WO2018188945A1 - Stator für eine elektrische maschine und verfahren zum herstellen eines stators einer elektrischen maschine - Google Patents

Stator für eine elektrische maschine und verfahren zum herstellen eines stators einer elektrischen maschine Download PDF

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WO2018188945A1
WO2018188945A1 PCT/EP2018/057794 EP2018057794W WO2018188945A1 WO 2018188945 A1 WO2018188945 A1 WO 2018188945A1 EP 2018057794 W EP2018057794 W EP 2018057794W WO 2018188945 A1 WO2018188945 A1 WO 2018188945A1
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conductor elements
stator
insulating material
conductor
elements
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/057794
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fabian Lange
Patrick PRIEBE
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/38—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation around winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/12—Impregnating, heating or drying of windings, stators, rotors or machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto

Definitions

  • the invention relates to a stator for an electrical machine and to a method for producing a stator of an electrical machine.
  • the inserted and covered with an electrically insulating paint conductor elements must be connected together to produce the overall winding.
  • the conductor elements are hereby usually partly, in particular in pairs, welded together, e.g. by laser welding.
  • the ends of the conductor elements usually have to be freed of the varnish, so that during welding no inclusions are formed in the weld due to outgassing of the varnish. After welding, the welded together ends of the conductor elements are thus free of paint.
  • high demands are placed on the power density of the electrical machine or the stator. Therefore, to ensure the insulation strength or dielectric strength, an insulating material must be applied to the lacquer-free ends of the conductor elements. This is especially true when the electric machine is to be operated with the stator in an oil environment.
  • a high capillary pressure on the liquid / liquefied insulation material acts locally on the conductor elements or the sharp edges, which "pushes" the insulation material away from the edges, resulting in a smaller thickness of the insulation material in the area of the insulation material Edges or the ends of the conductor elements.
  • the insulating material often has a thinner compared to the other areas of the conductor element thickness. With a smaller thickness of the insulating material, the insulation strength of the conductor element decreases.
  • Embodiments of the present invention may advantageously make it possible to provide a stator in which insulating material is uniformly present on ends of the conductor elements, or insulation material on ends of the conductor elements
  • a stator for an electrical machine comprising conductor elements inserted into the stator, wherein ends of the conductor elements protruding from the stator are partially, in particular in pairs, welded together, characterized by a bridge means for increasing a thickness of an electrical insulation material the ends of the conductor members, the bridging means being disposed at end faces of the ends of the conductor members spaced apart a predetermined distance from the respective ends of the conductor members, the gap between the ends of the conductor members and the bridging means being bridged by the insulating material to be, wherein the bridging means comprises a part of the conductor element or a separate element.
  • Conductor elements is arranged uniformly or with substantially the same thickness. This also typically applies if the edges of the ends of the conductor elements have low radii or are sharp-edged. As a result, material is generally saved. This usually reduces costs.
  • the stator is typically designed to save space and space. The stator can also be operated in an oil environment usually. According to a second aspect of the invention, a method is proposed for producing a stator of an electrical machine, the method comprising the following steps: providing non-interconnected conductor elements inserted into the stator, wherein the ends protruding from at least the stator
  • Ladder elements are painted with a lacquer; Removing the paint from each at least a portion of the projecting from the stator ends of the conductor elements; Welding, in particular laser welding, of the parts freed of the paint from in each case two or more directly mutually adjacent conductor elements for the electrical connection of the two or more directly mutually adjacent conductor elements; Applying a liquid / liquefied insulating material for electrical insulation to the previously unpainted ends of the conductor elements while each bridging means is at a distance from the welded ends of the conductor elements such that the liquid / liquefied insulating material bonds between the respective ends welded together the conductor elements and the bridge means forms; and curing the insulation material.
  • the advantage of this is that the insulating material is typically applied evenly or with substantially the same thickness to the ends of the conductor elements. This usually takes place even when the ends of the conductor elements sharp edges or
  • the insulating material encloses respective ends of the conductor elements, wherein the ends enclosed by the respective insulation material are welded together. In each pair welded together ends of conductor elements, the insulating material thus encloses a pair of welded together ends of
  • the gap is equal to or less than one half of a diameter of the respective end of the conductor element.
  • This is usually the Insulation material arranged evenly on the ends of the conductor elements.
  • this typically typically ensures that the insulation material bridges the gap.
  • the bridging means is part of a ring, which is arranged in the axial direction of the stator above the respective ends of the conductor elements.
  • the bridging means can generally be embodied in a technically particularly simple and cost-effective manner. This usually reduces the manufacturing cost of the stator.
  • the insulating material of the respective welded ends of the conductor elements at a distance from the insulating material of the immediately adjacent welded together ends of the conductor elements.
  • One advantage of this is that typically there are no insulating material bridges between the insulating materials of immediately adjacent ends of the conductor elements. By insulating material bridges, the electrical insulation between non-welded ends of conductor elements could be lowered. Thus, typically, the lack of insulation material bridges between insulating materials of immediately adjacent ends of the conductor elements increases the insulation strength of the stator.
