DE102021203210A1

DE102021203210A1 - Isolationsvorrichtung, Stator und elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102021203210A1
Application number: DE102021203210.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Finger-Albert; Boris Dotz
Original assignee: Valeo Siemens eAutomotive Germany GmbH
Current assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-10-06
Also published as: WO2022207763A1

Abstract

Isolationsvorrichtung (2) zur elektrischen Isolation eines Wickelkopfs (7) einer Statorwicklung (4) gegenüber Anschlusselementen (8a-c) für elektrische Anschlüsse der Statorwicklung (4), wobei die Isolationsvorrichtung (2) einen plattenförmigen Körper (20) aufweist, der- eine erste Seite (21), die dazu eingerichtet ist, sich in Umfangsrichtung zumindest zum Teil über ein axiales Ende des Wickelkopfs (7) zu erstrecken,- eine zweite Seite (22), die der ersten Seite („1) gegenüberliegend angeordnet ist und an der die Anschlusselemente (8a-c) anordenbar sind, und- wenigstens eine Ausnehmung (23a, 23b), die sich von der ersten Seite (21) zur zweiten Seite (22) erstreckt und durch die wenigstens einer der Anschlüsse von der ersten Seite (21) her durchführbar ist, um auf der zweiten Seite (22) elektrisch leitfähig mit einem der Anschlusselemente (8a-c) verbunden zu werden, aufweist, wobei eine Isolationsanordnung (24) vorgesehen ist, welche einen ersten Abschnitt (25a, 25b), der sich von der ersten Seite (21) des Körpers (20) aus in eine von der zweiten Seite (22) wegweisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, den Wickelkopf (7) entlang seines Umfangs an einer von zwei radialen Seiten des Wickelkopfs (7) zu umgeben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Isolationsvorrichtung zur elektrischen Isolation eines Wickelkopfs einer Statorwicklung gegenüber Anschlusselementen für elektrische Anschlüsse der Statorwicklung, wobei die Isolationsvorrichtung einen plattenförmigen Körper aufweist, der eine erste Seite, die dazu eingerichtet ist, sich in Umfangsrichtung zumindest zum Teil über ein axiales Ende des Wickelkopfs zu erstrecken, eine zweite Seite, die der ersten Seite gegenüberliegend angeordnet ist und an der die Anschlusselemente anordenbar sind, und wenigstens eine Ausnehmung, die sich von der ersten Seite zur zweiten Seite erstreckt und durch die wenigstens einer der Anschlüsse von der ersten Seite her durchführbar ist, um auf der zweiten Seite elektrisch leitfähig mit einem der Anschlusselemente verbunden zu werden, aufweist.
Daneben betrifft die Erfindung einen Stator für eine elektrische Maschine und eine elektrische Maschine.
Eine Statorwicklung eines Stators für eine elektrische Maschine bildet typischerweise an einer der Stirnseiten eines Statorkerns einen Wickelkopf aus. Soll der Stator von dieser Seite aus angeschlossen werden, bedarf es zusätzlicher Isolationsmaßnahmen, um den Wickelkopf gegenüber Anschlusselementen für elektrische Anschlüsse der Statorwicklung elektrisch zu isolieren.
Die US 2013/0 147 306 A1 offenbart einen Abstandshalter zum Abstützen von Leitern in einer Statoranordnung einer elektrischen Maschine. Der Abstandshalter umfasst einen isolierenden Körper, der aus einem elektrisch nichtleitenden Material gebildet ist. Der Körper weist eine axial innere Oberfläche und eine der inneren Oberfläche gegenüberliegende äußere Oberfläche auf. Im Abstandshalter sind Phasenanschlusstaschen ausgebildet, durch welche Phasenanschlüsse der Statoranordnung durchgeführt sind. Darüber hinaus sind Taschen für einen Neutralleiter im Abstandshalter vorgesehen, in welchem axial nach außen ragende Neutralleiter der Statoranordnung aufgenommen sind.
Bei einer solchen Isolationsvorrichtung erstrecken sich die eine Sternpunktverbindung ausbildenden Neutralleiter somit axial nach außen über den Wickelkopf hinaus. Dadurch nimmt die Statoranordnung mitsamt dem Abstandshalter einen gro-ßen Bauraum in axialer Richtung in Anspruch.
Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, insbesondere bauraumsparende, Möglichkeit zur Isolierung einer Statorwicklung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Isolationsvorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die ferner eine Isolationsanordnung umfasst, welche einen ersten Abschnitt, der sich von der ersten Seite des Körpers aus in eine von der zweiten Seite wegweisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, den Wickelkopf entlang seines Umfangs an einer von zwei radialen Seiten des Wickelkopfs zu umgeben.
Die erfindungsgemäße Isolationsvorrichtung zur elektrischen Isolation eines Wickelkopfs einer Statorwicklung gegenüber Anschlusselementen für elektrische Anschlüsse der Statorwicklung weist einen plattenförmigen Körper auf. Der Körper weist eine erste Seite, die dazu eingerichtet ist, sich in Umfangsrichtung zumindest zum Teil über ein axiales Ende des Wickelkopfs zu erstrecken, auf. Der Körper weist eine zweite Seite, die der ersten Seite gegenüberliegend angeordnet ist und an der die Anschlusselemente anordenbar sind auf. Der Körper weist wenigstens eine Ausnehmung auf, die sich von der ersten Seite zur zweiten Seite erstreckt und durch die wenigstens einer der Anschlüsse von der ersten Seite her durchführbar ist, um auf der zweiten Seite elektrisch leitfähig mit einem der Anschlusselemente verbunden zu werden. Die Isolationsvorrichtung weist ferner eine Isolationsanordnung auf. Die Isolationsanordnung weist einen ersten Abschnitt auf. Der erste Abschnitt erstreckt sich von der ersten Seite des Körpers aus in eine von der zweiten Seite wegweisende Richtung. Der erste Abschnitt ist dazu eingerichtet, den Wickelkopf entlang seines Umfangs an einer von zwei radialen Seiten des Wickelkopfs zu umgeben.
Die erfindungsgemäße Isolationsvorrichtung ermöglicht es durch die Isolationsanordnung mit ihrem ersten Abschnitt, den Wickelkopf gegenüber weiteren Objekten, die an der radialen Seite des Wickelkopfs angeordnet sind, elektrisch zu isolieren. Dadurch, dass das Objekt nicht am axialen Ende des Wickelkopfs angeordnet werden muss, wird Bauraum eingespart. So werden größere Freiheitsgrade bei der Ausgestaltung eines die Statorwicklung aufweisenden Stators erzielt, weil das an der radialen Seite angeordnete Objekt wegen der durch den ersten Abschnitt vermittelten Isolationswirkung nah an der radialen Seite des Wickelkopfs angeordnet werden kann. Gleichsam sorgt der erste Abschnitt der Isolationsanordnung für hinreichend große Luft- und Kriechstrecken zwischen dem Wickelkopf und dem Objekt.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die radiale Seite die radial innere Seite der zwei Seiten des Wickelkopfs. Dies ist besonders vorteilhaft, weil der Bauraum bei einem Stator für einen Innenläufer radial innen besonders knapp ist und infolge der Isolationswirkung effizient genutzt werden kann. Die radiale Seite kann aber auch die radial äußere Seite der zwei Seiten des Wickelkopfs sein.
