WO2024109980A1 - Stator - Google Patents

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WO2024109980A1
WO2024109980A1 PCT/DE2023/100769 DE2023100769W WO2024109980A1 WO 2024109980 A1 WO2024109980 A1 WO 2024109980A1 DE 2023100769 W DE2023100769 W DE 2023100769W WO 2024109980 A1 WO2024109980 A1 WO 2024109980A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator
winding
conductor pair
fastening section
electrical conductors
Prior art date
Application number
PCT/DE2023/100769
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Gilde
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Publication of WO2024109980A1 publication Critical patent/WO2024109980A1/de

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Classifications

    • 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 present invention relates to a stator of an electrical machine, in particular for a drive train of a motor vehicle, comprising a stator body with a plurality of stator slots extending axially through the stator body, in which a stator winding consisting of a plurality of electrical conductors is accommodated, which emerges at the two end faces of the stator body to form a winding head in each case.
  • Electric motors are increasingly being used to power motor vehicles in order to create alternatives to combustion engines that require fossil fuels.
  • Considerable efforts have already been made to improve the suitability of electric drives for everyday use and to offer users the same driving comfort they are used to.
  • hybrid drive trains are also known.
  • Such drive trains in a hybrid vehicle usually comprise a combination of an internal combustion engine and an electric motor and enable - for example in urban areas - purely electric operation while at the same time providing sufficient range and availability, especially for cross-country journeys.
  • Machines for the above-mentioned hybrid or fully electric Motor vehicles or wheel hub drives basically different winding technologies are known for a stator of an electrical machine.
  • stators In electrical machines that have a stator with a hollow cylindrical stator, i.e. are designed as an internal rotor machine, and that are configured for use as a traction drive for a motor vehicle, they often have a stator winding with a rectangular cross-section in order to achieve a high power density. In electrical machines that are intended for driving motor vehicles, the stator windings are therefore typically designed as I-pin or hairpin windings. In this case, for example, essentially I- or U-shaped wire segments are introduced into the stator slots from one end face of the stator and then formed on an opposite end face of the stator and connected, for example, by welding.
  • Such wire segments which are also referred to as busbars, are either punched from copper sheets or partially formed from rectangular wire.
  • an HV terminal is usually positioned in the current flow between the power electronics and one of the winding heads of the stator winding.
  • stator for an electrical machine which allows particularly simple electrical contact between the stator winding and the inverter of the electrical machine. It is also the object of the invention to produce a stator which can be manufactured particularly cost-effectively.
  • a stator of an electrical machine in particular for a drive train of a motor vehicle, comprising a stator body with a plurality of stator slots extending axially through the stator body, in which a stator winding consisting of a plurality of electrical conductors is accommodated, which, with the formation of each exits from a winding head on the two end faces of the stator body, wherein at least a first conductor pair is formed by two electrical conductors exiting from the stator body at one of the winding heads, which are monolithically connected to one another, wherein the first conductor pair has a first fastening section in the region of the winding head, which is electrically connected to an HV terminal for energizing the stator winding
  • the stator according to the invention is intended for use in an electrical machine.
  • the electrical machine serves to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa, and it generally comprises the stationary part referred to as the stator, stand or armature and a part referred to as the rotor or runner and arranged to be movable, in particular rotatable, relative to the stationary part.
  • the electrical machine is dimensioned such that vehicle speeds of greater than 50 km/h, preferably greater than 80 km/h and in particular greater than 100 km/h can be achieved.
  • the electric motor particularly preferably has an output of greater than 30 kW, preferably greater than 50 kW and in particular greater than 70 kW. It is further preferred that the electrical machine provides speeds of greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, very particularly preferably greater than 12,500 rpm.
  • the stator can be supplied with current in particular by power electronics, which are sometimes also referred to as inverters.
  • the power electronics are preferably a combination of different components which control or regulate a current to the stator, preferably including the peripheral components required for this, such as cooling elements or power supplies.
