DE102021206120A1

DE102021206120A1 - Method of manufacturing a stator for an electrical machine, a stator for an electrical machine and an electrical machine

Info

Publication number: DE102021206120A1
Application number: DE102021206120.6A
Authority: DE
Inventors: Mario Büttner; Stefan Denzinger; Rebecca Günther
Original assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Current assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date: 2021-06-16
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2022-12-22
Also published as: WO2022263467A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Stators (1) für eine elektrische Maschine (101), umfassend folgende Schritte:- Bereitstellen eines Statorkerns (2), der eine axiale erste Stirnseite (3) und eine der ersten Stirnseite (3) gegenüberliegende axiale zweite Stirnseite (4) aufweist, und einer 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 ersten Außenabschnitt (7) und einen an der zweiten Stirnseite (4) aus dem Statorkern (2) herausragenden zweiten Außenabschnitt (8) aufweist;- Bedecken zumindest eines der Außenabschnitte (7) mit einem fließfähigen thixotropen Werkstoff; und- Aushärten des Werkstoffs, sodass dieser eine den bedeckten Außenabschnitt (7) elektrisch isolierende Abdeckung (9) ausbildet.Method for producing a stator (1) for an electrical machine (101), comprising the following steps: - Providing a stator core (2) which has an axial first end face (3) and an axial second end face (4th ) 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 one protruding from the stator core (2) on the first end face (3). first outer section (7) and a second outer section (8) protruding from the stator core (2) on the second end face (4);- covering at least one of the outer sections (7) with a flowable thixotropic material; and curing of the material so that it forms a cover (9) that is electrically insulating for the covered outer section (7).

Description

Statoren mit einem Statorkern und einer Statorwicklung, die durch im Statorkern angeordnete und an einer ersten Stirnseite des Statorkerns miteinander verbundenen Leitersegmenten ausgebildet ist, sind bereits bekannt. Eine solche Statorwicklungen wird auch als Haarnadelwicklung (englisch hairpin winding) bezeichnet. Aus beiden Stirnseiten des Statorkern ragen dabei Außenabschnitte heraus, von denen zumindest einer mit einer elektrisch isolierenden Abdeckung versehen sein kann.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 a stator winding is also referred to as a 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.

DE 10 2004 003 557 A1 offenbart beispielsweise einen Stator für eine elektrodynamische Maschine, welcher einen ringförmigen Statorkern und eine im Statorkern angebrachte Statorwicklung aufweist. Basislitzen der Statorwicklung sind dabei so ausgebildet, dass Verbindungabschnitte zwischen Endabschnitten der Basislitzen ausgebildet sind. Jeder der Verbindungabschnitte ist durch eine elektrische isolierende Schicht, welche beispielsweise aus einem Epoxidharz besteht, abgedeckt. DE 10 2004 003 557 A1 discloses, for example, a stator for an electrodynamic machine having 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 sections are formed between end sections of the base strands. Each of the connection portions is covered by an electrically insulating layer made of, for example, an epoxy resin.

