WO2017118516A1

WO2017118516A1 - Stator einer elektrischen maschine mit einer verschaltungseinrichtung für statorspulen und elektrische maschine mit einem derartigen stator

Info

Publication number: WO2017118516A1
Application number: PCT/EP2016/080208
Authority: WO
Inventors: Roland Lindwurm; Christoph Wieder; Jochen Wittmann; Ralf RÖNNEBECK; Marcus Van Heyden; Alexander Schäflein
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2018-07-08
Also published as: US10790719B2; CN108475956A; CN108475956B; DE102016200115A1; US20190006905A1

Abstract

Es wird ein Stator (16) einer elektrischen Maschine (10) mit einem ringförmigen Statorblechpaket (26) beschrieben, an dem mittels Wickelkörpern (40, 42) Statorspulen (36) mit Spulenenden (36 a, b) angeordnet sind, welche mit einer Verschaltungseinnchtung (38) verschaltet sind. Die Verschaltungseinnchtung (38) weist mehrere koaxial zueinander angeordnete Verbindungsleiter (52, 54, 56) auf, die mittels Isolierschichten (58) elektrisch gegeneinander isoliert sind, 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) aufweisen. Es wird vorgeschlagen, die Verbindungsleiter (52 - 56) als Ringscheiben auszuführen und axial gestaffelt am Stator (16) anzuordnen, wobei jeder Verbindungsleiter (52 - 56) zumindest einen Befestigungsabschnitt (52d - 56d) zur Festlegung am Stator (16) und ein Wickelkörper (40) zumindest einen Verbindungsbereich (40 e, f) aufweist, wobei die Befestigungsabschnitte (52 d - 56 d) der Verbindungsleiter (52 - 56) überdeckend angeordnet sind und wobei die Verbindungsleiter (52- 56) damit gemeinsam an dem Verbindungsbereich (40 e, f) des Wickelkörpers (40) festgelegt sind.

Description

Stator einer elektrischen Maschine mit einer Verschaltunqseinrichtung für Statorspulen und elektrische Maschine mit einem derartigen Stator

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stator einer elektrischen Maschine mit einer Verschaltungseinrichtung für Statorspulen gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und auf eine elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 15.

Aus der DE 199 20 127 C2 ist ein gattungsgemäßer Stator bekannt, wobei eine mehrere konzentrische Verbindungsleiter umfassende Verschaltungseinrichtung innerhalb eines von den Statorspulen begrenzten Raums angeordnet ist und wobei die Anschlüsse für die Spulenenden als Anschlussfortsätze an den Verbindungsleitern ausgebildet sind. Die einzelnen Verbindungsleiter sind dort über eine als Isolierscheibe ausgebildete Isolierschicht an einer Stirnseite des Statorblechpakets befestigt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stator einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art und eine solche elektrische Maschine mit einer einfach zu fertigenden, bauraumsparenden und leicht zu montierenden Verschaltungseinrichtung für die Statorspulen bereit zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch einen Stator mit Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 15 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnehmbar.

Es wird somit ein Stator einer elektrischen Maschine vorgeschlagen mit einem ringförmigen Statorblechpaket, an dem mittels Wickelkörpern eine Anzahl von Statorspulen mit Spulenenden angeordnet ist und mit einer stirnseitig am Statorblechpaket angeordneten Verschaltungseinrichtung für die Statorspulen. Dabei weist die Verschaltungseinrichtung mehrere koaxial zueinander angeordnete Verbindungsleiter auf, die mittels Isolierschichten elektrisch gegeneinander isoliert sind und wobei die Verbindungsleiter Spulenanschlussbereiche für die Spulenenden und Leistungsanschluss- bereiche zur Stromversorgung der elektrischen Maschine aufweisen. Der Stator zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbindungsleiter als Ringscheiben ausgeführt und axial gestaffelt am Stator angeordnet sind, wobei jeder Verbindungsleiter zumindest einen Befestigungsabschnitt zur Festlegung am Stator aufweist und ein Wickelkörper zumindest einen Verbindungsbereich aufweist. Dabei sind die Befestigungsabschnitte der Verbindungsleiter überdeckend zueinander angeordnet und die Verbindungsleiter sind mit diesen Befestigungsabschnitten gemeinsam an dem Verbindungsbereich des Wickelkörpers festgelegt.

