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DE102023201278A1 - Stator for an electrical machine, electrical machine and manufacturing process - Google Patents

Stator for an electrical machine, electrical machine and manufacturing process Download PDF

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Publication number
DE102023201278A1
DE102023201278A1 DE102023201278.2A DE102023201278A DE102023201278A1 DE 102023201278 A1 DE102023201278 A1 DE 102023201278A1 DE 102023201278 A DE102023201278 A DE 102023201278A DE 102023201278 A1 DE102023201278 A1 DE 102023201278A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
stator
insulating body
teeth
toothed star
slot
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE102023201278.2A
Other languages
German (de)
Inventor
Michael FICK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hyperdrives GmbH
Original Assignee
Hyperdrives GmbH
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 Hyperdrives GmbH filed Critical Hyperdrives GmbH
Priority to DE102023201278.2A priority Critical patent/DE102023201278A1/en
Publication of DE102023201278A1 publication Critical patent/DE102023201278A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K3/24Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
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    • H02K15/10Applying solid insulation to windings, stators or rotors
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Stators. Bei einer solchen elektrischen Maschine kann es sich um eine Radialflussmaschine mit verteilter Wicklung handeln. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einem solchen Stator sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Stators.The invention relates to a stator for an electrical machine and to a method for producing a stator. Such an electrical machine can be a radial flux machine with distributed winding. The invention also relates to an electrical machine with such a stator and to a method for producing a stator.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Stators. Bei einer solchen elektrischen Maschine kann es sich um eine Radialflussmaschine mit verteilter Wicklung handeln. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einem solchen Stator sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Stators.The invention relates to a stator for an electrical machine and to a method for producing a stator. Such an electrical machine can be a radial flux machine with distributed winding. The invention also relates to an electrical machine with such a stator and to a method for producing a stator.

Stand der TechnikState of the art

Im Dokument DE 11 2016 000 898 T5 wird ein Anker beschrieben, der aufweist: einen rückwärtigen Jochbereich, der ringförmig ausgebildet ist; eine Vielzahl von Zahnbereichen, die an einem Innenumfang des rückwärtigen Jochbereichs ringförmig angeordnet sind und eine Vielzahl von Schlitzen bilden, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind und auf einer Außenumfangsseite offen sind, wobei die Vielzahl von Zahnbereichen an eine Innenumfangsfläche des rückwärtigen Jochbereichs gepasst ist; eine in der Vielzahl von Schlitzen aufgenommene Spule; und ein Zwischenstück, das zwischen der Spule und dem rückwärtigen Jochbereich auf einer Öffnungsseite von jedem der Vielzahl von Schlitzen angeordnet ist.In the document EN 11 2016 000 898 T5 describes an armature comprising: a rear yoke portion formed in a ring shape; a plurality of tooth portions arranged in a ring shape on an inner periphery of the rear yoke portion and forming a plurality of slots spaced apart from each other in the circumferential direction and open on an outer peripheral side, the plurality of tooth portions fitted to an inner peripheral surface of the rear yoke portion; a coil received in the plurality of slots; and an intermediate piece disposed between the coil and the rear yoke portion on an opening side of each of the plurality of slots.

Ferner wird in der Veröffentlichung WO 2015/132111 A1 ein Stator für eine rotierende elektrische Maschine beschreiben, mit: einem ersten Stapel von Jochblechen aus magnetischem Material, die ein äußeres Joch bilden, und mit einem zweiten Stapel von sternförmigen Blechen aus magnetischem Material, die einen inneren Kern bilden, wobei die Sternplatten eine ringförmige Basis und Zähne aufweisen, die sich von der Basis radial nach außen erstrecken, wobei die Basen und die Zähne eine Vielzahl von Kerben begrenzen, die sich radial von der Seite einer Bohrung aus öffnen.Furthermore, the publication WO 2015/132111 A1 describe a stator for a rotating electrical machine, comprising: a first stack of yoke laminations of magnetic material forming an outer yoke, and a second stack of star-shaped laminations of magnetic material forming an inner core, the star plates having an annular base and teeth extending radially outward from the base, the bases and the teeth defining a plurality of notches opening radially from the side of a bore.

Die DE 10253235 A1 zeigt einen Schleifring- und kommutatorlosen Elektromotor, mit einem eine Rotorwelle treibenden Rotor und einem Stator, die koaxial zueinander mit den Rotor umschließendem Stator angeordnet sind, wobei der Stator von einem über den Umfang verteilte Polelemente bildenden Statorkern aus magnetisierbarem Material und einer vom Statorkern getragenen Statorwicklung gebildet wird und der Statorkern an seinen der Statorwicklung zugewandten Flächen einen den Statorkern gegen die Statorwicklung elektrisch isolierenden Kunststoff-Isolierbelag aufweist. An mindestens einer Stirnseite des Statorkerns an den Isolierbelag ist ein Haltekörper zum Halten eines Drehlagers für die Rotorwelle einstückig angesetzt.The DE 10253235 A1 shows a slip ring and commutator-free electric motor with a rotor driving a rotor shaft and a stator which are arranged coaxially to one another with a stator enclosing the rotor, the stator being formed by a stator core made of magnetizable material which forms pole elements distributed over the circumference and a stator winding carried by the stator core, and the stator core having a plastic insulating coating on its surfaces facing the stator winding which electrically insulates the stator core from the stator winding. A holding body for holding a rotary bearing for the rotor shaft is attached in one piece to the insulating coating on at least one end face of the stator core.