Eine solche Abdeckung kann beispielsweise durch Eintauchen des Außenabschnitts in einen fließfähigen Werkstoff und anschließendes Aushärten des Werkstoffs 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 erhöhte elektrische Feldstärken, die einen Teildurchschlag verursachen können, oder sogar Kurzschlüsse auftreten. Diese Abstände können sich auch durch Temperaturveränderungen während des Fertigungsprozesses verändern, insbesondere wenn Materialien mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zum Einsatz kommen. Außerdem können sich in der Abdeckung Lufteinschlüsse bilden. Auch innerhalb solcher Lufteinschlüsse kann es zu lokalen Erhöhungen 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. As a result, locally increased electric field strengths, which can cause partial breakdown, or even short circuits can occur. These distances can also change due to temperature changes during the manufacturing process, especially when materials with different thermal expansion coefficients are 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 Stator für eine elektrische Maschine anzugeben.The invention is based on the object of specifying a stator for an electrical machine that is improved in comparison thereto.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine, umfassend folgende Schritte: Bereitstellen eines Statorkerns, der eine axiale erste Stirnseite und eine der ersten Stirnseite gegenüberliegende axiale zweite Stirnseite aufweist, und einer 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 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 bedeckten 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 arranged in the stator core by and conductor segments connected to one another is formed on the first face and has a first outer section protruding from the stator core on the first face and a second outer section protruding from the stator core on the second face; covering at least one of the outer portions 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 elektrische Maschine umfasst einen Schritt des Bereitstellens eines Statorkerns und einer Statorwicklung. Der Statorkern weist eine axiale erste Stirnseite und eine axiale zweite Stirnseite auf. Die zweite Stirnseite liegt der ersten Stirnseite gegenüber. Die Statorwicklung ist durch Leitersegmente ausgebildet. Die Leitersegmente sind im Statorkern angeordnet und an der ersten Stirnseite miteinander verbunden. 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 Bedeckens zumindest eines der Außenabschnitte mit einem fließfähigen thixotropen Werkstoff. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Aushärtens des Werkstoffs, 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 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 portions with a flowable thixotropic 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 Ausbildung der Abdeckung zu verwenden. Ein solches Material ist wegen seiner rheologischen 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 bedingte Veränderungen der Abstände der Leitersegmente gehemmt oder vermieden 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 form the cover. Because of its rheological 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 induced 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 Pascalsekunden 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 elektrische 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 Getriebeölen, und/oder ungesättigten Polyesterharzen und/oder ungesättigten Polyimidharzen und/oder Polyamiden und/oder Polyimiden und/oder Epoxidharzen auf. Der Werkstoff kann eine Temperaturbeständigkeit von wenigstens 150 °C, bevorzugt wenigstens 180 °C, aufweisen. Der Werkstoff kann wenigstens der Isolationsstoffklasse F, insbesondere der Isolationsstoffklasse H, gemäß DIN EN 60085 entsprechen.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 a chemical resistance to oils, in particular their 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.

Vorzugsweise umfasst der Werkstoff ein Grundmaterial und einen Füllstoff. Das Grundmaterial kann ein Epoxidharz und/oder ein Polyurethanharz und/oder ein Silikonharz umfassen. Solche Grundstoffe sind beispielsweise von Gelbeschichtungen, 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 Raumtemperatur und/oder unter zusätzliche Wärmezufuhr und/oder durch unter Einstrahlung von UV-Licht erfolgenThe 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 silicone 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 zusammenhängender Körper, der sich über den gesamten Umfang und die gesamte radiale Erstreckung des Außenabschnitts erstreckt. Alternativ kann die Abdeckung nur Teile des Außenabschnitts bedecken. Dann können eine weitere oder mehrere weitere Abdeckungen ausgebildet werden.The cover preferably covers the outer section as a coherent body which extends over the entire circumference and the entire radial extent of the outer section. Alternatively, the cover can only cover parts of the outer portion. Then one more or more more 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 erstreckt. Bevorzugt weist der Statorkern in Umfangsrichtung angeordnete und sich in axialer Richtung erstreckende Nuten auf, in denen der Innenabschnitt angeordnet ist. Die Leitersegmente sind bevorzugt stabartige Metalleiter, insbesondere aus Kupfer. Eine Querschnittsfläche der Leitersegmente beträgt vorzugsweise wenigstens 3 Quadratmillimeter, bevorzugt wenigstens 5 Quadratmillimeter, besonders 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 in the axial direction between the outer portions inside the stator core. 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 Statorkerns aus diesem herausragenden Endabschnitt, der ein freies Ende des jeweiligen Leitersegments umfasst, aufweisen. Bevorzugt sind zwei Endabschnitte vorgesehen. Der erste Außenabschnitt kann durch mehrere Endabschnittsanordnungen, die jeweils wenigstens zwei zum Ausbilden der Statorwicklung elektrisch leitfähig und mechanisch miteinander verbundene Endabschnitte umfasst, ausgebildet sein. Die Endabschnitte sind beispielsweise stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen, miteinander verbunden.Each conductor segment can have at least one end section protruding from this at the first end face of the stator core and comprising a free end of the respective conductor segment. Two end sections are preferably provided. The first outer section can be formed by a plurality of end section arrangements, each of which comprises at least two end sections which are electrically conductive and mechanically connected to one another in order to form the stator winding. 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 insbesondere mechanisch oder thermisch bedingte Änderungen der Relativpositionen 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 Oberflächenschicht, 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 miteinander verbunden sind, umfassend von der Zwischenposition bis zum freien Ende erstreckt, auf. Bevorzugt werden die freiliegenden Metalloberflächen mit dem Werkstoff bedeckt.Preferably, the conductor segments each have an electrically insulating surface layer which extends in the end portion to an intermediate position between the free end and the stator core, and an exposed metal surface which is a point at which the two end portions are connected to one another, comprising of the Intermediate position extends to the free end 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 äußerster Position bis zum Statorkern erfolgt. Dies ermöglicht eine mechanisch besonders 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 enables a mechanically particularly stable design of the cover.

