det as a U-shaped bent metal rod, which extends from its first end portion 14 on the first end face 3 through the stator core 2 and on the second end face 4 of the stator core 2 emerges.
  • the conductor segment 6 forms the bending section 15 there, so that the metal rod enters the stator core 2 again at a different point in the circumferential direction and again extends to the first end face 3 .
  • the second end section 14 protrudes from the stator core 2 there.
  • Such a conductor segment 6 can also be referred to as a U-pin.
  • Such a formed Statorwick treatment 5 is also known as a hairpin winding (engl hair pin winding).
  • the outer sections 7, 8 can also be referred to as end turns.
  • Fig. 4 is a detailed view of the first outer section 7 of the stator winding 5.
  • the first outer section 7 is formed by a plurality of end section arrangements 16 .
  • Each end section arrangement 16 comprises two end sections 14 of different conductor segments 6 which are electrically conductive and mechanically connected to one another in order to form the stator winding 5.
  • the end sections 14 are connected to one another by welding.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of two end section arrangements 16.
  • the conductor segments 6 have an electrically insulating surface layer 17 which extends in the end section 14 to an intermediate position 18 lying between the free end and the stator core 2.
  • step S1 is followed by a step S2 of preparing a shaped body 10 into which a flowable, thixotropic material is or will be filled.
  • Fig. 6 is a schematic diagram of the molded body 10 in a top view and a side view.
  • the shaped body 10 has the outer shape of a hollow circular cylinder and two walls 20, 21, which are formed by an inner and an outer surface of the hollow circular cylinder.
  • the molded body 10 has an opening 11 which exposes the material, and a bottom 12 which is covered with the filled material. To this extent, the opening 11 and the base 12 form the base areas of the hollow circular cylinder.
  • the material is or was filled into the shaped body by means of a pointed nozzle 22 .
  • FIG. 2 shows a step S3, following step S2, of covering the first outer section 7 with the flowable thixotropic material, which in the present exemplary embodiment includes arranging the first outer section 7 in the molded body 10.
  • FIG. 2 shows a step S3, following step S2, of covering the first outer section 7 with the flowable thixotropic material, which in the present exemplary embodiment includes arranging the first outer section 7 in the molded body 10.
  • the first outer section 7 is inserted through the opening 11 into the material, with the material being displaced.
  • the shaped body 10 is placed on the first outer section 7 so that the force of gravity acts in the direction of the first outer section 7 while the material is being covered.
  • the thixotropic properties of the material prevent it from escaping from the opening 11 .
  • the first outer section 11 is uncovered from its axially outermost position to an intermediate position 23 between the axially outermost position and the stator core 2, so that a clearance is formed between the material and the stator core 2.
  • the material covers the exposed metal surface 19 (see Fig. 5) completely and overlaps the surface layer 17 (see Fig. 5).
  • Step S3 is followed by a step S4 of hardening the material so that it forms a cover 9 that electrically isolates the covered first outer section 7 .
  • the force of gravity acts on the material in the direction of the first outer section 7. Curing can take place at room temperature and/or with additional supply of heat and/or by exposure to UV light.
  • Fig. 8 shows a schematic diagram of the shaped body 10 with the cover 9 arranged on the first outer section 7.
  • Step S4 is followed by a step S5 of applying an impregnation layer 24 to the stator core 2, to the sections of the first outer section 6 not covered by the material, to the material and to the molded body.
  • an impregnating agent e.g. an epoxy resin, penetrates even the smallest free spaces that may exist between the material or the cover 9 and the conductor segments 6.
  • the cover 9 thus not only enables electrical insulation of the conductor segments 6 in the first outer section 7. After curing, the cover 9 provides additional mechanical stability and inhibits a change in the relative positions of the conductor segments 6, in particular the end sections 14, in the course of further Manufacturing or during the operation of the electrical machine 101. As a result, local excessive increases in the electrical field strength and the risk of breakdowns can be prevented.
  • the thixotropic material offers the possibility of placing the filled shaped body 10 on the first outer section 7 without the material escaping. This simplifies production, since the steps can easily be automated, and saves costs. Further exemplary embodiments of the method are explained below, for which the preceding explanations apply analogously, apart from the deviations explained.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of the end section assemblies 16 with the cover 9 and the impregnation layer 24 according to a second exemplary embodiment of the method according to the invention.
  • the first outer section 7 is covered in step S3 from its axially outermost position to the stator core 2 .
  • Fig. 11 is a schematic diagram of the molded body according to a third embodiment example of the method.
  • the shaped body 10 in step S3 is provided with a predetermined breaking point 25 and with a surface structure 26 which prevents the material from adhering during curing.
  • Step S4 is followed by an additional step S4a of removing the shaped body 10 after curing.
  • the mold can also be removed in step S4 of curing.
  • a stator 1 obtained by this exemplary embodiment corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 1 without shaped body 10.
  • Fig. 12 is a schematic diagram of the molded body according to a fourth embodiment example of the method.
  • a functional component (not shown) is also provided with the stator core 2 and the conductor segments 6.
  • a shaped body 10 is provided here, which additionally has an inner wall 27 protruding from the bottom 12, which encloses a space not filled with the material.
  • the molded body 10 also has a bottom recess 28 which is surrounded by the inner wall 27 .
  • the inner wall 27 separates the functional component from the material, so that access to the functional component is possible through the recess 28, in particular after curing.
  • the functional component is not provided in step S1, but is arranged in the space enclosed by the inner wall 27 in an additional step S6.
  • this can therefore additionally have the functional component, in particular a cable arrangement which is electrically conductively connected to the conductor segments 6 and which is arranged in the space.
  • the cover 9 alternatively covers the second outer section 8 or a further cover which covers the second outer section 8 is additionally provided.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a stator (1) for an electric machine (101), comprising the following steps: – providing a stator core (2), which has a first axial end face (3) and a second axial end face (4) on the opposite side from the first end face (3), and a stator winding (5), which is formed by conductor segments (6) arranged in the stator core (2) and interconnected at the first end face (3), and has a first external portion (7) protruding out of the stator core (2) at the first end face (3) and a second external portion (8) protruding out of the stator core (2) at the second end face (4); and – covering at least one of the external portions (7) with a fluid thixotropic material.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES STATORS FÜR EINE ELEKTRISCHE MASCHINE, STATOR FÜR EINE ELEKTRISCHE MASCHINE UND ELEKTRISCHE MASCHINE PROCESS FOR MANUFACTURE OF STATOR FOR ELECTRICAL MACHINE, STATOR FOR ELECTRICAL MACHINE AND ELECTRICAL MACHINE
Statoren mit einem Statorkern und einer Statorwicklung, die durch im Statorkern angeordnete und an einer ersten Stirnseite des Statorkerns miteinander verbunde nen Leitersegmenten ausgebildet ist, sind bereits bekannt. Eine solche Statorwick lungen wird auch als Haarnadelwicklung (englisch hairpin winding) bezeichnet.Stators with a stator core and a stator winding, which is formed by conductor segments arranged in the stator core and connected to one another on a first end face of the stator core, are already known. Such Statorwick lungs is also referred to as a hairpin winding (English hairpin winding).
Aus beiden Stirnseiten des Statorkern ragen dabei Außenabschnitte heraus, von denen zumindest einer mit einer elektrisch isolierenden Abdeckung versehen sein kann. Outer sections protrude from both end faces of the stator core, at least one of which can be provided with an electrically insulating cover.
DE 10 2004 003 557 A1 offenbart beispielsweise einen Stator für eine elektrody namische Maschine, welcher einen ringförmigen Statorkern und eine im Stator kern angebrachte Statorwicklung aufweist. Basislitzen der Statorwicklung sind da bei so ausgebildet, dass Verbindungabschnitte zwischen Endabschnitten der Ba sislitzen ausgebildet sind. Jeder der Verbindungabschnitte ist durch eine elektri sche isolierende Schicht, welche beispielsweise aus einem Epoxidharz besteht, abgedeckt. DE 10 2004 003 557 A1, for example, discloses a stator for an electrodynamic machine, which has an annular stator core and a stator winding mounted in the stator core. Base strands of the stator winding are formed in such a way that connecting portions are formed between end portions of the base strands. Each of the connection portions is covered by an electrical insulating layer made of, for example, an epoxy resin.