Durch die gegenseitige Ausrichtung der Befestigungsabschnitte der Verbindungsleiter werden diese dadurch gleichzeitig so überlagert, dass die an den Verbindungsleitern in vorbestimmten Umfangsabständen vorgesehenen Spulenanschlussbereiche korrespondierend zu den kreisförmig am Statorblechpaket angeordneten Spulen und deren Spulenenden ausgerichtet werden. Bei einer Stapelung der Verbindungsleiter vor der Anordnung am Statorblechpaket erfolgt somit eine relative Ausrichtung der Verbindungsleiter untereinander. Die Festlegung der absoluten Drehlage der Verbindungsleiter bzw. der Verschaltungseinrichtung gegenüber den Statorspulen erfolgt dann in einfacher Weise über die Zuordnung der gegenseitig in Deckung gebrachten Befestigungsabschnitte zu den an den Wickelkörpern der Statorspulen vorgesehenen Verbindungsbereichen. Auf diese Weise wird eine einfache und eindeutige Lagezuordnung der Verbindungsleiter zu den Statorspulen geschaffen, ohne dass weitere Elemente, wie etwa ein zusätzlicher Träger für die Verbindungsleiter erforderlich sind.

Die Ausbildung der Verbindungsleiter als Ringscheiben, insbesondere aus einem band- oder plattenförmigen Kupferhalbzeug, ermöglicht zudem eine axial kurzbauende Anordnung. Die Befestigungsabschnitte der Verbindungsleiter können als einfache Ausnehmungen gebildet sein, die bei einer Stapelung der Ringleiter axial in Deckung gebracht werden und die jeweils mit einem Verbindungsbereich eines Wickelkörpers zusammenwirken. Die Wickelkörper werden üblicherweise aus einem, insbesondere spitzgussfähigen Kunststoff gefertigt, so dass sich an diesem leicht entsprechende Verbindungsbereiche in Form von Halteklammern, Rastverbindungen, Nuten etc. ausbilden lassen. Als Verbindungsbereiche können zum Zusammenwirken mit den vorgenannten Ausnehmungen beispielsweise in axialer Richtung von den Wickelkörper abstehende Stifte bzw. Pins dienen, auf welche die Verbindungsleiter einzeln oder bereits vorgestapelt aufgelegt werden können und welche zum Beispiel durch eine anschließende thermische Verformung die Verbindungsleiter dauerhaft und verliersicher dort halten.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann ein Wickelkörper einen Wickelbereich aufweisen, der durch einen Wickelträger und zwei den Wickelbereich in axialer Richtung begrenzende und mit dem Wickelträger verbundene Schenkel gebildet ist. Dabei kann der Verbindungsbereich an einem Schenkel ausgebildet sein, an welchem die Verbindungsleiter axial oder radial zu dem Wickelbereich angeordnet werden können. Der Verbindungsbereich kann zu diesem Zweck beispielweise als ein entsprechend einer vorgesehenen Positionierung der Verbindungsleiter radialer und o- der axialer Fortsatz an einem Schenkel oder auch an beiden Schenkeln ausgebildet sein.

Mit Vorteil kann die Isolierschicht als ein selbstklebendes Isolierpapier bzw. eine selbstklebende Isolierfolie ausgebildet sein. Mittels der gegenseitigen Verklebung erhalten die Verbindungsleiter und die zwischen diesen erforderlichen Isolierschichten eine feste und unverlierbare Zuordnung, so dass lose Elemente vermieden werden und eine Herstellung der Verschaltungseinrichtung des Stators prozesssicherer wird. Als Isoliermittel können ein doppelseitig oder einseitig klebendes Papier, eine Folie zum Beispiel eine Kaptonfolie, ein Aramid- oder Nomexpapier oder Kunststoffscheiben benutzt werden. Ein Verbindungsleiter und eine Isolierschicht oder alle Verbindungsleiter und die dazwischen und gegebenenfalls auch auf den beiden nach au ßen weisenden Stirn- bzw. Planflächen angeordneten Isolierschichten können auf diese Weise ein gemeinsames vorgefertigtes Element bilden.