Gemäß einer alternativen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Bedecken des zumindest einen Außenabschnitts von dessen axial äußerster Position bis zu einer zwischen der axial äußersten Position und dem Statorkern liegenden Zwischenposition, sodass ein Freiraum zwischen der Abdeckung und dem Statorkern ausgebildet wird. Dies ermöglicht eine materialsparendere 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 an intermediate position between the axially outermost position and the stator core, so that a free space is formed between the cover and the stator core. This enables a material-saving stabilization of the outer section.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner folgenden Schritt umfassen: Bereitstellen 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 Handhabung des Werkstoffs und kann eine Form der Abdeckung vorgeben. Der Formkörper kann aus einem Faser-Matrix-Halbzeug, 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 facilitates the handling of the material and can specify the shape of the cover. The shaped body can be made from a fiber matrix semi-finished product, for example BMC (Bulk Molding Compound), SMC (Sheet Molding Compound) or PPS (polyphenylene sulfide).

Bevorzugt hat der Formkörper die Außenform eines hohlen Zylinders, insbesondere Kreiszylinders, und zwei Wände, die durch eine innere und eine äußere Mantelfläche des hohlen Zylinders ausgebildet sind. Die äußere Mantelfläche wird bevorzugt radial außerhalb des Außenabschnitts angeordnet. Die innere Mantelfläche 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 lateral surface of the hollow cylinder. The outer lateral surface is preferably arranged radially outside of the outer section. The inner lateral surface is preferably arranged radially inside the outer section.

Alternativ oder zusätzlich weist der Formkörper einen Boden auf, der mit dem eingefüllten Werkstoff bedeckt ist. Der Boden definiert dabei insbesondere eine weitere ringförmige Grundfläche des Zylinders. Es wird bevorzugt, wenn die Schwerkraft 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 shaped body has a base that is covered with the filled material. In this case, the base in particular defines 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 eingefüllten Werkstoff begrenzt und eine Öffnung umschließt, welche den Werkstoff freilegt, aufweist, wobei das Anordnen durch ein Einführen des einen Außenabschnitts 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 bottom covered with the filled material, a wall extending from the bottom such that it confines the filled material and encloses an opening exposing the material, the placement being by insertion of one outer section takes place through the opening in the material with displacement of the material through 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 isolierenden Werkstoff eingetaucht werden. Vielmehr kann der Werkstoff durch Nutzung seiner thixotropen Eigenschaften in Wirkrichtung der Schwerkraft den Außenabschnitt 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 effective direction of gravity without the material running.

Der Außenabschnitt kann entlang der Wirkrichtung der Schwerkraft in den Formkörper 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 Funktionskomponente bereitgestellt werden, die beim Bedecken durch die Innenwand vom Werkstoff getrennt wird. Der Raum kann somit für eine Funktionskomponente freigehalten werden, die bereits vor dem Bedecken des zumindest einen der Außenabschnitte am Statorkern bzw. an den Leitersegmenten vorgesehen ist.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 which is already provided before the covering of 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 erlauben, 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. Thus, the space can 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 Kabelanordnung. Alternativ kann die Funktionskomponente auch ein Sensor sein. In both of the aforementioned cases, the functional component is, for example, a cable arrangement that is or is to be connected in an electrically conductive manner 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 Funktionskomponente.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 Sollbruchstelle aufgebrochen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein durch den Werkstoff bedeckter Oberflächenabschnitt des Formkörpers 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 shaped body covered by the material has a surface structure that inhibits adhesion of the material during curing.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner folgenden Schritt nach dem Bedecken oder Aushärten umfassen: Aufbringen einer Imprägnierung auf den Statorkern und/oder den Werkstoff und/oder den Formkörper. Durch eine solche Imprägnierung, die beispielsweise durch ein nicht thixotropes Harz ausgebildet wird, können auch kleinste Bereiche, die nicht von der Abdeckung erfasst sind, isoliert werden.The method according to the invention can also include the following step after the 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 be used to 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 Stirnseite 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 herausragenden zweiten Außenabschnitt aufweist; wobei zumindest einer der Außenabschnitte durch eine Abdeckung bedeckt ist, welche durch einen ausgehärteten thixotropen Werkstoff, der den bedeckten Außenabschnitt elektrisch isoliert, ausgebildet 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 one of the first end face side opposite axial second end face, and a stator winding which is formed by conductor segments arranged in the stator core and connected to one another on the first end face and a first outer section protruding from the stator core on the first face side and a first outer section protruding from the stator core on the second face side second outer portion; at least one of the outer portions being covered by a cover formed from a hardened thixotropic material which electrically insulates the covered outer portion.