Darstellung der ErfindungDescription of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stator bereitzustellen, der bei kostengünstiger Bauweise eine verbesserte Funktionalität, Insbesondere eine höhere Leistungsdichte und eine Verbesserung des Wirkungsgrades, aufweist. Ferner besteht die Anforderung nach einer elektrischen Maschine sowie einem entsprechenden Verfahren zum Herstellen eines Stators.The invention is based on the object of providing a stator which has improved functionality, in particular a higher power density and an improvement in efficiency, while being of cost-effective construction. Furthermore, there is a requirement for an electrical machine and a corresponding method for producing a stator.

Anspruch 1 stellt einen Stator für eine elektrische Maschine bereit, wobei der Stator umfasst: einen mehrere Zähne aufweisenden Zahnstern, wobei zwischen den Zähnen Statornuten vorgesehen sind, einen Jochring (insbesondere aus weichmagnetischem Material), der den Zahnstern zumindest abschnittsweise umgibt, wobei ferner ein Isolationskörper vorgesehen ist, der im Bereich der Statornuten angebracht ist und eine Wicklung relativ vom Zahnstern trennt. In den Statornuten ist bevorzugt jeweils eine Wicklung aufgenommen. Der Isolationskörper erstreckt sich über eine Stirnseite der Zähne hinaus, bevorzugt über Stirnseiten der Zähne hinaus. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass sich der Isolationskörper über beide Stirnseiten der Zähne erstreckt.Claim 1 provides a stator for an electrical machine, the stator comprising: a toothed star having a plurality of teeth, stator slots being provided between the teeth, a yoke ring (in particular made of soft magnetic material) which surrounds the toothed star at least in sections, an insulating body being provided which is mounted in the region of the stator slots and separates a winding relatively from the toothed star. Preferably, one winding is accommodated in each of the stator slots. The insulating body extends beyond one end face of the teeth, preferably beyond the end faces of the teeth. According to a preferred embodiment, the insulating body extends over both end faces of the teeth.

Der erfindungsgemäße Stator hat den Vorteil, dass dieser mit einem vergleichsweise kostengünstigen Isolationskörper versehen ist. Das Einlegen von Nutisolationspapier entfällt.The stator according to the invention has the advantage that it is provided with a comparatively inexpensive insulating body. The insertion of slot insulation paper is not necessary.

Der nicht-leitfähige, elektrisch isolierende Werkstoff des Isolationskörpers ermöglicht zusätzlich die Ausbildung eines Stators mit direkter Wicklungskühlung durch Flutung des Stators mit Öl oder einem anderem elektrisch nicht leitfähigem Kühlmedium, um eine kompakte und leichte, kostengünstige elektrische Maschine mit hoher Leistungsdichte und hohem Wirkungsgrad auszubilden. Ferner kann eine Kapselung des mit Kühlmittel durchfluteten Stators erreicht werden, ohne dafür ein Spaltrohr in den Luftspalt der Maschine einbringen zu müssen. Dieses Spaltrohr würde andernfalls den magnetischen Luftspalt des Motors vergrößern und hätte bei einer solchen elektrischen Maschine eine geringere Leistungsdichte zur Folge.The non-conductive, electrically insulating material of the insulation body also enables the formation of a stator with direct winding cooling by flooding the stator with oil or another electrically non-conductive cooling medium in order to form a compact and lightweight, cost-effective electrical machine with high power density and high efficiency. Furthermore, the stator flooded with coolant can be encapsulated without having to insert a gap tube into the air gap of the machine. This gap tube would otherwise increase the magnetic air gap of the motor and would result in a lower power density in such an electrical machine.

Wie zuvor beschrieben erstreckt sich der Isolationskörper über eine Stirnseite der Zähne (bevorzugt die Stirnseiten) hinaus. Auf diese Weise kann der jenseits der Stirnseite liegende Bereich des Stators relativ zum Rotor abgedichtet werden. Dabei ist es bevorzugt, dass der Isolationskörper einstückig ausgebildet ist.As previously described, the insulating body extends beyond one end face of the teeth (preferably the end faces). In this way, the area of the stator beyond the end face can be sealed relative to the rotor. It is preferred that the insulating body is formed in one piece.

Gemäß einer Ausführungsform hat der Isolationskörper zumindest abschnittsweise jenseits der Stirnseite der Zähne eine zylinderförmige oder im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt. Gemäß einer Modifikation kann jedoch auch in einem Bereich jenseits der Stirnseite der Zähne eine Stufe ausgebildet sein, um beispielsweise Verschaltungsringe aufzunehmen.According to one embodiment, the insulating body has at least partially beyond the Front side of the teeth has a cylindrical or substantially cylindrical shape. According to a modification, however, a step can also be formed in an area beyond the front side of the teeth in order to accommodate, for example, interconnection rings.