Alternativ können die Schaltringe zur Ausbildung einer Isolierschicht ebenso mit einem Kunststoff beschichtet werden, welcher die beiden Stirnflächen und zumindest eine radial innere oder äußere Umfangsfläche eines Verbindungsleiters bedeckt. Üblicherweise entspricht eine radiale Erstreckung der Isolierschicht etwa der radialen Erstreckung eines zugeordneten Verbindungsleiters. An den radial inneren oder radial äußeren Randbereichen der Verbindungsleiter können elektrische Spannungsdurchbrüche und somit unerwünschte Kurzschlüsse auftreten. Zur Erhöhung der elektrischen Durchschlagfestigkeit kann eine Luft- und Kriechstrecke der auf einem unterschiedlichen elektrischen Potential liegenden Verbindungsleiter vergrößert werden, indem jeweils zwei benachbarte Verbindungsleiter radial überlappend bzw. radial gestaffelt zueinander angeordnet werden.

In diesem Zusammenhang kann anstelle von zwei aneinander anliegenden Isolierschichten eine einzelne, zwischen zwei benachbarten und radial überlappenden Verbindungsleitern angeordnete Isolierschicht vorgesehen sein, welche sich über die gesamte radiale Erstreckung der beiden radial überlappenden Verbindungsleiter ausdehnt.

Alternativ zu der vorstehend erläuterten Maßnahme können auch benachbarte Verbindungsleiter mit einer radial übereinstimmenden Erstreckung ausgebildet werden, wobei sich eine zwischen diesen Verbindungsleitern angeordnete Isolierschicht über einen radial inneren und/oder radial äußeren Randbereich dieser Verbindungsleiter hinaus erstreckt und somit über die Verbindungsleiter übersteht. Dadurch wird ebenso eine zwischen den Verbindungsleitern wirkende Luft- und Kriechstrecke vergrößert. In Vorteilhafter Weise können für die einzelnen Verbindungsleiter und die Isolierschichten kostengünstige Gleichteile verwendet werden. Der Überstand eines Isoliermittels ist von der Auslegung der elektrischen Maschine und den erforderlichen Luft- und Kriechstrecken abhängig und kann beispielsweise für einen Stator eines elektrischen Fahrantriebsmotor etwa 0,5 - etwa 5 mm, vorzugsweise etwa 2 - 3 mm betragen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Spulenanschlussbe- reiche der Verbindungsleiter mit den Spulenenden einteilig mit den Verbindungsleitern als radial nach innen oder außen abstehende Fortsätze ausgebildet sein, welche zur Verschaltung des Stators an den Verbindungsleitern axial abgewinkelt, sowie parallel und benachbart zu axial ausgerichteten Spulenenden angeordnet werden können. Weiterhin können die Spulenanschlussbereiche und die Spulenenden vor oder nach dem gegenseitigen Verschalten um einen bestimmten Winkel aus der axialen Lage heraus nach radial innen oder außen abgebogen werden, so dass dadurch die Verschaltungseinrichtung in axialer Richtung verkürzt wird.

Zur Ermöglichung einer vergleichsweise geringen Radialausdehnung der Verschaltungseinrichtung können an den axial gestaffelten Verbindungsleitern am Umfang beabstandete Ausnehmungen vorgesehen sein, durch welche jeweils Spulenanschlussbereiche der weiteren Verbindungsleiter axial hindurchgeführt werden oder dort eingreifen können.