Eine solche Abdeckung kann beispielsweise durch Eintauchen des Außenab schnitts in einen fließfähigen Werkstoff und anschließendes Aushärten des Werk stoffs ausgebildet werden. Während des Fertigungsprozesses des Stators kann es zu mechanischen Verformungen der Leitersegmente im Außenabschnitt kommen, wodurch deren Abstände zueinander verändert wird. Dadurch können lokal er höhte elektrische Feldstärken, die einen Teildurchschlag verursachen können, o- der sogar Kurzschlüsse auftreten. Diese Abstände können sich auch durch Tem peraturveränderungen während des Fertigungsprozesses verändern, insbeson dere wenn Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizien- ten zum Einsatz kommen. Außerdem können sich in der Abdeckung Luftein schlüsse bilden. Auch innerhalb solcher Lufteinschlüsse kann es zu lokalen Erhö hungen der elektrischen Feldstärke kommen. Such a cover can be formed, for example, by immersing the outer section in a flowable material and then curing the material. Mechanical deformation of the conductor segments in the outer section can occur during the manufacturing process of the stator, as a result of which their distances from one another are changed. This can result in locally increased electric field strengths, which can cause partial breakdown or even short circuits. These distances can also change due to temperature changes during the manufacturing process, especially when materials with different thermal expansion coefficients are used. be used. In addition, air pockets can form in the cover. Local increases in the electric field strength can also occur within such air pockets.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen demgegenüber verbesserten Sta tor für eine elektrische Maschine anzugeben. The invention is based on the object of specifying an improved Sta tor for an electrical machine.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine, umfassend folgende Schritte: Bereit stellen eines Statorkerns, der eine axiale erste Stirnseite und eine der ersten Stirn seite gegenüberliegende axiale zweite Stirnseite aufweist, und einer Statorwick lung, die durch im Statorkern angeordnete und an der ersten Stirnseite miteinan der verbundene Leitersegmente ausgebildet ist und einen an der ersten Stirnseite aus dem Statorkern herausragenden ersten Außenabschnitt und einen an der zweiten Stirnseite aus dem Statorkern herausragenden zweiten Außenabschnitt aufweist; Bedecken zumindest eines der Außenabschnitte mit einem fließfähigen thixotropen Werkstoff; und Aushärten des Werkstoffs, sodass dieser eine den be deckten Außenabschnitt elektrisch isolierende Abdeckung ausbildet. This object is achieved according to the invention by a method for producing a stator for an electrical machine, comprising the following steps: providing a stator core which has an axial first end face and an axial second end face opposite the first end face, and a stator winding which is conductor segments arranged in the stator core and connected to one another at the first end and having a first outer section protruding from the stator core at the first end and a second outer section protruding from the stator core at the second end; covering at least one of the outer sections with a flowable thixotropic material; and curing the material to form a cover electrically insulating the covered outer portion.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektri sche Maschine umfasst einen Schritt des Bereitstellens eines Statorkerns und ei ner Statorwicklung. Der Statorkern weist eine axiale erste Stirnseite und eine axi ale zweite Stirnseite auf. Die zweite Stirnseite liegt der ersten Stirnseite gegen über. Die Statorwicklung ist durch Leitersegmente ausgebildet. Die Leiterseg mente sind im Statorkern angeordnet und an der ersten Stirnseite miteinander ver bunden. Die Statorwicklung weist einen ersten Außenabschnitt und einen zweiten Außenabschnitt auf. Der erste Außenabschnitt ragt an der ersten Stirnseite aus dem Statorkern heraus. Der zweite Außenabschnitt ragt an der zweiten Stirnseite aus dem Statorkern heraus. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Bede- ckens zumindest eines der Außenabschnitte mit einem fließfähigen thixotropen Werkstoff. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Aushärtens des Werk stoffs, sodass die der Werkstoff eine den bedeckten Außenabschnitt elektrische isolierende Abdeckung ausbildet. The method according to the invention for producing a stator for an electrical machine comprises a step of providing a stator core and a stator winding. The stator core has an axial first face and an axial second face. The second face is opposite the first face. The stator winding is formed by conductor segments. The conductor segments are arranged in the stator core and are connected to one another on the first end face. The stator winding has a first outer section and a second outer section. The first outer section protrudes from the stator core at the first end face. The second outer section protrudes from the stator core at the second end face. The method further includes a step of covering at least one of the outer sections with a flowable thixotrope Material. The method further includes a step of curing the material such that the material forms an electrically insulating cover over the covered outer portion.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, einen thixotropen Werkstoff zur Ausbil dung der Abdeckung zu verwenden. Ein solches Material ist wegen seiner Theolo gischen Fließeigenschaften besonders einfach handhabbar und formt sich gut an die Außenform des Außenbereichs an. Außerdem werden die Leitersegmente des Außenabschnitts durch den Werkstoff mechanisch stabilisiert, sodass sie während des Fertigungsprozesses des Stators und während seines Betriebs ihre Abstände zueinander beibehalten können. Dadurch können thermisch oder mechanisch be dingte Veränderungen der Abstände der Leitersegmente gehemmt oder vermie den werden, was lokale elektrische Felderhöhungen und eine damit verbundene Gefahr von elektrischen Durchschlägen reduziert. The invention is based on the idea of using a thixotropic material to construct the cover. Because of its theological flow properties, such a material is particularly easy to handle and adapts well to the external shape of the outdoor area. In addition, the conductor segments of the outer section are mechanically stabilized by the material, so that they can maintain their mutual spacing during the manufacturing process of the stator and during its operation. As a result, thermally or mechanically caused changes in the distances between the conductor segments can be inhibited or avoided, which reduces local increases in electric fields and the associated risk of electric breakdowns.
Der Werkstoff kann eine Viskosität von wenigstens 5 Pascalsekunden, bevorzugt wenigstens 8 Pascalsekunden, besonders bevorzugt wenigstens 10 Pascalsekun den aufweisen. Der Werkstoff kann eine mechanische Spannungsbeständigkeit von wenigstens 35 Millipascal, bevorzugt wenigstens 60 Millipascal, besonders bevorzugt wenigstens 70 Millipascal, aufweisen. Der Werkstoff kann eine elektri sche Spannungsbeständigkeit von wenigstens 5 Kilovolt, bevorzugt wenigstens 8 Kilovolt, besonders bevorzugt wenigstens 10 Kilovolt aufweisen. Der Werkstoff weist bevorzugt eine chemische Beständigkeit gegenüber Ölen, insbesondere Ge triebeölen, und/oder ungesättigten Polyesterharzen und/oder ungesättigten Po lyimidharzen und/oder Polyamiden und/oder Polyimiden und/oder Epoxidharzen auf. Der Werkstoff kann eine Temperaturbeständigkeit von wenigstens 150 °C, be vorzugt wenigstens 180 °C, aufweisen. Der Werkstoff kann wenigstens der Isolati onsstoffklasse F, insbesondere der Isolationsstoffklasse H, gemäß DIN EN 60085 entsprechen. Vorzugsweise umfasst der Werkstoff ein Grundmaterial und einen Füllstoff. Das Grundmaterial kann ein Epoxidharz und/oder ein Polyurethanharz und/oder ein Si likonharz umfassen. Solche Grundstoffe sind beispielsweise von Gelbeschichtun gen, Wärmeleitpasten oder Vergussmaterialien bekannt. Der Füllstoff kann eine Siliziumverbindung, zum Beispiel Quarzsand oder Silica, und/oder Metalloxide und/oder thixotrope Stoffe oder Puder umfassen. Das Aushärten kann bei Raum temperatur und/oder unter zusätzliche Wärmezufuhr und/oder durch unter Ein strahlung von UV-Licht erfolgen The material can have a viscosity of at least 5 pascal seconds, preferably at least 8 pascal seconds, particularly preferably at least 10 pascal seconds. The material can have a mechanical stress resistance of at least 35 millipascals, preferably at least 60 millipascals, particularly preferably at least 70 millipascals. The material can have an electrical voltage resistance of at least 5 kilovolts, preferably at least 8 kilovolts, particularly preferably at least 10 kilovolts. The material preferably has chemical resistance to oils, in particular gear oils, and/or unsaturated polyester resins and/or unsaturated polyimide resins and/or polyamides and/or polyimides and/or epoxy resins. The material can have a temperature resistance of at least 150°C, preferably at least 180°C. The material can at least correspond to insulation material class F, in particular insulation material class H, according to DIN EN 60085. The material preferably comprises a base material and a filler. The base material can comprise an epoxy resin and/or a polyurethane resin and/or a silicon resin. Such base materials are known, for example, from gel coatings, thermally conductive pastes or potting materials. The filler may comprise a silicon compound, for example quartz sand or silica, and/or metal oxides and/or thixotropic substances or powder. Curing can take place at room temperature and/or with additional supply of heat and/or by exposure to UV light
Die Abdeckung bedeckt den Außenabschnitt vorzugsweise als zusammenhängen der Körper, der sich über den gesamten Umfang und die gesamte radiale Erstre ckung des Außenabschnitts erstreckt. Alternativ kann die Abdeckung nur Teile des Außenabschnitts bedecken. Dann können eine weitere oder mehrere weitere Ab deckungen ausgebildet werden. The cover preferably covers the outer portion as a continuous body extending around the entire circumference and radial extent of the outer portion. Alternatively, the cover can only cover parts of the outer portion. Then one more or more more from covers can be formed.