  • the power electronics contain one or more several power electronic components which are designed to control or regulate a current. These are particularly preferably one or more power switches, e.g. power transistors.
  • the power electronics particularly preferably have more than two, particularly preferably three separate phases or current paths, each with at least one of its own power electronic component.
  • the power electronics are preferably designed to control or regulate a power with a peak power, preferably continuous power, of at least 10 W, preferably at least 100 W, particularly preferably at least 1000 W per phase.
  • motor vehicles are land vehicles that are moved by mechanical power without being tied to railway tracks.
  • a motor vehicle can, for example, be selected from the group of passenger cars (PCs), lorries (HGVs), mopeds, light motor vehicles, motorcycles, buses (KOM) or tractors.
  • the stator according to the invention can preferably be configured for a radial flux machine.
  • the stator of a radial flux machine is usually cylindrical or cylindrically ring-shaped and generally consists of a stator body which is formed by electrical sheets which are electrically insulated from one another and are layered and packaged to form sheet stacks. This structure keeps the eddy currents in the stator caused by the stator field to a minimum.
  • Stator slots which accommodate the stator winding or parts of the stator winding are distributed over the circumference and arranged parallel to the rotor shaft. Depending on the design towards the surface, the slots can be closed with closure elements such as closure wedges or covers or the like to prevent the stator winding from coming loose.
  • the stator body is preferably formed in one piece.
  • a one-piece stator body is characterized by the fact that the entire stator body is formed in one piece over its circumference.
  • the stator body is generally formed from a large number of stacked laminated electrical sheets, with each of the electrical sheets is closed to form a circular ring. The individual sheets can be held together in the stator body, for example, by gluing, welding or screwing.
  • stator teeth of the stator are preferably formed in the stator body.
  • Stator teeth are components of the stator body that are designed as circumferentially spaced, tooth-like parts of the stator body that are directed radially inwards (inner rotor) or radially outwards (outer rotor), and between their free ends and a rotor body an air gap is formed for the magnetic field and for the rotary movement of the rotor.
  • the air gap is the non-magnetic gap that exists between the rotor and the stator. In a radial flow machine, for example, this is an essentially circular gap with a radial width that corresponds to the distance between the rotor body and the stator body.
  • a stator winding is embedded in the stator slots of the stator according to the invention.
  • a stator winding comprises electrically conductive conductors whose length is significantly greater than their diameter.
  • the stator winding can basically have any cross-sectional shape. Rectangular cross-sectional shapes are preferred, as they allow high packing and therefore power densities to be achieved.
  • a stator winding is particularly preferably made of copper.
  • the winding is designed as an I-pin or hairpin winding.
  • the electrical conductors of the first conductor pair have insulation in the regions in which the electrical conductors run in a stator slot, while the first conductor pair has no insulation in the region of the first fastening section.
  • the advantage of this design is that it enables immediate electrical contact in the contact area without having to strip the insulation in this area beforehand, which makes installation simplified accordingly.
  • the insulation is designed as an insulating varnish.
  • the electrical conductors of the stator winding have a substantially rectangular cross-section, which has proven to be advantageous with regard to the required power densities. Furthermore, a rectangular cross-section can promote deformation of the conductor.
  • the first fastening section is connected directly to the HV terminal, so that no additional component is required for electrical contact.
  • the invention can also be further developed in such a way that the first fastening section has a ring segment-like shape, whereby in particular a screw connection between the HV terminal and the fastening section can be formed in a particularly advantageous manner.
  • the first fastening section is connected to the HV terminal by means of a screw connection.
  • first fastening section extends radially outwards from the stator body, whereby the assembly can be simplified since the fastening section can thereby extend in particular radially out of the winding head.
  • At least a second conductor pair is formed by two electrical conductors emerging from the stator body at one of the winding heads, which are monolithically connected to one another, wherein the second conductor pair in the region of the winding head has a second Fastening section which is electrically connected to the HV terminal for supplying current to the stator winding.