Die Erfindung zielt insbesondere auf einen Stator für eine rotierende elektrische Maschine im Innenläufer-Radialfluss-Design ab, kann jedoch auch auf alle Arten von elektrischen Maschinen übertragen werden, rotatorisch sowie translatorisch. Elektrische Maschinen können dabei sowohl motorisch als auch generatorisch eingesetzt werden.The invention is particularly aimed at a stator for a rotating electrical machine in an internal rotor radial flux design, but can also be transferred to all types of electrical machines, both rotary and translatory. Electrical machines can be used both as motors and generators.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Isolationsabschnittkörper mittels Vergießens oder Umspritzens des Zahnsterns ausgebildet. Hierdurch lassen sich verschiedene Bereiche des Isolationskörpers einstückig ausbilden und dabei die Dichtheit und/oder Isolationswirkung garantieren.According to one embodiment, the insulation section body is formed by casting or overmolding the toothed star. This allows different areas of the insulation body to be formed in one piece, thereby guaranteeing the tightness and/or insulation effect.

Ferner kann der Stator ausgebildet sein, ein flüssiges Kühlmedium durch die Statornuten zu führen. Mit einer direkten Wicklungskühlung durch Flutung des Stators mit Öl oder einem anderem elektrisch nicht leitfähigem Kühlmedium ist es möglich die Wicklung der elektrischen Maschine effizienter zu kühlen und höher auszunutzen um somit eine kompakte und leichte, kostengünstige elektrische Maschine mit hoher Leistungsdichte und hohem Wirkungsgrad auszubilden.Furthermore, the stator can be designed to guide a liquid cooling medium through the stator slots. With direct winding cooling by flooding the stator with oil or another electrically non-conductive cooling medium, it is possible to cool the winding of the electrical machine more efficiently and to make greater use of it in order to form a compact and lightweight, cost-effective electrical machine with high power density and high efficiency.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Stator ein Nutisolationsverschlusselement, das an zumindest einer Statornut derart angebracht ist, dass ein offener Bereich der Statornut verschlossen ist. Insbesondere wird das Nutisolationsverschlusselement an einer radial äußeren Seite der Statornut angebracht. Durch Anbringen des Nutisolationsverschlusselements in einer Statornut wird dieses fixiert und damit sichergestellt, dass die Nutisolationsverschlusselemente die Statornut verschließen. According to a further embodiment, the stator comprises a slot insulation closure element which is attached to at least one stator slot such that an open region of the stator slot is closed. In particular, the slot insulation closure element is attached to a radially outer side of the stator slot. By attaching the slot insulation closure element in a stator slot, it is fixed and thus it is ensured that the slot insulation closure elements close the stator slot.

Um das Nutisolationsverschlusselement sicher in der Statornut zu fixieren, kann das Nutisolationsverschlusselement eine oder mehrere Rastelemente aufweisen, die in entsprechende Aussparungen eindringen oder einschnappen.In order to securely fix the slot insulation closure element in the stator slot, the slot insulation closure element can have one or more locking elements that penetrate or snap into corresponding recesses.

Es ist bevorzugt, dass der Zahnstern und/oder der Jochring in Umfangsrichtung mehrere Segmente aufweist. Somit kann der Zahnstern und/oder der Jochring bei der Montage segmentweise zusammengesetzt werden.It is preferred that the toothed star and/or the yoke ring has several segments in the circumferential direction. The toothed star and/or the yoke ring can thus be assembled segment by segment during assembly.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Isolationsabschnittkörper im Bereich eines Nutgrunds abschnittsweise eine größere Dicke auf, sodass eine oder mehrere kanalartige Strukturen ausgebildet werden.According to a further embodiment, the insulation section body has a greater thickness in sections in the region of a groove base, so that one or more channel-like structures are formed.

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der Isolationsabschnittkörper im Bereich eines Nutgrunds flach ausgebildet und damit an die Form der Wicklung angepasst sein.According to another embodiment, the insulation section body can be flat in the region of a slot base and thus adapted to the shape of the winding.

Ferner wird erfindungsgemäß eine elektrische Maschine bereitgestellt, die einen Stator nach einem der vorangegangen Aspekte aufweist. Der Stator kann in einem Gehäuse der elektrischen Maschine aufgenommen sein.Furthermore, according to the invention, an electrical machine is provided which has a stator according to one of the preceding aspects. The stator can be accommodated in a housing of the electrical machine.

Dabei ist es bevorzugt, dass ferner ein Rotor vorgesehen ist, der bevorzugt als Innenläufer ausgebildet ist. Eine solche elektrische Maschine kann sowohl motorisch als auch generatorisch eingesetzt werden.It is preferred that a rotor is also provided, which is preferably designed as an internal rotor. Such an electrical machine can be used both as a motor and as a generator.

