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WO2017194264A1 - Stator einer elektrischen maschine mit einer verschaltungseinrichtung für statorspulen und elektrische maschine mit einem derartigen stator - Google Patents

Stator einer elektrischen maschine mit einer verschaltungseinrichtung für statorspulen und elektrische maschine mit einem derartigen stator Download PDF

Info

Publication number
WO2017194264A1
WO2017194264A1 PCT/EP2017/058912 EP2017058912W WO2017194264A1 WO 2017194264 A1 WO2017194264 A1 WO 2017194264A1 EP 2017058912 W EP2017058912 W EP 2017058912W WO 2017194264 A1 WO2017194264 A1 WO 2017194264A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator
coils
connection
electrical machine
interconnection device
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/058912
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Geiger
Matthias Weidner
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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 Zf Friedrichshafen Ag filed Critical Zf Friedrichshafen Ag
Publication of WO2017194264A1 publication Critical patent/WO2017194264A1/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
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings

Definitions

  • the present invention relates to a stator of an electric machine with a wiring arrangement for stator coils according to the preamble of claim 1.
  • a generic stator is known from EP 1 184 957 B1, in which an interconnecting device with a plurality of axially staggered concentric connection conductors is arranged axially adjacent to a plurality of stator coils fixed to the stator in a ring-shaped manner and attached to the winding bodies of these stator coils.
  • the coil ends occur axially from the coils and are connected to terminal areas, which in each case protrude from the connecting conductors to a radially outer peripheral region of the interconnection means or are led out.
  • the object of the present invention is to provide a stator of an electrical machine of the type mentioned at the outset and an electrical machine with an assembly-safe and easy-to-install interconnecting device for the stator coils.
  • a stator of an electric machine with an annular stator lamination which is fixed to a stator and on which a number of stator coils is arranged and wherein the coil ends project axially from the stator lamination.
  • the stator comprises, on the stator side, a stator coil interconnection device which has a plurality of mutually coaxially arranged and mutually insulated connection conductors arranged axially adjacent to the stator coils, and wherein the connection conductors comprise coil terminal areas for the coil ends and power terminal areas for powering the electrical machine.
  • the proposed stator is characterized in that the interconnection device is arranged outside of the stator coils and thus on the stator carrier and / or on a component fixedly connected thereto and is axially supported. In this way, forces acting on the interconnection device, in particular contacting forces, can be kept away from the coils themselves and be dissipated onto the stator carrier and / or other components.
  • the coil connection areas may be formed on the front side of the interconnection device, whereby a sufficient space for engagement of an assembly tool is given.
  • the coil ends can thereby be connected in particular under the action of an axial contacting force directed toward the stator lamination stack.
  • the interconnection device for arranging the connection conductors can have a plastic carrier element and a reinforcing metallic reinforcing element reinforcing it, in particular a sheet metal element which extends in the radial direction over the coil connection regions of the connection conductors to receive contacting forces.
  • the reinforcing element and the plastic carrier element can proceed, for example, as a common hybrid component and be produced, for example, by a casting process.
  • the reinforcing element can thus be axially surrounded on both sides by plastic.
  • the reinforcing element and the plastic carrier element can also be connected to one another by means of a non-detachable connection, in particular a rivet connection or the like.
  • the reinforcing element can be arranged axially between the stator coils and the connecting conductors.
  • the fixing or the fastening and the axial support of the interconnection device on the stator carrier or on a component permanently connected thereto can advantageously be effected by the reinforcing element and in particular by means of an axial connecting section provided on the reinforcing element.
  • an axial gap can be formed between the interconnection device and the coils, which permits the passage of a coolant, in particular an air flow or a cooling fluid, which is in heat transfer with the coils in the circumferential direction and / or in the radial direction.
  • a coolant in particular an air flow or a cooling fluid, which is in heat transfer with the coils in the circumferential direction and / or in the radial direction.
  • this creates a movement scope for receiving a deformation when contacting the interconnecting the coil ends.
  • both the reinforcing element and the stator can be designed as sheet metal parts and connected to each other by means of a reliable non-detachable connection, in particular by means of a riveted joint.
  • a stator is a robust prefabricated unit, which can then be used and mounted in a housing of the electrical machine, for example in a transmission housing of a motor vehicle.