Zur Ermöglichung einer automatisierten Fertigung des Stators können die Spulenenden bevorzugt auf einer gemeinsamen Axial- und Radiallage angeordnet werden, wobei jeweils zwei am Umfang benachbarte Spulenenden von jeweils zwei Spulen ein und demselben Verbindungsleiter zugeordnet sind. Anstelle eines gemeinsamen Spulenanschlussbereiches für diese Spulenenden können die Spulenanschlussbereiche dieser Spulen räumlich, insbesondere zumindest durch einen Schlitz voneinander getrennt ausgeführt werden. Der Vorteil besteht darin, dass beim Festlegen der Spulenenden an Spulenanschlussbereichen ein erforderlicher Wärmeeintrag durch einen Schweiß- oder Lötprozess verringert und die Verbindungsstelle durch die Vereinzelung der Anschlüsse fertigungstechnisch besser kontrolliert werden kann. Zudem sind solche unmittelbar benachbarten Spulenenden damit besser gegenüber im Betrieb auftretenden Schwingungen und Vibrationen entkoppelt.

Zum Anschluss der elektrischen Maschine an eine externe Energiequelle können an dem Stator Leistungsanschlussbereiche vorgesehen sein, welche gleichfalls wie die Spulenanschlussbereiche einteilig mit den Verbindungsleitern ausgeführt sind und an diesen jeweils als ein nach radial innen abstehender Fortsatz vorgesehen sind. Gegenüber einer radial äußeren Anordnung kann bei einer Stanzfertigung der Verbindungsleiter ein ansonsten ungenutzt abfallender Innenbereich der Ringscheiben mit verwertet und die gesamte radiale Erstreckung eines Halbzeugs verkleinert werden. Die Leistungsanschlussbereiche können aus der Scheibenebene herausgebogen werden, so dass deren Endbereiche an eine zu den Spulen radial äußere oder an eine zu den Spulen axial benachbarte Position geführt werden können und dort zur weiteren elektrischen Verbindung mit einer externen Stromquelle bereitstehen.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform kann an den Verbindungsleitern ein Fortsatz eines Leistungsanschlussbereichs gleichzeitig einen Spulenanschlussbe- reich ausbilden. Ein Leistungsanschlussbereich ist zur Erzielung einer ausreichenden Stromtragfähigkeit gegenüber einem Spulenanschlussbereich bei gleicher Materialdicke des Halbzeugs, insbesondere eines Kupferblechs mit einer größeren Fläche, insbesondere mit einer größeren Breite ausgebildet, was in diesem Bereich des Stators aufgrund eines sehr begrenzten Bauraums zu einem Anordnungsproblemen führen kann. Mit weiterem Vorteil kann diesbezüglich der Leistungsanschlussbereich ein Eingriffsfenster zum Kontaktieren eines Spulenendes an dem Spulenanschlussbereich aufweisen.

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 Verschaltungseinnchtung;

Fig. 2a eine perspektivische Teilansicht einer Verschaltungseinnchtung mit axial gestapelten und radial zueinander gestaffelten Verbindungsleitern;

Fig. 2b eine perspektivische Schnittdarstellung der Verschaltungseinnchtung von

Fig. 2a;

Fig. 2c eine ganzheitliche perspektivische Ansicht der Verschaltungseinnchtung von

Fig. 2a;

Fig. 2d eine stirnseitige Teilansicht eines Stators mit einer Verschaltungseinnchtung von Fig. 2a;

Fig. 2e eine perspektivische Teilansicht der Verschaltungseinnchtung von Fig. 2d; Fig. 3a eine perspektivische Teilansicht einer Verschaltungseinnchtung mit axial gestapelten Verbindungsleitern, zwischen denen radial überstehende Isolierschichten angeordnet sind;

Fig. 3b eine perspektivische Schnittdarstellung der Verschaltungseinnchtung von

Fig. 3a;

Fig. 3c eine ganzheitliche perspektivische Ansicht der Verschaltungseinnchtung von

Fig. 3a;

Fig. 3d eine perspektivische Teilansicht eines Stators mit einer Verschaltungseinnchtung von Fig. 3a;

Fig. 3e eine perspektivische Schnittdarstellung des Stators von Fig. 3d;

Fig. 3f eine perspektivische Teilansicht eines Stators mit einer Verschaltungseinnchtung von Fig. 3a; jedoch mit abgewinkelten Spulenanschlussbereichen;

Fig. 4a eine perspektivische Teilansicht einer Verschaltungseinnchtung mit axial gestapelten Verbindungsleitern, welche an deren radial inneren Umfang Leistungsanschlussbereiche aufweisen;

Fig. 4b eine stirnseitige Teilansicht der Verschaltungseinnchtung von Fig. 4a;

Fig. 4c eine ganzheitliche perspektivische Ansicht der Verschaltungseinnchtung von

Fig. 4a;

Fig. 5 eine perspektivische Teilansicht einer Verschaltungseinnchtung mit radial zu einem Spulenwickelbereich angeordneten Verbindungsleitern.