  • the ends of the conductor elements each have one or more sharp edges.
  • the stator, in particular the conductor elements is usually technically particularly easy to produce. This typically further reduces manufacturing costs.
  • the bridge means is in an imaginary direct extension of the ends of the conductor elements.
  • the advantage of this is that the bridge of insulating material, which bridges the gap, typically consists of very little material or requires very little material. This generally reduces costs further.
  • the side of the additional element or of the additional elements facing the ends of the conductor elements has a surface which attracts the liquid insulating material.
  • the insulation material is applied such that the insulation material of the respective welded ends of the conductor elements after applying and curing of the insulating material further comprises a distance to the insulating material of the immediately adjacent welded together ends of the conductor elements.
  • Insulation material bridges could be the electrical insulation between not welded together ends of conductor elements are lowered.
  • Insulation strength of the manufactured stator increases.
  • the bridging means is at a distance from the ends of the conductor elements which are welded together and which is equal to or less than one half of a diameter of the respective end of the conductor element.
  • the insulating material is applied even more uniformly on the ends of the conductor elements usually.
  • this typically typically ensures that the insulation material bridges the gap.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an embodiment of the stator
  • Fig. 2 is a detailed perspective view of a portion of the stator of Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of a pair of ends of FIG
  • FIG. 4 shows another schematic cross-sectional view of a pair of ends of FIG
  • Fig. 1 shows a perspective view of an embodiment of the stator 10.
  • Fig. 2 shows a detailed perspective view of a portion of the stator 10 of Fig. 1.
  • the stator 10 is formed for an electric machine.
  • the stator 10 is designed in particular for a vehicle.
  • the stator 10 is formed in plug-in technology.
  • the electrical conductor elements 20, 21 are inserted into the stator 10. Ends 48 of the electrical
  • Conductor elements 20, 21 project out of the stator 10 upwards.
  • the electrical conductors are uniformly spaced from one another along the circumference of the stator 10.
  • On the bottom are also ends 48 of the conductor elements 20, 21 out of the stator 10 out. This is not shown in the drawings.
  • the conductor elements 20, 21 have at their ends 48 sharp edges 70, 75. These are due to the separation process (e.g., shearing of the conductor element 20, 21).
  • the edges 70, 75 thus have small edge radii.
  • Liquefied insulation material 50 in the edge area is calculated as follows: in which ⁇ the surface tension of the liquid insulating material 50, and
  • r is the edge radius.
  • the electrical conductors are provided with a lacquer for electrically insulating the conductor elements 20, 21.
  • the paint is not shown in the drawings.
  • the ends 48 of the conductor elements 20, 21 or areas thereof are freed from the paint.
  • the ends 48 of the conductor elements 20, 21 comprise at least the end edges 70, 75 of the respective conductor element 20, 21 and a portion of the conductor element 20, 21 immediately adjacent the end edges 70, 75.
  • the ends 48 of the conductor elements 20, 21 may, but need not, the complete projecting from the stator 10 part of the conductor elements 20, 21 each comprise.
  • the ends 48 of the conductor elements 20, 21 are welded together in pairs. It is also conceivable that three or more than three ends 48 of conductor elements 20, 21 are each welded together. It is also spoken by pairs 40-45 of ends 48 of conductor elements 20, 21 welded together. By this term, however, more than two ends 48 of conductor elements 20, 21, e.g. three or four ends of conductor elements 20, 21, which are welded together comprises.
  • the welding may in particular include or be a laser welding.
  • the insulation material 50 is applied in particular to the ends 48 of the conductor elements 20, 21 in such a way that all areas of the conductor elements 20, 21 or the ends 48 of the conductor elements 20, 21 previously freed of lacquer are provided with insulation material 50, so that the respective entire Conductor element 20, 21 is electrically isolated from the environment.
  • the Insulation material 50 thus encloses respective ends 48 of conductor elements 20, 21, which are welded together.
  • a bridging means 60 is arranged in the vicinity of the ends 48 of the conductor elements 20, 21. Between the ends 48 and end edges 70, 75 of the respective conductor elements 20, 21 and the pairs 40-45 of ends 48 of the conductor elements 20, 21 and the bridge means 60, a gap or a distance is arranged. The distance or gap may be equal to or less than one half of a
  • Diameter of the respective end 48 of the conductor element 20, 21 be.
  • the gap is selected such that upon application of the insulating material 50, the liquid or liquefied insulating material 50 forms a bridge between the respective end 48 of the conductor element 20, 21 and the bridge means 60.
  • the bridging means 60 may e.g. comprise a ring or be a ring.
  • the ring may be formed of a plastic.
  • the ring may in particular be made of a low-cost material.
  • the material of the bridge means 60 is electrically non-conductive.
  • a plurality of individual bridge means 60 are conceivable which are each arranged at a distance from the ends 48 of the conductor elements 20, 21.
  • the insulating material 50 forms a bridge between the respective ends 48 of FIG.