  • the stator carrier may preferably be formed as a cylindrical sheet-metal element and the reinforcing element as a substantially disc-shaped body, of the latter for mutual connection of the parts in regions on the inner or Au PHusion several notches as a connection training areas are formed. The remaining gaps can form connection areas for connection to the plastic carrier element.
  • the coils can advantageously be fixed on the stator lamination stack by means of winding bodies, wherein in particular a winding body has a winding region which is formed by a winding carrier and two limbs delimiting the winding region in the axial direction and connected to the winding carrier.
  • a winding body has a winding region which is formed by a winding carrier and two limbs delimiting the winding region in the axial direction and connected to the winding carrier.
  • the present invention further relates to an electric machine having a rotor and a stator, the stator having at least one feature as explained above.
  • Figure 1 is a schematic representation of an electrical machine with a stator and a wiring device.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the stator of FIG. 1 with the interconnection device
  • Fig. 3 is an end view of the stator of Fig. 2;
  • FIG. 4a shows an axial section of the stator of FIG. 3 in the region of coil ends entering the interconnection device
  • FIG. 4b shows a further axial section of the stator of FIG. 3 in a connecting region of a reinforcing element with a plastic carrier element of the interconnecting device.
  • Identical objects, functional units or comparable components are denoted by the same reference numerals across the figures. Further, summary reference numbers are used for components and objects that occur multiple times in one embodiment or in one representation, but are described together in terms of one or more features. Components or objects which are described by the same or by the same reference numerals may be the same, but possibly also different, in terms of individual, several or all features, for example their dimensions, unless otherwise explicitly or implicitly stated in the description. In order to avoid repetition, a multiple description of identical objects, functional units or comparable components in various exemplary embodiments is dispensed with and only differences of the exemplary embodiments are described in this regard.
  • FIG. 1 schematically shows an electric machine 10, more precisely a permanent magnet synchronous machine of internal rotor type, with a rotor 14 rotatable about a rotor shaft 12 with a rotation axis A and with a stator 16 surrounding it radially outside.
  • the rotor 14 comprises a cup-shaped rotor carrier 18, on the cylindrical outer peripheral surface of a laminated laminated rotor core 20 is arranged, which carries a plurality of circumferentially spaced-apart permanent magnets 22.
  • the stator 16 comprises an annular stator carrier 24 which is present here as a cylindrical sheet-metal body, in the central recess of which an annular stator lamination stack 26 likewise formed from laminations is arranged.
  • the axis of rotation A thus forms at the same time the central axis A of the stator.
  • the stator support 24 may, for example, constitute an external or an intermediate housing of the electric machine 10 or be provided for installation in such.
  • a torque acting on the stator 16 is absorbed via a form-locking connection of the stator carrier 24 with the respective connection partner, for which purpose a plurality of recesses 24b distributed on the circumference are provided on the stator carrier for receiving engagement sections of the connection partner not shown here.
  • the laminated stator core 26 comprises an annular stator yoke 30, which bears against the stator carrier 24 and has teeth 32 projecting radially inwards from the latter and which is equipped with stator coils 36 to form a stator winding.
  • These stator coils 36 are wound with the help of two, consisting of a heat-resistant plastic insulating or bobbins 40, 42 of a copper wire around the teeth 32 and are secured against slipping there.
  • the bobbins 40, 42 each include a front side on the laminated core 26 adjacent base region or winding support 40a; 42a and two of them approximately at right angles and on the stator 16 axially projecting leg 40b, c; 42b, c, which define a winding region 43 in the radial direction.
  • the coils 36 are electrically associated with individual strands, for which purpose the coil ends 36a, b are interconnected in a predetermined manner by means of an interconnecting device 38 shown only schematically as a block in FIG. 1.
  • the interconnecting device 38 comprises for this purpose a carrier element 58 made of plastic, in which a plurality of mutually insulated connecting conductors 52, 54, 56 are arranged.
  • the connecting conductors 52, 54, 56 have for connection to the coil ends 36a, b at the end remote from the stator 16 end circumferentially spaced coil connection areas 521; 541, 561 on.
  • the interconnecting device 38 is spatially axially positioned in the embodiment described here outside the stator coils 36 and fixed to the stator 24 and there also axially supported. Alternatively or together with this, a fixing and support can also take place on a component fixedly connected to the stator carrier 24, for example on the stator lamination stack 26.
  • the interconnection device 38 is connected via power connection regions 52c, 54c, 56c of the connection conductors 52, 54 by means of connection conductors 52d, 54d, 56d to power electronics 39a and control electronics 39b to an electrical energy source 39c, which is used to operate the electric machine 10 can apply a variable phase current and amplitude to the winding.