  • the invention can also be advantageously designed such that at least a third conductor pair is formed by two electrical conductors which emerge from the stator body at one of the winding heads and are monolithically connected to one another, the third conductor pair having a third fastening section in the region of the winding head which is electrically connected to the HV terminal for supplying current to the stator winding.
  • three-phase power supply systems for the stator in particular can also be implemented in an assembly-friendly manner.
  • Figure 1 shows an electrical machine in a schematic axial section
  • Figure 2 shows a first cross-sectional view of the electrical machine through the stator body
  • Figure 3 shows a second cross-sectional view through the winding head of the electrical machine
  • Figure 4 a ladder pair with my fastening section in a top view
  • Figure 5 shows a motor vehicle with an electrical machine in a schematic block circuit representation.
  • FIG 1 shows a stator 1 of an electrical machine 2, in particular for a drive train 12 of a motor vehicle 17, as is also sketched by way of example in Figure 5.
  • a rotor 16 is rotatably mounted to the stator 1.
  • the stator 1 comprises a stator body 3 with a plurality of stator slots 4 extending axially through the stator body 3, in which a stator winding 5 consisting of a plurality of electrical conductors 9 is accommodated, which emerges at the two end faces 7a, 7b of the stator body 3, forming a winding head 6a, 6b, which can be clearly understood from the combination of Figure 2 and Figure 1.
  • the stator winding 5 is designed as an I-pin winding.
  • At least a first conductor pair 13 is formed from two electrical conductors 9 which emerge from the stator body 3 at one of the winding heads 6a and are monolithically connected to one another.
  • the first conductor pair 13 has a first fastening section 10 in the area of the winding head 6a, which is electrically connected to an HV terminal 11 for supplying current to the stator winding 5.
  • the first fastening section 10 is connected directly to the HV terminal 11 by means of a screw connection, which engages in a corresponding internal thread 18 on the HV terminal 11 and is thus electrically connected to the HV terminal 11.
  • the first fastening section 10 extends radially outwards from the stator body 3 for this purpose.
  • the HV terminal is supplied with current via the inverter 15.
  • a conductor pair 13 is formed from two I-pin-like, rectangular electrical conductors 9, which are connected at a distal longitudinal end by the fastening section 10.
  • an electrical conductor 9 with a rectangular cross-section can be cut to length and stripped at both distal ends and in the middle. It is therefore also clearly visible from Figure 4 that the electrical conductors 9 of the first conductor pair 13 have insulation 14 in the areas in which the electrical conductors 9 run in a stator slot 4, while the first conductor pair 13 has no insulation 14 in the area of the first fastening section 10.
  • This electrical conductor 9 is then cut into a
  • the circular, stripped fastening section 10 forms the opening through which the conductor pair 13 can be screwed to the HV terminal 11. The position of the corresponding screwing point can be ensured by a corresponding bending operation in the lead to the stator slot 4.
  • the fastening section 10 is pivoted radially outwards about the bending edge 19 so that the fastening section 10 protrudes radially from the winding head 6a.