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 Au ßenumfangsf lache ein lameliiertes Rotorblechpaket 20 angeordnet ist, welches eine Mehrzahl am Umfang gegenseitig beabstandeter Permanentmagnete 22 trägt.

Der Stator 16 umfasst einen ringförmigen Statorträger 24, in dessen Zentralausneh- mung 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.

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 mehreren 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 Verschal- tungseinrichtung 38 in einer vorbestimmten Art und Weise miteinander verschaltet sind. Wie aus den nachfolgenden Fig. 2 - 5 ersichtlich, umfasst die Versorgungseinrichtung 38 zu diesem Zweck mehrere mittels Isolierschichten 58 gegenseitig isolierte Verbindungsleiter 52, 54, 56, welche zur Kontaktierung mit den Spulenenden 36a, b umfangsmäßig beabstandete Spulenanschlussbereiche 521 ; 541 , 561 , aufweisen. Die Verschaltungseinrichtung 38 ist bei allen erläuterten Ausführungsbeispielen mit den Verbindungsleitern 52, 54, 56 an den Wickelkörpern 40 festgelegt, wie dieses anhand der weiteren Figuren noch ausführlich erläutert und erkennbar wird.

Die Verschaltungseinrichtung 38 ist weiter über Leistungsanschlussbereiche 52c, 54c, 56c der Verbindungsleiter 52, 54, 56 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. Die Leistungsanschlussbereiche 52c, 54c, 56c sind zur Ausbildung eines Leistungsanschlusses bzw. einer Klemmstelle gemeinsam und gegenseitig elektrisch isoliert an einem Sockel 53 eingelegt.

Vorliegend sind die Verbindungsleiter 52, 54, 56 aus einem Kupfer-Halbzeug, insbesondere aus einer Kupferplatte oder einem Kupferblech mittels eines Stanzprozesses als Ringscheiben hergestellt. Die Ringscheiben sind mit den dazwischen liegenden und mit zwei weiteren, die Stirn- bzw. Planflächen bedeckenden Isolierschichten 58 am Stator 16 koaxial zur Mittelachse A angeordnet und axial zueinander gestapelt.

Die Spulenanschlussbereiche 521 , 541 ; 561 sind zunächst als Radialfortsätze an den ringscheibenförmigen Verbindungsleitern 52, 54, 56 ausgebildet und dann gegenüber einer von einer Ringscheiben definierten Ebene axial am Stator 16 abgewinkelt, wo diese zur Verschaltung parallel und benachbart zu den gleichfalls axial ausgerichteten Spulenenden angeordnet sind.

Die Spulenanschlussbereiche 521 , 541 , 561 sind gemäß den Fig. 2-4 am radial inneren Umfangsbereich der Verbindungsleiter 52, 54, 56 und in Fig. 5 am radial äußeren Umfangsbereich der Verbindungsleiter 52, 54, 56 ausgeführt, was jedoch in der gezeigten Ansicht verdeckt und daher nicht sichtbar ist. Es ist in allen Figuren erkennbar, dass die Verbindungsleiter 52, 54, 56 am Stator 16 axial gestaffelt festgelegt sind, wobei die axial abgebogenen Spulenanschlussberei- che 521 , 541 , 561 im Wesentlichen auf einem gemeinsamen Teilkreis und auf derselben Axialhöhe angeordnet sind.