  • Conductor elements 20, 21 or the respective pairs 40-45 of ends 48 of the conductor elements 20, 21 and the bridge means 60 This results in a uniform thickness of the applied insulating material 50 in the areas of the conductor elements 20, 21, of the ends 48 and end edges 70, 75 are spaced, and in the end regions or at the ends 48 / end edges 70, 75 of the conductor elements 20, 21 achieved.
  • the capillary pressure of the liquid insulating material 50 at the ends 48 of the conductor members 20, 21 is thus similar or equal to the capillary pressure of the liquid insulating material 50 spaced from the ends 48 of the conductor members 20, 21 and the end edges 70, respectively. 75 of the ends 48 of the conductor elements 20, 21 is.
  • the insulating material 50 is cured. This can be done for example by light and / or heat.
  • the bridge means 60 usually remains on the stator 10th
  • the insulating material 50 is around some of the pairs 40-45 of each other
  • the insulating material 50 each enclosing a first pair 40 of ends 48 of the conductor elements 20, 21, is spaced apart from the insulating material 50 which has a second pair 41 of ends immediately adjacent to the first pair 40 of ends 48 of the conductor elements 20, 21 48 of the conductor elements 20, 21 encloses.
  • the insulating materials 50 are shown in FIG. 1 and FIG.
  • Bridge means 60 indirectly connected.
  • the ring may have grooves.
  • the ends 48 of the conductor elements 20, 21 are partially disposed in the grooves but spaced from the ring.
  • the insulating material 50 closes this distance between the ends 48 of the conductor elements 20, 21 and the ring.
  • the bridging means 60 is an additional element to the stator 10 with conductor elements 20, 21.
  • the bridge means 60 is a part or an area of the conductor element 20, 21 or another part of the stator 10. Again, the gap or distance by means of the insulating material 50 is bridged.
  • the ends 48 of the conductor element 20, 21 may be bent accordingly, so that in the imaginary
  • Extension of the ends 48 of the conductor element 20, 21 is a part or area of the
  • Conductor element 20, 21 is located. Electrical connection elements or conductor elements 20, 21 for electrically connecting the stator 10 are not shown in FIG. 1 or in FIG. 2.
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of a pair 40-45 of ends 48 of conductor elements 20, 21 with bridge means 60.
  • FIG. 4 shows another schematic cross-sectional view of a pair 40-45 of ends 48 of conductor elements 20, 21 with bridge means 60.
  • Bridge means 60 a gap between the end edges 70, 75 of the ends 48 of
  • Fig. 3 an additional element as a bridge means 60 is present.
  • the conductor element 20, 21 or a part thereof itself is the bridge means 60.
  • the end 48 of the conductor element 20, 21 and the ends 48 of the conductor elements 20, 21 bent accordingly, so that in the direct imaginary extension the ends 48 of the conductor elements 20, 21 a part of the respective conductor element 20, 21 itself is present.
  • the ring or the bridging means can also act as spacers to a cover of the stator or the electric machine.

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Abstract

Es wird ein Stator (10) für eine elektrische Maschine umfassend in den Stator (10) eingesteckte Leiterelemente (20, 21) vorgeschlagen, wobei aus dem Stator (10) herausstehende Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) teilweise, insbesondere paarweise, miteinander verschweißt sind, gekennzeichnet durch ein Brückenmittel (60) zur Erhöhung einer Dicke eines elektrischen Isolationsmaterials (50) an den Enden (48) der Leiterelemente (20, 21),wobei das Brückenmittel (60) an Stirnseiten der Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) durch einen Spalt mit einem vorgegebenen Abstand beabstandet zu den jeweiligen Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) angeordnet ist, wobei der Spalt zwischen den Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) und dem Brückenmittel (60) dazu ausgebildet ist, von dem Isolationsmaterial (50) überbrückt zu werden, wobei das Brückenmittel (60) ein Teil des Leiterelements (20, 21) oder ein separates Element umfasst.

Description

Beschreibung Titel
Stator für eine elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen eines Stators einer elektrischen Maschine
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine und ein Verfahren zum Herstellen eines Stators einer elektrischen Maschine.
Stand der Technik
Bei Statoren für elektrische Maschinen in Stecktechnik müssen die gesteckten und mit einem elektrisch isolierenden Lack bedeckten Leiterelemente miteinander verbunden werden, um die Gesamtwicklung herzustellen. Die Leiterelemente werden hierbei üblicherweise teilweise, insbesondere paarweise, miteinander verschweißt, z.B. durch Laserschweißen. Für das Schweißen müssen die Enden der Leiterelemente üblicherweise von dem Lack befreit werden, damit sich beim Schweißen keine Einschlüsse in der Schweißnaht aufgrund von Ausgasungen des Lacks bilden. Nach dem Schweißen sind die miteinander verschweißten Enden der Leiterelemente somit frei von Lack. Insbesondere im Automotive-Bereich werden hohe Anforderungen an die Leistungsdichte der elektrischen Maschine bzw. des Stators gestellt. Daher muss zur Sicherstellung der Isolationsfestigkeit bzw. Durchschlagsfestigkeit ein Isolationsmaterial auf die von Lack befreiten Enden der Leiterelemente aufgebracht werden. Dies gilt insbesondere, wenn die elektrische Maschine mit dem Stator in einer Ölumgebung betrieben werden soll.