  • a second conductor pair 23 is formed by two electrical conductors 9 which emerge from the stator body 3 at one of the winding heads 6a, 6b and are monolithically connected to one another, wherein the second conductor pair 23 has a second fastening section 20 in the region of the winding head 6a, 6b, which is electrically connected to the HV terminal 11 for supplying current to the stator winding 5.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1 ) einer elektrischen Maschine (2), insbesondere für einen Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (13), umfassend einen Statorkörper (3) mit einer Mehrzahl von sich axial durch den Statorkörper (3) erstreckenden Statornuten (4) in welchen eine aus einer Mehrzahl an elektrischen Leitern (9) bestehende Statorwicklung (5) aufgenommen ist, welche unter Bildung von jeweils einem Wickelkopf (6a, 6b) an den beiden Stirnseiten (7a, 7b) des Statorkörpers (3) austritt, wobei wenigstens ein erstes Leiter-Paar (13) von Zwei an einem der Wickel köpfe (6a, 6b) aus dem Statorkörper (3) austretenden elektrischen Leitern (9), welche monolithisch miteinander verbunden sind, gebildet ist, wobei das erste Leiter-Paar (13) im Bereich des Wickelkopfes (6a, 6b) einen ersten Befestigungsabschnitt (10) aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung (5) elektrisch leitend an ein HV-Terminal (11 ) angeschlossen ist

Description

Stator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Statorkörper mit einer Mehrzahl von sich axial durch den Statorkörper erstreckenden Statornuten in welchen eine aus einer Mehrzahl an elektrischen Leitern bestehende Statorwicklung aufgenommen ist, welche unter Bildung von jeweils einem Wickelkopf an den beiden Stirnseiten des Statorkörpers austritt.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 63. Jahrgang, 05/20 6, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen bezeichnet.
Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebsstränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.
Für die Entwicklung von elektrischen Maschinen, insbesondere von elektrischen
Maschinen für die oben erwähnten hybrid oder vollelektrisch betreibbaren Kraftfahrzeuge oder auch für Radnabenantriebe, sind grundsätzlich verschiedene Wicklungstechnologien für einen Stator einer elektrischen Maschine bekannt.
Bei elektrischen Maschinen, die einen Stator mit einem hohlzylindrischen Stator aufweisen, also als Innenläufermaschine ausgebildet sind, und die für eine Anwendung als Traktionsantrieb eines Kraftfahrzeugs konfiguriert sind, weisen oftmals eine Statorwicklung mit einem rechteckigen Querschnitt auf, um den eine hohe Leistungsdichte zu erreichen. Bei elektrischen Maschinen, welche für den Antrieb von Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, werden die Statorwicklungen daher typischerweise als I-Pin oder Hairpin-Wicklungen ausgebildet. Hierbei werden beispielsweise im Wesentlichen I- oder U-förmige Drahtsegmente von einer Stirnseite des Stators aus in die Statornuten eingebracht und dann an einer gegenüberliegenden Stirnseite des Stators umgeformt und beispielsweise durch Schweißen verbunden.
Derartige Drahtsegmente, die auch als Stromschienen oder Busbars bezeichnet werden, werden beispielsweise entweder aus Kupferblechen gestanzt oder teilweise aus Rechteckdraht geformt. Um die Stromschienen der Statorwicklung mit den Stromschienen der Leistungselektronik, die auch als Inverter bezeichnet wird, elektrisch verbinden zu können, wird üblicherweise im Stromfluss zwischen der Leistungselektronik und einem der Wickelköpfe der Statorwicklung ein HV-Terminal positioniert.
Es ist die Aufgabe der Erfindung einen Stator für eine elektrische Maschine bereitzustellen, der eine besonders einfache elektrische Kontaktierung der Statorwicklung mit dem Inverter der elektrischen Maschine erlaubt. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, einen Stator zu realisieren, der besonders kostengünstig gefertigt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stator einer elektrischen Maschine, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Statorkörper mit einer Mehrzahl von sich axial durch den Statorkörper erstreckenden Statornuten in welchen eine aus einer Mehrzahl an elektrischen Leitern bestehende Statorwicklung aufgenommen ist, welche unter Bildung von jeweils einem Wickelkopf an den beiden Stirnseiten des Statorkörpers austritt, wobei wenigstens ein erstes Leiter-Paar von Zwei an einem der Wickelköpfe aus dem Statorkörper austretenden elektrischen Leitern, welche monolithisch miteinander verbunden sind, gebildet ist, wobei das erste Leiter-Paar im Bereich des Wickelkopfes einen ersten Befestigungsabschnitt aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung elektrisch leitend an ein HV-Terminal angeschlossen ist
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass auf zusätzliche Bauteile zur elektrischen Kontaktierung der Statorwicklung mit dem Inverter vezichtet werden kann, was zum einen die Montagefreundlichkeit und zum anderen die Herstellkosten positiv beeinflussen kann. Auch ist es möglich, auf Schweißoperationen zur elektrischen Kontaktierung zu verzichten, da das Leiter-Paar bereits monolithisch ausgeformt ist. Dies bedingt auch eine wesentlich geringe Ausfallwahrscheinlichkeit dieser elektrischen Kontaktierung.