Unter einem Wickelkopf sind insbesondere solche Abschnitte der Statorwicklung zu verstehen, welche an einer Stirnseite eines Statorkerns aus diesem herausragen und dort eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form annehmen. Die Begriffe „radial“, „axial“ und „Umfang“ beziehen sich insoweit auf die hohlzylindrische Ausbildung des Wickelkopfs.
Die Isolationsvorrichtung ist vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff gebildet. Der Körper ist vorzugsweise an der ersten Seite und/oder an der zweiten Seite flach ausgebildet.
In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung ist vorgesehen, dass die Isolationsanordnung einen zweiten Abschnitt, der sich von der ersten Seite des Körpers aus in die von der zweiten Seite wegweisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs angeordnete erste Sternpunktverbindung für die Statorwicklung auf der dem Wickelkopf abgewandten Seite der ersten Sternpunktverbindung zu umgeben, sodass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt die erste Sternpunktverbindung beidseitig umgeben. Durch den ersten und den zweiten Abschnitt der Isolationsanordnung kann die erste Sternpunktverbindung beidseitig elektrisch isoliert und so platzsparend an der radialen Seite des Wickelkopfs angeordnet werden. Dadurch kann insbesondere auf eine die axiale Erstreckung des Stators vergrößernde Anordnung der ersten Sternpunktverbindung jenseits des axialen Endes des Wickelkopfs verzichtet und Bauraum eingespart werden.
Bei der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung kann ferner vorgesehen sein, dass die Isolationsanordnung einen dritten Abschnitt, der sich, insbesondere konzentrisch zum ersten Abschnitt, von der ersten Seite des Körpers aus in die von der zweiten Seite wegweisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, den Wickelkopf entlang seines Umfangs an der radialen Seite oder der anderen der radialen Seiten des Wickelkopfs zu umgeben. Durch den dritten Abschnitt kann ein weiteres Objekt in analoger Weise zum ersten Objekt an der anderen radialen Seite des Wickelkopfs elektrisch gegenüber diesen isoliert angeordnet werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist dabei ferner vorgesehen, dass die Isolationsanordnung einen vierten Abschnitt, der sich von der ersten Seite des Körpers aus in die von der zweiten Seite des Körpers wegweisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs, welche durch den dritten Abschnitt umgeben wird, angeordnete zweite Sternpunktverbindung für die Statorwicklung auf der dem Wickelkopf abgewandten Seite der zweiten Sternpunktverbindung zu umgeben, sodass der dritte Abschnitt und der vierte Abschnitt die zweite Sternpunktverbindung beidseitig umgeben. Durch den dritten und den vierten Abschnitt der Isolationsanordnung kann die zweite Sternpunktverbindung beidseitig elektrisch isoliert und entsprechender Bauraum eingespart werden.
Daneben kann die Isolationsanordnung einen fünften Abschnitt aufweisen, der der sich von der ersten Seite des Körpers aus in die von der zweiten Seite des Körpers wegweisende Richtung erstreckt, sich gemeinsam mit dem ersten Abschnitt entlang eines Kreisbogens erstreckt und dazu eingerichtet ist, den Wickelkopf zu umgeben. Alternativ oder zusätzlich kann ein die Isolationsanordnung einen sechsten Abschnitt aufweisen, der der sich von der ersten Seite des Körpers aus in die von der zweiten Seite des Körpers wegweisende Richtung erstreckt, sich gemeinsam mit dem dritten Abschnitt entlang eines Kreisbogens erstreckt und dazu eingerichtet ist, den Wickelkopf zu umgeben. Der fünfte Abschnitt und der sechste Abschnitt dienen der mechanischen Stabilisierung der Anordnung der Isolationsvorrichtung am Wickelkopf.
In alternativer Ausgestaltung der Isolationsanordnung kann vorgesehen sein, dass die Isolationsanordnung ferner einen sich an den ersten Abschnitt anschließenden Verbindungsabschnitt aufweist, der sich entlang einer parallel zum Körper liegenden Ebene erstreckt, und einen zweiten Abschnitt, der sich vom Verbindungsabschnitt wegweisen konzentrisch zum ersten Abschnitt erstreckt, aufweist, wobei der zweite Abschnitt dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs angeordnete erste Sternpunktverbindung für die Statorwicklung auf der dem Wickelkopf abgewandten Seite der ersten Sternpunktverbindung zu umgeben, sodass der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt die erste Sternpunktverbindung beidseitig umgeben. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Isolationsanordnung ferner einen sich an den dritten Abschnitt anschließenden Verbindungsabschnitt aufweist, der sich entlang einer parallel zum Körper liegenden Ebene erstreckt, und einen vierten Abschnitt, der sich vom Verbindungsabschnitt wegweisend konzentrisch zum dritten Abschnitt erstreckt, aufweist, wobei der vierte Abschnitt dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs, welche durch den dritten Abschnitt umgeben wird, angeordnete zweite Sternpunktverbindung für die Statorwicklung zu umgeben, sodass der dritte Abschnitt und der vierte Abschnitt die zweite Sternpunktverbindung beidseitig umgeben. Dabei kann vorgesehen sein, dass der oder ein jeweiliger Verbindungsabschnitt Durchgangsöffnungen aufweist, durch welche Sternpunktanschlüsse der Statorwicklung durchführbar sind. Vorzugsweise sind die Sternpunktverbindungen bzw. die sie jeweils umgebenden Abschnitte der Isolationsanordnung auf unterschiedlichen Radialseiten des Wickelkopfs vorgesehen.
Bei der alternativen Ausgestaltung können der erste und der zweite Abschnitt bzw. der dritte und der vierte Abschnitt die jeweilige Sternpunktverbindung aufnehmen und positionieren. Somit kann die jeweilige Sternpunktverbindung schon vor dem Aufsetzen der Isolationsvorrichtung auf den Wickelkopf in die Isolationsvorrichtung eingelegt werden. Sind die Sternpunkverbindungen in die Isolationsvorrichtung eingelegt und werden dann gemeinsam auf den Wickelkopf aufgesetzt, kann dadurch Fertigungsaufwand eingespart werden. Dadurch, dass bei der alternativen Ausgestaltung die Sternpunktverbindung und mit dieser zu verbindende - im Folgenden noch näher erläuterte - Endabschnitte von nicht verdeckt werden, kann ein elektrisch leitfähiges Befestigen, insbesondere mittels Schweißen, nach dem Aufsetzen der Isolationsvorrichtung erfolgen. Das Befestigen der Anschlusselemente und der Sternpunktverbindungen kann dann vorteilhafterweise in einem Schritt erfolgen.
Ein jeweiliger Abschnitt der Isolationsanordnung weist vorzugsweise die Form eines geraden Zylinders mit einer annähernd C-förmigen, insbesondere kreisringsektorförmigen, Grundfläche auf. Eine Mantelfläche des geraden Zylinders weist dabei insbesondere zum Wickelkopf. Eine Grundfläche des geraden Zylinders liegt dabei auf dem Körper auf, sodass der gerade Zylinder vom Körper absteht. In einem Ausführungsbeispiel ergeben der Körper und die Abschnitte ein oder mehrere U-Profile bzw. ein Mehrfach-U-Profil.