Problematisch beim Aufbringen von Isolationsmaterial auf die von Lack befreiten Enden der Leiterelemente nach dem Schweißen ist, dass diese oftmals scharfkantige Bereiche aufweisen. Beim Aufbringen des Isolationsmaterials im Bereich der Enden der
Leiterelemente bzw. der scharfen Kanten wirkt lokal ein hoher Kapillardruck auf das flüssige/verflüssigte Isolationsmaterial, welcher das Isolationsmaterial von den Kanten „wegdrückt". Dies führt zu einer geringeren Dicke des Isolationsmaterials im Bereich der Kanten bzw. der Enden der Leiterelemente. Somit weist das Isolationsmaterial oftmals eine im Vergleich zu den übrigen Bereichen des Leiterelements dünnere Dicke auf. Mit geringerer Dicke des Isolationsmaterials sinkt die Isolationsfestigkeit des Leiterelements. Das Erhöhen der Dicke des Isolationsmaterials über den gesamten von Lack befreiten Bereich der Enden der Leiterelemente, um auch im Bereich der Kanten bzw. Enden des Leiterelements, eine vorgegebene Isolationsfestigkeit bzw. Durchschlagsfestigkeit zu erreichen, führt zu einem erhöhten Einsatz von Isolationsmaterial und somit zu erhöhten Kosten.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, einen Stator bereitzustellen, bei dem auf Enden der Leiterelemente Isolationsmaterial gleichmäßig vorhanden ist, bzw. Isolationsmaterial auf Enden der Leiterelemente
gleichmäßig aufzubringen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Stator für eine elektrische Maschine umfassend in den Stator eingesteckte Leiterelemente vorgeschlagen, wobei aus dem Stator herausstehende Enden der Leiterelemente teilweise, insbesondere paarweise, miteinander verschweißt sind, gekennzeichnet durch ein Brückenmittel zur Erhöhung einer Dicke eines elektrischen Isolationsmaterials an den Enden der Leiterelemente, wobei das Brückenmittel an Stirnseiten der Enden der Leiterelemente durch einen Spalt mit einem vorgegebenen Abstand beabstandet zu den jeweiligen Enden der Leiterelemente angeordnet ist, wobei der Spalt zwischen den Enden der Leiterelemente und dem Brückenmittel dazu ausgebildet ist, von dem Isolationsmaterial überbrückt zu werden, wobei das Brückenmittel ein Teil des Leiterelements oder ein separates Element umfasst.
Ein Vorteil hiervon ist, dass in der Regel das Isolationsmaterial auf den Enden der
Leiterelemente gleichmäßig bzw. mit im Wesentlichen gleicher Dicke angeordnet ist. Dies gilt typischerweise auch, wenn die Kanten der Enden der Leiterelemente geringe Radien aufweisen bzw. scharfkantig sind. Hierdurch wird im Allgemeinen Material eingespart. Dies senkt in der Regel die Kosten. Zudem ist der Stator typischerweise besonders platzsparend bzw. raumsparend ausgebildet. Der Stator kann zudem in der Regel in einer Ölumgebung betrieben werden. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Stators einer elektrischen Maschine vorgeschlagen, wobei das Verfahren folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen von in den Stator eingesteckten nicht miteinander verbundenen Leiterelementen, wobei zumindest aus dem Stator herausstehende Enden der
Leiterelemente mit einem Lack lackiert sind; Entfernen des Lacks von jeweils zumindest einem Teil der aus dem Stator herausstehenden Enden der Leiterelemente; Verschweißen, insbesondere Laserschweißen, der von dem Lack befreiten Teile von jeweils zwei oder mehr unmittelbar zueinander benachbarten Leiterelementen zum elektrischen Verbinden der jeweils zwei oder mehr unmittelbar zueinander benachbarten Leiterelemente; Aufbringen eines flüssigen/verflüssigten Isolationsmaterials zum elektrischen Isolieren auf die zuvor von Lack befreiten Enden der Leiterelemente während sich jeweils ein Brückenmittel in einem derartigen Abstand zu den miteinander verschweißten Enden der Leiterelemente befindet, dass das flüssige/verflüssigte Isolationsmaterial eine Verbindung zwischen den jeweiligen miteinander verschweißten Enden der Leiterelemente und dem Brückenmittel bildet; und Aushärten des Isolationsmaterials.
Vorteilhaft hieran ist, dass das Isolationsmaterial typischerweise gleichmäßig bzw. mit im Wesentlichen gleicher Dicke auf die Enden der Leiterelemente aufgetragen wird. Dies findet in der Regel auch statt, wenn die Enden der Leiterelemente scharfkantige Kanten bzw.