  • the connecting conductors 52, 54, 56 are made of a copper semifinished product, in particular of a copper plate or a copper sheet by means of a stamping process as a ring strip or annular bands.
  • the ring strips are arranged on the stator 16 coaxial with the central axis A and stacked radially to one another.
  • the connecting conductors 52, 54, 56 are in the illustrated embodiment, except for the coil terminal portions 521, 541; 561 approximately completely poured into the plastic matrix of the support member 58.
  • the coil terminal portions 521, 541; 561 are formed as axially highlighted regions on the front side of the annular disk-shaped connecting conductors 52, 54, 56 and thus stand out of the plastic matrix.
  • the coil connection regions 521, 541, 561 of all connection conductors 52, 54, 56 are arranged essentially within a common radial plane, that is to say at the same axial height.
  • the interconnection of the coil ends 36a, b for the realization of a delta connection with three connecting conductors 52, 54, 56 is shown. Furthermore, in each case two adjacent coil ends 36a, b of two circumferentially adjacent coils 36 are each connected to a coil connection region 521, 541, 561 of one of the connection conductors 52, 54, 56.
  • the contacting of the coil ends 36a, b with the connecting conductors 52, 54, 56 takes place cohesively, in particular by brazing, wherein per contact a mainly in the axial direction of the coils directed force of about 500N acts on the coil connection areas.
  • the reinforcing element 60 and the plastic carrier element 58 are non-detachably connected to one another in the radially outer region of the plastic carrier element 58 by means of a plurality of rivet connections 62.
  • a plurality of axial connecting sections 60a in particular axial notches with radially projecting end sections 60b, are provided in the radially outer region of the sheet-shaped reinforcing element 60.
  • These end portions 60b are also connected by means of a non-detachable connection 64, in particular by means of a plurality of rivet connections with a provided on the stator 24 radial collar 24a.
  • the reinforcing element 60 is arranged axially between the stator coils 36 and the connecting conductors 52-56 and that an axial gap 66, in particular an annular space, is formed between the interconnecting device 38 and the coils 36
  • a cooling medium can flow.
  • the coil ends 36 a, b are led out to the interconnection device 38 at the radially outer leg 40 of the winding body 40 that is spatially radially adjacent to the connecting section 60 a.
  • the stator of the electrical machine can be provided with a coating, for example a powder coating, a coating or with a silicone coating, at least in the region of the interconnection device.

Landscapes

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

Abstract

Es wird ein Stator (16) einer elektrischen Maschine (10) beschrieben mit einem ringförmigen Statorblechpaket (26), welches an einem Statorträger (24) festgelegt ist und an dem eine Anzahl von Statorspulen (36) mit Spulenenden (36a, b) angeordnet ist, welche axial vom Statorblechpaket (26) abstehen. Der Stator umfasst weiter eine stirnseitig am Statorblechpaket (26) angeordnete Verschaltungseinrichtung (38) für die Statorspulen (36), welche mehrere koaxial zueinander angeordnete und gegenseitig isolierte Verbindungsleiter (52, 54, 56) aufweist, die axial benachbart zu den Statorspulen (36) angeordnet sind. Die Verbindungsleiter (52 - 56) umfassen Spulenanschlussbereiche (52 a - 56 a) für die Spulenenden (36 a, b) und Leistungsanschlussbereiche (52 c - 56 c) zur Stromversorgung der elektrischen Maschine (10). Es wird vorgeschlagen, die Verschaltungseinrichtung (38) außerhalb der Statorspulen (36) und somit an dem Statorträger (24) und/oder an einem mit diesem fest verbundenen Bauteil anzuordnen und axial abzustützen.

Description

Stator einer elektrischen Maschine mit einer Verschaltungseinnchtung für Statorspulen und elektrische Maschine mit einem derartigen Stator
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stator einer elektrischen Maschine mit einer Verschaltungseinnchtung für Statorspulen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der EP 1 184 957 B1 ist ein gattungsgemäßer Stator bekannt, bei dem eine Verschaltungseinnchtung mit mehreren axial gestaffelten konzentrischen Verbindungsleitern axial benachbart zu einer Mehrzahl von ringkreisförmig am Stator festgelegten Statorspulen angeordnet und an den Wickelkörpern dieser Statorspulen befestigt ist. Die Spulenenden treten dabei axial aus den Spulen aus und sind mit Anschlussbereichen verschaltet, welche jeweils von den Verbindungsleitern an einen radial äu eren Umfangsbereich der Verschaltungseinnchtung abstehen bzw. herausgeführt sind.