Der erfindungsgemäße Stator ist zur Verwendung in einer elektrischen Maschine vorgesehen. Die elektrische Maschine dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und sie umfasst in der Regel den als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich, insbesondere drehbar, angeordneten Teil. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.
Der Stator kann insbesondere durch eine Leistungselektronik, die gelegentlich auch als Inverter bezeichnet wird, bestrombar sein. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an Stator steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält die Leistungselektronik ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B. Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 10 W, bevorzugt mindestens 100 W besonders bevorzugt mindestens 1000 W zu steuern oder regeln. Die Leistungselektronik ist bevorzugt über einen HV-Terminal (HV=Hochvolt) mit der Statorwicklung des Stators verbunden.
Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.
Der erfindungsgemäße Stator kann bevorzugt für eine Radialflussmaschine konfiguriert sein. Der Stator einer Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch bzw. zylinderringförmig aufgebaut und besteht in der Regel aus einem Statorkörper, der durch gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen gebildet ist. Durch diesen Aufbau werden die durch das Statorfeld verursachten Wirbelströme im Stator geringgehalten. Über den Umfang verteilt, sind in das Elektroblech parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnet Statornuten eingelassen, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen. In Abhängigkeit von der Konstruktion zur Oberfläche hin, können die Nuten mit Verschlusselementen, wie Verschlusskeilen oder Deckeln oder dergleichen verschlossen sein, um ein Herauslösen der Statorwicklung zu verhindern.
Der Statorkörper ist bevorzugt einteilig ausgebildet. Ein einteiliger Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Statorkörper umfänglich gesehen einteilig ausgebildet ist. Der Statorkörper ist dabei in der Regel aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet, wobei jedes der Elektrobleche zu einem Kreisring geschlossen ausgebildet ist. Die Einzelbleche können in dem Statorkörper beispielsweise durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten werden.
In dem Statorkörper sind bevorzugt die Statorzähne des Stators ausgebildet. Als Statorzähne werden Bestanteile des Statorkörpers bezeichnet, die als umfänglich beabstandete, zahnartig radial nach innen (Innenläufer) oder radial nach außen (Außenläufer) gerichtete Teile des Statorkörpers ausgebildet sind und zwischen deren freien Enden und einem Rotorkörper ein Luftspalt für das Magnetfeld und für die rotative Bewegung des Rotors gebildet ist. Als Luftspalt wird der zwischen dem Rotor und dem Stator existierende unmagnetische Spalt bezeichnet. Bei einer Radialflussmaschine ist das beispielsweise ein im Wesentlichen kreisringförmiger Spalt mit einer radialen Breite, die dem Abstand zwischen Rotorkörper und Statorkörper entspricht.
In den Statornuten des erfindungsgemäßen Stators ist eine Statorwicklung eingelassen. Eine Statorwicklung umfasst elektrisch leitfähige Leiter, deren Längenerstreckung wesentlich größer ist als ihr Durchmesser. Die Statorwicklung kann grundsätzlich jede beliebige Querschnittsform aufweisen. Bevorzugt sind rechteckige Querschnittsformen, da sich mit diesen hohe Packungs- und folglich Leistungsdichten erzielen lassen. Ganz besonders bevorzugt ist eine Statorwicklung aus Kupfer gebildet.