Die elektrische Maschine kann einen ersten Dichtring aufweisen, der an einem Deckel des Gehäuses angeordnet ist, und/oder einen zweiten Dichtring, der am Gehäuse angeordnet ist, wobei der Isolationskörper mit dem ersten und/oder zweiten Dichtring in Kontakt ist. Somit wird ein Abschnitt im Bereich des Stators gegenüber einem Abschnitt im Bereich des Rotors durch den Isolationskörper getrennt, und eine Kühlflüssigkeit kann durch den Stator geleitet werden, ohne die Funktion des Rotors zu beeinträchtigen.The electric machine can have a first sealing ring arranged on a cover of the housing and/or a second sealing ring arranged on the housing, wherein the insulating body is in contact with the first and/or second sealing ring. Thus, a section in the region of the stator is separated from a section in the region of the rotor by the insulating body, and a cooling liquid can be passed through the stator without impairing the function of the rotor.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Stators (oder einer elektrischen Maschine) bereitgestellt, welches Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines mehrere Zähne aufweisenden Zahnsterns (insbesondere aus weichmagnetischem Material, wie gestapeltem Elektroblech oder Soft-Magnetic Composites/Metallpulver), wobei zwischen den Zähnen Statornuten vorgesehen sind, Ausbilden eines Isolationskörpers im Bereich der Statornuten und an einer Stirnseite des Stators, bevorzugt an Stirnseiten des Stators, Einlegen einer Wicklung in die mit einem Isolationskörper versehenen Statornuten, insbesondere Verschluss der Nuten mitsamt Wicklung durch Nutisolationsverschlusselemente, und Anbringen eines Jochrings (insbesondere aus weichmagnetischem Material) am Zahnstern derart, dass der den Zahnstern zumindest abschnittsweise umgibt.According to a further aspect of the invention, a method for producing a stator (or an electrical machine) is provided, which method comprises the following steps: providing a toothed star having a plurality of teeth (in particular made of soft magnetic material, such as stacked electrical sheet or soft magnetic composites/metal powder), with stator slots being provided between the teeth, forming an insulating body in the region of the stator slots and on an end face of the stator, preferably on end faces of the stator, inserting a winding into the stator slots provided with an insulating body, in particular closing the slots together with the winding using slot insulation closure elements, and attaching a yoke ring (in particular made of soft magnetic material) to the toothed star in such a way that it surrounds the toothed star at least in sections.

Das Verfahren hat unter anderem den Vorteil, dass der Zugang beim Einlegen der Wicklung in eine Statornut durch den Zugang von radial Außen vergleichsweise gut zugänglich ist, das Verfahren somit besser automatisiert werden kann und kostengünstiger ist. Bezüglich weiterer Vorteile wird auf die Erläuterungen zum Stator oder zur elektrischen Maschine verwiesen.One of the advantages of the method is that the access when inserting the winding into a stator slot is relatively easy due to the access from the outside, meaning that the method can be better automated and is more cost-effective. For further advantages, please refer to the explanations on the stator or the electrical machine.

Bevorzugt erstreckt sich der Isolationskörper über eine Stirnseite der Zähne hinaus.Preferably, the insulating body extends beyond one end face of the teeth.

Es ist bevorzugt, dass mit dem Verfahren ein Stator oder eine elektrische Maschine gemäß einem der zuvor genannten Aspekte hergestellt wird. Auf diese Weise kann der jenseits der Stirnseite liegende Bereich des Stators relativ zum Rotor abgedichtet werden. Dabei ist es bevorzugt, dass der Isolationskörper einstückig ausgebildet ist.It is preferred that the method is used to produce a stator or an electrical machine according to one of the aforementioned aspects. In this way, the region of the stator located beyond the front side can be sealed relative to the rotor. It is preferred that the insulating body is formed in one piece.

Gemäß einer Ausführungsform hat der Isolationskörper zumindest abschnittsweise jenseits der Stirnseite der Zähne eine zylinderförmige oder im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt. Gemäß einer Modifikation kann jedoch auch in einem Bereich jenseits der Stirnseite der Zähne eine Stufe ausgebildet sein, um beispielsweise Verschaltungsringe aufzunehmen.According to one embodiment, the insulating body has a cylindrical or substantially cylindrical shape at least in sections beyond the front side of the teeth. According to a modification, however, a step can also be formed in an area beyond the front side of the teeth in order to accommodate, for example, interconnection rings.

Das Ausbilden des Isolationskörpers kann mittels Vergießens oder Umspritzens des Zahnsterns durchgeführt werden. Somit ist es möglich, den Isolationskörper einstückig auszubilden. Hierzu wird ein nicht-leitfähiger, elektrisch isolierender Werkstoff verwendet, der zusätzlich die Ausbildung eines Stators mit direkter Wicklungskühlung ermöglicht.The insulation body can be formed by casting or overmolding the toothed star. This makes it possible to form the insulation body in one piece. A non-conductive, electrically insulating material is used for this, which also enables the formation of a stator with direct winding cooling.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.