Sämtliche Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auf den erfindungsgemäßen Stator übertragen, sodass auch mit diesem die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden können. Der erfindungsgemäße Stator ist insbesondere 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 Werkstoff 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.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.

Der erfindungsgemäße Stator kann ferner eine Imprägnierungsschicht aufweisen, welche zumindest ein stirnseitiges Ende des Statorkerns und/oder die Abdeckung und/oder den Formkörper bedeckt.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 elektrische 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 electric 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 electric 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 Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug.The electrical machine is preferably a synchronous machine, in particular a permanently excited one. The vehicle is preferably a battery electric vehicle or a hybrid vehicle.

Der erste Außenabschnitt kann sich auf einer A-Seite (engl. drive end) der elektrischen Maschine befinden. Der zweite Außenabschnitt kann sich auf einer B-Seite (engl. non-drive end) der elektrischen Maschine befinden.The first outer portion may be on a drive end (A) side 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 Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine;
2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
3 eine perspektivische Ansicht des Statorkerns mit der Statorwicklung;
4 eine Detailansicht des ersten Außenabschnitts der Statorwicklung;
5 eine Prinzipskizze von Endabschnittsanordnungen;
6 eine Prinzipskizze des Formkörpers;
7 eine Prinzipskizze des Anordnens des Formkörpers auf dem ersten Au-ßenabschnitt;
8 eine Prinzipskizze des am ersten Außenabschnitt angeordneten Formkörpers;
9 eine Prinzipskizze der Endabschnittsanordnungen mit der Abdeckung und der Imprägnierungsschicht;
10 eine Prinzipskizze der Endabschnittsanordnungen mit der Abdeckung und der Imprägnierungsschicht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens;
11 eine Prinzipskizze des Formkörpers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
12 eine Prinzipskizze des Formkörpers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

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:

1 a schematic diagram of a vehicle with an embodiment of an electric machine according to the invention;
2 a flowchart of the method according to the invention according to a first embodiment;
3 a perspective view of the stator core with the stator winding;
4 a detailed view of the first outer portion of the stator winding;
5 a schematic diagram of end section arrangements;
6 a schematic diagram of the shaped body;
7 a schematic diagram of the arrangement of the shaped body on the first outer section;
8th a schematic diagram of the shaped body arranged on the first outer section;
9 a schematic diagram of the end section assemblies with the cover and the impregnation layer;
10 a schematic diagram of the end section arrangements with the cover and the impregnation layer according to a second embodiment of the method according to the invention;
11 a schematic diagram of the shaped body according to a third embodiment of the method according to the invention; and
12 a schematic diagram of the shaped body according to a fourth embodiment of the method according to the invention.

1 ist eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs 100 mit einem Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 101. 1 is a schematic diagram of a vehicle 100 with an exemplary 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.The electric machine 101 is set up to drive the vehicle 100 and has a Stator 1 and a rotor 102 on. By way of example, the electric machine 101 is a permanently excited synchronous machine.

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 sowie eine Statorwicklung 5 auf. Die Statorwicklung 5 ist durch im Statorkern 2 angeordnete 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. 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 .

Der erste Außenabschnitt 7 ist durch eine Abdeckung 9 bedeckt, welche durch einen ausgehärteten thixotropen Werkstoff, der den ersten Außenabschnitt 7 elektrisch isoliert, ausgebildet.The first outer section 7 is covered by a cover 9 which is formed from 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 Herstellungsverfahren erhalten, das im Folgenden näher erläutert wird.The stator 1 is obtained by a manufacturing method that will be explained in more detail below.

2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung des Stators 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. 2 12 is a flowchart of a method for manufacturing the stator 1 according to a first embodiment.