Durch die unmittelbare Festlegung der Verschaltungsanordnung an den Statorspulen, insbesondere an deren Wickelkörpern wird beim Verschalten bzw. Kontaktieren der Spulenenden mit den Verbindungsleitern eine auftretende Kontaktierkraft direkt auf den Verbindungsbereich und auf die Spulen weitergeleitet. Dadurch können die Spulen unerwünscht belastet und die gesamte Anordnung verformt werden, wodurch auch eine dauerhafte Schädigung der Verschaltungseinnchtung und der Spulen bereits bei der Herstellung des Stators hervorgerufen werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt von dem genannten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Stator einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art und eine elektrische Maschine mit einer montagesicheren und leicht zu montierenden Verschaltungseinnchtung für die Statorspulen bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch einen Stator mit Merkmalen des Patentanspruchs 1 und weiter durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen von Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar.
Es wird somit gemäß einem ersten Aspekt ein Stator einer elektrischen Maschine vorgeschlagen mit einem ringförmigen Statorblechpaket, welches an einem Statorträger festgelegt ist und an dem eine Anzahl von Statorspulen angeordnet ist und wobei die Spulenenden axial vom Statorblechpaket abstehen. Der Stator umfasst stirnseitig am Statorblechpaket eine Verschaltungseinrichtung für die Statorspulen, welche mehrere koaxial zueinander angeordnete und gegenseitig isolierte Verbindungsleiter aufweist, die axial benachbart zu den Statorspulen angeordnet sind und wobei die Verbindungsleiter Spulenanschlussbereiche für die Spulenenden und Leistungsanschlussbereiche zur Stromversorgung der elektrischen Maschine umfassen.
Der vorgeschlagene Stator zeichnet sich dadurch aus, dass die Verschaltungseinrichtung außerhalb der Statorspulen und somit an dem Statorträger und/oder an einem mit diesem fest verbundenen Bauteil angeordnet und axial abgestützt ist. Auf diese Weise können auf die Verschaltungseinrichtung einwirkende Kräfte, insbesondere Kontaktierkräfte von den Spulen selbst ferngehalten und auf den Statorträger und/oder andere Bauteile abgeleitet werden.
Mit Vorteil können die Spulenanschlussbereiche stirnseitig an der Verschaltungseinrichtung ausgebildet sein, wodurch ein ausreichender Raum zum Eingriff eines Montagewerkzeugs gegeben ist. Die Spulenenden können dadurch insbesondere unter Einwirkung einer zum Statorblechpaket gerichteten axialen Kontaktierkraft verbunden werden.
Mit noch weiterem Vorteil kann die Verschaltungseinrichtung zur Anordnung der Verbindungsleiter ein Kunststoffträgerelement und ein dieses verstärkendes metallisches Verstärkungselement aufweisen, insbesondere ein Blechelement umfassen, welches sich zur Aufnahme von Kontaktierkräften in radialer Richtung über die Spulenanschlussbereiche der Verbindungsleiter erstreckt. Weitergehen können das Verstärkungselement und das Kunststoffträgerelement beispielsweise als ein gemeinsames Hybridbauteil ausgeführt sein und zum Beispiel durch ein Gussverfahren hergestellt werden. Das Verstärkungselement kann somit axial beidseitig von Kunststoff umgeben sein. Alternativ können das Verstärkungselement und das Kunststoffträgerelement auch mittels einer unlösbaren Verbindung, insbesondere einer Nietverbindung oder dergleichen miteinander verbunden werden. Noch weitergehender kann das Verstärkungselement dabei axial zwischen den Statorspulen und den Verbindungsleitern angeordnet sein.
Die Festlegung bzw. die Befestigung und die axiale AbStützung der Verschaltungs- einrichtung an dem Statorträger oder an einem mit diesem fest verbundenen Bauteil kann vorteilhafterweise durch das Verstärkungselement und insbesondere mittels eines am Verstärkungselement vorgesehenen axialen Verbindungsabschnittes erfolgen.