Der Statorkern ist vorzugsweise durch eine Vielzahl von axial geschichteten und gegeneinander elektrisch isolierten Einzelblechen, insbesondere als Blechpaket, ausgebildet. Die Statorwicklung weist bevorzugt einen Innenabschnitt auf, der sich zwischen den Außenabschnitten innerhalb des Statorkerns in axialer Richtung er streckt. Bevorzugt weist der Statorkern in Umfangsrichtung angeordnete und sich in axialer Richtung erstreckende Nuten auf, in denen der Innenabschnitt angeord net ist. Die Leitersegmente sind bevorzugt stabartige Metalleiter, insbesondere aus Kupfer. Eine Querschnittsfläche der Leitersegmente beträgt vorzugsweise we nigstens 3 Quadratmillimeter, bevorzugt wenigstens 5 Quadratmillimeter, beson ders bevorzugt wenigstens 8 Quadratmillimeter. The stator core is preferably formed by a large number of individual laminations which are axially layered and electrically insulated from one another, in particular as a laminated core. The stator winding preferably has an inner portion that extends between the outer portions inside the stator core in the axial direction. The stator core preferably has slots which are arranged in the circumferential direction and extend in the axial direction and in which the inner section is arranged. The conductor segments are preferably rod-like metal conductors, in particular made of copper. A cross-sectional area of the conductor segments is preferably at least 3 square millimeters, preferably at least 5 square millimeters, particularly preferably at least 8 square millimeters.
Jedes Leitersegment kann wenigstens einen an der ersten Stirnseite des Stator kerns aus diesem herausragenden Endabschnitt, der ein freies Ende des jeweili gen Leitersegments umfasst, aufweisen. Bevorzugt sind zwei Endabschnitte vor gesehen. Der erste Außenabschnitt kann durch mehrere Endabschnittsanordnun gen, die jeweils wenigstens zwei zum Ausbilden der Statorwicklung elektrisch leit- fähig und mechanisch miteinander verbundene Endabschnitte umfasst, ausgebil det sein. Die Endabschnitte sind beispielsweise stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen, miteinander verbunden. Each conductor segment can have at least one end section protruding from the first end face of the stator core and comprising a free end of the respective conductor segment. Two end sections are preferably seen before. The first outer section can be formed by a plurality of end section arrangements, each of which has at least two electrically conductive elements for forming the stator winding. capable and mechanically interconnected end sections, be formed. The end sections are, for example, connected to one another in a materially bonded manner, in particular by welding.
In bevorzugter Ausgestaltung werden zum Bedecken des ersten Außenabschnitts die Endabschnittsanordnungen mit dem Werkstoff bedeckt. Dadurch können ins besondere mechanisch oder thermisch bedingte Änderungen der Relativpositio nen der Endabschnittsanordnungen durch den Werkstoff wirksam gehemmt oder unterbunden werden. In a preferred embodiment, the end section arrangements are covered with the material to cover the first outer section. As a result, in particular mechanically or thermally induced changes in the relative positions of the end section arrangements can be effectively inhibited or prevented by the material.
Vorzugsweise weisen die Leitersegmente jeweils eine elektrisch isolierende Ober flächenschicht, die sich im Endabschnitt bis zu einer zwischen dem freien Ende und dem Statorkern liegenden Zwischenposition erstreckt, und eine freiliegende Metalloberfläche, die sich eine Stelle, an welcher die zwei Endabschnitte miteinan der verbunden sind, umfassend von der Zwischenposition bis zum freien Ende er streckt, auf. Bevorzugt werden die freiliegenden Metalloberflächen mit dem Werk stoff bedeckt. Preferably, the conductor segments each have an electrically insulating surface layer that extends in the end portion to an intermediate position between the free end and the stator core, and an exposed metal surface that includes a location at which the two end portions are joined together from the intermediate position to the free end he stretches on. The exposed metal surfaces are preferably covered with the material.
Die Leitersegmente können zumindest teilweise einen an der zweiten Stirnseite des Statorkerns aus diesem herausragenden Biegeabschnitt aufweisen. Dabei kann der zweite Außenabschnitt durch die Biegeabschnitte ausgebildet sein. In bevorzugter Ausgestaltung werden zum Bedecken des zweiten Außenabschnitts die Biegeabschnitte bedeckt. The conductor segments can at least partially have a bent section protruding from this on the second end face of the stator core. In this case, the second outer section can be formed by the bending sections. In a preferred embodiment, the bending sections are covered to cover the second outer section.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Bedecken des zumindest einen Außenabschnitts von dessen axial äu ßerster Position bis zum Statorkern erfolgt. Dies ermöglicht eine mechanisch be sonders stabile Ausbildung der Abdeckung. According to a development of the method according to the invention, it is provided that the at least one outer section is covered from its axially outermost position to the stator core. This allows a mechanically be particularly stable design of the cover.
Gemäß einer alternativen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens er folgt das Bedecken des zumindest einen Außenabschnitts von dessen axial äu ßerster Position bis zu einer zwischen der axial äußersten Position und dem Statorkern liegenden Zwischenposition, sodass ein Freiraum zwischen der Abde ckung und dem Statorkern ausgebildet wird. Dies ermöglicht eine materialsparen dere Stabilisierung des Außenabschnitts. According to an alternative development of the method according to the invention, the at least one outer section is covered from its axially outermost position to a position between the axially outermost position and the Statorkern lying intermediate position, so that a clearance between the cover and the stator core is formed. This allows a more material-saving stabilization of the outer section.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner folgenden Schritt umfassen: Bereit stellen eines Formkörpers, in den der Werkstoff eingefüllt ist; wobei das Bedecken durch ein Anordnen des einen Außenabschnitts in dem Formkörper erfolgt. Ein solcher Formkörper erleichtert die Flandhabung des Werkstoffs und kann eine Form der Abdeckung vorgeben. Der Formkörper kann aus einem Faser-Matrix- Flalbzeug, beispielsweise BMC (Bulk Molding Compound), SMC (Sheet Molding Compound) oder PPS (Polyphenylensulfid), gebildet sein. The method according to the invention can also include the following step: providing a shaped body into which the material is filled; wherein the covering occurs by arranging the one outer portion in the shaped body. Such a shaped body makes it easier to handle the material and can specify the shape of the cover. The shaped body can be formed from a fiber matrix fluff, for example BMC (Bulk Molding Compound), SMC (Sheet Molding Compound) or PPS (polyphenylene sulfide).
Bevorzugt hat der Formkörper die Außenform eines hohlen Zylinders, insbeson dere Kreiszylinders, und zwei Wände, die durch eine innere und eine äußere Man telfläche des hohlen Zylinders ausgebildet sind. Die äußere Mantelfläche wird be vorzugt radial außerhalb des Außenabschnitts angeordnet. Die innere Mantelflä che wird bevorzugt radial innerhalb des Außenabschnitts angeordnet. The shaped body preferably has the external shape of a hollow cylinder, in particular a circular cylinder, and two walls which are formed by an inner and an outer surface of the hollow cylinder. The outer lateral surface is preferably arranged radially outside of the outer section. The inner surface area is preferably arranged radially inside the outer section.
Alternativ oder zusätzlich weist der Formkörper einen Boden auf, der mit dem ein gefüllten Werkstoff bedeckt ist. Der Boden definiert dabei insbesondere eine wei tere ringförmige Grundfläche des Zylinders. Es wird bevorzugt, wenn die Schwer kraft während des Einführens und/oder des Aushärtens vom Boden in Richtung der Öffnung wirkt. Mit anderen Worten kann eine gedachte Linie von einem Punkt des Bodes zu einem, insbesondere äußeren, Rand der Öffnung parallel zur Schwerkraft verlaufen. Alternatively or additionally, the molded body has a base that is covered with the filled material. In this case, the bottom defines in particular a further annular base area of the cylinder. It is preferred that gravity acts from the bottom towards the opening during insertion and/or curing. In other words, an imaginary line can run parallel to gravity from a point on the floor to an, in particular outer, edge of the opening.
Der Formkörper weist bevorzugt einen Boden, der mit dem eingefüllten Werkstoff bedeckt ist, eine Wand, die sich von dem Boden derart erstreckt, dass sie den ein gefüllten Werkstoff begrenzt und eine Öffnung umschließt, welche den Werkstoff freilegt, aufweist, wobei das Anordnen durch ein Einführen des einen Außenab schnitts durch die Öffnung in den Werkstoff unter Verdrängung des Werkstoffs durch den Außenabschnitt erfolgt. Die Öffnung definiert dabei insbesondere eine ringförmige Grundfläche des Zylinders. The shaped body preferably has a floor covered with the filled material, a wall extending from the floor so as to define the filled material and an opening enclosing the material exposed, having, wherein the arranging takes place by inserting the one outer section through the opening in the material with the material being displaced by the outer section. The opening in particular defines an annular base area of the cylinder.