Kanten mit geringen Radien aufweisen. Zudem ist durch dieses Verfahren in der Regel ein Stator herstellbar, der bei hoher Isolationsfestigkeit bzw. Durchschlagsfestigkeit besonders wenig Isolationsmaterial benötigt. Das Isolationsmaterial umschließt jeweils Enden der Leiterelemente, wobei die von dem jeweiligen Isolationsmaterial umschlossenen Enden miteinander verschweißt sind. Bei jeweils paarweise miteinander verschweißten Enden von Leiterelementen umschließt das Isolationsmaterial somit jeweils ein Paar von miteinander verschweißten Enden von
Leiterelementen.
Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Spalt gleich oder geringer als eine Hälfte eines Durchmessers des jeweiligen Endes des Leiterelements. Hierdurch ist in der Regel das Isolationsmaterial auf den Enden der Leiterelemente noch gleichmäßiger angeordnet. Zudem wird hierdurch typischerweise besonders sichergestellt, dass das Isolationsmaterial den Spalt überbrückt. Gemäß einer Ausführungsform ist das Brückenmittel Teil eines Rings, der in Axialrichtung des Stators oberhalb der jeweiligen Enden der Leiterelemente angeordnet ist. Hierdurch kann das Brückenmittel im Allgemeinen technisch besonders einfach und kostengünstig ausgestaltet sein. Dies senkt in der Regel die Herstellungskosten des Stators. Gemäß einer Ausführungsform weist das Isolationsmaterial der jeweiligen miteinander verschweißten Enden der Leiterelemente einen Abstand zu dem Isolationsmaterial der unmittelbar benachbarten miteinander verschweißten Enden der Leiterelemente auf. Ein Vorteil hiervon ist, dass typischerweise keine Isolationsmaterialbrücken zwischen den Isolationsmaterialien von unmittelbar zueinander benachbarten Enden der Leiterelemente vorhanden sind. Durch Isolationsmaterialbrücken könnte die elektrische Isolation zwischen nicht miteinander verschweißten Enden von Leiterelementen abgesenkt werden. Somit steigt typischerweise durch das Nicht-Vorhandensein von Isolationsmaterialbrücken zwischen Isolationsmaterialien von unmittelbar zueinander benachbarten Enden der Leiterelemente die Isolationsfestigkeit bzw. Durchschlagsfestigkeit des Stators.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die Enden der Leiterelemente jeweils eine oder mehrere scharfe Kanten auf. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Stator, insbesondere die Leiterelemente, in der Regel technisch besonders einfach herstellbar ist. Dies senkt typischerweise die Herstellungskosten weiter.
Gemäß einer Ausführungsform befindet sich das Brückenmittel in einer gedachten direkten Verlängerung der Enden der Leiterelemente. Vorteilhaft hieran ist, dass die Brücke aus Isolationsmaterial, die den Spalt überbrückt, typischerweise aus besonders wenig Material besteht bzw. besonders wenig Material benötigt. Dies senkt im Allgemeinen die Kosten weiter.
Gemäß einer Ausführungsform weist die den Enden der Leiterelemente zugewandte Seite des zusätzlichen Elements oder der zusätzlichen Elemente eine Oberfläche auf, die gegenüber dem flüssigen Isolationsmaterial anziehend wirkt. Hierdurch wird die Bildung der Brücke bzw. Brücken aus Isolationsmaterial über den Spalt in der Regel technisch vereinfacht. Zudem benötigt hierdurch die Isolationsmaterialbrücke typischerweise besonders wenig Material.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Isolationsmaterial derart aufgebracht, dass das Isolationsmaterial der jeweiligen miteinander verschweißten Enden der Leiterelemente nach dem Aufbringen und Aushärten des Isolationsmaterials weiterhin einen Abstand zu dem Isolationsmaterial der unmittelbar benachbarten miteinander verschweißten Enden der Leiterelemente aufweist. Hierdurch wird das Bilden von
Isolationsmaterialbrücken zwischen den Isolationsmaterialien von unmittelbar zueinander benachbarten Enden der Leiterelemente in der Regel verhindert. Durch
Isolationsmaterialbrücken könnte die elektrische Isolation zwischen nicht miteinander verschweißten Enden von Leiterelementen abgesenkt werden. Somit steigt im Allgemeinen durch das Verhindern von Isolationsmaterialbrücken zwischen Isolationsmaterialien von unmittelbar zueinander benachbarten Enden der Leiterelemente die Isolationsfestigkeit bzw. Durchschlagsfestigkeit des hergestellten Stators.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens befindet sich das Brückenmittel während des Aufbringens des flüssigen/verflüssigten Isolationsmaterials in einem Abstand zu den miteinander verschweißten Enden der Leiterelemente, der gleich oder geringer als eine Hälfte eines Durchmessers des jeweiligen Endes des Leiterelements ist. Hierdurch wird das Isolationsmaterial in der Regel auf die Enden der Leiterelemente noch gleichmäßiger aufgebracht. Zudem wird hierdurch typischerweise besonders sichergestellt, dass das Isolationsmaterial den Spalt überbrückt. Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen des Stators beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die
Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Stators;
Fig. 2 zeigt eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Bereichs des Stators aus Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Paars von Enden von
Leiterelementen mit Brückenmittel; und
Fig. 4 zeigt eine weitere schematische Querschnittsansicht eines Paars von Enden von
Leiterelementen mit Brückenmittel.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale. Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Stators 10. Fig. 2 zeigt eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Bereichs des Stators 10 aus Fig. 1. Der Stator 10 ist für eine elektrische Maschine ausgebildet. Der Stator 10 ist insbesondere für ein Fahrzeug ausgebildet. Der Stator 10 ist in Stecktechnik ausgebildet. Die elektrischen Leiterelemente 20, 21 sind in den Stator 10 eingesteckt. Enden 48 der elektrischen
Leiterelemente 20, 21 stehen aus dem Stator 10 nach oben heraus. Die elektrischen Leiter sind gleichmäßig beabstandet zueinander entlang des Umfangs des Stators 10 angeordnet. Auf der Unterseite stehen ebenfalls Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 aus dem Stator 10 heraus. Dies ist in den Zeichnungen nicht dargestellt.