Bevorzugt ist die Wicklung als eine I-Pin oder Hairpin-Wicklung ausgebildet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die elektrischen Leiter des ersten Leiter-Paares in den Bereichen, in denen die elektrischen Leiter in einer Statornut verlaufen, eine Isolation aufweisen, während das erste Leiter-Paar im Bereich des ersten Befestigungsabschnitts keine Isolation besitzt.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass hierdurch im Kontaktierungsbereich sofort eine elektrische Kontaktierung ermöglicht wird, ohne vorher in diesem Bereich eine Abisolation vornehmen zu müssen, was die Montage entsprechend vereinfacht. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Isolation als ein Isolationslack ausgeführt ist.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die elektrischen Leiter der Statorwicklung einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen, was sich hinsichtlich der geforderten Leistungsdichten als vorteilhaft erwiesen hat. Ferner kann ein rechteckiger Querschnitt eine Umformung des Leiters begünstigen.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der erste Befestigungsabschnitt direkt mit dem HV- Terminal verbunden ist, so dass kein zusätzliches Bauteil zur elektrischen Kontaktierung nötig ist.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der erste Befestigungsabschnitt eine ringsegmentartige Form aufweist, wodurch insbesondere eine Schraubverbindung zwischen dem HV-Terminal und dem Befestigungsabschnitt auf besonders vorteilhafte Weise ausgebildet werden kann. In einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann daher auch vorgesehen sein, dass der erste Befestigungsabschnitt mittels einer Schraubverbindung an dem HV-Terminal angeschlossen ist.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der erste Befestigungsabschnitt sich in radialer Richtung nach außen aus dem Statorkörper heraus erstreckt, wodurch die Montage vereinfacht werden kann, da sich der Befestigungsabschnitt dadurch insbesondere radial aus dem Wickelkopf herauserstrecken kann.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein zweites Leiter-Paar von Zwei an einem der Wickelköpfe aus dem Statorkörper austretenden elektrischen Leitern, welche monolithisch miteinander verbunden sind, gebildet ist, wobei das zweite Leiter-Paar im Bereich des Wickelkopfes einen zweiten Befestigungsabschnitt aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung elektrisch leitend an das HV-Terminal angeschlossen ist Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass wenigstens ein drittes Leiter-Paar von Zwei an einem der Wickelköpfe aus dem Statorkörper austretenden elektrischen Leitern, welche monolithisch miteinander verbunden sind, gebildet ist, wobei das dritte Leiter-Paar im Bereich des Wickelkopfes einen dritten Befestigungsabschnitt aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung elektrisch leitend an das HV-Terminal angeschlossen ist. Hierdurch können insbesondere auch dreiphasige Bestromungssysteme für den Stator auf montagefreundliche Art und Weise realisiert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 eine elektrische Maschine in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
Figur 2 eine erste Querschnittsansicht der elektrischen Maschine durch den Statorkörper,
Figur 3 eine zweite Querschnittsansicht durch den Wickelkopf der elektrischen Maschine,
Figur 4 ein Leiter-Paar mit meinem Befestigungsabschnitt in einer Aufsicht,
Figur 5 ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine in einer schematischen Bockschaltdarstellung.
Die Figur 1 zeigt einen Stator 1 einer elektrischen Maschine 2, insbesondere für einen Antriebsstrang 12 eines Kraftfahrzeugs 17, wie es auch in der Figur 5 exemplarisch skizziert ist. Ein Rotor 16 ist drehbar zum Stator 1 gelagert. Der Stator 1 umfasst einen Statorkörper 3 mit einer Mehrzahl von sich axial durch den Statorkörper 3 erstreckenden Statornuten 4 in welchen eine aus einer Mehrzahl an elektrischen Leitern 9 bestehende Statorwicklung 5 aufgenommen ist, welche unter Bildung von jeweils einem Wickelkopf 6a, 6b an den beiden Stirnseiten 7a, 7b des Statorkörpers 3 austritt, was sich gut aus der Zusammenschau der Figur 2 mit der Figur 1 nachvollziehen lässt. Die Statorwicklung 5 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als I-Pin-Wicklung ausgeführt.