In einem ersten Schritt S1 werden ein Statorkern 2 mit einer axialen ersten Stirnseite 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 verbundene 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 Außenabschnitt 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 end face 3 and has a first outer section 7 protruding from the stator core 2 on the first end face 3 and a second outer section protruding from the stator core 2 on the second end face 4 8 on.

3 ist eine perspektivische Ansicht des Statorkerns 2 mit der Statorwicklung 5. 3 12 is a perspective view of the stator core 2 with the stator winding 5.

Ersichtlich weist die Statorwicklung 5 ferner einen Innenabschnitt 13 auf, der sich zwischen den Außenabschnitten 7, 8 innerhalb des Statorkerns 2 in axialer Richtung erstreckt. Die Leitersegmente 6 sind stabartige Metalleiter, insbesondere aus Kupfer. Jedes Leitersegment 6 weist zwei an der ersten Stirnseite 4 des Statorkerns 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 Biegeabschnitt 15 auf.As can be seen, the stator winding 5 also has an inner section 13 which extends in the axial direction between the outer sections 7 , 8 within the stator core 2 . The conductor segments 6 are rod-like metal conductors, in particular made of copper. Each conductor segment 6 has two end sections 14 which protrude from the first end face 4 of the stator core 2 and each comprise a free end of the respective conductor segment 6 . On the second end face 4 of the stator core 2 , each conductor segment 6 has a bent section 15 protruding therefrom.

Jedes Leitersegment 6 ist demnach als U-förmig gebogener Metallstab ausgebildet, 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 Statorkern 2 heraustritt. Dort bildet das Leitersegment 6 den Biegeabschnitt 15 aus, sodass 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 Leitersegment 6 kann auch als U-Pin bezeichnet werden. Eine derart gebildete Statorwicklung 5 ist auch als Haarnadelwicklung (engl. hair pin winding) bekannt. Die Außenabschnitte 7, 8 können auch als Wicklungsköpfe bezeichnet werden.Each conductor segment 6 is therefore designed as a metal rod bent into a U-shape, which extends from its first end section 14 through the stator core 2 on the first end face 3 and emerges from the stator core 2 on the second end face 4 . 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. A stator winding 5 formed in this way is also known as a hair pin winding. The outer sections 7, 8 can also be referred to as end turns.

4 ist eine Detailansicht des ersten Außenabschnitts 7 der Statorwicklung 5. Der erste Außenabschnitt 7 ist durch mehrere Endabschnittsanordnungen 16 ausgebildet. Jede Endabschnittsanordnung 16 umfasst zwei zum Ausbilden der Statorwicklung 5 elektrisch leitfähig und mechanisch miteinander verbundene Endabschnitte 14 unterschiedlicher Leitersegmente 6. Die Endabschnitte 14 sind durch Schweißen miteinander verbunden. 4 12 is a detailed view of the first outer portion 7 of the stator winding 5. The first outer portion 7 is formed by a plurality of end portion assemblies 16. FIG. 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.

5 ist eine Prinzipskizze von zwei Endabschnittsanordnungen 16. Die Leitersegmente 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 Endabschnittsanordnung 16 miteinander verbunden sind, umfasst. Zur Ausbildung der Metalloberfläche 19 wurde die Oberflächenschicht 17 entfernt, um das Schweißen zu ermöglichen. 5 1 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 the free end, the end portion 14 has an exposed metal surface 19 which includes a point at which the two end portions 14 of the same end portion assembly 16 are joined together. To form the metal surface 19, the surface layer 17 was removed to allow welding.

Wie 2 zeigt, schließt sich an den Schritt S1 ein Schritt S2 des Bereitstellens eines Formkörpers 10, in den ein fließfähiger thixotroper Werkstoff eingefüllt ist oder eingefüllt wird, an.how 2 shows, step S1 is followed by a step S2 of providing a shaped body 10 into which a flowable, thixotropic material is or will be filled.