Besonders bevorzugt wirkt die Schwerkraft während des Bedeckens und/oder des Aushärtens vom Werkstoff in Richtung des Außenabschnitts. Der Außenabschnitt muss dadurch nicht - wie herkömmlich vorgesehen - in einen elektrisch isolieren den Werkstoff eingetaucht werden. Vielmehr kann der Werkstoff durch Nutzung seiner thixotropen Eigenschaften in Wirkrichtung der Schwerkraft den Außenab schnitt aufgebracht werden, ohne dass der Werkstoff verläuft. The force of gravity particularly preferably acts in the direction of the outer section during the covering and/or curing of the material. As a result, the outer section does not have to be immersed in an electrically insulating material, as is conventionally the case. Rather, the material can be applied to the outer section by using its thixotropic properties in the direction of gravity without the material running.
Der Außenabschnitt kann entlang der Wirkrichtung der Schwerkraft in den Form körper geführt werden. Es wird aber bevorzugt, wenn der Formkörper auf den Au ßenabschnitt im Wesentlichen entlang der Schwerkraft oder quer zur Schwerkraft auf den Außenabschnitt geführt wird. Bevorzugt ist eine Viskosität des Werkstoffs so gewählt ist, dass er während des Einführens und des Aushärtens nicht aus dem Formkörper heraustritt. The outer section can be guided into the shaped body along the effective direction of gravity. However, it is preferred if the shaped body is guided onto the outer section essentially along the force of gravity or transversely to the force of gravity onto the outer section. A viscosity of the material is preferably selected in such a way that it does not emerge from the shaped body during insertion and curing.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Formkörper eine vom Boden, sich in Richtung der Öffnung erstreckende Innenwand aufweist, welche einen nicht mit dem Werkstoff befüllten Raum abgrenzt. Provision can furthermore be made for the shaped body to have an inner wall which extends from the bottom in the direction of the opening and delimits a space which is not filled with the material.
Dabei kann mit dem Statorkern und der Statorwicklung ferner eine Funktionskom ponente bereitgestellt werden, die beim Bedecken durch die Innenwand vom Werkstoff getrennt wird. Der Raum kann somit für eine Funktionskomponente frei gehalten werden, die bereits vor dem Bedecken des zumindest einen der Außen abschnitte am Statorkern bzw. an den Leitersegmenten vorgesehen ist. In this case, a functional component can also be provided with the stator core and the stator winding, which is separated from the material when covered by the inner wall. The space can thus be kept free for a functional component that is already provided before covering the at least one of the outer sections on the stator core or on the conductor segments.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Verfahren nach dem Bedecken einen Schritt des Anordnens einer Funktionskomponente in dem Raum umfasst. So kann der Raum einen Zugriff auf den Statorkern und/oder die Leitersegmente er lauben, um nach dem Bedecken die Funktionskomponente anzuordnen. Alternatively, provision can be made for the method to include a step of arranging a functional component in the space after the covering. So the space may allow access to the stator core and/or the conductor segments to arrange the functional component after covering.
In beiden vorgenannten Fällen ist die Funktionskomponente beispielsweise eine mit den Leitersegmenten elektrisch leitfähig verbundene oder zu verbindende Ka belanordnung. Alternativ kann die Funktionskomponente auch ein Sensor sein. In both of the aforementioned cases, the functional component is, for example, a cable arrangement which is electrically conductively connected or is to be connected to the conductor segments. Alternatively, the functional component can also be a sensor.
Vorzugsweise weist der Formkörper bodenseitig eine Ausnehmung auf, welche von der Innenwand umgeben ist. Dies erleichtert einen Zugriff auf die Funktions komponente. The shaped body preferably has a recess on the bottom side, which is surrounded by the inner wall. This facilitates access to the functional component.
Der Formkörper kann nach dem Aushärten auf der Abdeckung belassen werden. Alternativ kann das Verfahren aber auch folgenden Schritt umfassen: Entfernen des Formkörper nach dem Aushärten oder während des Aushärtens. Dazu kann der Formkörper beispielsweise eine Sollbruchstelle oder mehrere Sollbruchstellen aufweisen, wobei zum Entfernen des Formkörpers die oder eine jeweilige Soll bruchstelle aufgebrochen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann vorgese hen sein, dass ein durch den Werkstoff bedeckter Oberflächenabschnitt des Form körpers eine ein Anhaften des Werkstoffs während des Aushärtens hemmende Oberflächenstruktur aufweist. The molding can be left on the cover after curing. Alternatively, the method can also include the following step: removing the shaped body after curing or during curing. For this purpose, the shaped body can have, for example, a predetermined breaking point or several predetermined breaking points, it being possible for the predetermined breaking point or a respective predetermined breaking point to be broken open in order to remove the shaped body. Alternatively or additionally, it can be provided that a surface section of the molded body covered by the material has a surface structure that prevents the material from adhering during curing.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner folgenden Schritt nach dem Bede cken oder Aushärten umfassen: Aufbringen einer Imprägnierung auf den Stator kern und/oder den Werkstoff und/oder den Formkörper. Durch eine solche Impräg nierung, die beispielsweise durch ein nicht thixotropes Harz ausgebildet wird, kön nen auch kleinste Bereiche, die nicht von der Abdeckung erfasst sind, isoliert wer den. The method according to the invention can also include the following step after covering or curing: applying an impregnation to the stator core and/or the material and/or the molded body. Such an impregnation, which is formed, for example, by a non-thixotropic resin, can also isolate the smallest areas that are not covered by the cover.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine, aufweisend einen Statorkern, der eine axiale erste Stirnseite und eine der ersten Stirnseite gegenüberliegende axiale zweiten Stirn seite aufweist, und eine Statorwicklung, die durch im Statorkern angeordnete und an der ersten Stirnseite miteinander verbundene Leitersegmente ausgebildet ist und einen an der ersten Stirnseite aus dem Statorkern herausragenden ersten Au ßenabschnitt und einen an der zweiten Stirnseite aus dem Statorkern herausra genden zweiten Außenabschnitt aufweist; wobei zumindest einer der Außenab schnitte durch eine Abdeckung bedeckt ist, welche durch einen ausgehärteten thixotropen Werkstoff, der den bedeckten Außenabschnitt elektrisch isoliert, aus gebildet ist. The object on which the invention is based is also achieved by a stator for an electrical machine, having a stator core which has an axial first end face and an axial second end face opposite the first end face, and a stator winding which is arranged in the stator core by and conductor segments connected to one another is formed on the first end face and has a first outer section protruding from the stator core on the first end face and a second outer section protruding from the stator core on the second end face; wherein at least one of the sections is Außenab covered by a cover, which is formed by a hardened thixotropic material that electrically insulates the covered outer portion.
Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auf den erfindungsgemäßen Stator übertragen, sodass auch mit diesem die zuvor be schriebenen Vorteile erzielt werden können. Der erfindungsgemäße Stator ist ins besondere durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich. All statements regarding the method according to the invention can be transferred to the stator according to the invention, so that the advantages described above can also be achieved with this. The stator according to the invention can be obtained in particular by the method according to the invention.
Der erfindungsgemäße Stator kann ferner einen Formkörper umfassen, welcher die Abdeckung abschnittsweise umschließt. The stator according to the invention can also include a molded body which encloses the cover in sections.
Der Formkörper kann eine zum Außenabschnitt hin geöffnete Öffnung aufweisen, durch welche sich der Außenabschnitt in den die Abdeckung ausbildenden Werk stoff hineinerstreckt. Alternativ oder zusätzlich weist der Formkörper einen Boden auf, der mit dem die Abdeckung ausbildenden Werkstoff bedeckt ist. The shaped body can have an opening which is open towards the outer section and through which the outer section extends into the material forming the cover. Alternatively or additionally, the molded body has a base that is covered with the material forming the cover.
In bevorzugter Ausgestaltung weist der Formkörper eine vom Boden wegweisende Innenwand auf, welche einen nicht mit dem Werkstoff befüllten Raum umschließt. Der Stator kann ferner eine Funktionskomponente, insbesondere eine elektrisch leitfähig mit den Leitersegmenten verbundene Kabelanordnung, aufweisen, die in dem Raum angeordnet ist. Der Formkörper kann bodenseitig eine Ausnehmung aufweisen, welche von der Innenwand umgeben ist, wobei durch die Ausnehmung ein Zugriff auf die Komponente möglich ist und/oder die Komponente durch die Ausnehmung hindurch vom Statorkern weggeführt ist. Der erfindungsgemäße Stator kann ferner eine Imprägnierungsschicht aufweisen, welche zumindest ein stirnseitiges Ende des Statorkerns und/oder die Abdeckung und/oder den Formkörper bedeckt. In a preferred embodiment, the shaped body has an inner wall pointing away from the bottom, which encloses a space that is not filled with the material. The stator can also have a functional component, in particular a cable arrangement which is electrically conductively connected to the conductor segments and is arranged in the space. The shaped body can have a recess on the bottom side, which is surrounded by the inner wall, with access to the component being possible through the recess and/or the component being guided away from the stator core through the recess. The stator according to the invention can also have an impregnation layer which covers at least one front end of the stator core and/or the cover and/or the molded body.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch eine elektri sche Maschine, umfassend einen erfindungsgemäßen Stator oder einen durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen Stator und einen drehbar bezüglich des Stators gelagerten Rotor, wobei die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, ein elektrisch antreibbares Fahrzeug anzutreiben. The object on which the invention is based is also achieved by an electrical machine comprising a stator according to the invention or a stator obtained by the method according to the invention and a rotor mounted rotatably with respect to the stator, the electrical machine being set up to drive an electrically drivable vehicle.