Wie man ferner auch gut anhand der Figur 3 erkennen kann, ist hierbei wenigstens ein erstes Leiter-Paar 13 aus zwei an einem der Wickel köpfe 6a aus dem Statorkörper 3 austretenden elektrischen Leitern 9 gebildet, welche monolithisch miteinander verbunden sind. Das erste Leiter-Paar 13 weist im Bereich des Wickelkopfes 6a einen ersten Befestigungsabschnitt 10 auf, der zur Bestromung der Statorwicklung 5 elektrisch leitend an ein HV-Terminal 11 angeschlossen ist. Der erste Befestigungsabschnitt 10 ist hierbei direkt mittels einer Schraubverbindung, die jeweils in ein korrespondierendes Innengewinde 18 an dem HV-Terminal 11 eingreift und so elektrisch kontaktierend an das HV-Terminal 11 angeschlossen ist. Der erste Befestigungsabschnitt 10 erstreckt sich hierzu in radialer Richtung nach außen aus dem Statorkörper 3 heraus. Das HV-Terminal wird über den Inverter 15 bestromt.
Wie man auch gut aus der Figur 4 erkennt, ist ein Leiter-Paar 13 aus zwei I-Pin- artigen, rechteckförmigen elektrischen Leitern 9 gebildet, welche an einem distalen längsseitigen Ende durch den Befestigungsabschnitt 10 verbunden sind. Zur Ausbildung eines solchen Leiter-Paares 13 kann ein im Querschnitt rechteckiger elektrischer Leiter 9 abgelängt und an beiden distalen Enden und in der Mitte abisoliert werden. Aus der Figur 4 ist daher auch gut ersichtlich, dass die elektrischen Leiter 9 des ersten Leiter-Paares 13 in den Bereichen, in denen die elektrischen Leiter 9 in einer Statornut 4 verlaufen, eine Isolation 14 aufweisen, während das erste Leiter-Paar 13 im Bereich des ersten Befestigungsabschnitts 10 keine Isolation 14 besitzt.
Dieser elektrische Leiter 9 wird dann in der Mitte im abisolierten Bereich zu einem
Ringsegment geformt. Dadurch entstehen zwei im Wesentlichen parallel verlaufende Schenkel, die entsprechend die beiden I-Pins bilden, die in die Statornuten 4 eingeführt werden können und im Anschluss getwisted werden können, so dass die in der Figur 4 gezeigten Verschränkungsbereiche 24 an dem Leiter-Paar 13 ausgebildet werden. Der kreisförmig, abisolierte Befestigungsabschnitt 10 bildet die Öffnung, durch die das Leiter-Paar 13 mit dem HV-Terminal 11 verschraubt werden kann. Die Position des entsprechenden Verschraubungspunkts kann durch entsprechende Biegeoperation in der Hinführung zur Statornut 4 sichergestellt werden. Dabei wird der Befestigungsabschnitt 10 um die Biegekante 19 radial nach außen verschwenkt, so dass der Befestigungsabschnitt 10 radial aus dem Wickelkopf 6a hervorsteht.
Anhand der Figur 3 lässt sich auch gut nachvollziehen, dass ein zweites Leiter-Paar 23 von zwei an einem der Wickelköpfe 6a, 6b aus dem Statorkörper 3 austretenden elektrischen Leitern 9, welche monolithisch miteinander verbunden sind, gebildet ist, wobei das zweite Leiter-Paar 23 im Bereich des Wickelkopfes 6a, 6b einen zweiten Befestigungsabschnitt 20 aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung 5 elektrisch leitend an das HV-Terminal 11 angeschlossen ist.