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 auch mit unmittelbar zueinander benachbarten Spulenanschlussbereichen 521 , 541 , 561 eines der Verbindungleiters 52, 54, 56 verbunden. Diese einem Verbindungsleiter 52, 54, 56 zugeordneten und paarweise ausgeführten Spulenanschlussbereiche 521 , 522; 541 , 542; 561 , 562 sind beispielhaft in den Fig.2a-e räumlich durch einen axialen Schlitz getrennt. In den Ausführungsbeispielen der Fig.3a-f und 4a-c sind diese dagegen beispielhaft als ein einziger stofflich bzw. räumlich zusammenhängender Anschlussbereich 521 , 541 , 561 ausgeführt. Beide Varianten stellen für alle hier behandelten Ausführungsbeispiele mögliche Alternativen dar. An einem Verbindungsleiter 52, 54, 56 sind an den sich in Umfangsrichtung zwischen den Spulenanschlussbereichen erstreckenden Bereichen jeweils Ausnehmungen 52b, 54b, 56b vorgesehen, durch welche die Spulenanschlussbereiche 521 , 541 , 561 der beiden weiteren Verbindungsleiter 52, 54, 56 axial hindurchgeführt sind. Beispielhaftsind diese Ausnehmungen in den Fig. 2a, 3a markiert.

Die Kontaktierung der Spulenenden 36a, b mit den Verbindungsleitern 52, 54, 56 erfolgt stoffschlüssig, insbesondere durch Löten oder Schweißen. Wie in Fig. 3f erkennbar, sind die Spulenanschlussbereiche 521 , 522, 541 , 542, 561 , 562 mit den dort anliegenden Spulenenden 36a, b aus der Axialrichtung heraus nach radial innen abgebogen, was vor oder auch nach der Kontaktierung erfolgen kann.

An den Verbindungsleitern 52, 54, 56 sind zur Festlegung an den beiden Schenkeln 40b, c der Wickelkörper 40 mehrere in Umfangsrichtung verteilte Befestigungsabschnitte in Form von Ausnehmungen 52d, 54d, 56d vorgesehen. Dieser Umfangs- verteilung entsprechend sind an den Schenkeln 40b, c Verbindungsbereiche in Form von axial abstehenden Pins 40e, f ausgebildet, welche die axial gestapelten Verbindungsleiter 52, 54, 56 aufnehmen und beispielsweise durch ein nachfolgendes Heißverstemmen oder eine andere Verbindungstechnik gegebenenfalls unter Einbeziehung weiterer Verbindungselemente in der eingenommenen Lage fixieren. Es ist somit erkennbar, dass die Befestigungsabschnitte 52d, 54d, 56d der Verbindungsleiter 52-56 axial überdeckend angeordnet sind und dass die Verbindungsleiter 52, 54, 56 mit diesen Befestigungsabschnitten gemeinsam an jeweils einem Verbindungsbereich 40e, f eines Wickelkörpers 40 festgelegt sind. In Fig. 2 - 4 sind die Verbindungsleiter 52, 54, 56 axial zu einem Wickelbereich 43 angeordnet bzw. dafür vorgesehen, wohingegen sich die Verbindungsleiter 52, 54, 56 in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 radial außen zu einem Wickelbereich 43 befinden.

Die zuvor bereits erwähnten Isolierschichten 58 sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen als ein selbstklebendes Isolierpapier oder als eine selbstklebende Isolierfolie ausgebildet und insbesondere als eine doppelseitig klebende Kaptonfolie gebildet.

Alternativ dazu können die Verbindungsleiter 52, 54, 56 zur Ausbildung der Isolierschicht auch mit einem Kunststoff beschichtet sein, welcher die beiden Stirnflächen und die radial innere und äußere Umfangsfläche eines Verbindungsleiters bedeckt.

In den Fig. 2a-e sind zur Erhöhung einer wirksamen Luft- und Kriechstrecke die drei Verbindungsleiter 52-56 sowohl mit einem unterschiedlichen inneren und auch mit einem unterschiedlichen äußeren Durchmesser ausgeführt, welche jeweils in Richtung zu den Spulen 36 ansteigen. Es ist somit verständlich, dass sich die jeweiligen inneren und äußeren Randbereiche von jeweils zwei benachbarten Verbindungsleitern 52-56 gegenseitig radial überlappen. Die jeweils zwischen zwei benachbarten Verbindungsleitern 52-56 angeordneten Isolierschichten 58 erstrecken sich über die gesamte radiale Ausdehnung der beiden dazu benachbarten Verbindungsleiter.