Vorzugsweise erstreckt sich die erste Seite des Körpers von einem ersten Ende des Körpers bis zu einem zweiten Ende des Körpers, um sich vom ersten Ende bis zum zweiten Ende entlang des axialen Endes des Wickelkopfs in Umfangsrichtung des Wickelkopfs zu erstrecken. Insbesondere erstreckt sich der Körper über höchstens 75 %, bevorzugt über höchstens 60 %, besonders bevorzugt über höchstens 50 %, der Umfangsrichtung des Wickelkopfs.
Dabei kann der erste Abschnitt der Isolationsanordnung am ersten Ende des Körpers vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Abschnitt der Isolationsanordnung am ersten Ende des Körpers vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der dritte Abschnitt der Isolationsanordnung am zweiten Ende des Körpers vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der fünfte Abschnitt der Isolationsanordnung am zweiten Ende des Körpers vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der fünfte Abschnitt der Isolationsanordnung am ersten Ende des Körpers vorgesehen sein.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Körper mehrere die erste Seite und die zweite Seite durchsetzende Durchgangsöffnungen aufweist. Häufig wird ein Stator nach seiner Montage mitsamt Isolationsvorrichtung mittels eines fließfähigen Werkstoffs vergossen oder beschichtet, beispielsweise durch Eintauchen in ein Tauchbad. Die Durchgangsöffnung erlaubt hier ein vereinfachtes Eindringen des fließfähigen Werkstoffs in die vom Körper abgedeckten Bereiche des Wickelkopfs beim Eintauchen. Ferner erlaubt die Durchgangsöffnung auch ein verbessertes Abfließen des fließfähigen Werkstoffs nach dem Eintauchen, um massive Ansammlungen des Werkstoffs zwischen der Isolationsvorrichtung und dem Wickelkopf zu vermeiden. Durch die Vermeidung solcher Ansammlungen ist ein robusterer Betrieb des Stators bzw. der ihn aufweisenden elektrischen Maschine möglich.
Die Durchgangsöffnungen können an Stellen angeordnet sein, an denen zwei der Abschnitte der Isolationsanordnung konzentrisch zueinander verlaufen.
Die Durchgangsöffnungen können ferner an Stellen angeordnet sein, an welchen der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der Isolationsanordnung konzentrisch zueinander verlaufen, und/oder eine Stelle, an der dritte Abschnitt und der vierte Abschnitt der Isolationsanordnung konzentrisch zueinander verlaufen. Da die zweite Seite des Körpers und die konzentrisch verlaufenden Abschnitte einen Freiraum begrenzen, in den der fließfähige Werkstoff nur schwer eintreten kann, kann durch die Durchgangsöffnung eine besonders gute Benetzung des im Freiraum aufgenommenen Objekts, insbesondere der Sternpunktverbindung, ermöglicht werden. Die Durchgangsöffnungen können ferner an Stellen angeordnet sein, an welcher der fünfte Abschnitt und der dritte Abschnitt und/oder der sechste Abschnitt und der erste Abschnitt konzentrisch zueinander verlaufen.
Die Durchgangsöffnungen können ferner an Stellen angeordnet sein, die mittig zwischen jeweiligen Gruppen von vier der Ausnehmungen, von denen eine erste Ausnehmung und eine zweite Ausnehmung an einer ersten Radialposition liegen, eine dritte Ausnehmung und eine vierte Ausnehmung an einer zweiten Radialposition liegen, die erste Ausnehmung und die dritte Ausnehmung an ersten Position in Umfangsrichtung und die zweite und die vierte Ausnehmung an einer zweiten Position in Umfangsrichtung liegen.
In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Körper der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung einen bogenförmigen, insbesondere kreisbogenförmigen, Verlauf auf. Dabei kann sich ein jeweiliger Abschnitt der Isolationsanordnung in axialer Richtung und in Umfangsrichtung bezüglich des bogenförmigen Verlaufs erstrecken.
Bei der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung ist bevorzugt vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Ausnehmungen auf einem ersten Kreisbogen, der konzentrisch zum ersten Abschnitt der Isolationsanordnung verläuft, angeordnet ist. Dadurch können an unterschiedlichen Radialpositionen des Stators aus dem Statorkern herausragende Anschlüsse der Statorwicklung durch die Ausnehmung herausgeführt werden.
Weiter kann vorgesehen sein, dass ein Teil der Ausnehmungen auf einem zweiten Kreisbogen, der konzentrisch zum und beabstandet vom ersten Kreisbogen verläuft, angeordnet ist. Dies ermöglicht eine Durchführung von an zwei unterschiedlichen Radialpositionen angeordneten Anschlüssen durch die Ausnehmung. Insbesondere befinden sich an wenigstens einer Winkelposition der Kreisbögen jeweils zwei Ausnehmungen. Dies ermöglicht es, radial innen und radial außen angeordnete Anschlüsse derselben Phase an der Winkelposition durch ein Anschlusselement elektrisch zu verbinden. In besonders bevorzugter Ausgestaltung sind jeweils zwei auf beiden Kreisbögen liegende Ausnehmungen an drei unterschiedlichen Winkelposition der Kreisbögen vorgesehen.
Außerdem kann bei der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung vorgesehen sein, dass eine jeweilige Ausnehmung einen Rand mit einem in die Ausnehmung gerichteten Vorsprung aufweist. Durch den Vorsprung kann eine Position mehrerer durch eine Ausnehmung durchgeführter Anschlusselemente festgelegt werden.
In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung ist vorgesehen, dass für ein jeweiliges Anschlusselement auf der zweiten Seite des Körpers ein Aufnahmeplatz ausgebildet ist, der dazu eingerichtet ist, eine Bewegung des Anschlusselements bezüglich der zweiten Seite in einem im Aufnahmeplatz aufgenommenen Zustand zu hemmen. Insbesondere weist der Aufnahmeplatz einen oder mehrere Vorsprünge zum Hemmen einer Drehbewegung des Anschlusselements um eine senkrecht zur zweiten Seite stehende Drehachse auf. Alternativ oder zusätzlich weist der Aufnahmeplatz einen Vorsprung zum Hemmen einer Translationsbewegung des Anschlusselements entlang der zweiten Seite auf. Das Anschlusselement kann so auf der zweiten Seite des Körpers sicher positioniert werden.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Körper eine weitere Ausnehmung, in welcher ein am Wickelkopf angeordneter Sensor aufnehmbar ist, aufweist. Dadurch kann der Sensor, beispielsweise ein Temperatursensor zur Ermittlung einer Temperatur des Wickelkopfs, sicher positioniert werden. In bevorzugter Weiterbildung ist entlang einer Randkontur der Ausnehmung auf der zweiten Seite ein Vorsprung zur Führung des Sensors ausgebildet. Der Vorsprung erlaubt eine zusätzliche Abstützung des Sensors.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine, aufweisend einen Statorkern, eine Statorwicklung, die mehrere einen Wickelkopf an einer axialen Stirnseite des Statorkerns und Stränge des Stators ausbildende Teilwicklungen aufweist, wobei jede Teilwicklung einen Endabschnitt aufweist, der ein freies Ende der Teilwicklung umfasst, an der Stirnseite aus dem Statorkern herausragt und einen Anschluss eines der Stränge ausbildet, eine Anschlussanordnung, welche eine der Anzahl der Stränge entsprechende Anzahl von Anschlusselementen aufweist, wobei ein jeweiliges Anschlusselement die Endabschnitte der Teilwicklungen eines der Stränge verbindet, und eine erfindungsgemäße Isolationsvorrichtung zur elektrischen Isolation des Wickelkopfs der Statorwicklung gegenüber den Anschlusselementen, wobei die Isolationsvorrichtung auf dem axialen Ende des Wickelkopf angeordnet ist.