In weiterer Ausgestaltung des Stators kann zwischen der Verschaltungseinrichtung und den Spulen ein Axialspalt ausgebildet sein, der in Umfangsrichtung und/oder in radialer Richtung den Durchtritt eines mit den Spulen in Wärmeübergang stehenden Kühlmittels, insbesondere einer Luftströmung oder eines Kühlfluids, erlaubt. Außerdem wird dadurch beim Verschalten der Spulenenden ein Bewegungsspielraum zur Aufnahme einer Verformung beim Kontaktieren geschaffen.
Gemäß einer fertigungstechnisch günstigen Variante können sowohl das Verstärkungselement und der Statorträger als Blechteile ausgeführt werden und mittels einer betriebssicheren unlösbaren Verbindung, insbesondere mittels einer Nietverbindung miteinander verbunden werden. Ein solcher Stator stellt eine robuste vorgefertigte Baueinheit dar, welche dann in einem Gehäuse der elektrischen Maschine, zum Beispiel in einem Getriebegehäuse eines Kraftfahrzeugs eingesetzt und montiert werden kann. Der Statorträger kann vorzugsweise als ein zylinderförmiges Blechelement und das Verstärkungselement als ein im Wesentlichen scheibenförmiger Körper ausgebildet sein, wobei von dem letzteren zur gegenseitigen Verbindung der Teile bereichsweise am Innen- oder am Au ßenumfang mehrere Ausklinkungen als Verbin- dungsbereiche ausgebildet sind. Die verbleibenden Zwischenräume können Verbindungsbereiche zur Verbindung mit dem Kunststoffträgerelement ausbilden.
Bei dem vorgeschlagenen Stator können die Spulen mit Vorteil mittels Wickelkörpern an dem Statorblechpaket festgelegt werden, wobei insbesondere ein Wickelkörper einen Wickelbereich aufweist, der durch einen Wickelträger und zwei den Wickelbereich in axialer Richtung begrenzende und mit dem Wickelträger verbundene Schenkel gebildet ist. Zur Minimierung von betriebsbedingten Vibrationen bzw. Verlagerungen der Spulenenden gegenüber der Verschaltungseinrichtung können diese mit weiterem Vorteil an einem räumlich radial zu dem Verbindungsabschnitt des Verstärkungselements benachbarten oder nächstliegenden Schenkel zur Verschaltungseinrichtung herausgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft in weiterer Hinsicht eine elektrische Maschine mit einem Rotor und mit einem Stator, wobei der Stator zumindest ein vorstehend erläutertes Merkmal aufweist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Figuren dargestellten Ausführungsform beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine mit einem Stator und einer Verschaltungseinrichtung;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Stators von Fig. 1 mit der Verschaltungseinrichtung;
Fig. 3 eine stirnseitige Ansicht des Stators von Fig. 2;
Fig. 4a eine Axialschnittdarstellung des Stators von Fig. 3 im Bereich von in die Verschaltungseinrichtung eintretenden Spulenenden;
Fig. 4b eine weitere Axialschnittdarstellung des Stators von Fig. 3 in einem Verbindungsbereich eines Verstärkungselements mit einem Kunststoffträgerelement der Verschaltungseinrichtung. Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten oder vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt. Um Wiederholungen zu vermeiden wird auf eine mehrfache Beschreibung identischer Gegenstände, Funktionseinheiten oder vergleichbarer Komponenten in verschiedenen Ausführungsbeispielen verzichtet und es werden diesbezüglich lediglich Unterschiede der Ausführungsbeispiele beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch eine elektrische Maschine 10, genauer eine permanenterregte elektrische Synchronmaschine in Innenläuferbauart, mit einem um eine Rotorwelle 12 mit einer Drehachse A drehbaren Rotor 14 und mit einem diesen radial außen umgebenden Stator 16. Der Rotor 14 umfasst einen topfförmigen Rotorträger 18, auf dessen zylindrischen Außenumfangsfläche ein lamelliertes Rotorblechpaket 20 angeordnet ist, welches eine Mehrzahl am Umfang gegenseitig beabstandeter Permanentmagnete 22 trägt.