Die elektrische Maschine ist vorzugsweise eine, insbesondere permanenterregte, Synchronmaschine. Das Fahrzeug ist vorzugsweise ein batterieelektrisches Fahr zeug oder ein Flybridfahrzeug. The electrical machine is preferably a synchronous machine, in particular a permanently excited one. The vehicle is preferably a battery electric vehicle or a fly-brid vehicle.
Der erste Außenabschnitt kann sich auf einer A-Seite (engl drive end) der elektri schen Maschine befinden. Der zweite Außenabschnitt kann sich auf einer B-Seite (engl non-drive end) der elektrischen Maschine befinden. The first outer section may be located on a drive end of the electric machine. The second outer portion may be on a non-drive end (B-side) of the electric machine.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeich nungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen: Further details and advantages of the present invention result from the exemplary embodiments described below and from the drawings. These are schematic representations and show:
Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine; 1 shows a schematic diagram of a vehicle with an exemplary embodiment of an electric machine according to the invention;
Fig. 2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem ers ten Ausführungsbeispiel; 2 shows a flow chart of the method according to the invention according to a first exemplary embodiment;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Statorkerns mit der Statorwicklung; 3 is a perspective view of the stator core with the stator winding;
Fig. 4 eine Detailansicht des ersten Außenabschnitts der Statorwicklung; Fig. 5 eine Prinzipskizze von Endabschnittsanordnungen; 4 shows a detailed view of the first outer section of the stator winding; Figure 5 is a schematic of end section assemblies;
Fig. 6 eine Prinzipskizze des Formkörpers; 6 shows a basic sketch of the shaped body;
Fig. 7 eine Prinzipskizze des Anordnens des Formkörpers auf dem ersten Au ßenabschnitt; 7 shows a schematic diagram of the arrangement of the shaped body on the first outer section;
Fig. 8 eine Prinzipskizze des am ersten Außenabschnitt angeordneten Formkör pers; 8 shows a schematic diagram of the molded body arranged on the first outer section;
Fig. 9 eine Prinzipskizze der Endabschnittsanordnungen mit der Abdeckung und der Imprägnierungsschicht; Figure 9 shows a schematic diagram of the end section assemblies with the cover and the impregnation layer;
Fig. 10 eine Prinzipskizze der Endabschnittsanordnungen mit der Abdeckung und der Imprägnierungsschicht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens; 10 shows a schematic diagram of the end section arrangements with the cover and the impregnation layer according to a second exemplary embodiment of the method according to the invention;
Fig. 11 eine Prinzipskizze des Formkörpers gemäß einem dritten Ausführungsbei spiel des erfindungsgemäßen Verfahrens; und 11 shows a schematic diagram of the shaped body according to a third exemplary embodiment of the method according to the invention; and
Fig. 12 eine Prinzipskizze des Formkörpers gemäß einem vierten Ausführungsbei spiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. 12 shows a schematic diagram of the shaped body according to a fourth exemplary embodiment of the method according to the invention.
Fig. 1 ist eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs 100 mit einem Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 101. Fig. 1 is a schematic diagram 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 und einen Rotor 102 auf. Exemplarisch ist die elektrische Maschine 101 eine permanenterregte Synchronmaschine. Der Stator 1 weist einen Statorkern 2 mit einer axialen ersten Stirnseite 3 und mit einer der ersten Stirnseite 3 gegenüberliegenden axialen zweiten Stirnseite 4 so wie eine Statorwicklung 5 auf. Die Statorwicklung 5 ist durch im Statorkern 2 ange ordnete und an der ersten Stirnseite 3 miteinander verbundene Leitersegmente 6 ausgebildet. An der ersten Stirnseite 3 weist die Statorwicklung 5 einen aus dem Statorkern 2 herausragenden ersten Außenabschnitt 7 und einen an der zweiten Stirnseite 4 aus dem Statorkern 2 herausragenden zweiten Außenabschnitt 8 auf. Der erste Außenabschnitt 7 ist durch eine Abdeckung 9 bedeckt, welche durch ei nen ausgehärteten thixotropen Werkstoff, der den ersten Außenabschnitt 7 elektrisch isoliert, ausgebildet. Electric machine 101 is set up to drive vehicle 100 and has a stator 1 and a rotor 102 . By way of example, the electric machine 101 is a permanently excited synchronous machine. The stator 1 has a stator core 2 with an axial first end face 3 and with an axial second end face 4 opposite the first end face 3 , as well as a stator winding 5 . The stator winding 5 is formed by conductor segments 6 which are arranged in the stator core 2 and are connected to one another on the first end face 3 . On the first end face 3 the stator winding 5 has a first outer section 7 protruding from the stator core 2 and a second outer section 8 protruding out of the stator core 2 on the second end face 4 . The first outer section 7 is covered by a cover 9 which is formed by a hardened thixotropic material which electrically insulates the first outer section 7 .
Daneben weist der Stator 1 einen Formkörper 10 auf, welcher die Abdeckung 9 abschnittsweise umschließt. Durch eine Öffnung 11 erstreckt sich der erste Au ßenabschnitt 7 in den die Abdeckung 9 ausbildenden Werkstoff. Ein Boden 12 des Formkörpers ist dem Werkstoff bedeckt. In addition, the stator 1 has a molded body 10 which encloses the cover 9 in sections. The first outer section 7 extends through an opening 11 into the material forming the cover 9 . A bottom 12 of the shaped body is covered with the material.
Der Stator 1 ist durch ein Fierstellungsverfahren erhalten, das im Folgenden näher erläutert wird. The stator 1 is obtained by a manufacturing process that will be explained in more detail below.
Fig. 2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Fierstellung des Stators 1 ge mäß einem ersten Ausführungsbeispiel. FIG. 2 is a flow chart of a method for fixing the stator 1 according to a first embodiment.
In einem ersten Schritt S1 werden ein Statorkern 2 mit einer axialen ersten Stirn seite 3 und mit einer der ersten Stirnseite 3 gegenüberliegenden axialen zweiten Stirnseite 4 sowie eine Statorwicklung 5 bereitgestellt. Die Statorwicklung 5 ist durch im Statorkern 2 angeordnete und an der ersten Stirnseite 3 miteinander ver bundene Leitersegmente 6 ausgebildet und weist an der ersten Stirnseite 3 einen aus dem Statorkern 2 herausragenden ersten Außenabschnitt 7 und einen an der zweiten Stirnseite 4 aus dem Statorkern 2 herausragenden zweiten Außenab schnitt 8 auf. In a first step S1, a stator core 2 with an axial first end face 3 and with an axial second end face 4 opposite the first end face 3 and a stator winding 5 are provided. The stator winding 5 is formed by conductor segments 6 arranged in the stator core 2 and connected to one another on the first face 3 and has a first outer section 7 protruding from the stator core 2 on the first face 3 and a second outer section 7 protruding from the stator core 2 on the second face 4 Outside section 8 open.
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Statorkerns 2 mit der Statorwicklung 5. Ersichtlich weist die Statorwicklung 5 ferner einen Innenabschnitt 13 auf, der sich zwischen den Außenabschnitten 7, 8 innerhalb des Statorkerns 2 in axialer Rich tung erstreckt. Die Leitersegmente 6 sind stabartige Metalleiter, insbesondere aus Kupfer. Jedes Leitersegment 6 weist zwei an der ersten Stirnseite 4 des Stator kerns 2 aus diesem herausragende Endabschnitte 14, die jeweils ein freies Ende des jeweiligen Leitersegments 6 umfassen, auf. Jedes Leitersegment 6 weist an der zweiten Stirnseite 4 des Statorkerns 2 einen aus diesem herausragenden Bie geabschnitt 15 auf. Fig. 3 is a perspective view of the stator core 2 with the stator winding 5. As can be seen, the stator winding 5 also has an inner section 13 which extends between the outer sections 7, 8 within the stator core 2 in the axial direction. The conductor segments 6 are rod-like metal conductors, in particular made of copper. Each conductor segment 6 has two on the first end face 4 of the stator core 2 from this outstanding end portions 14, each comprising a free end of the respective conductor segment 6 on. Each conductor segment 6 has on the second end face 4 of the stator core 2 a geabschnitt 15 protruding from this.