Vorzugsweise liegt die erste Seite des Körpers auf dem axialen Ende des Wickelkopfs auf. Vorzugsweise umgibt der erste Abschnitt den Wickelkopf entlang seines Umfangs. Vorzugsweise umgibt der dritte Abschnitt den Wickelkopf auf der dem ersten Abschnitt gegenüberliegenden radialen Seite des Wickelkopfs.
Mit Vorteil kann ferner vorgesehen sein, dass eine jeweilige Teilwicklung einen weiteren Endabschnitt aufweist, der ein anderes freies Ende der Teilwicklung umfasst, an der Stirnseite aus dem Statorkern herausragt und einen Sternpunktanschluss der Teilwicklung ausbildet. Vorzugsweise ist vorgehsehen, dass sich die den Sternpunktanschluss ausbildenden Endabschnitte eines Teils der Teilwicklungen auf einer inneren radialen Seite des Wickelkopfs erstrecken und der Stator ferner eine, insbesondere als bogenförmige Stromschiene ausgebildete, erste Sternpunktverbindung aufweist, durch welchen die den Sternpunktanschluss ausbildenden Endabschnitte des Teils der Teilwicklungen miteinander verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass sich die den Sternpunktanschluss ausbildenden Endabschnitte eines Teils der Teilwicklungen auf einer äu-ßeren radialen Seite des Wickelkopfs erstrecken, wobei der Stator ferner eine, insbesondere als bogenförmige Stromschiene ausgebildete, zweite Sternpunktverbindung aufweist, durch welchen die den Sternpunktanschluss ausbildenden Endabschnitte des Teils der Teilwicklungen miteinander verbunden sind.
Vorzugsweise umgeben die der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt die erste Sternpunktverbindung beidseitig. Vorzugsweise umgeben der dritte Abschnitt und der vierte Abschnitt die zweite Sternpunktverbindung beidseitig.
In bevorzugter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stators ragt der erste Endabschnitt einer jeweiligen Teilwicklung an einer vorgegebenen Winkelposition einer Umfangsrichtung des Statorkerns aus diesem heraus und erstreckt sich vom Wickelkopf radial wegweisend in Axialrichtung. Alternativ oder zusätzlich ragt der zweite Endabschnitt einer jeweiligen Teilwicklung an einer vorgegebenen Winkelposition einer Umfangsrichtung des Statorkerns aus diesem heraus und erstreckt sich vom Wickelkopf radial wegweisend in Axialrichtung.
Vorzugsweise nimmt der zweite Endabschnitt einer jeweiligen Teilwicklung einen größeren radialen Abstand zum Wickelkopf ein als der erste Endabschnitt.
In bevorzugter Ausgestaltung sind die ersten Endabschnitte axial länger ausgebildet als die zweiten Endabschnitte. Vorzugsweise erstrecken sich die ersten Endabschnitte über das axiale Ende des Wickelkopfs hinaus. Vorzugsweise erstrecken sich die zweiten Endabschnitte nicht über das axiale Ende des Wickelkopfs hinaus.
Darüber hinaus kann der Stator ferner ein Sensor aufweisen. Der Sensor ist vorzugsweise in der weiteren Ausnehmung aufgenommen, sodass deren Vorsprung den Sensor führt. Der Sensor ist vorzugsweise ein Temperatursensor, der dazu eingerichtet ist eine Temperatur am Wickelkopf zu erfassen.
Alternativ oder zusätzlich kann im Statorkern eine Vielzahl von Umfangsrichtung angeordneten Nuten ausgebildet sein. Insbesondere ist die Statorwicklung abschnittsweise in den Nuten angeordnet.
Außerdem kann jede Teilwicklungen mehrere Formleiter, die sich entlang einer Axialrichtung durch den Statorkern erstrecken aufweisen. Eine solche Statorwicklung wird auch als Haarnadelwicklung bezeichnet. Die Formleiter haben insbesondere ein im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt und sind insbesondere nicht biegeschlaff.
Die Formleiter sind bevorzugt in einer vorgegebenen Anzahl radial angeordneter Schichten einer jeweiligen Nut im Statorkern aufgenommen. Die unmittelbar an die Endabschnitte anschließenden Formleiter sind bevorzugt in radial ersten und/oder radial letzten Schichten einer Nut aufgenommen.
Vorzugsweise sind die Endabschnitte einer jeweiligen Teilwicklung und die Formleiter der Teilwicklung parallelverschoben angeordnet.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine elektrische Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs, aufweisend einen erfindungsgemäßen Stator und einen drehbar innerhalb des Stators gelagerten Rotor.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine ist vorzugsweise dazu eingerichtet, ein Fahrzeug anzutreiben. Sie kann insofern dazu eingerichtet sein, einen Teil eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs auszubilden. Elektrische Maschine ist vorzugsweise als, insbesondere permanenterregte, Synchronmaschine ausgebildet. Alternativ kann die elektrische Maschine als Asynchronmaschine ausgebildet sein.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Fahrzeug, aufweisend eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, die dazu eingerichtet ist, das Fahrzeug anzutreiben. Das Fahrzeug kann ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) oder ein Hybridfahrzeug sein.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stators mit einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung;
2 eine perspektivische Darstellung des Statorkerns und der Statorwicklung;
3 eine Draufsicht auf den Statorkern und die Statorwicklung;
4 eine seitliche Detailansicht des Statorkerns und der Statorwicklung;
5 eine geschnittene Detailansicht des Statorkerns und der Statorwicklung;
6 eine perspektivische Detailansicht des Statorkerns mit der Statorwicklung und zwei Sternpunktverbindungen;
7 eine seitliche Detailansicht des Statorkerns und der Statorwicklung mit einer der Sternpunktverbindungen;
8 eine geschnittene Detailansicht des Statorkerns mit der Statorwicklung und den Sternpunktverbindung;
9 eine perspektivische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Isolationsvorrichtung;
10 eine Draufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel der Isolationsvorrichtung auf die erste Seite;
11 eine Draufsicht auf die zweite Seite des ersten Ausführungsbeispiels Isolationsvorrichtung;
12 eine perspektivische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Isolationsvorrichtung in einem an der Statorwicklung angeordneten Zustand;
13 eine geschnittene Detailansicht des ersten Ausführungsbeispiels des Stators; und
14 und 15 jeweils eine Prinzipskizze einer Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Stators und eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Isolationsvorrichtung; und
16 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.