  • 1 zeigt einen Zahnstern eines Stators in einer Ausführung ohne Steg zwischen den Zähnen und einem Isolationskörper mit zylinderartiger Fortführung des Isolationskörpers im Bereich der Wickelköpfe.
  • 2a zeigt eine Schnittansicht des Zahnsterns gemäß 1, wobei der Isolationskörper am zum Luftspalt zwischen Stator und Rotor weisenden Nutgrund einen Kanal aufweist, wobei ferner eine Stufe in radialer Richtung sowohl am Zahn als auch im Isolationsköper zu erkennen ist.
  • 2b ist eine Modifikation des in 2a dargestellten Zahnsterns, wobei der Isolationskörper am Nutgrund ohne Kanal ausgebildet ist.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Zahnsterns, wobei der Zahnstern mit einem Steg ausgebildet ist und ein Isolationskörper am Nutgrund einen Kanal aufweist.
  • 4a veranschaulicht einen Zahnstern gemäß einer dritten Ausführungsform mit einem Doppel-Steg.
  • 4b ist eine Schnittansicht eines Abschnitts des Zahnsterns gemäß 4a.
  • 5a zeigt den Zahnstern gemäß 4a mit dem Isolationskörper, mit einer eingebrachten Wicklung und mit einem elektrisch isolierenden Nutisolationsverschlusselements zum Verschließen der Nut.
  • 5b ist eine weitere Ansicht der in 5a dargestellten Ausführungsform mit aufgesetztem Jochring.
  • 6a zeigt eine vierte Ausführungsform eines Nutisolationsverschlusselements mit Rastnasen, die in einen jeweiligen Hinterschnitt an einem Zahn eingreifen.
  • 6b ist eine Detailansicht des in 6a dargestellten Nutisolationsverschlusselements mit Rastnasen.
  • 7 zeigt eine elektrische Maschine in Radialfluss-Innenläuferbauart mit gegen einen Rotor gekapseltem Stator.
  • 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer elektrischen Maschine in Radialfluss-Innenläuferbauart, wobei der Isolationskörper in einem Bereich jenseits der Stirnseite der Zähne eine Stufe aufweist.
Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings.
  • 1 shows a toothed star of a stator in a design without a web between the teeth and an insulating body with a cylindrical continuation of the insulating body in the area of the winding heads.
  • 2a shows a sectional view of the tooth star according to 1 , wherein the insulating body has a channel at the bottom of the groove facing the air gap between the stator and the rotor, wherein furthermore a step in the radial direction can be seen both on the tooth and in the insulating body.
  • 2b is a modification of the 2a shown tooth star, whereby the insulating body at the bottom of the groove is formed without a channel.
  • 3 shows a sectional view of a second embodiment of a toothed star, wherein the toothed star is formed with a web and an insulating body has a channel at the groove base.
  • 4a illustrates a tooth star according to a third embodiment with a double bar.
  • 4b is a sectional view of a portion of the toothed star according to 4a .
  • 5a shows the tooth star according to 4a with the insulating body, with an inserted winding and with an electrically insulating slot insulation closure element for closing the slot.
  • 5b is another view of the 5a illustrated embodiment with attached yoke ring.
  • 6a shows a fourth embodiment of a slot insulation closure element with locking lugs which engage in a respective undercut on a tooth.
  • 6b is a detailed view of the 6a shown slot insulation closure element with locking lugs.
  • 7 shows an electrical machine in radial flux internal rotor design with a stator encapsulated against a rotor.
  • 8 shows a further embodiment of an electrical machine in radial flux internal rotor design, wherein the insulating body has a step in a region beyond the front side of the teeth.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Anhand der beigefügten Figuren sollen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung anschaulich beschrieben werden. Bestimmte Modifikationen der nachfolgend erläuterten Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, um weitere Varianten auszubilden.Exemplary embodiments of the invention will be described clearly with reference to the accompanying figures. Certain modifications of the embodiments explained below can be combined with one another to form further variants.

1 zeigt einen Zahnstern 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Zahnstern 1 ist Teil des Eisenkerns des Stators und wird, wie nachfolgend erläutert, mit Wicklungen versehen. Ferner umfasst ein Stator einen Jochring (in 1 nicht dargestellt), der gemäß der Ausgestaltung der ersten Ausführungsform an der Außenumfangsseite des Zahnsterns 1 angeordnet wird. Ergänzend wird in diesem Zusammenhang bereits auf die in 5b dargestellte Ansicht verwiesen, die einen Stator mit Zahnstern sowie Jochring zeigt. 1 shows a toothed star 1 according to a first embodiment. The toothed star 1 is part of the iron core of the stator and is provided with windings as explained below. Furthermore, a stator comprises a yoke ring (in 1 not shown), which is arranged according to the design of the first embodiment on the outer peripheral side of the toothed star 1. In addition, in this context, reference is already made to the 5b shown view, which shows a stator with toothed star and yoke ring.

In dem in 1 dargestellten Zustand ist der Zahnstern 1 gemäß der ersten Ausführungsform für die Weiterverarbeitung (Bestückung mit Wicklungen) vorbereitet. Der Zahnstern 1 umfasst eine Vielzahl von Zähnen 10, wobei zwischen den Zähnen 10 jeweils Statornuten ausgebildet sind, in denen in einem weiteren Arbeitsschritt Wicklungen eingebracht werden. In the 1 In the state shown, the toothed star 1 according to the first embodiment is prepared for further processing (fitting with windings). The toothed star 1 comprises a plurality of teeth 10, with stator slots being formed between the teeth 10, into which windings are introduced in a further work step.

Die Zähne 10 des Zahnsterns 1 sind gemäß der ersten Ausführungsform getrennt zueinander vorgesehen (ohne Steg) und weisen an ihren Flanken (der zur Statornut weisenden Seite) einen Isolationskörper 15 auf. Der Isolationskörper 15 erstreckt sich entlang des jeweiligen Zahns 10 bis zum Nutgrund und stellt eine elektrische Isolation einer in die Statornut einzubringenden Wicklung relativ zum Zahnstern 1 bereit. Ferner wird ein innerer Bereich zum Rotor hin von der jeweiligen Statornut mit dem Isolationskörper 15 abgedichtet, sodass eine Kühlflüssigkeit zwar in axialer Richtung durch die Statornut strömen kann, nicht aber radial in Richtung des Rotors aus dem Stator entweicht.According to the first embodiment, the teeth 10 of the tooth star 1 are provided separately from one another (without a web) and have an insulating body 15 on their flanks (the side facing the stator slot). The insulating body 15 extends along the respective tooth 10 to the slot base and provides electrical insulation of a winding to be introduced into the stator slot relative to the tooth star 1. Furthermore, an inner area towards the rotor of the respective stator slot is sealed with the insulating body 15, so that a cooling liquid can flow through the stator slot in the axial direction, but does not escape radially from the stator in the direction of the rotor.