Jedes Leitersegment 6 ist demnach als U-förmig gebogener Metallstab ausgebil det, der sich von seinem ersten Endabschnitt 14 aus an der ersten Stirnseite 3 durch den Statorkern 2 erstreckt und an der zweiten Stirnseite 4 aus dem Stator kern 2 heraustritt. Dort bildet das Leitersegment 6 den Biegeabschnitt 15 aus, so- dass der Metallstab an einer anderen Stelle in Umfangsrichtung erneut in den Statorkern 2 eintritt und sich wieder bis zur ersten Stirnseite 3 erstreckt. Dort ragt der zweite Endabschnitt 14 aus dem Statorkern 2 heraus. Ein solches Leiterseg ment 6 kann auch als U-Pin bezeichnet werden. Eine derart gebildete Statorwick lung 5 ist auch als Haarnadelwicklung (engl hair pin winding) bekannt. Die Außen abschnitte 7, 8 können auch als Wicklungsköpfe bezeichnet werden. Each conductor segment 6 is accordingly ausgebil det as a U-shaped bent metal rod, which extends from its first end portion 14 on the first end face 3 through the stator core 2 and on the second end face 4 of the stator core 2 emerges. The conductor segment 6 forms the bending section 15 there, so that the metal rod enters the stator core 2 again at a different point in the circumferential direction and again extends to the first end face 3 . The second end section 14 protrudes from the stator core 2 there. Such a conductor segment 6 can also be referred to as a U-pin. Such a formed Statorwick treatment 5 is also known as a hairpin winding (engl hair pin winding). The outer sections 7, 8 can also be referred to as end turns.
Fig. 4 ist eine Detailansicht des ersten Außenabschnitts 7 der Statorwicklung 5.Fig. 4 is a detailed view of the first outer section 7 of the stator winding 5.
Der erste Außenabschnitt 7 ist durch mehrere Endabschnittsanordnungen 16 aus gebildet. Jede Endabschnittsanordnung 16 umfasst zwei zum Ausbilden der Statorwicklung 5 elektrisch leitfähig und mechanisch miteinander verbundene End abschnitte 14 unterschiedlicher Leitersegmente 6. Die Endabschnitte 14 sind durch Schweißen miteinander verbunden. The first outer section 7 is formed by a plurality of end section arrangements 16 . Each end section arrangement 16 comprises two end sections 14 of different conductor segments 6 which are electrically conductive and mechanically connected to one another in order to form the stator winding 5. The end sections 14 are connected to one another by welding.
Fig. 5 ist eine Prinzipskizze von zwei Endabschnittsanordnungen 16. Die Leiter segmente 6 weisen eine elektrisch isolierende Oberflächenschicht 17 auf, die sich im Endabschnitt 14 bis zu einer zwischen dem freien Ende und dem Statorkern 2 liegenden Zwischenposition 18 erstreckt. Von der Zwischenposition 18 bis zum freien Ende weist der Endabschnitt 14 eine freiliegende Metalloberfläche 19 auf, die eine Stelle, an welcher die zwei Endabschnitte 14 derselben Endabschnittsan ordnung 16 miteinander verbunden sind, umfasst. Zur Ausbildung der Metallober fläche 19 wurde die Oberflächenschicht 17 entfernt, um das Schweißen zu ermög lichen. 5 is a schematic diagram of two end section arrangements 16. The conductor segments 6 have an electrically insulating surface layer 17 which extends in the end section 14 to an intermediate position 18 lying between the free end and the stator core 2. FIG. From the intermediate position 18 to At its free end, the end portion 14 has an exposed metal surface 19 which includes a location at which the two end portions 14 of the same end portion arrangement 16 are joined together. To form the metal top surface 19, the surface layer 17 was removed to enable welding.
Wie Fig. 2 zeigt, schließt sich an den Schritt S1 ein Schritt S2 des Bereitstellens eines Formkörpers 10, in den ein fließfähiger thixotroper Werkstoff eingefüllt ist o- der eingefüllt wird, an. As FIG. 2 shows, step S1 is followed by a step S2 of preparing a shaped body 10 into which a flowable, thixotropic material is or will be filled.
Fig. 6 ist eine Prinzipskizze des Formkörpers 10 in einer Draufsicht und einer Sei tenansicht. Ersichtlich hat der Formkörper 10 die Außenform eines hohlen Kreiszy linders und zwei Wände 20, 21 , die durch eine innere und eine äußere Mantelflä che des hohlen Kreiszylinders ausgebildet sind. Der Formkörper 10 weist eine Öff nung 11 , welche den Werkstoff freilegt, und einen Boden 12, der mit dem einge füllten Werkstoff bedeckt ist, auf. Die Öffnung 11 und der Boden 12 bilden insoweit die Grundflächen des hohlen Kreiszylinders aus. Wie Fig. 7 entnommen werden kann, wird bzw. wurde der Werkstoff mittels einer Spitzdüse 22 in den Formkörper eingefüllt. Fig. 6 is a schematic diagram of the molded body 10 in a top view and a side view. As can be seen, the shaped body 10 has the outer shape of a hollow circular cylinder and two walls 20, 21, which are formed by an inner and an outer surface of the hollow circular cylinder. The molded body 10 has an opening 11 which exposes the material, and a bottom 12 which is covered with the filled material. To this extent, the opening 11 and the base 12 form the base areas of the hollow circular cylinder. As can be seen from FIG. 7, the material is or was filled into the shaped body by means of a pointed nozzle 22 .
Fig. 2 zeigt einen sich an den Schritt S2 anschließenden Schritt S3 des Bede- ckens des ersten Außenabschnitts 7 mit dem fließfähigen thixotropen Werkstoff, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Anordnen des ersten Außenab schnitts 7 im Formkörper 10 umfasst. Dazu wird der erste Außenabschnitt 7 durch die Öffnung 11 in den Werkstoff unter Verdrängung des Werkstoffs eingeführt. FIG. 2 shows a step S3, following step S2, of covering the first outer section 7 with the flowable thixotropic material, which in the present exemplary embodiment includes arranging the first outer section 7 in the molded body 10. FIG. For this purpose, the first outer section 7 is inserted through the opening 11 into the material, with the material being displaced.
Wie in Fig. 7 illustriert wird dazu der Formkörper 10 auf den ersten Außenabschnitt 7 aufgesetzt, sodass die Schwerkraft während des Bedeckens vom Werkstoff in Richtung des ersten Außenabschnitts 7 wirkt. Die thixotropen Eigenschaften des Werkstoffs verhindern dabei, dass diese aus der Öffnung 11 heraustritt. Das Be decken des ersten Außenabschnitts 11 erfolgt von dessen axial äußerster Position bis zu einer zwischen der axial äußersten Position und dem Statorkern 2 liegen den Zwischenposition 23, sodass ein Freiraum zwischen dem Werkstoff und dem Statorkern 2 ausgebildet wird. Der Werkstoff bedeckt dabei die freiliegende Metall oberfläche 19 (siehe Fig. 5) vollständig und überlappt die Oberflächenschicht 17 (siehe Fig. 5). For this purpose, as illustrated in FIG. 7 , the shaped body 10 is placed on the first outer section 7 so that the force of gravity acts in the direction of the first outer section 7 while the material is being covered. The thixotropic properties of the material prevent it from escaping from the opening 11 . The first outer section 11 is uncovered from its axially outermost position to an intermediate position 23 between the axially outermost position and the stator core 2, so that a clearance is formed between the material and the stator core 2. The material covers the exposed metal surface 19 (see Fig. 5) completely and overlaps the surface layer 17 (see Fig. 5).
An den Schritt S3 schließt sich ein Schritt S4 des Aushärtens des Werkstoffs, so dass dieser eine den bedeckten ersten Außenabschnitt 7 elektrisch isolierende Abdeckung 9 ausbildet, an. Auch während des Aushärtens wirkt die Schwerkraft vom Werkstoff in Richtung des ersten Außenabschnitts 7. Das Aushärten kann bei Raumtemperatur und/oder unter zusätzliche Wärmezufuhr und/oder durch unter Einstrahlung von UV-Licht erfolgen. Fig. 8 zeigt dazu als Prinzipskizze den am ersten Außenabschnitt 7 angeordneten Formkörper 10 mit der Abdeckung 9. Step S3 is followed by a step S4 of hardening the material so that it forms a cover 9 that electrically isolates the covered first outer section 7 . During curing, too, the force of gravity acts on the material in the direction of the first outer section 7. Curing can take place at room temperature and/or with additional supply of heat and/or by exposure to UV light. Fig. 8 shows a schematic diagram of the shaped body 10 with the cover 9 arranged on the first outer section 7.
An den Schritt S4 schließt sich ein Schritt S5 des Aufbringens einer Imprägnie rungsschicht 24 auf den Statorkern 2, auf die nicht durch den Werkstoff bedeckten Abschnitte des ersten Außenabschnitts 6, den Werkstoff und den Formkörper an. Wie Fig. 9 - ohne Darstellung des Formkörpers 10 - zeigt, dringt ein Imprägnier mittel, z.B. ein Epoxidharz, dabei auch in kleinste Freiräume ein, die ggf. zwischen dem Werkstoff bzw. der Abdeckung 9 und den Leitersegmenten 6 bestehen. Step S4 is followed by a step S5 of applying an impregnation layer 24 to the stator core 2, to the sections of the first outer section 6 not covered by the material, to the material and to the molded body. As shown in FIG. 9 - without showing the molded body 10 - an impregnating agent, e.g. an epoxy resin, penetrates even the smallest free spaces that may exist between the material or the cover 9 and the conductor segments 6.