1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Stators 1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Isolationsvorrichtung 2.
Der Stator weist einen Statorkern 3, eine Statorwicklungen 4 und eine Anschlussanordnung 5 auf.
Der Statorkern 3 ist im exemplarisch aus einem Blechpaket mit einer Vielzahl von axial geschichteten Einzelblechen gebildet. In axialer Richtung durchsetzt eine Vielzahl von in Umfangsrichtung des Stators 1 aufeinanderfolgend angeordneten Nuten 3a, vorliegend beispielhaft 48 Stück, den Statorkern 3.
Die Statorwicklung 4 weist mehrere Teilwicklungen auf, die an einer axialen Stirnseite 6a des Statorkerns 3 einen Wickelkopf 7 ausbilden. Daneben bilden die Teilwicklungen mehrere Stränge oder Phasenwicklungen, vorliegend exemplarisch drei Stränge bzw. Phasenwicklungen, aus. Beispielhaft wird jeder Strang durch vier parallele Teilwicklungen ausgebildet.
Die Anschlussanordnung 5 weist eine der Anzahl der Stränge entsprechende Anzahl von Anschlusselementen 8a, 8b, 8c auf. Jedes Anschlusselement dient der elektrischen Versorgung eines der Stränge und kann beispielsweise mit einem Wechselrichter verbunden werden.
2 bis 5 zeigen den Statorkern 3 und die Statorwicklungen 4, wobei 2 eine perspektivische Darstellung ist, 3 eine Draufsicht auf die Stirnseite 6a ist, 4 eine seitliche Detailansicht ist und 5 eine geschnittene Detailansicht ist.
Jede Teilwicklung weist einen ersten Endabschnitt 9a, 9b, 9c, 9d, der ein freies Ende der Teilwicklungen umfasst, auf. Die ersten Endabschnitt 9a bis 9d ragen an der Stirnseite 6a aus dem Statorkern 3 heraus und bilden einen Anschluss eines der Stränge aus. Dabei erstrecken sich die ersten Endabschnitte 9a, 9b eines Teils der Teilwicklungen in axialer Richtung entlang der radial äußeren Seite des Wickelkopfs 7 und die ersten Endabschnitte 9c, 9d eines anderen Teils der Teilwicklungen in axialer Richtung entlang der radial inneren Seite des Wickelkopfs 7. Jedes Anschlusselement 8a, 8b, 8c (siehe 1) ist mit den Endabschnitten 9a bis 9d der einen der Stränge ausbildenden Teilwicklungen elektrisch leitend verbunden.
Daneben weist jede Teilwicklung einen zweiten Endabschnitt 10a, 10b, 10c, 10d auf, der das andere freie Ende der Teilwicklungen umfasst und an der Stirnseite 6a aus dem Statorkern 3 herausragt. Dabei erstrecken sich Endabschnitte 10a, 10b eines Teils der Teilwicklungen in axialer Richtung entlang der radial inneren Seite des Wickelkopfs 7 und die zweiten Endabschnitte 10c, 10d eines Teils der Teilwicklungen in axialer Richtung entlang der radial äußeren Seite des Wickelkopfs 7.
6 bis 8 zeigen den Statorkerns 3 und Statorwicklung 4 sowie eine ersten Sternpunktverbindung 11 und eine zweiten Sternpunktverbindung 12 des Stators 1, wobei 6 eine perspektivische Detailansicht mit den Sternpunktverbindungen 11, 12 ist, 7 eine seitliche Detailansicht mit der zweiten Sternpunktverbindungen 12 ist und 8 eine geschnittene Detailansicht mit den Sternpunktverbindungen 11, 12 ist.
Die sich radial innen entlang des Wickelkopfs 7 erstreckenden zweiten Endabschnitte 10a, 10b der Teilwicklungen bilden ein ersten Sternpunktanschluss der entsprechenden Teilwicklungen aus und sind mit der ersten Sternpunktverbindung 11 elektrisch leitend verbunden. Die sich radial außen entlang des Wickelkopfs 7 erstreckenden zweiten Endabschnitte 10c, 10d der Teilwicklungen bilden einen zweiten Sternpunktanschluss der entsprechenden Teilwicklungen aus und sind mit der zweiten Sternpunktverbindung 12 elektrisch leitend verbunden. Die Sternpunktverbindungen 11, 12 sind hier als bogenförmige Stromschienen ausgebildet, an denen die entsprechenden zweiten Endabschnitte 10a, 10b bzw. 10c, 10d elektrisch leitend befestigt sind.
9 ist eine perspektivische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Isolationsvorrichtung 2.
Die Isolationsvorrichtung 2 dient der elektrischen Isolation des Wickelkopfs 7 gegenüber den Anschlusselementen 8a, 8b, 8c für die Anschlüsse 9a bis 9d der Statorwicklung 4. Die Isolationsvorrichtung 2 weist einen plattenförmigen Körper 20 auf. Eine erste Seite 21 des Körpers 20 ist dazu eingerichtet, sich in Umfangsrichtung zumindest zum Teil über ein axiales Ende des Wickelkopfs 7 zu erstrecken. Eine zweite Seite 22 des Körpers 20 ist der ersten Seite 21 gegenüberliegend angeordnet. An der zweiten Seite 22 sind die Anschlusselemente 8a, 8b, 8c anordenbar.
Außerdem weist der Körper 20 mehrere Ausnehmungen 23a, 23b auf, die sich von der ersten Seite 21 zur zweiten Seite 22 erstrecken. Durch die Ausnehmungen 23a, 23b sind die durch die ersten Endabschnitte 9a bis 9d ausgebildeten Anschlüsse von der ersten Seite her durchführbar, um auf der zweiten Seite 22 elektrisch leitfähig mit einem der Anschlusselemente 8a, 8b, 8c verbunden zu werden. Dabei liegen die Ausnehmungen 23a auf einem ersten Kreisbogen und die Ausnehmungen 23b auf einem zweiten Kreisbogen, der konzentrisch zum ersten Kreisbogen angeordnet ist und radial weiter innen liegt als der erste Kreisbogen. Dadurch sind die radial äußeren ersten Endabschnitte 9a, 9b durch die radial äußeren Ausnehmungen 23a und die radial inneren ersten Endabschnitte 9c, 9d durch die radial inneren Ausnehmungen 23b durchführbar.
10 und 11 zeigen die Isolationsvorrichtung 2, wobei 10 eine Draufsicht auf die erste Seite 21 ist und 11 eine Draufsicht auf die zweite Seite 22 ist.
Die Vorrichtung 2 weist ferner ein Isolationsanordnung 24 auf. Die Isolationsanordnung 24 umfasst ein ersten Abschnitt 25a, der sich von der ersten Seite 21 aus in eine von der zweiten Seite 22 wegweisende Richtung erstreckt. Der erste Abschnitt 25a ist dazu eingerichtet, den Wickelkopf 7 entlang seines Umfangs an der radial inneren Seite des Wickelkopfs 7 zu umgeben.