Der Stator 16 umfasst einen ringförmigen und hier als zylindrischen Blechkörper vorliegenden Statorträger 24, in dessen Zentralausnehmung ein ebenfalls aus Blechlamellen gebildetes ringförmiges Statorblechpaket 26 angeordnet ist. Die Drehachse A bildet somit zugleich die Mittelachse A des Stators. Der Statorträger 24 kann beispielsweise ein Außen- oder ein Zwischengehäuse der elektrischen Maschine 10 darstellen oder zum Einbau in ein solches vorgesehen sein. Ein auf den Stator 16 wirkendes Drehmoment wird über eine Formschlussverbindung des Statorträgers 24 mit dem jeweiligen Verbindungspartner aufgenommen, wozu am Statorträger mehrere am Umfang verteilte Ausnehmungen 24b zur Aufnahme von hier nicht dargestellten Eingriffsabschnitten des Verbindungspartners vorgesehen sind. Das Statorblechpaket 26 umfasst ein an dem Statorträger 24 anliegendes ringförmiges Statorjoch 30 und von diesem nach radial innen abstehende Zähne 32, welche zur Bildung einer Statorwicklung mit Statorspulen 36 bestückt ist. Diese Statorspulen 36 sind mit Hilfe von zwei, aus einem wärmebeständigen Kunststoff bestehenden Isolier- bzw. Wickelkörpern 40, 42 aus einem Kupferdraht um die Zähne 32 gewickelt und sind dort gegen Verrutschen gesichert. Die Wickelkörper 40, 42 umfassen jeweils einen stirnseitig am Blechpaket 26 anliegenden Basisbereich bzw. Wickelträger 40a; 42a und zwei davon etwa rechtwinklig und am Stator 16 axial abragende Schenkel 40b, c; 42b, c, die einen Wickelbereich 43 in radialer Richtung begrenzen.
Die Spulen 36 sind elektrisch einzelnen Strängen zugeordnet, wozu die Spulenenden 36a, b mittels einer in Fig. 1 nur schematisch als Block dargestellten Verschaltungseinrichtung 38 in einer vorbestimmten Art und Weise miteinander verschaltet sind.
Wie aus den nachfolgenden Fig. 2 - 4 ersichtlich, umfasst die Verschaltungseinrichtung 38 zu diesem Zweck ein aus Kunststoff ausgeführtes Trägerelement 58, in welchem mehrere gegenseitig isolierte Verbindungsleiter 52, 54, 56 angeordnet sind. Die Verbindungsleiter 52, 54, 56 weisen zur Kontaktierung mit den Spulenenden 36a, b an der vom Stator 16 abgewandten Stirnseite umfangsmäßig beabstandete Spu- lenanschlussbereiche 521 ; 541 , 561 auf. Die Verschaltungseinrichtung 38 ist bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel räumlich axial außerhalb der Statorspulen 36 positioniert und an dem Statorträger 24 befestigt und dort auch axial abgestützt. Alternativ oder gemeinsam mit diesem kann eine Festlegung und Abstützung auch an einem mit dem Statorträger 24 fest verbundenen Bauteil erfolgen, beispielsweise an dem Statorblechpaket 26.
Die Verschaltungseinrichtung 38 ist mit Blick auf Fig. 1 über Leistungsanschlussbereiche 52c, 54c, 56c der Verbindungsleiter 52, 54, 56 mittels Anschlussleitern 52d, 54d, 56d mit einer Leistungselektronik 39a und einer Ansteuerelektronik 39b mit einer elektrischen Energiequelle 39c verbunden, welche zum Betreiben der elektrischen Maschine 10 die Wicklung mit einem Strom variabler Phase und Amplitude beaufschlagen kann. Vorliegend sind die Verbindungsleiter 52, 54, 56 aus einem Kupfer-Halbzeug, insbesondere aus einer Kupferplatte oder einem Kupferblech mittels eines Stanzprozesses als Ringstreifen oder Ringbänder hergestellt. Die Ringstreifen sind am Stator 16 koaxial zur Mittelachse A angeordnet und radial zueinander gestapelt.
Die Verbindungsleiter 52, 54, 56 sind in dem erläuterten Ausführungsbeispiel bis auf die Spulenanschlussbereiche 521 , 541 ; 561 etwa vollständig in die Kunststoffmatrix des Trägerelements 58 eingegossen. Die Spulenanschlussbereiche 521 , 541 ; 561 sind als axial hervorgehobene Bereiche stirnseitig an den ringscheibenförmigen Verbindungsleitern 52, 54, 56 ausgebildet und stehen somit aus der Kunststoffmatrix heraus. Dazu korrespondierend stehen an den Umfangspositionen der Spulenanschlussbereiche 521 , 541 ; 561 radial benachbarte und vor deren Verschaltung zunächst axial ausgerichtete Spulenenden 36a, b von den Spulen 36 ab, welche an der Verschaltungseinrichtung 38 radial in Richtung der Spulenanschlussbereiche 521 , 541 ; 561 abgebogen sind und diese zur Verschaltung kreuzen bzw. dort aufliegen. Weiterhin sind die Spulenanschlussbereiche 521 , 541 , 561 aller Verbindungsleiter 52, 54, 56 im Wesentlichen innerhalb einer gemeinsamen Radialebene, das heißt auf derselben Axialhöhe angeordnet.