Die Abdeckung 9 ermöglicht somit nicht nur eine elektrische Isolation der Leiter segmente 6 im ersten Außenabschnitt 7. Nach dem Aushärten vermittelt die Abde ckung 9 eine zusätzliche mechanische Stabilität und hemmt eine Veränderung der Relativpositionen der Leitersegmente 6, insbesondere der Endabschnitte 14, im Verlauf der weiteren Fertigung oder während des Betriebs der elektrischen Ma schine 101. Dadurch können lokale Überhöhungen der elektrischen Feldstärke und die Gefahr von Durchschlägen verhindert werden. Gleichzeitig bietet der thixotrope Werkstoff die Möglichkeit, den befüllten Formkörper 10 auf den ersten Außenabschnitt 7 aufzusetzen, ohne dass der Werkstoff austritt. Dies vereinfacht die Fertigung, da die Schritte leicht automatisierbar sind, und spart Kosten. Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele des Verfahrens erläutert, für welche die vorangegangenen Ausführungen bis auf die erläuterten Abweichungen analog gelten. The cover 9 thus not only enables electrical insulation of the conductor segments 6 in the first outer section 7. After curing, the cover 9 provides additional mechanical stability and inhibits a change in the relative positions of the conductor segments 6, in particular the end sections 14, in the course of further Manufacturing or during the operation of the electrical machine 101. As a result, local excessive increases in the electrical field strength and the risk of breakdowns can be prevented. At the same time, the thixotropic material offers the possibility of placing the filled shaped body 10 on the first outer section 7 without the material escaping. This simplifies production, since the steps can easily be automated, and saves costs. Further exemplary embodiments of the method are explained below, for which the preceding explanations apply analogously, apart from the deviations explained.
Fig. 10 ist eine Prinzipskizze der Endabschnittsanordnungen 16 mit der Abde ckung 9 und der Imprägnierungsschicht 24 gemäß einem zweiten Ausführungsbei spiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Bedecken des ersten Außenabschnitts 7 im Schritt S3 von dessen axial äu ßerster Position bis zum Statorkern 2. Dabei kann die Imprägnierungsschicht 24 auch ggf. fertigungsbedingt vorhandene Zwischenräume zwischen dem Statorkern 2 und der Abdeckung 9 ausfüllen. 10 is a schematic diagram of the end section assemblies 16 with the cover 9 and the impregnation layer 24 according to a second exemplary embodiment of the method according to the invention. In this exemplary embodiment, the first outer section 7 is covered in step S3 from its axially outermost position to the stator core 2 .
Fig. 11 ist eine Prinzipskizze des Formkörpers gemäß einem dritten Ausführungs beispiel des Verfahrens. Bei diesen Ausführungsbeispiel wird im Schritt S3 der Formkörper 10 mit einer Sollbruchstelle 25 und mit einer Oberflächenstruktur 26, die ein Anhaften des Werkstoffs während des Aushärtens hemmt, bereitgestellt.Fig. 11 is a schematic diagram of the molded body according to a third embodiment example of the method. In this exemplary embodiment, in step S3 the shaped body 10 is provided with a predetermined breaking point 25 and with a surface structure 26 which prevents the material from adhering during curing.
An den Schritt S4 schließt sich ein zusätzlicher Schritt S4a des Entfernens des Formkörpers 10 nach dem Aushärten an. Alternativ kann das Entfernen des Form körpers auch im Schritt S4 des Aushärtens erfolgen. Ein durch dieses Ausfüh rungsbeispiel erhaltener Stator 1 entspricht dabei dem Ausführungsbeispiel ge mäß Fig. 1 ohne Formkörper 10. Step S4 is followed by an additional step S4a of removing the shaped body 10 after curing. Alternatively, the mold can also be removed in step S4 of curing. A stator 1 obtained by this exemplary embodiment corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 1 without shaped body 10.
Fig. 12 ist eine Prinzipskizze des Formkörpers gemäß einem vierten Ausführungs beispiel des Verfahrens. Im Schritt S1 wird mit dem Statorkern 2 und den Leiter segmenten 6 ferner eine Funktionskomponente (nicht gezeigt) bereitgestellt. Im Schritt S2 wird hier ein Formkörper 10 bereitgestellt, der zusätzlich eine vom Bo den 12 abstehende Innenwand 27 aufweist, welche einen nicht mit dem Werkstoff befüllten Raum umschließt. Der Formkörper 10 weist ferner bodenseitig eine Aus nehmung 28 auf, welche von der Innenwand 27 umgeben ist. Im Schritt S3 des Bedeckens trennt die Innenwand 27 die Funktionskomponente vom Werkstoff, so- dass durch die Ausnehmung 28, insbesondere nach dem Aushärten, ein Zugriff auf die Funktionskomponente möglich ist. Gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, das im Übrigen dem vierten Ausfüh rungsbeispiel entspricht, wird die Funktionskomponente nicht im Schritt S1 bereit gestellt, sondern in einem zusätzlichen Schritt S6 im von der Innenwand 27 um- schlossenen Raum angeordnet. Fig. 12 is a schematic diagram of the molded body according to a fourth embodiment example of the method. In step S1, a functional component (not shown) is also provided with the stator core 2 and the conductor segments 6. In step S2, a shaped body 10 is provided here, which additionally has an inner wall 27 protruding from the bottom 12, which encloses a space not filled with the material. The molded body 10 also has a bottom recess 28 which is surrounded by the inner wall 27 . In step S3 of covering, the inner wall 27 separates the functional component from the material, so that access to the functional component is possible through the recess 28, in particular after curing. According to a fifth exemplary embodiment, which otherwise corresponds to the fourth exemplary embodiment, the functional component is not provided in step S1, but is arranged in the space enclosed by the inner wall 27 in an additional step S6.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Stator 1 kann dieser mithin zu sätzlich die Funktionskomponente, insbesondere eine elektrisch leitfähig mit den Leitersegmenten 6 verbundene Kabelanordnung, aufweisen, die in dem Raum an- geordnet ist. According to a further exemplary embodiment of the stator 1, this can therefore additionally have the functional component, in particular a cable arrangement which is electrically conductively connected to the conductor segments 6 and which is arranged in the space.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen des Verfahrens, des Stators 1 und der elektrischen Maschine 101 bedeckt die Abdeckung 9 alternativ den zweiten Au ßenabschnitt 8 oder es ist zusätzlich eine weitere Abdeckung, die den zweiten Au- ßenabschnitt 8 bedeckt, vorgesehen. According to further exemplary embodiments of the method, of the stator 1 and of the electrical machine 101, the cover 9 alternatively covers the second outer section 8 or a further cover which covers the second outer section 8 is additionally provided.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1 . Verfahren zur Herstellung eines Stators (1 ) für eine elektrische Maschine (101 ), umfassend folgende Schritte: 1 . Method for producing a stator (1) for an electrical machine (101), comprising the following steps:
Bereitstellen eines Statorkerns (2), der eine axiale erste Stirnseite (3) und eine der ersten Stirnseite (3) gegenüberliegende axiale zweite Stirnseite (4) auf weist, und einer Statorwicklung (5), die durch im Statorkern (2) angeordnete und an der ersten Stirnseite (3) miteinander verbundene Leitersegmente (6) ausgebil det ist und einen an der ersten Stirnseite (3) aus dem Statorkern (2) herausragen den ersten Außenabschnitt (7) und einen an der zweiten Stirnseite (4) aus dem Statorkern (2) herausragenden zweiten Außenabschnitt (8) aufweist; Providing a stator core (2), which has an axial first end face (3) and an axial second end face (4) opposite the first end face (3), and a stator winding (5) which is arranged in the stator core (2) and attached conductor segments (6) connected to one another on the first end face (3) and one protruding out of the stator core (2) on the first end face (3) the first outer section (7) and one on the second end face (4) out of the stator core ( 2) has a projecting second outer portion (8);
- Bedecken zumindest einen der Außenabschnitte (7) mit einem fließfähigen thixotropen Werkstoff; und - Covering at least one of the outer sections (7) with a flowable thixotropic material; and
Aushärten des Werkstoffs, sodass dieser eine den bedeckten Außenab schnitt (7) elektrisch isolierende Abdeckung (9) ausbildet. Hardening of the material so that this section (7) forms an electrically insulating cover (9) covering the covered outer section.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei jedes Leitersegment (6) wenigstens einen an der ersten axialen Stirnseite (3) des Statorkerns (2) aus diesem herausragenden Endabschnitt (14), der ein freies Ende des jeweiligen Leitersegments (6) umfasst, aufweist, wobei der erste Außen abschnitt (7) durch mehrere Endabschnittsanordnungen (16), die jeweils wenigs tens zwei zum Ausbilden der Statorwicklung (5) elektrisch leitfähig und mecha nisch miteinander verbundene Endabschnitte (14) umfasst, ausgebildet ist, wobei zum Bedecken des ersten Außenabschnitts (7) die Endabschnittsanordnungen (16) mit dem Werkstoff bedeckt werden. 2. The method according to claim 1, wherein each conductor segment (6) has at least one end section (14) protruding from this on the first axial end face (3) of the stator core (2) and comprising a free end of the respective conductor segment (6), wherein the first outer section (7) is formed by a plurality of end section arrangements (16), each of which comprises at least two end sections (14) which are electrically conductive and mechanically connected to one another to form the stator winding (5), wherein for covering the first outer section ( 7) the end section assemblies (16) are covered with the material.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bedecken des zumindest einen Außenabschnitts (7) von dessen axial äußers ter Position bis zum Statorkern (2) oder 3. The method of claim 1 or 2, wherein the covering of the at least one outer portion (7) from its axially outermost position to the stator core (2) or
- zu einer zwischen der axial äußersten Position und dem Statorkern (2) lie genden Zwischenposition (18), sodass ein Freiraum zwischen der Abdeckung (9) und dem Statorkern (2) ausgebildet wird, erfolgt. - To an intermediate position (18) lying between the axially outermost position and the stator core (2), so that a clearance between the cover (9) and the stator core (2) is formed.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend folgenden Schritt 4. The method according to any one of the preceding claims, further comprising the following step
Bereitstellen eines Formkörpers (10), in den der Werkstoff eingefüllt ist; wobei das Bedecken durch ein Anordnen des einen Außenabschnitts (7) in dem Formkörper (10) erfolgt. providing a shaped body (10) into which the material is filled; wherein the covering takes place by arranging the one outer section (7) in the shaped body (10).