Die Leiterelemente 20, 21 weisen an ihren Enden 48 scharfe Kanten 70, 75 auf. Diese sind durch den Trennprozess (z.B. Abscheren des Leiterelements 20, 21) entstanden. Die Kanten 70, 75 weise somit kleine Kantenradien auf. Der Kapillardruck auf ein flüssiges bzw.
verflüssigtes Isolationsmaterial 50 im Kantenbereich berechnet sich wie folgt:
Figure imgf000008_0001
wobei σ die Oberflächenspannung des flüssigen Isolationsmaterials 50, und
r der Kantenradius ist. Somit steigt der Kapillardruck für kleiner werdende Kantenradien stark an. Die elektrischen Leiter sind mit einem Lack zum elektrischen Isolieren der Leiterelemente 20, 21 versehen. Der Lack ist in den Zeichnungen nicht dargestellt.
Die Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 bzw. Bereiche hiervon werden von dem Lack befreit. Die Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 umfassen zumindest die Endkanten 70, 75 des jeweiligen Leiterelements 20, 21 und einen Bereich des Leiterelements 20, 21 unmittelbar angrenzend an die Endkanten 70, 75. Die Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 können, aber müssen nicht, den kompletten aus dem Stator 10 herausragenden Teil der Leiterelemente 20, 21 jeweils umfassen. Die Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 werden paarweise miteinander verschweißt. Auch vorstellbar ist, dass drei oder mehr als drei Enden 48 von Leiterelementen 20, 21 jeweils miteinander verschweißt werden. Es wird auch von miteinander verschweißten Paaren 40-45 von Enden 48 von Leiterelementen 20, 21 gesprochen. Durch diesen Begriff sind jedoch auch mehr als zwei Enden 48 von Leiterelementen 20, 21, z.B. drei oder vier Enden von Leiterelementen 20, 21, die miteinander verschweißt sind, umfasst.
Das Schweißen kann insbesondere ein Laserschweißen umfassen oder sein.
Nach dem Schweißen sind die Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 weiterhin ohne Lack bzw. ohne elektrische Isolation.
Es wird ein flüssiges oder verflüssigtes Isolationsmaterial 50 zum elektrischen Isolieren der miteinander verschweißten Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 bzw. der miteinander verschweißten Paare 40-45 von Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 gegenüber der
Umgebung auf die Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 aufgebracht. Das Isolationsmaterial 50 wird insbesondere derart auf die Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 aufgebracht, dass alle zuvor von Lack befreiten Bereiche der Leiterelemente 20, 21 bzw. der Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 mit Isolationsmaterial 50 versehen werden, so dass das jeweilige gesamte Leiterelement 20, 21 gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert ist. Das Isolationsmaterial 50 umschließt somit jeweils Enden 48 von Leiterelementen 20, 21, die miteinander verschweißt sind.
Während des Aufbringens des Isolationsmaterials 50 ist bzw. wird ein Brückenmittel 60 in der Nähe der Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 angeordnet. Zwischen den Enden 48 bzw. Endkanten 70, 75 der jeweiligen Leiterelemente 20, 21 bzw. der Paare 40-45 von Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 und dem Brückenmittel 60 ist ein Spalt bzw. ein Abstand angeordnet. Der Abstand bzw. Spalt kann gleich oder geringer als eine Hälfte eines
Durchmessers des jeweiligen Endes 48 des Leiterelements 20, 21 sein.
Der Spalt bzw. Abstand ist derart gewählt, dass beim Aufbringen des Isolationsmaterials 50 das flüssige bzw. verflüssigte Isolationsmaterial 50 eine Brücke zwischen dem jeweiligen Ende 48 des Leiterelements 20, 21 und dem Brückenmittel 60 bildet. Das Brückenmittel 60 kann z.B. einen Ring umfassen oder ein Ring sein. Der Ring kann aus einem Kunststoff ausgebildet sein. Der Ring kann insbesondere aus einem kostengünstigen Material hergestellt sein. Das Material des Brückenmittels 60 ist elektrisch nicht-leitend.