Im Unterschied dazu sind in den Fig. 3 - 5 benachbarte Verbindungsleiter 52-56 mit einer radial übereinstimmenden Erstreckung ausgebildet, wobei sich eine zwischen jeweils zwei Verbindungsleitern 52-56 angeordnete Isolierschicht 58 über einen radi- al inneren und über einen radial äußeren Randbereich dieser Verbindungsleiter hinaus erstreckt.

Die mit Verweis auf Fig. 1 angesprochenen Leistungsanschlussbereiche 52c, 54c, 56c sind gleichfalls als radiale Fortsätze vom ringförmigen Grundkörper ausgehend ausgebildet und weisen einen im Vergleich zu den Spulenanschlussbereichen 521 , 541 , 561 größeren elektrischen Wirkungsquerschnitt auf. In Fig. 2, 3 und 5 sind diese Fortsätze radial außen an den Verbindungsleitern 52, 54, 56 und in Fig. 4 radial innen ausgeführt. Im letzteren Fall bilden die Leistungsanschlussbereiche 52c, 54c, 56c gleichzeitig Spulenanschlussbereiche 521 , 541 , 561 aus. Zur Kontaktierung des jeweiligen Spulenanschlussbereiche 521 , 541 , 561 ist an dieser Position an den Leistungsanschlussbereichen 52c, 54c, 56c ein Eingriffsfenster 52e, 54e, 56e vorgesehen, durch welches ein Werkzeug, insbesondere eine Lötzange eingreifen kann. Derartige Leistungsanschlussbereiche können auch an Verschaltungseinrichtungen mit radial überlappend ausgebildeten Verbindungsleitern 52, 54, 56 gemäß der Fig. 2a-e vorgesehen werden. Sofern erforderlich können die einteilig von den Verbindungsleitern 52, 54, 56 abstehenden Leistungsanschlussbereiche 52c, 54c, 56c auch mit weiteren Leiterelementen verbunden und dadurch verlängert werden.

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 selbstverständlich nicht auf Statoren von permanenterregten elektrischen Maschinen beschränkt, sondern kann über die erläuterten Ausführungsbeispiele hinausgehend auf andere Arten von elektrischen Maschinen bzw. deren Statoren übertragen werden. Bezugszeichen elektrische Maschine

Rotorwelle

Rotor

Stator

Rotorträger

Rotorblechpaket

Magnet

Statorträger

Statorblechpaket

Statorjoch

Zahn

Statorspule

a, b Spulenende

Verschaltungseinrichtunga Leistungselektronik

b Ansteuerelektronik

c Energiequelle

, 42 Wickelkörper

a, 42a Wickelträger

b, c Schenkel

e, f Verbindungsbereich

b, c Schenkel

Wickelbereich

, 54, 56 Verbindungsleiter

Sockel

1 , 522 Spulenanschlussbereich

1 , 542 Spulenanschlussbereich

1 , 562 Spulenanschlussbereich

b Ausnehmung

b Ausnehmung c Leistungsanschlussbereichc Leistungsanschlussbereichc Leistungsanschlussbereichd Befestigungsabschnittd Befestigungsabschnittd Befestigungsabschnitte Eingriffsfenster

e Eingriffsfenster

Isolierschicht

Drehachse

Claims

Patentansprüche

1 . Stator (16) einer elektrischen Maschine (10) mit

- einem ringförmigen Statorblechpaket (26), an dem mittels Wickelkörpern

(40, 42) eine Anzahl von Statorspulen (36) mit Spulenenden (36 a, b) angeordnet ist und mit

- einer stirnseitig am Statorblechpaket (26) angeordneten Verschaltungseinrich- tung (38) für die Statorspulen (36), wobei

- die Verschaltungseinrichtung (38) mehrere koaxial zueinander angeordnete Verbindungsleiter (52, 54, 56) aufweist, die mittels Isolierschichten (58) elektrisch gegeneinander isoliert sind, 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) aufweisen,

dadurch gekennzeichnet, dass

- die Verbindungsleiter (52 - 56) als Ringscheiben ausgeführt und axial gestaffelt am Stator (16) angeordnet sind, wobei