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Formkörper (10), einen Boden (12), der mit dem eingefüllten Werkstoff be deckt ist, eine Wand, die sich von dem Boden (12) derart erstreckt, dass sie den eingefüllten Werkstoff begrenzt und Öffnung (11 ) umschließt, welche den Werk stoff freilegt, aufweist, wobei das Anordnen durch ein Einführen des einen Außen abschnitts (7) durch die Öffnung (11 ) in den Werkstoff unter Verdrängung des Werkstoffs durch den Außenabschnitt (7) erfolgt. 5. The method according to claim 4, wherein the shaped body (10), a bottom (12) which is covered with the filled material be, a wall which extends from the bottom (12) in such a way that it defines the filled material and Opening (11) enclosing which exposes the material, the arranging being effected by inserting the one outer section (7) through the opening (11) into the material, with the material being displaced by the outer section (7).
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Schwerkraft während des Bedeckens und/oder des Aushärtens vom Werkstoff vom Boden (12) in Richtung des Außenabschnitts (7) wirkt. A method according to claim 5, wherein gravity acts from the bottom (12) towards the outer portion (7) during the covering and/or curing of the material.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Formkörper (10) eine vom Boden (12), sich in Richtung der Öffnung (11 ) er streckende Innenwand (27) aufweist, welche einen nicht mit dem Werkstoff befüll- ten Raum abgrenzt, wobei 7. The method according to claim 5 or 6, wherein the shaped body (10) has an inner wall (27) which extends from the base (12) in the direction of the opening (11) and delimits a space not filled with the material. in which
- mit dem Statorkern (2) und der Statorwicklung (5) ferner eine Funktions komponente bereitgestellt wird, die beim Bedecken durch die Innenwand (27) vom Werkstoff getrennt bleibt oder - With the stator core (2) and the stator winding (5), a functional component is also provided which remains separate from the material when covered by the inner wall (27) or
- das Verfahren nach dem Bedecken einen Schritt des Anordnens einer Funktionskomponente in den Raum umfasst, wobei die Funktionskomponente insbesondere eine mit den Leitersegmenten (6) elektrisch leitfähig verbundene oder zu verbindende Kabelanordnung ist. - after covering, the method comprises a step of placing a functional component in the space, wherein the functional component is in particular a cable arrangement which is electrically conductively connected or is to be connected to the conductor segments (6).
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Formkörper (10) bodenseitig eine Ausnehmung (28) aufweist, welche von der Innenwand (27) umgeben ist. 8. The method according to claim 7, wherein the shaped body (10) has a recess (28) on the bottom side, which is surrounded by the inner wall (27).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, ferner umfassend folgenden Schritt: 9. The method according to any one of claims 4 to 8, further comprising the following step:
Entfernen des Formkörpers (10) nach dem Aushärten oder während des Aushär tens. Removing the shaped body (10) after curing or during curing least.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend folgenden Schritt nach dem Bedecken oder Aushärten: 10. The method according to any one of the preceding claims, further comprising the following step after the covering or curing:
Aufbringen einer Imprägnierung auf den Statorkern (2) und/oder den Werkstoff und/oder den Formkörper (10). Applying an impregnation to the stator core (2) and/or the material and/or the shaped body (10).
11 . Stator (1 ) für eine elektrische Maschine (101 ), aufweisend einen Statorkern (2), der eine axiale erste Stirnseite (3) und eine der ersten Stirnseite (3) gegenüberliegende axiale zweite Stirnseite (4) aufweist, und eine Statorwicklung (5), die durch im Statorkern (2) angeordnete und an der ersten Stirnseite (3) miteinander verbundene Leitersegmente (6) ausgebildet ist und einen an der ersten Stirnseite (3) aus dem Statorkern (2) herausragenden ers ten Außenabschnitt (7) und einen an der zweiten Stirnseite (4) aus dem Statorkern (2) herausragenden zweiten Außenabschnitt (8) aufweist; wobei zumindest einer der Außenabschnitte (7) durch eine Abdeckung (9) bedeckt ist, welche durch einen ausgehärteten thixotropen Werkstoff, der den bedeckten Außenabschnitt (7) elektrisch isoliert, ausgebildet ist. 11 . Stator (1) for an electrical machine (101), having a stator core (2) which has an axial first end face (3) and an axial second end face (4) opposite the first end face (3), and a stator winding (5) , which is formed by conductor segments (6) arranged in the stator core (2) and connected to one another on the first end face (3) and a first outer section (7) protruding from the stator core (2) on the first end face (3) and an the second end face (4) has a second outer section (8) protruding from the stator core (2); at least one of the outer portions (7) being covered by a cover (9) formed by a hardened thixotropic material electrically isolating the covered outer portion (7).
12. Stator nach Anspruch 11 , ferner umfassend einen Formkörper (10), welcher die Abdeckung (9) abschnittsweise umschließt, wobei der Formkörper (10) - eine zum Außenabschnitt (7) hin geöffnete Öffnung (11) aufweist, durch welche sich der Außenabschnitt (7) in den die Abdeckung (9) ausbildenden Werk stoff hineinerstreckt, und/oder 12. Stator according to claim 11, further comprising a shaped body (10) which partially encloses the cover (9), wherein the shaped body (10) - Has an opening (11) open towards the outer section (7) through which the outer section (7) extends into the material forming the cover (9), and/or
- einen Boden (12) aufweist, der mit dem die Abdeckung ausbildenden Werk- Stoff bedeckt ist, wobei der Formkörper eine vom Boden (12) wegweisende Innen wand (27) aufweist, welche einen nicht mit dem Werkstoff befüllten Raum um schließt, wobei der Stator (1) ferner eine Funktionskomponente, insbesondere eine elektrisch leitfähig mit den Leitersegmenten (6) verbundene Kabelanordnung, aufweist, die in dem Raum angeordnet ist. - Has a bottom (12) which is covered with the material forming the cover, the shaped body having a bottom (12) pointing away inner wall (27) which closes a space not filled with the material, wherein the The stator (1) also has a functional component, in particular a cable arrangement which is electrically conductively connected to the conductor segments (6) and is arranged in the space.
13. Stator nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Stator eine Imprägnierungsschicht (24) aufweist, welche zumindest ein stirn seitiges Ende des Statorkerns (2) und/oder die Abdeckung (9) und/oder den Form körper (10) bedeckt. 13. Stator according to claim 11 or 12, wherein the stator has an impregnation layer (24) which covers at least one front end of the stator core (2) and/or the cover (9) and/or the shaped body (10).
14. Elektrische Maschine (101), umfassend 14. Electrical machine (101), comprising
- einen Stator (1 ) nach einem der Ansprüche 12 bis 14 oder einen durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 erhaltenen Stator (1) und einen drehbar bezüglich des Stators (1 ) gelagerten Rotor (102), wobei die elektrische Maschine (101) dazu eingerichtet ist, ein elektrisch antreib- bares Fahrzeug (100) anzutreiben. - A stator (1) according to any one of claims 12 to 14 or obtained by a method according to any one of claims 1 to 11 stator (1) and a rotatable relative to the stator (1) mounted rotor (102), wherein the electrical machine ( 101) is set up to drive an electrically drivable vehicle (100).
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