In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Verschaltung der Spulenenden 36a, b zur Realisierung einer Dreieckschaltung mit jeweils drei Verbindungsleitern 52, 54, 56 dargestellt. Weiterhin sind jeweils zwei benachbarte Spulenenden 36a, b von zwei am Umfang benachbarten Spulen 36 mit jeweils einem Spulen- anschlussbereich 521 , 541 , 561 eines der Verbindungleiter 52, 54, 56 verbunden.
Die Kontaktierung der Spulenenden 36a, b mit den Verbindungsleitern 52, 54, 56 erfolgt stoffschlüssig, insbesondere durch Hartlöten, wobei pro Kontaktierung eine hauptsächlich in axialer Richtung zu den Spulen gerichteten Kraft von etwa 500N auf die Spulenanschlussbereiche einwirkt. Zur AbStützung dieser Kontaktierkraft und aus fertigungstechnischen Gründen ist das Kunststoffträgerelement 58 mit einem ringscheibenförmigen metallischen Verstärkungselement 60, insbesondere einem Blechelement ausgebildet, welches sich in radialer Richtung über die Spulenan- schlussbereiche 52a-56a der Verbindungsleiter 52-56 erstreckt.
Das Verstärkungselement 60 und das Kunststoffträgerelement 58 sind im radial äußeren Bereich des Kunststoffträgerelements 58 mittels mehrerer Nietverbindungen 62 unlösbar miteinander verbunden. Zur Festlegung der Verschaltungseinrichtung 38 an dem blechförmigen Statorträger 24 sind im radial äußeren Bereich des blechförmigen Verstärkungselements 60 mehrere axiale Verbindungsabschnitte 60a, insbesondere axiale Ausklinkungen mit radial abstehenden Endbereichen 60b vorgesehen. Diese Endbereiche 60b sind ebenso mittels einer unlösbaren Verbindung 64, insbesondere mittels mehrerer Nietverbindungen mit einem am Statorträger 24 vorgesehenen Radialkragen 24a verbunden.
In den Fig. 4a, b ist zudem erkennbar, dass das Verstärkungselement 60 axial zwischen den Statorspulen 36 und den Verbindungsleitern 52 - 56 angeordnet ist und dass zwischen der Verschaltungseinrichtung 38 und den Spulen 36 ein Axialspalt 66, insbesondere ein Ringraum ausgebildet ist, durch den zur Kühlung der Wickelbereiche 43 ein Kühlmedium strömen kann. Es ist ferner sichtbar, dass die Spulenenden 36 a, b an dem räumlich radial zu dem Verbindungsabschnitt 60a benachbarten radial außenliegenden Schenkel 40 des Wickelkörpers 40 zur Verschaltungseinrichtung 38 herausgeführt sind. Zu diesem Zweck sind in dem Verstärkungselement 60 und in dem Kunststoffträgerelement 58 Durchgänge 60c; 58a ausgebildet.
Zum Schutz der gegenseitigen Kontaktstellen der Spulenanschlussbereiche und der Spulenenden kann der Stator der elektrischen Maschine zumindest im Bereich der Verschaltungseinrichtung mit einer Beschichtung, zum Beispiel einer Pulverbeschichtung, einer Lackierung oder mit einem Silikonüberzug versehen werden.