Durch die Oberflächenspannung des Isolationsmaterials 50 wird somit der Spalt bzw.
Abstand zwischen den Paaren 40-45 von Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 und dem Brückenmittel 60 überbrückt.
Anstelle eines Rings sind auch mehrere einzelne Brückenmittel 60 vorstellbar, die jeweils beabstandet zu den Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 angeordnet sind. Das Isolationsmaterial 50 bildet eine Brücke zwischen den jeweiligen Enden 48 der
Leiterelemente 20, 21 bzw. der jeweiligen Paare 40-45 von Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 und dem Brückenmittel 60. Hierdurch wird eine einheitliche bzw. gleichmäßige Dicke des aufgebrachten Isolationsmaterials 50 in den Bereichen der Leiterelemente 20, 21, die von den Enden 48 bzw. Endkanten 70, 75 beabstandet sind, und in den Endbereichen bzw. an den Enden 48/Endkanten 70, 75 der Leiterelemente 20, 21 erreicht. Der Kapillardruck des flüssigen bzw. flüssiggemachten Isolationsmaterials 50 an den Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 ist folglich ähnlich oder gleich dem Kapillardruck des flüssigen bzw. flüssiggemachten Isolationsmaterials 50, welches beabstandet zu den Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 bzw. den Endkanten 70, 75 der Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 ist. Nach dem Aufbringen des Isolationsmaterials 50 wird das Isolationsmaterial 50 ausgehärtet. Dies kann z.B. durch Licht und/oder Wärme durchgeführt werden.
Das Brückenmittel 60 verbleibt in der Regel am Stator 10.
In Fig. 2 ist das Isolationsmaterial 50 um einige der Paare 40-45 von miteinander
verschweißten Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 geschnitten dargestellt (insbesondere das zweite, dritte und vierte Paar 40-45 von Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 von links in Fig. 2).
Das Isolationsmaterial 50, das jeweils ein erstes Paar 40 von Enden 48 der Leiterelementen 20, 21 umschließt, ist beabstandet zu dem Isolationsmaterial 50 ausgebildet, das ein unmittelbar zu dem ersten Paar 40 von Enden 48 der Leiterelementen 20, 21 benachbartes zweites Paar 41 von Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 umschließt. Somit gibt es keine direkten bzw. unmittelbaren Brücken zwischen den jeweiligen Isolationsmaterialien 50. Die Isolationsmaterialien 50 sind in Fig. 1 und Fig. 2 jedoch über den Ring bzw. das
Brückenmittel 60 indirekt miteinander verbunden.
Der Ring kann Nuten aufweisen. Die Enden 48 der Leiterelementen 20, 21 sind teilweise in den Nuten jedoch beabstandet zu dem Ring angeordnet. Das Isolationsmaterial 50 schließt diesen Abstand zwischen den Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 und dem Ring.
Durch das Nicht-Vorhandensein von Brücken zwischen der Isolationsmaterialien 50 der jeweiligen Paare 40-45 von Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 wird die Isolationsfestigkeit bzw. Durchschlagsfestigkeit des Stators 10 erhöht, da kein elektrischer Strom über derartige Brücken fließen kann.
In den Zeichnungen ist das Brückenmittel 60 ein zu dem Stator 10 mit Leiterelementen 20, 21 zusätzliches Element. Vorstellbar ist jedoch auch, dass das Brückenmittel 60 ein Teil bzw. ein Bereich des Leiterelements 20, 21 oder eines anderen Teils des Stators 10 ist. Auch hier wird der Spalt bzw. Abstand mittels des Isolationsmaterials 50 überbrückt. Die Enden 48 des Leiterelements 20, 21 können entsprechend gebogen sein, so dass in der gedachten
Verlängerung der Enden 48 des Leiterelements 20, 21 sich ein Teil bzw. Bereich des
Leiterelements 20, 21 befindet. Elektrische Anschlusselemente bzw. Leiterelemente 20, 21 zum elektrischen Verbinden des Stators 10 sind in Fig. 1 bzw. in Fig. 2 nicht dargestellt.
Fig. 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Paars 40-45 von Enden 48 von Leiterelementen 20, 21 mit Brückenmittel 60. Fig. 4 zeigt eine weitere schematische Querschnittsansicht eines Paars 40-45 von Enden 48 von Leiterelementen 20, 21 mit Brückenmittel 60.
In Fig. 3 bzw. Fig. 4 ist deutlich zu sehen, wie durch das Vorhandensein eines
Brückenmittels 60 ein Spalt zwischen den Endkanten 70, 75 der Enden 48 der
Leiterelemente 20, 21 und dem Brückenmittel 60 überwunden wird. Zudem ist deutlich zu erkennen, dass die Dicke des Isolationsmaterials 50 an den Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 und an den übrigen von Lack befreiten Bereiche des Leiterelementes 20, 21 ähnlich bzw. im Wesentlichen gleich ist.