Außerdem weist die Isolationsanordnung 24 einen zweiten Abschnitt 25b auf, der sich ebenfalls von der ersten Seite 21 des Körpers 20 aus in die von der zweiten Seite 22 wegweisende Richtung erstreckt. Der zweite Abschnitt 25b ist dazu eingerichtet, die an der radial inneren Seite des Wickelkopfs 7 angeordnete erste Sternpunktverbindung 11 auf der dem Wickelkopf 7 abgewandten Seite der ersten Sternpunktverbindung 11 zu umgeben, sodass der erste Abschnitt 25a und der zweite Abschnitt 25b die erste Sternpunktverbindung 11 beidseitig umgeben können.
Die Isolationsanordnung 24 weist ferner einen dritten Abschnitt 25c auf, der sich von der ersten Seite 21 des Körpers 20 aus in die von der zweiten Seite 22 wegweisende Richtung erstreckt. Der dritte Abschnitt 25c ist dazu eingerichtet, den Wickelkopf 7 entlang seines Umfangs an der äußeren radialen Seite des Wickelkopfs 7 zu umgeben.
Daneben weist die Isolationsanordnung einen vierten Abschnitt 25d auf, der sich von der ersten Seite 21 des Körpers 20 aus in die von der zweiten Seite 22 des Körpers 20 wegweisende Richtung erstreckt. Der vierte Abschnitt 25d ist dazu eingerichtet, die an der radial äußeren Seite des Wickelkopfs 7 angeordnete zweite Sternpunktverbindung 12 auf der dem Wickelkopf 7 abgewandten Seite der zweiten Sternpunktverbindung 12 zu umgeben, sodass der dritte Abschnitt 25c und der vierte Abschnitt 25d die zweite Sternpunktverbindung 12 beidseitig umgeben.
Daneben sind ein fünfter Abschnitt 25e und ein sechster Abschnitt 25f vorgesehen, die nicht die Sternpunktverbindungen 11, 12 umgeben und sich auf demselben Kreisbogen wie erste Abschnitt 25a bzw. der dritte Abschnitt 25c erstrecken. Der fünfte Abschnitt 25e und der sechste Abschnitt 25f dienen neben der Isolation des Wickelkopfs 7 gegenüber dessen radial Inneren und Äußeren der mechanisch stabilen Anordnung der Isolationsvorrichtung 2 am Wickelkopf 7.
Die Abschnitte 25a bis 25f der Isolationsanordnung 24 erstrecken sich konzentrisch zueinander und sind kreisbogenförmig ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel stehen sie senkrecht auf dem Körper 20.
Der erste Abschnitt 25a und der zweite Abschnitt 25b sowie der sechste Abschnitt 25f sind an einem ersten Ende 29a des Körpers 20 angeordnet. Der dritte Abschnitt 25c, der vierte Abschnitt 25d sowie der fünfte Abschnitt 25e sind an einem dem ersten Ende 29a entgegensetzten zweiten Ende 29b des Körpers 20 angeordnet.
Wie 10 und 11 ferner zu entnehmen ist, weist jede Ausnehmung 23a, 23b einen Rand 30 mit einem in die Ausnehmung 23a, 23b gerichteten Vorsprung 31 auf.
Darüber hinaus weist der Körper 20 drei Durchgangsöffnungen 32a auf, die in Bereichen angeordnet sind, in denen sich der erste Abschnitt 25a und der zweite Abschnitt 25b konzentrisch zueinander erstrecken. Außerdem sind drei Durchgangsöffnungen 32b in Bereichen des Körpers 20 vorgesehen, in denen sich der dritte Abschnitt 25c und der vierte Abschnitt 25d konzentrisch zueinander erstrecken.
Weitere Durchgangsöffnungen 32c sind mittig vorgesehen zwischen jeweiligen Gruppen von vier der Ausnehmungen 23a, 23b, von denen eine erste Ausnehmung 23a und eine zweite Ausnehmung 23a an einer ersten Radialposition liegen, eine dritte Ausnehmung 23b und eine vierte Ausnehmung 23b an einer zweiten Radialposition liegen, die erste Ausnehmung 23a und die dritte Ausnehmung 23b an einer ersten Winkelposition in Umfangsrichtung und die zweite 23a und die vierte Ausnehmung 23b an einer zweiten Winkelposition in Umfangsrichtung liegen.. Außerdem sind Durchgangsöffnungen 32d in den Bereichen vorgesehen, in denen der erste Abschnitt 25a und der sechste Abschnitt 25f sowie der dritte Abschnitt 25c und der fünfte Abschnitt 25e der Isolationsanordnung 24 konzentrisch zueinander verlaufen.
Daneben weist der Körper 20 eine weitere Ausnehmung 33a auf, in welcher ein am Wickelkopf 7 angeordneter Sensor 13 (siehe 1) aufnehmbar ist. Entlang einer Randkontur der Ausnehmung 33a ist auf der zweiten Seite 22 ein Vorsprung 33b (siehe 9) zur Führung des Sensors 13 ausgebildet.
Darüber hinaus ist bei der Isolationsvorrichtung 2 für ein jeweiliges Anschlusselemente 8a, 8b, 8c auf der zweiten Seite 22 des Körpers 20 ein Aufnahmeplatz 34a, 34b, 34c ausgebildet. Jeder Aufnahmeplatz 34a, 34b, 34c ist dazu ausgebildet, eine Bewegung des Anschlusselements 8a, 8b,8 c bezüglich der zweiten Seite 22 in einem im Aufnahmeplatz 34a, 34b, 34c aufgenommen Zustand zu heben. Dabei weist jeder Aufnahmeplatz 34a, 34b, 34c zwei Vorsprünge 35a, 35b zum Hemmen einer Drehbewegung des Anschlusselements 8a, 8b, 8c um eine senkrecht zur zweiten Seite 22 stehende Drehachse auf. Zusätzlich ist bei jedem Aufnahmeplatz 34a, 34b, 34c ein Vorsprung 35b zum Hemmen einer Translationsbewegung des Anschlusselements 8a, 8b, 8c entlang der zweiten Seite 22 vorgesehen.
Die Isolationsvorrichtung 2 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem Kunststoff, gebildet.
12 ist eine perspektivische Ansicht der Isolationsvorrichtung 2 in einem an der Statorwicklungen 4 angeordneten Zustand.
Repräsentativ für die übrigen Anschlusselemente 8a, 8c ist hier das Anschlusselement 8b im Aufnahmeplatz 34b aufgenommen und wird durch die Vorsprünge 35a,35b an den Dreh- und Translationsbewegungen gehindert. Dazu ragt der Vorsprung 35b eine gegengleiche Ausnehmung des Anschlusselements 8b. Die ersten Endabschnitte 9a bis 9d durchsetzen die Ausnehmungen 23a, 23b, wobei jede Ausnehmung 23a, 23b ein Paar von in Umfangsrichtung benachbarten Endabschnitten 9a bis 9d, die sich an derselben Radialpositionen befinden, aufnimmt. Die Vorsprünge 31, von den einer in 12 verdeckt ist, halten die Endabschnitte 9a bis 9d in ihrer vorgesehenen Position. Zu sehen ist auch wie der zweite Abschnitt 25b der Isolationsanordnung 24 die erste Sternpunktverbindung 11 radial innen umgibt.