Der Isolationskörper 15 erstreckt sich ferner in axialer Richtung über eine Stirnseite der Zähne 10 des Zahnsterns 1 hinaus, um auch in diesem Bereich eine fluiddichte Abdichtung bereitzustellen. Hierbei erstreckt sich der Isolationskörper 15 in im Wesentlichen axialer Richtung. Der Isolationskörper 15 erstreckt sich jenseits der Stirnseite der Zähne in einer zylinderförmigen oder im Wesentlichen zylinderförmigen Gestalt.The insulating body 15 also extends in the axial direction beyond a front side of the teeth 10 of the toothed star 1 in order to provide a fluid-tight seal in this area as well. The insulating body 15 extends in a substantially axial direction. The insulating body 15 extends beyond the front side of the teeth in a cylindrical or substantially cylindrical shape.

Gemäß einer Modifikation kann jedoch auch in einem Bereich außerhalb der Stirnseite der Zähne 10 des Zahnsterns 1 eine Stufe ausgebildet sein, um beispielsweise Verschaltungsringe aufzunehmen (siehe nachfolgend beschriebene Ausführungsform in 8).According to a modification, however, a step can also be formed in an area outside the front side of the teeth 10 of the toothed star 1, for example to accommodate interconnection rings (see the embodiment described below in 8 ).

Der Isolationskörper 15 wird bei der Herstellung entlang der axialen Länge der Zähne 10 mittels Vergießens oder Umspritzens des Zahnsterns 1 ausgebildet und ist somit an und um die Zähne 10 angebracht. Auf diese Weise haftet der Isolationskörper 15 flächig an den Zähnen 10 an und stellt eine durchgehende Isolationsschicht bereit sowie eine Abdichtung gegen die Kühlflüssigkeit zwischen den angrenzenden Körpern.During manufacture, the insulating body 15 is formed along the axial length of the teeth 10 by casting or overmolding the tooth star 1 and is thus attached to and around the teeth 10. In this way, the insulating body 15 adheres flatly to the teeth 10 and provides a continuous insulating layer as well as a seal against the cooling liquid between the adjacent bodies.

2a zeigt eine Schnittansicht eines Abschnitts des Zahnsterns 1, wobei der Isolationskörper 15 im Bereich des Nutgrunds abschnittsweise eine größere Dicke aufweist und somit, in axialer Richtung betrachtet, einen Kanal (oder mehrere) ausbildet. Somit kann eine Kühlflüssigkeit, die im Betrieb durch die Statornuten strömt und die in die Statornuten eingelegten Wicklungen kühlt, zusätzlich in dem im Bereich des Nutgrunds gebildeten Kanal geführt werden, wodurch insbesondere im Bereich des zum Rotor angrenzenden Luftspaltes eine besonders effiziente Kühlung ergibt. 2a shows a sectional view of a section of the toothed star 1, wherein the insulating body 15 has a greater thickness in sections in the area of the slot base and thus, viewed in the axial direction, forms one channel (or several). Thus, a cooling liquid that flows through the stator slots during operation and cools the windings inserted into the stator slots can also be guided in the channel formed in the area of the slot base, which results in particularly efficient cooling in the area of the air gap adjacent to the rotor.

Die kanalartige Ausgestaltung des Abschnitts des Isolationskörpers 15 im Bereich des Nutgrunds kann durch in der Spritzgussmaschine beziehungsweise im Werkzeug vorhandene Einsätze erreicht werden, entlang derer ein flüssiger Kunststoff einströmt. Nach zumindest teilweisem Aushärten des Kunststoffs und somit Ausbildung des Isolationskörpers 15 werden die Einsätze entfernt oder das Werkzeug der Spritzgussmaschine öffnet sich.The channel-like design of the section of the insulating body 15 in the area of the groove base can be achieved by inserts present in the injection molding machine or in the tool, along which a liquid plastic flows in. After the plastic has at least partially hardened and the insulating body 15 has thus been formed, the inserts are removed or the tool of the injection molding machine opens.

2b zeigt eine Modifikation des in 2a dargestellten Zahnsterns. Ein Isolationskörper 15' wird bei der Herstellung entlang der axialen Länge der Zähne 10' mittels Vergießens oder Umspritzens des Zahnsterns 1' ausgebildet. Bei der Modifikation gemäß 2b ist der Isolationskörper 15' am Nutgrund des zwischen den Zähnen 10' ausgebildeten Nutgrunds im Wesentlichen flach ausgebildet, damit das Kühlmittel hauptsächlich zwischen den einzelnen Lagen der Wicklung fließt und kühlt. 2b shows a modification of the 2a An insulating body 15' is formed during manufacture along the axial length of the teeth 10' by casting or overmolding the tooth star 1'. In the modification according to 2b the insulating body 15' is essentially flat at the bottom of the slot formed between the teeth 10' so that the coolant flows and cools mainly between the individual layers of the winding.