In Fig. 3 ist ein zusätzliches Element als Brückenmittel 60 vorhanden. In Fig. 4 ist das Leiterelement 20, 21 bzw. ein Teil hiervon selbst das Brückenmittel 60. Hierbei ist das Ende 48 des Leiterelements 20, 21 bzw. die Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 entsprechend gebogen, so dass in der direkten gedachten Verlängerung der Enden 48 der Leiterelemente 20, 21 ein Teil des jeweiligen Leiterelements 20, 21 selbst vorhanden ist.
Der Ring bzw. das Brückenmittel kann auch als Abstandshalter zu einem Deckel des Stators bzw. der elektrischen Maschine fungieren. Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie„aufweisend",„umfassend", etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche
Stator (10) für eine elektrische Maschine umfassend in den Stator (10) eingesteckte Leiterelemente (20, 21), wobei aus dem Stator (10) herausstehende Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) teilweise, insbesondere paarweise, miteinander verschweißt sind,
gekennzeichnet durch
ein Brückenmittel (60) zur Erhöhung einer Dicke eines elektrischen
Isolationsmaterials (50) an den Enden (48) der Leiterelemente (20, 21),
wobei das Brückenmittel (60) an Stirnseiten der Enden (48) der Leiterelemente (20,
21) durch einen Spalt mit einem vorgegebenen Abstand beabstandet zu den jeweiligen Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) angeordnet ist,
wobei der Spalt zwischen den Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) und dem
Brückenmittel (60) dazu ausgebildet ist, von dem Isolationsmaterial (50) überbrückt zu werden, wobei das Brückenmittel (60) ein Teil des Leiterelements (20, 21) oder ein separates Element umfasst.
Stator (10) nach Anspruch 1, wobei
der Spalt gleich oder geringer als eine Hälfte eines Durchmessers des jeweiligen Endes (48) des Leiterelements (20, 21) ist.
Stator (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei
das Brückenmittel (60) Teil eines Rings ist, der in Axialrichtung des Stators (10) oberhalb der jeweiligen Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) angeordnet ist.
Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
das Isolationsmaterial (50) der jeweiligen miteinander verschweißten Enden (48) der
Leiterelemente (20, 21) einen Abstand zu dem Isolationsmaterial (50) der unmittelbar benachbarten miteinander verschweißten Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) aufweist. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) jeweils eine oder mehrere scharfe
Endkanten (70, 75) aufweisen.
Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
sich das Brückenmittel (60) in einer gedachten direkten Verlängerung der Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) befindet.
Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die den Enden (48) der Leiterelemente zugewandte Seite des zusätzlichen Elements oder der zusätzlichen Elemente eine Oberfläche aufweist, die gegenüber dem flüssigen Isolationsmaterial (50) anziehend wirkt.
Verfahren zum Herstellen eines Stators (10) einer elektrischen Maschine,
wobei das Verfahren folgendene Schritte umfasst:
Bereitstellen von in den Stator (10) eingesteckten nicht miteinander verbundenen Leiterelementen (20, 21), wobei zumindest aus dem Stator (10) herausstehende Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) mit einem Lack lackiert sind;
Entfernen des Lacks von jeweils zumindest einem Teil der aus dem Stator (10) herausstehenden Enden (48) der Leiterelemente (20, 21);
Verschweißen, insbesondere Laserschweißen, der von dem Lack befreiten Teile von jeweils zwei oder mehr unmittelbar zueinander benachbarten Leiterelementen (20, 21) zum elektrischen Verbinden der jeweils zwei oder mehr unmittelbar zueinander benachbarten Leiterelemente (20, 21);
Aufbringen eines flüssigen/verflüssigten Isolationsmaterials (50) zum elektrischen Isolieren auf die zuvor von Lack befreiten Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) während sich jeweils ein Brückenmittel (60) in einem derartigen Abstand zu den miteinander verschweißten Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) befindet, dass das flüssige/verflüssigte Isolationsmaterial (50) eine Verbindung zwischen den jeweiligen miteinander verschweißten Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) und dem
Brückenmittel (60) bildet; und
Aushärten des Isolationsmaterials (50).
Verfahren nach Anspruch 8, wobei
das Isolationsmaterial (50) derart aufgebracht wird, dass das Isolationsmaterial (50) der jeweiligen miteinander verschweißten Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) nach dem Aufbringen und Aushärten des Isolationsmaterials (50) weiterhin einen Abstand zu dem Isolationsmaterial (50) der unmittelbar benachbarten miteinander verschweißten Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei
sich das Brückenmittel (60) während des Aufbringens des flüssigen/verflüssigten Isolationsmaterials (50) in einem Abstand zu den miteinander verschweißten Enden (48) der Leiterelemente (20, 21) befindet, der gleich oder geringer als eine Hälfte eines Durchmessers des jeweiligen Endes (48) des Leiterelements (20, 21) ist.
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