- jeder Verbindungsleiter (52 - 56) zumindest einen Befestigungsabschnitt (52 d - 56 d) zur Festlegung am Stator (16) aufweist und

- ein Wickelkörper (40) zumindest einen Verbindungsbereich (40 e, f) aufweist, wobei

- die Befestigungsabschnitte (52 d - 56 d) der Verbindungsleiter (52 - 56)

überdeckend angeordnet sind und wobei die Verbindungsleiter (52- 56) mit diesen Befestigungsabschnitten (52 d - 56 d) gemeinsam an dem Verbindungsbereich (40 e, f) des Wickelkörpers (40) festgelegt sind.

2. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass 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, wobei der Verbindungsbereich (40 e, f) an einem Schenkel (40 b, c) ausgebildet ist und wobei die Verbindungsleiter (52 - 56) axial oder radial zu dem Wickelbereich (43) angeordnet sind.

3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolierschicht (58) als ein selbstklebendes Isolierpapier oder eine selbstklebende Isolierfolie ausgebildet ist.

4. Stator nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleiter (52 - 56) zur Ausbildung der Isolierschicht (58) mit einem Kunststoff beschichtet sind, welcher die beiden Stirnflächen und zumindest eine radial innere oder äußere Umfangsfläche eines Verbindungsleiters bedeckt.

5. Stator nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei benachbarte Verbindungsleiter (52 - 56) radial überlappend zueinander angeordnet sind.

6. Stator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine zwischen benachbarten Verbindungsleitern (52 - 56) angeordnete Isolierschicht (58) über die gesamte radiale Erstreckung der beiden Verbindungsleiter (52 - 56) erstreckt.

7. Stator nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Verbindungsleiter (52 - 56) mit einer radial übereinstimmenden Erstreckung ausgebildet sind und dass sich eine zwischen diesen Verbindungsleitern (52 - 56) angeordnete Isolierschicht (58) über einen radial inneren und/oder radial äußeren Randbereich dieser Verbindungsleiter (52 - 56) hinaus erstreckt.

8. Stator nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenanschlussbereiche (52 a - 56 a) der Verbindungsleiter (52 - 56) als radial nach innen oder außen abstehende Fortsätze ausgebildet sind, welche zur Ver- schaltung des Stators (16) an den Verbindungsleitern (52 - 56) axial abgewinkelt, sowie parallel und benachbart zu axial ausgerichteten Spulenenden (36 a, b) angeordnet sind.

9. Stator nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Verbindungsleiter (52 - 56) eine Ausnehmung (52 b - 56 b) vorgesehen ist, durch welche ein Spulenanschlussbereich (52 a - 56 a) eines weiteren Verbindungsleiters (52 - 56) axial hindurchgeführt ist.

10. Stator nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenenden (36 a, b) auf einer gemeinsamen Axial- und Radiallage angeordnet sind, wobei jeweils zwei am Umfang benachbarte Spulenenden (36 a, b) von jeweils zwei Spulen (36) ein und demselben Verbindungsleiter (52 - 56) zugeordnet sind.

11. Stator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenan- schlussbereiche (521 , 522, 541 , 542, 561 , 562) dieser Spulen räumlich voneinander getrennt ausgeführt sind.

12. Stator nach einem der Ansprüche 1 - 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Leistungsanschlussbereich (52 c - 56 c) als ein nach radial innen abstehender Fortsatz an einem Verbindungsleiter (52 - 56) ausgeführt ist.

13. Stator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (52 c - 56 c) gleichzeitig einen Spulenanschlussbereich (52 a - 56 a) ausbildet.

14. Stator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsanschlussbereich (52 c - 56 c) ein Eingriffsfenster (52 e - 56 e) zum Kontaktieren eines Spulenendes (36 a, b) an dem Spulenanschlussbereich (52 a - 56 a) aufweist.

15. Elektrische Maschine (10) mit einem Rotor (14) und mit einem Stator (16), wobei der Stator (16) nach zumindest einem der Ansprüche 1 - 14 ausgeführt ist.