3 zeigt eine Schnittansicht eines Abschnitts einer zweiten Ausführungsform eines Zahnsterns 1a. Der Zahnstern 1a gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich im Wesentlichen darin vom Zahnstern 1 der ersten Ausführungsform, dass der Zahnstern 1a Stege 11a aufweist, die die jeweils benachbarten Zähne 10a miteinander verbinden. Der Zahnstern 1a kann auch durch eine Vielzahl von Zahnsegmenten ausgebildet und somit umlaufend segmentiert sein (dies ist in einer sogenannten Doppelstegvariante ( 4a und 4b) deutlicher zu erkennen). Die Segmentierung in axialer Richtung durch eine Vielzahl von dünnen Elektroblechen ist in den Figuren nicht dargestellt und selbstredend im Bereich elektrischer Maschinen. 3 shows a sectional view of a section of a second embodiment of a toothed star 1a. The toothed star 1a according to the second embodiment differs essentially from the toothed star 1 of the first embodiment in that the toothed star 1a has webs 11a which connect the adjacent teeth 10a to one another. The toothed star 1a can also be formed by a plurality of tooth segments and thus be segmented all the way around (this is in a so-called double web variant ( 4a and 4b) The segmentation in the axial direction by a large number of thin electrical sheets is not shown in the figures and is of course only used in the field of electrical machines.

Ähnlich wie in der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform sind in den Statornuten Abschnitte eines Isolationskörpers 15a an den Zähnen 10a vorgesehen. Dies kann mittels Vergießens oder Umspritzens des Zahnsterns 1a erfolgen. Gemäß der zweiten Ausführungsform ist der Isolationskörper 15a ähnlich demjenigen ausgebildet, der in 2a der ersten Ausführungsform dargestellt ist, jedoch ist ersichtlich, dass auch die in 2b dargestellte Modifikation mit einer flachen Ausbildung im Bereich des Nutgrunds vorgesehen sein kann.Similar to the first embodiment described above, sections of an insulating body 15a are provided on the teeth 10a in the stator slots. This can be done by casting or overmolding the tooth star 1a. According to the second embodiment, the insulating body 15a is designed similarly to that in 2a the first embodiment, but it is clear that the 2b The modification shown can be provided with a flat formation in the area of the groove base.

Der Isolationskörper 15a erstreckt sich, ähnlich wie der Isolationskörper der ersten Ausführungsform, ferner in axialer Richtung über eine Stirnseite der Zähne 10a des Zahnsterns 1a hinaus, um auch in diesem Bereich eine fluiddichte Abdichtung bereitzustellen.The insulating body 15a, similar to the insulating body of the first embodiment, also extends in the axial direction beyond a front side of the teeth 10a of the toothed star 1a in order to provide a fluid-tight seal in this area as well.

Bezüglich weiterer Komponenten des Zahnsterns 1a der zweiten Ausführungsform wird auf die Erläuterungen zur ersten Ausführungsform verwiesen.With regard to further components of the toothed star 1a of the second embodiment, reference is made to the explanations for the first embodiment.

4a zeigt einen Zahnstern 1b gemäß einer dritten Ausführungsform. Der Zahnstern 1b umfasst eine Vielzahl von Zähnen 10b, wobei zwischen den Zähnen 10b jeweils Statornuten ausgebildet sind. Der Zahnstern 1b ist, wie in 4a ersichtlich, mittels einer Vielzahl von Zahnsegmenten ausgebildet, die in dieser Ausführung sowohl umlaufend als auch in axialer Richtung segmentweise miteinander verbunden sind. An einer in radialer Richtung nach Innen weisenden Seite der Zähne 10b ist eine zylindrische Fortführung im Bereich der Wickelköpfe/Wicklungen ausgebildet, der die Zähne 10b an seiner Außenumfangsseite miteinander verbindet und gegen den Luftspalt zum Rotor bzw. die Bohrung des Stators abdichtet. 4a shows a toothed star 1b according to a third embodiment. The toothed star 1b comprises a plurality of teeth 10b, wherein Stator slots are formed between the teeth 10b. The tooth star 1b is, as shown in 4a As can be seen, it is formed by means of a large number of tooth segments which, in this embodiment, are connected to one another in segments both circumferentially and in the axial direction. On a side of the teeth 10b pointing inwards in the radial direction, a cylindrical continuation is formed in the area of the winding heads/windings, which connects the teeth 10b to one another on its outer peripheral side and seals against the air gap to the rotor or the bore of the stator.

Der Zahnstern 1b gemäß der dritten Ausführungsform ist, wie noch deutlicher in der Schnittansicht gemäß 4b zu erkennen, mit einem Doppelsteg ausgebildet, wobei der Doppelsteg benachbarte Zähne 10b des Zahnsterns 1b miteinander verbindet. Der Doppelsteg weist einen ersten Stegabschnitt 12b und einen zweiten Stegabschnitt 13b auf, die durch eine Aussparung 14b voneinander getrennt sind. Während des Umspritzens des Zahnsterns zur Fertigung des Isolationskörpers 15b ist es für eine weitere Ausführungsform vorgesehen, dass die Aussparungen 14b nur teilweise ausgespritzt werden, wodurch sich nach Öffnen des Werkzeugs bevorzugt zylinderartige Kanäle ausbilden. Diese Kanäle bzw. Rohre 16b können parallel zu den Nuten mit Wicklung ebenfalls Kühlmittel durch die Maschine führen.The toothed star 1b according to the third embodiment is, as can be seen more clearly in the sectional view according to 4b As can be seen, it is formed with a double web, the double web connecting adjacent teeth 10b of the toothed star 1b to one another. The double web has a first web section 12b and a second web section 13b, which are separated from one another by a recess 14b. During the overmolding of the toothed star to produce the insulation body 15b, a further embodiment provides that the recesses 14b are only partially filled, whereby preferably cylindrical channels are formed after the tool is opened. These channels or tubes 16b can also guide coolant through the machine parallel to the slots with winding.