6 ist eine Prinzipskizze des Formkörpers 10 in einer Draufsicht und einer Seitenansicht. Ersichtlich hat der Formkörper 10 die Außenform eines hohlen Kreiszylinders und zwei Wände 20, 21, die durch eine innere und eine äußere Mantelfläche des hohlen Kreiszylinders ausgebildet sind. Der Formkörper 10 weist eine Öffnung 11, welche den Werkstoff freilegt, und einen Boden 12, der mit dem eingefüllten Werkstoff bedeckt ist, auf. Die Öffnung 11 und der Boden 12 bilden insoweit die Grundflächen des hohlen Kreiszylinders aus. Wie 7 entnommen werden kann, wird bzw. wurde der Werkstoff mittels einer Spitzdüse 22 in den Formkörper eingefüllt. 6 is a schematic diagram of the molded body 10 in a plan view and a side view. As can be seen, the shaped body 10 has the external shape of a hollow circular cylinder and two walls 20, 21 which are formed by an inner and an outer lateral surface of the hollow circular cylinder. The shaped body 10 has an opening 11 which exposes the material, and a bottom 12 which is connected to the filled material is covered on. To this extent, the opening 11 and the base 12 form the base areas of the hollow circular cylinder. how 7 can be removed, the material is or was filled into the shaped body by means of a pointed nozzle 22 .

2 zeigt einen sich an den Schritt S2 anschließenden Schritt S3 des Bedeckens des ersten Außenabschnitts 7 mit dem fließfähigen thixotropen Werkstoff, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Anordnen des ersten Außenabschnitts 7 im Formkörper 10 umfasst. Dazu wird der erste Außenabschnitt 7 durch die Öffnung 11 in den Werkstoff unter Verdrängung des Werkstoffs eingeführt. 2 shows a step S3 of covering the first outer section 7 with the free-flowing thixotropic material, which follows step S2 and comprises arranging the first outer section 7 in the molded body 10 in the present exemplary embodiment. For this purpose, the first outer section 7 is inserted through the opening 11 into the material, with the material being displaced.

Wie in 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 Bedecken des ersten Außenabschnitts 11 erfolgt von dessen axial äußerster Position bis zu einer zwischen der axial äußersten Position und dem Statorkern 2 liegenden Zwischenposition 23, sodass ein Freiraum zwischen dem Werkstoff und dem Statorkern 2 ausgebildet wird. Der Werkstoff bedeckt dabei die freiliegende Metalloberfläche 19 (siehe 5) vollständig und überlappt die Oberflächenschicht 17 (siehe 5).As in 7 For this purpose, the illustrated 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 portion 11 is covered 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 5 ) completely and overlaps the surface layer 17 (see 5 ).

An den Schritt S3 schließt sich ein Schritt S4 des Aushärtens des Werkstoffs, sodass 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. 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 curing the material so that it forms a cover 9 that is electrically insulating on 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. 8th 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 Imprägnierungsschicht 24 auf den Statorkern 2, auf die nicht durch den Werkstoff bedeckten Abschnitte des ersten Außenabschnitts 6, den Werkstoff und den Formkörper an. Wie 9 - ohne Darstellung des Formkörpers 10 - zeigt, dringt ein Imprägniermittel, 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. how 9 - shows without showing the molded body 10, an impregnating agent, such as an epoxy resin, penetrates into 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 Leitersegmente 6 im ersten Außenabschnitt 7. Nach dem Aushärten vermittelt die Abdeckung 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 Maschine 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.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 production 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.

Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele des Verfahrens erläutert, für welche die vorangegangenen Ausführungen bis auf die erläuterten Abweichungen analog gelten.Further exemplary embodiments of the method are explained below, for which the preceding explanations apply analogously, apart from the deviations explained.

10 ist eine Prinzipskizze der Endabschnittsanordnungen 16 mit der Abdeckung 9 und der Imprägnierungsschicht 24 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Bedecken des ersten Außenabschnitts 7 im Schritt S3 von dessen axial äußerster 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 12 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 .

11 ist eine Prinzipskizze des Formkörpers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel 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. An den Schritt S4 schließt sich ein zusätzlicher Schritt S4a des Entfernens des Formkörpers 10 nach dem Aushärten an. Alternativ kann das Entfernen des Formkörpers auch im Schritt S4 des Aushärtens erfolgen. Ein durch dieses Ausführungsbeispiel erhaltener Stator 1 entspricht dabei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ohne Formkörper 10. 11 is a schematic diagram of the shaped body according to a third embodiment 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. Step S4 is followed by an additional step S4a of removing the shaped body 10 after curing. Alternatively, the shaped body 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 mold 10.