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf Statoren von permanenterregten elektrischen Maschinen beschränkt, sondern kann über das erläuterte Ausführungsbeispiel hinausgehend auf andere Arten von elektrischen Maschinen bzw. deren Statoren übertragen werden. Bezugszeichen elektrische Maschine
Rotorwelle
Rotor
Stator
Rotorträger
Rotorblechpaket
Magnet
Statorträger
a Radialkragen
b Ausnehmung
Statorblechpaket
Statorjoch
Zahn
Statorspule
a, b Spulenende
Verschaltungseinrichtunga Leistungselektronik
b Ansteuerelektronik
c Energiequelle
, 42 Wickelkörper
a, 42a Wickelträger
b, c Schenkel
b, c Schenkel
Wickelbereich
, 54, 56 Verbindungsleiter
a Spulenanschlussbereich
a Spulenanschlussbereich
a Spulenanschlussbereich
Leistungsanschlussbereich Leistungsanschlussbereich Leistungsanschlussbereich d Anschlussleiterd Anschlussleiterd Anschlussleiter
Kunststoffträgerelementa Durchgang
Verstärkungselementa Verbindungsabschnittb Endbereich
c Durchgang
, 64 Verbindung
Axialspalt
Drehachse

Claims

Patentansprüche
1. Stator (16) einer elektrischen Maschine (10) mit
- einem ringförmigen Statorblechpaket (26), welches an einem Statorträger (24) festgelegt ist und an dem eine Anzahl von Statorspulen (36) mit Spulenenden (36 a, b) angeordnet ist, welche axial vom Statorblechpaket (26) abstehen und mit
- einer stirnseitig am Statorblechpaket (26) angeordneten Verschaltungseinrich- tung (38) für die Statorspulen (36), wobei
- die Verschaltungseinrichtung (38) mehrere koaxial zueinander angeordnete und gegenseitig isolierte Verbindungsleiter (52, 54, 56) aufweist, die axial benachbart zu den Statorspulen (36) angeordnet sind und wobei
- die Verbindungsleiter (52 - 56) Spulenanschlussbereiche (52 a - 56 a) für die Spulenenden (36 a, b) und Leistungsanschlussbereiche (52 c - 56 c) zur Stromversorgung der elektrischen Maschine (10) umfassen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verschaltungseinrichtung (38) außerhalb der Statorspulen (36) und somit an dem Statorträger (24) und/oder an einem mit diesem fest verbundenen Bauteil angeordnet und axial abgestützt ist.
2. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanschlussbereiche (52 a - 56 a) stirnseitig an der Verschaltungseinrichtung (38) ausgebildet sind.
3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschaltungseinrichtung (38) zur Anordnung der Verbindungsleiter (52-56) ein Kunststoffträgerelement (58) aufweist und ein dieses verstärkendes metallisches Verstärkungselement (60), insbesondere ein Blechelement umfasst, welches sich in radialer Richtung über die Spulenanschlussbereiche (52a-56a) der Verbindungsleiter (52-56) erstreckt.
4. Stator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (60) und das Kunststoffträgerelement (58) als ein gemeinsames Hybridbauteil, insbesondere durch ein Gussverfahren hergestellt sind oder dass die genannten Tei- le (58, 60) mittels einer unlösbaren Verbindung (62), insbesondere einer Nietverbindung, miteinander verbunden sind.
5. Stator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (60) axial zwischen den Statorspulen (36) und den Verbindungsleitern (52 - 56) angeordnet ist.
6. Stator nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver- schaltungseinrichtung (38) mittels eines am Verstärkungselement (60) vorgesehenen axialen Verbindungsabschnittes an dem Statorträger (24) oder an einem mit diesem fest verbundenen Bauteil festgelegt ist und sich dort axial abstützt.
7. Stator nach einem der Ansprüche 1 -6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Verschaltungseinrichtung (38) und den Spulen (36) ein Axialspalt (66) ausgebildet ist.
8. Stator nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (38 und der Statorträger (24) als Blechteile ausgeführt sind und mittels einer unlösbaren Verbindung (64), insbesondere mittels einer Nietverbindung miteinander verbunden sind.
9. Stator nach einem der Ansprüche 1 -8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (36) mittels Wickelkörpern (40) an dem Statorblechpaket (26) festgelegt sind, wobei ein Wickelkörper (40) einen Wickelbereich (43) aufweist, der durch einen Wickelträger (40 a) und zwei den Wickelbereich (43) in axialer Richtung begrenzende und mit dem Wickelträger (40 a) verbundene Schenkel (40 b, c) gebildet ist und wobei die Spulenenden (36 a, b) an einem räumlich radial zu dem Verbindungsabschnitt benachbarten oder nächstliegenden Schenkel (40b, c) zur Verschaltungseinrichtung (38) herausgeführt sind.
10. Elektrische Maschine (10) mit einem Rotor (14) und mit einem Stator (16), wobei der Stator (16) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 9 ausgeführt ist.
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