13 ist eine geschnittene Detailansicht des Stators 1, in der zu erkennen ist, dass die Isolationsvorrichtung 2 mit ihrer ersten Seite 21 auf dem axialen Ende des Wickelkopfs 7 aufliegt. Zu sehen ist ferner der Sensor 13, der mittels des Vorsprungs 33b derart geführt wird, dass er eine Temperatur des Wickelkopfs 7 erfassen kann.
In 1 und 8 ist ferner zu sehen, dass die Statorwicklung 4 aus einer Vielzahl von Formleitern 36 gebildet ist. Die Formleiter 36 sind aus gebogenen Metallstäben, vorzugsweise aus Kupfer, gebildet. Die Formleiter 36 erstrecken sich innerhalb der Nuten 3a von der Stirnseite 6a zur ihr axial gegenüberliegenden Stirnseite 6b. Eine solche Statorwicklung kann auch als Haarnadelwicklung (engl. hair pin winding) bezeichnet werden. Die Endabschnitte 9a bis 9d, 10a bis 10d sind einstückig mit jeweils einem Formleiter 36 einer Teilwicklung ausgebildet. Die übrigen Formleiter 36 der Teilwicklungen sind paarweise an der Stirnseite 6a durch einstückig mit ihnen ausgebildete Verbindungen verbunden. An der Stirnseite 6b sind die Formleiter 36 paarweise stoffschlüssig miteinander verbunden.
14 und 15 sind jeweils eine Prinzipskizze einer Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Stators 1 und eines zweiten Ausführungsbeispiels der Isolationsvorrichtung 2. Dabei lassen sich alle Ausführungen zum zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel auf das zweite Ausführungsbeispiel übertragen, wobei gleiche oder gleichwirkende Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
Wie 14 entnommen werden kann, weist die Isolationsanordnung 24 beim zweiten Ausführungsbeispiel einen sich an den ersten Abschnitt 25a anschließenden Verbindungsabschnitt 25g auf, der sich entlang einer parallel zum Körper 20 liegenden Ebene erstreckt. Der zweite Abschnitt 25b erstreckt sich vom Verbindungsabschnitt 25g wegweisend konzentrisch zum ersten Abschnitt 25a. Der zweite Abschnitt 25b ist dazu eingerichtet, die erste Sternpunktverbindung 11 auf der dem Wickelkopf 7 abgewandten Seite der ersten Sternpunktverbindung 11 zu umgeben, sodass der erste Abschnitt 25a und der zweite Abschnitt 25b die erste Sternpunktverbindung 11 beidseitig umgeben. Der Verbindungsabschnitt 25g weist Durchgangsöffnungen 37a auf, durch welche Sternpunktanschlüsse der Statorwicklung 4 bzw. die Endabschnitte 10a, 10b durchführbar sind.
Wie 15 entnommen werden kann, weist die Isolationsanordnung 24 beim zweiten Ausführungsbeispiel ferner einen sich an den dritten Abschnitt 25c anschließenden Verbindungsabschnitt 25h auf, der sich entlang einer parallel zum Körper 20 liegenden Ebene erstreckt. Der vierte Abschnitt 25d erstreckt sich vom Verbindungsabschnitt 25h wegweisend konzentrisch zum dritten Abschnitt 25c. Der vierte Abschnitt 25d ist dazu eingerichtet, die zweite Sternpunktverbindung 12 auf der dem Wickelkopf 7 abgewandten Seite der zweiten Sternpunktverbindung 12 zu umgeben, sodass der dritte Abschnitt 25c und der vierte Abschnitt 25d die zweite Sternpunktverbindung 12 beidseitig umgeben. Der Verbindungsabschnitt 25h weist Durchgangsöffnungen 37b auf, durch welche Sternpunktanschlüsse der Statorwicklung 4 bzw. die Endabschnitte 10c, 10d durchführbar sind.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel entsprechen der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt dem ersten Ausführungsbeispiel und der dritte Abschnitt und der vierte Abschnitt dem zweiten Ausführungsbeispiel. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel entsprechen der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt dem zweiten Ausführungsbeispiel und der dritte Abschnitt und der vierte Abschnitt dem ersten Ausführungsbeispiel.
16 ist eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs 100 mit einem Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 101.
Die elektrische Maschine 101 ist zum Antreiben des Fahrzeugs 100 eingerichtet und weist einen Stator 1 gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele sowie ein drehbar innerhalb des Stators 1 gelagerten Rotor 102 auf. Die elektrische Maschine 101 ist exemplarisch als Asynchronmaschine oder als permanenterregte Synchronmaschine ausgebildet. Die elektrische Maschine 101 bildet ein Teil eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs 100 aus. Das Fahrzeug 100 kann ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) oder ein Hybridfahrzeug sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2013/0147306 A1 [0004]

Claims

Isolationsvorrichtung (2) zur elektrischen Isolation eines Wickelkopfs (7) einer Statorwicklung (4) gegenüber Anschlusselementen (8a-c) für elektrische Anschlüsse der Statorwicklung (4), wobei die Isolationsvorrichtung (2) einen plattenförmigen Körper (20) aufweist, der - eine erste Seite (21), die dazu eingerichtet ist, sich in Umfangsrichtung zumindest zum Teil über ein axiales Ende des Wickelkopfs (7) zu erstrecken, - eine zweite Seite (22), die der ersten Seite (21) gegenüberliegend angeordnet ist und an der die Anschlusselemente (8a-c) anordenbar sind, und - wenigstens eine Ausnehmung (23a, 23b), die sich von der ersten Seite (21) zur zweiten Seite (22) erstreckt und durch die wenigstens einer der Anschlüsse von der ersten Seite (21) her durchführbar ist, um auf der zweiten Seite (22) elektrisch leitfähig mit einem der Anschlusselemente (8a-c) verbunden zu werden, aufweist, gekennzeichnet durch eine Isolationsanordnung (24), welche einen ersten Abschnitt (25a), der sich von der ersten Seite (21) des Körpers (20) aus in eine von der zweiten Seite (22) wegweisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, den Wickelkopf (7) entlang seines Umfangs an einer von zwei radialen Seiten des Wickelkopfs (7) zu umgeben.
Isolationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Isolationsanordnung (24) einen zweiten Abschnitt (25b), der sich von der ersten Seite (21) des Körpers (20) aus in die von der zweiten Seite (22) wegweisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs (7) angeordnete erste Sternpunktverbindung (11) für die Statorwicklung (4) auf der dem Wickelkopf (7) abgewandten Seite der ersten Sternpunktverbindung (11) zu umgeben, sodass der erste Abschnitt (25a) und der zweite Abschnitt (25b) die erste Sternpunktverbindung (11) beidseitig umgeben.
Isolationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Isolationsanordnung (24) ferner einen sich an den ersten Abschnitt (25a) anschließenden Verbindungsabschnitt (25g) aufweist, der sich entlang einer parallel zum Körper (20) liegenden Ebene erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (25b), der sich vom Verbindungsabschnitt (25g) wegweisend konzentrisch zum ersten Abschnitt (25a) erstreckt, aufweist, wobei der zweite Abschnitt (25b) dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs (7) angeordnete erste Sternpunktverbindung (11) für die Statorwicklung (4) auf der dem Wickelkopf (7) abgewandten Seite der ersten Sternpunktverbindung (11) zu umgeben, sodass der erste Abschnitt (25a) und der zweite Abschnitt (25b) die erste Sternpunktverbindung (11) beidseitig umgeben.
Isolationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei die Isolationsanordnung (24) einen dritten Abschnitt (25c), der sich, insbesondere konzentrisch zum ersten Abschnitt (25a), von der ersten Seite (21) des Körpers (20) aus in die von der zweiten Seite (22) wegweisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, den (7) Wickelkopf entlang seines Umfangs an der radialen Seite oder der anderen der radialen Seiten des Wickelkopfs (7) zu umgeben.
Isolationsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Isolationsanordnung (24) einen vierten Abschnitt (25d), der sich von der ersten Seite (21) des Körpers (20) aus in die von der zweiten Seite (22) des Körpers (20) wegweisende Richtung erstreckt, aufweist und dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs (7), welche durch den dritte Abschnitt (25c) umgeben wird, angeordnete zweite Sternpunktverbindung (12) für die Statorwicklung (4) auf der dem Wickelkopf (7) abgewandten Seite der zweiten Sternpunktverbindung (12) zu umgeben, sodass der dritte Abschnitt (25c) und der vierte Abschnitt (25d) die zweite Sternpunktverbindung (12) beidseitig umgeben.
Isolationsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Isolationsanordnung (24) ferner einen sich an den dritten Abschnitt (25c) anschließenden Verbindungsabschnitt (25h) aufweist, der sich entlang einer parallel zum Körper (20) liegenden Ebene erstreckt, und einen vierten Abschnitt (25d), der sich vom Verbindungsabschnitt (25h) wegweisend konzentrisch zum dritten Abschnitt (25c) erstreckt, aufweist, wobei der vierte Abschnitt (25d) dazu eingerichtet ist, eine an der radialen Seite des Wickelkopfs (7), welche durch den dritten Abschnitt (25c) umgeben wird, angeordnete zweite Sternpunktverbindung (12) für die Statorwicklung (4) zu umgeben, sodass der dritte Abschnitt (25c) und der vierte Abschnitt (25d) die zweite Sternpunktverbindung (11) beidseitig umgeben.
Isolationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Körper (20) mehrere die erste Seite (21) und die zweite (23) durchsetzende Durchgangsöffnungen (32a-d) aufweist, wobei die Durchgangsöffnungen - an Stellen angeordnet sind, an denen zwei der Abschnitte (25a-f) der Isolationsanordnung (24) konzentrisch zueinander verlaufen und/oder - an Stellen angeordnet sind, die mittig zwischen vier in einem rechteckigen Raster angeordneten Ausnehmungen (23a, 23b) liegen.
Isolationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Körper (20) einen bogenförmigen Verlauf aufweist.
Isolationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine jeweilige Ausnehmung (23a, 23b) einen Rand (30) mit einem in die Ausnehmung (23a, 23b) gerichteten Vorsprung (31) aufweist.
Isolationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für ein jeweiliges Anschlusselement (8a-c) auf der zweiten Seite (22) des Körpers (20) ein Aufnahmeplatz (34a-c) ausgebildet ist, der dazu eingerichtet ist, eine Bewegung des Anschlusselements (8a-c) bezüglich der zweiten Seite (22) in einem im Aufnahmeplatz (34a-c) aufgenommenen Zustand zu hemmen, wobei der Aufnahmeplatz (34a-c) insbesondere - einen oder mehrere Vorsprünge (35a) zum Hemmen einer Drehbewegung des Anschlusselements (8a-c) um eine senkrecht zur zweiten Seite (22) stehende Drehachse und/oder - einen Vorsprung (25b) zum Hemmen einer Translationsbewegung des Anschlusselements (34a-c) entlang der zweiten Seite (22) aufweist.
Isolationsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Körper (20) eine weitere Ausnehmung (33a), in welcher ein am Wickelkopf (7) angeordneter Sensor (13) aufnehmbar ist, wobei entlang einer Randkontur der Ausnehmung (33a) auf der zweiten Seite (22) ein Vorsprung (33b) zur Führung des Sensors (13) ausgebildet ist.
Stator (1) für eine elektrische Maschine (101), aufweisend - einen Statorkern (3), - eine Statorwicklung (4), die mehrere einen Wickelkopf (7) an einer axialen Stirnseite (6a) des Statorkerns (3) und Stränge des Stators (1) ausbildende Teilwicklungen aufweist, wobei jede Teilwicklung einen Endabschnitt (9a-d) aufweist, der ein freies Ende der Teilwicklung umfasst, an der Stirnseite (6a) aus dem Statorkern (3) herausragt und einen Anschluss eines der Stränge ausbildet, - eine Anschlussanordnung (5), welche eine der Anzahl der Stränge entsprechende Anzahl von Anschlusselementen (8a-c) aufweist, wobei ein jeweiliges Anschlusselement (8a-c) die Endabschnitte (9a-d) der Teilwicklungen eines der Stränge verbindet, und - eine Isolationsvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur elektrischen Isolation des Wickelkopfs (7) der Statorwicklung (4) gegenüber den Anschlusselementen (8a-c), wobei die Isolationsvorrichtung (2) auf dem axialen Ende des Wickelkopf (7) angeordnet ist.
Stator nach Anspruch 12, wobei eine jeweilige Teilwicklung einen weiteren Endabschnitt (10a-d) aufweist, der ein anderes freies Ende der Teilwicklung umfasst, an der Stirnseite (6a) aus dem Statorkern (3) herausragt und einen Sternpunktanschluss der Teilwicklung ausbildet, wobei - sich die den Sternpunktanschluss ausbildenden Endabschnitte (10a, 10b) eines Teils der Teilwicklungen auf einer inneren radialen Seite des Wickelkopfs (7) erstrecken und der Stator (1) ferner eine erste Sternpunktverbindung (11) aufweist, durch welchen die den Sternpunktanschluss ausbildenden Endabschnitte (10a, 10b) des Teils der Teilwicklungen miteinander verbunden sind, und/oder - sich die den Sternpunktanschluss ausbildenden Endabschnitte (10c, 10d) eines Teils der Teilwicklungen auf einer äußeren radialen Seite des Wickelkopfs (7) erstrecken, wobei der Stator (1) ferner eine zweite Sternpunktverbindung (12) aufweist, durch welchen die den Sternpunktanschluss ausbildenden Endabschnitte (10c, 10d) des Teils der Teilwicklungen miteinander verbunden sind.
Stator nach Anspruch 12 oder 13, wobei - der Stator (1) ferner einen Sensor (13) aufweist und/oder - im Statorkern (3) eine Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Nuten (3a) ausgebildet ist und/oder - jede Teilwicklung mehrere Formleiter (36), die sich entlang einer Axialrichtung durch den Statorkern (3) erstrecken, aufweist.
Elektrische Maschine (101) zum Antreiben eines Fahrzeugs (100), aufweisend einen Stator (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14 und einen drehbar innerhalb des Stators gelagerten Rotor (102).