12 ist eine Prinzipskizze des Formkörpers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel des Verfahrens. Im Schritt S1 wird mit dem Statorkern 2 und den Leitersegmenten 6 ferner eine Funktionskomponente (nicht gezeigt) bereitgestellt. Im Schritt S2 wird hier ein Formkörper 10 bereitgestellt, der zusätzlich eine vom Boden 12 abstehende Innenwand 27 aufweist, welche einen nicht mit dem Werkstoff befüllten Raum umschließt. Der Formkörper 10 weist ferner bodenseitig eine Ausnehmung 28 auf, welche von der Innenwand 27 umgeben ist. Im Schritt S3 des Bedeckens trennt die Innenwand 27 die Funktionskomponente vom Werkstoff, sodass durch die Ausnehmung 28, insbesondere nach dem Aushärten, ein Zugriff auf die Funktionskomponente möglich ist. 12 is a schematic diagram of the shaped body according to a fourth exemplary embodiment of the method. In step S1, a functional component (not shown) is further provided with the stator core 2 and the conductor segments 6. FIG. In step S2, a shaped body 10 is provided here, which additionally has an inner wall 27 protruding from the base 12, which encloses a space not filled with the material. The shaped body 10 also has a recess 28 on the bottom side, 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 through the recess 28, in particular after curing, access to the functional component is possible.

Gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, das im Übrigen dem vierten Ausführungsbeispiel entspricht, wird die Funktionskomponente nicht im Schritt S1 bereitgestellt, sondern in einem zusätzlichen Schritt S6 im von der Innenwand 27 umschlossenen Raum angeordnet.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 zusätzlich die Funktionskomponente, insbesondere eine elektrisch leitfähig mit den Leitersegmenten 6 verbundene Kabelanordnung, aufweisen, die in dem Raum angeordnet 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, the stator 1 and 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.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102004003557 A1 [0002]DE 102004003557 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Stators (1) für eine elektrische Maschine (101), umfassend folgende Schritte: - Bereitstellen eines Statorkerns (2), der eine axiale erste Stirnseite (3) und eine der ersten Stirnseite (3) gegenüberliegende axiale zweite Stirnseite (4) aufweist, und einer 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 ersten Außenabschnitt (7) und einen an der zweiten Stirnseite (4) aus dem Statorkern (2) herausragenden zweiten Außenabschnitt (8) aufweist; - Bedecken zumindest einen der Außenabschnitte (7) mit einem fließfähigen thixotropen Werkstoff; und - Aushärten des Werkstoffs, sodass dieser eine den bedeckten Außenabschnitt (7) elektrisch isolierende Abdeckung (9) ausbildet.Method for producing a stator (1) for an electrical machine (101), comprising the following steps: - Providing a stator core (2), which has an axial first end face (3) and one of the first end face (3) opposite axial second end face (4), and a stator winding (5), which is arranged in the stator core (2) and on conductor segments (6) 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 one protruding from the stator core (2) on the second end face (4) has a projecting second outer portion (8); - Covering at least one of the outer sections (7) with a flowable thixotropic material; and - Hardening of the material so that it forms a cover (9) that is electrically insulating for the covered outer section (7).

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 Außenabschnitt (7) durch mehrere Endabschnittsanordnungen (16), die jeweils wenigstens zwei zum Ausbilden der Statorwicklung (5) elektrisch leitfähig und mechanisch miteinander verbundene Endabschnitte (14) umfasst, ausgebildet ist, wobei zum Bedecken des ersten Außenabschnitts (7) die Endabschnittsanordnungen (16) mit dem Werkstoff bedeckt werden.procedure after claim 1 , wherein each conductor segment (6) has at least one end section (14) protruding from the first axial end face (3) of the stator core (2) and comprising a free end of the respective conductor segment (6), 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), the end section arrangements (16) being covered with the first outer section (7) with the Material are covered.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bedecken des zumindest einen Außenabschnitts (7) von dessen axial äußerster Position bis - zum Statorkern (2) oder - zu einer zwischen der axial äußersten Position und dem Statorkern (2) liegenden Zwischenposition (18), sodass ein Freiraum zwischen der Abdeckung (9) und dem Statorkern (2) ausgebildet wird, erfolgt.procedure after claim 1 or 2 , wherein the covering of the at least one outer section (7) from its axially outermost position to - the stator core (2) or - to an intermediate position (18) lying between the axially outermost position and the stator core (2), so that a free space between the covering (9) and the stator core (2) is formed, takes place.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend folgenden Schritt 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.Method according to one of the preceding claims, further comprising the following step: 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).

Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Formkörper (10), einen Boden (12), der mit dem eingefüllten Werkstoff bedeckt ist, eine Wand, die sich von dem Boden (12) derart erstreckt, dass sie den eingefüllten Werkstoff begrenzt und Öffnung (11) umschließt, welche den Werkstoff freilegt, aufweist, wobei das Anordnen durch ein Einführen des einen Außenabschnitts (7) durch die Öffnung (11) in den Werkstoff unter Verdrängung des Werkstoffs durch den Außenabschnitt (7) erfolgt.procedure after claim 4 wherein the shaped body (10), a bottom (12) covered with the filled material, a wall extending from the bottom (12) in such a way that it defines the filled material and opening (11) encloses which exposes the material, the arrangement 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).

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.procedure after claim 5 wherein gravity acts from the bottom (12) toward the outer portion (7) during the covering and/or curing of the material.

Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Formkörper (10) eine vom Boden (12), sich in Richtung der Öffnung (11) erstreckende Innenwand (27) aufweist, welche einen nicht mit dem Werkstoff befüllten Raum abgrenzt, wobei - mit dem Statorkern (2) und der Statorwicklung (5) ferner eine Funktionskomponente bereitgestellt wird, die beim Bedecken durch die Innenwand (27) vom Werkstoff getrennt bleibt oder - 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.procedure after claim 5 or 6 , wherein the shaped body (10) has an inner wall (27) extending from the base (12) in the direction of the opening (11) and delimiting a space not filled with the material, wherein - 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 - after the covering, the method comprises a step of arranging a functional component in the space, the functional component in particular being one with the conductor segments (6 ) is electrically conductively connected or to be connected cable arrangement.

Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Formkörper (10) bodenseitig eine Ausnehmung (28) aufweist, welche von der Innenwand (27) umgeben ist.procedure after claim 7 , wherein the shaped body (10) has a recess (28) on the bottom side, which is surrounded by the inner wall (27).

Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, ferner umfassend folgenden Schritt: Entfernen des Formkörpers (10) nach dem Aushärten oder während des Aushärtens.Procedure according to one of Claims 4 until 8th , further comprising the following step: removing the shaped body (10) after curing or during curing.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend folgenden Schritt nach dem Bedecken oder Aushärten: Aufbringen einer Imprägnierung auf den Statorkern (2) und/oder den Werkstoff und/oder den Formkörper (10).A method according to any one of the preceding claims, further comprising the following step after the covering or curing: Applying an impregnation to the stator core (2) and/or the material and/or the shaped body (10).

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 ersten 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.Stator (1) for an electrical machine (101), having - a stator core (2) having 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) and has a second outer section (8) protruding from the stator core (2) on the second end face (4); 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).

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 Werkstoff hineinerstreckt, und/oder - einen Boden (12) aufweist, der mit dem die Abdeckung ausbildenden Werkstoff bedeckt ist, wobei der Formkörper eine vom Boden (12) wegweisende Innenwand (27) aufweist, welche einen nicht mit dem Werkstoff befüllten Raum umschließt, wobei der Stator (1) ferner eine Funktionskomponente, insbesondere eine elektrisch leitfähig mit den Leitersegmenten (6) verbundene Kabelanordnung, aufweist, die in dem Raum angeordnet ist.stator after claim 11 , Further comprising a shaped body (10) which encloses the cover (9) in sections, the shaped body (10) - having an opening (11) open towards the outer section (7) through which the outer section (7) extends into the extends into the material forming the cover (9), and/or - has a base (12) which is covered with the material forming the cover, the shaped body having an inner wall (27) pointing away from the base (12) and which has a surface not connected to the Material-filled space encloses, wherein the stator (1) also has a functional component, in particular an electrically conductive with the conductor segments (6) connected cable arrangement, which is arranged in the space.

Stator nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Stator eine Imprägnierungsschicht (24) aufweist, welche zumindest ein stirnseitiges Ende des Statorkerns (2) und/oder die Abdeckung (9) und/oder den Formkörper (10) bedeckt.stator after 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 molded body (10).

Elektrische Maschine (101), umfassend - 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 antreibbares Fahrzeug (100) anzutreiben.Electrical machine (101), comprising - a stator (1) according to one of Claims 12 until 14 or by a method according to any one of Claims 1 until 11 obtained stator (1) and - a rotatable relative to the stator (1) mounted rotor (102), wherein the electric machine (101) is set up to drive an electrically drivable vehicle (100).