Ferner ist auch ein drittes Leiter-Paar 33 von zwei an einem der Wickelköpfe 6a, 6b aus dem Statorkörper 3 austretenden elektrischen Leitern 9 vorhanden, welche monolithisch miteinander verbunden sind, wobei das dritte Leiter-Paar 33 im Bereich des Wickelkopfes 6a, 6b einen dritten Befestigungsabschnitt 30 aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung 5 elektrisch leitend an das HV-Terminal 11 angeschlossen ist.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen. Bezuqszeichenliste
1 Stator
2 elektrisch Maschine
3 Statorkörper
4 Statornuten
5 Statorwicklung
6 Wickelkopf
7 Stirnseiten
9 elektrische Leiter
10 Befestigungsabschnitt
11 HV-Terminal
12 Antriebsstrang
13 Leiter-Paar
14 Isolation
15 Inverter
16 Rotor
17 Kraftfahrzeug
18 Innengewinde
19 Biegekante
20 Befestigungsabschnitt
23 Leiter-Paar
24 Verschränkungsbereich
30 Befestigungsabschnitt
33 Leiter-Paar

Claims

Ansprüche
1 . Stator (1 ) einer elektrischen Maschine (2), insbesondere für einen Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (17), umfassend einen Statorkörper (3) mit einer Mehrzahl von sich axial durch den Statorkörper (3) erstreckenden Statornuten (4) in welchen eine aus einer Mehrzahl an elektrischen Leitern (9) bestehende Statorwicklung (5) aufgenommen ist, welche unter Bildung von jeweils einem Wickelkopf (6a, 6b) an den beiden Stirnseiten (7a, 7b) des Statorkörpers (3) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erstes Leiter-Paar (13) von Zwei an einem der Wickelköpfe (6a, 6b) aus dem Statorkörper (3) austretenden elektrischen Leitern (9), welche monolithisch miteinander verbunden sind, gebildet ist, wobei das erste Leiter- Paar (13) im Bereich des Wickelkopfes (6a, 6b) einen ersten Befestigungsabschnitt (10) aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung (5) elektrisch leitend an ein HV-Terminal (11 ) angeschlossen ist
2. Stator (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (9) des ersten Leiter-Paares (13) in den Bereichen, in denen die elektrischen Leiter (9) in einer Statornut (4) verlaufen, eine Isolation (14) aufweisen, während das erste Leiter-Paar (13) im Bereich des ersten Befestigungsabschnitts (10) keine Isolation (14) besitzt.
3. Stator (1 ) nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation (14) als ein Isolationslack ausgeführt ist.
4. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiter (9) der Statorwicklung (5) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
5. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befestigungsabschnitt (10) direkt mit dem HV-Terminal (11) verbunden ist.
6. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befestigungsabschnitt (10) eine ringsegmentartige Form aufweist.
7. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befestigungsabschnitt (10) mittels einer Schraubverbindung an dem HV-Terminal (11 ) angeschlossen ist.
8. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befestigungsabschnitt (10) sich in radialer Richtung nach außen aus dem Statorkörper (3) heraus erstreckt.
9. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein zweites Leiter-Paar (23) von Zwei an einem der Wickelköpfe
(6a, 6b) aus dem Statorkörper (3) austretenden elektrischen Leitern (9), welche monolithisch miteinander verbunden sind, gebildet ist, wobei das zweite Leiter- Paar (23) im Bereich des Wickelkopfes (6a, 6b) einen zweiten
Befestigungsabschnitt (20) aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung (5) elektrisch leitend an das HV-Terminal (11 ) angeschlossen ist
10. Stator (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein drittes Leiter-Paar (33) von Zwei an einem der Wickelköpfe (6a, 6b) aus dem Statorkörper (3) austretenden elektrischen Leitern (9), welche monolithisch miteinander verbunden sind, gebildet ist, wobei das dritte Leiter- Paar (33) im Bereich des Wickelkopfes (6a, 6b) einen dritten Befestigungsabschnitt (30) aufweist, der zur Bestromung der Statorwicklung (5) elektrisch leitend an das HV-Terminal (11 ) angeschlossen ist 11. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, die Statorwicklung (5) als I-Pin-Wicklung ausgeführt ist
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