Somit kann durch eine Kühlung des Bereiches zum Rotor hin eine bessere Kühlung des Rotors und somit eine höhere Leistungsfähigkeit der E-Maschine erreicht werden.Thus, by cooling the area towards the rotor, better cooling of the rotor and thus higher performance of the electric machine can be achieved.

In den Statornuten des Zahnsterns 1b gemäß der dritten Ausführungsform sind Abschnitte eines Isolationskörpers 15b vorgesehen (an den Innenseiten der Zähne durch Vergießen oder Umspritzen angebracht), die die Zähne 10b relativ zur jeweils in die Statornut einzubringenden Wicklung isolieren. Ähnlich wie bereits im Rahmen der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben dient der Isolationskörper 15b der elektrischen Isolation. Ferner kann ein innerer Bereich der jeweiligen Statornut abgedichtet werden, sodass eine Kühlflüssigkeit durch die Statornut strömen kann.In the stator slots of the toothed star 1b according to the third embodiment, sections of an insulating body 15b are provided (attached to the inner sides of the teeth by casting or overmolding), which insulate the teeth 10b relative to the winding to be introduced into the stator slot. Similar to what has already been described in the context of the first and second embodiments, the insulating body 15b serves for electrical insulation. Furthermore, an inner region of the respective stator slot can be sealed so that a cooling liquid can flow through the stator slot.

Der Isolationskörper 15b erstreckt sich ferner in axialer Richtung über eine Stirnseite der Zähne 10b des Zahnsterns 1b hinaus, um auch in diesem Bereich eine fluiddichte Abdichtung bereitzustellen. Allerdings kann in einem Bereich jenseits der Stirnseite der Zähne 10b auch eine Stufe oder andersartige Struktur ausgebildet sein, um beispielsweise Verschaltungsringe aufzunehmen.The insulating body 15b also extends in the axial direction beyond a front side of the teeth 10b of the toothed star 1b in order to provide a fluid-tight seal in this area as well. However, a step or other type of structure can also be formed in an area beyond the front side of the teeth 10b in order to accommodate, for example, interconnection rings.

Die Abschnitte des Isolationskörpers 15b sind im Bereich der Zähne 10b im Wesentlichen ähnlich wie diejenigen der Modifikation der ersten Ausführungsform im Bereich des Nutgrunds flach ausgebildet.The sections of the insulating body 15b are formed flat in the region of the teeth 10b essentially similar to those of the modification of the first embodiment in the region of the groove base.

5a zeigt den Zahnstern gemäß 4a mit dem Isolationskörper 15b sowie eine in die jeweilige Statornut eingebrachte Wicklung 50b. An einem Ausgangsabschnitt der jeweiligen Statornut ist darüber hinaus ein Nutisolationsverschlusselement 30b aus elektrisch isolierendem Material vorgesehen, das die jeweilige Statornut verschließt und dabei ebenfalls eine Trennung zwischen der Wicklung 50b und den benachbarten Zähnen 10b sowie dem Jochring 40b (siehe 5b) bereitstellt. 5a shows the tooth star according to 4a with the insulation body 15b and a winding 50b introduced into the respective stator slot. In addition, a slot insulation closure element 30b made of electrically insulating material is provided at an output section of the respective stator slot, which closes the respective stator slot and also creates a separation between the winding 50b and the adjacent teeth 10b and the yoke ring 40b (see 5b) provides.

In 5b wird die dritte Ausführungsform des Zahnsterns 1 in einer weiteren Ansicht gezeigt, wobei gemäß der Ansicht von 5b zusätzlich ein Jochring 40b dargestellt ist, der an einer Außenumfangsseite des Zahnsterns angeordnet ist.In 5b the third embodiment of the toothed star 1 is shown in a further view, wherein according to the view of 5b Additionally, a yoke ring 40b is shown, which is arranged on an outer peripheral side of the toothed star.

6a zeigt eine vierte Ausführungsform eines Zahnsterns 1c, der Nutisolationsverschlusselemente 30c zum Verschließen der jeweils eine Wicklung 50c aufnehmenden Statornut aufweist. 6a shows a fourth embodiment of a toothed star 1c, which has slot insulation closure elements 30c for closing the stator slot each accommodating a winding 50c.

6b zeigt, dass das Nutisolationsverschlusselement 30c einen Basisabschnitt 31c umfasst sowie zwei Stege 32c, die sich im Wesentlichen rechtwinklig von der Basis 31c erstrecken und für ein Überlappen des elektrisch isolierenden Werkstoffes mit dem des Isolationskörper 15c sorgen. 6b shows that the slot insulation closure element 30c comprises a base portion 31c and two webs 32c which extend substantially at right angles from the base 31c and ensure an overlap of the electrically insulating material with that of the insulating body 15c.

Die Stege 32c weisen jeweils ein Rastelement 32c-1 auf, die beim Anbringen des Nutisolationsverschlusselements 30c in der Statornut in eine entsprechende Aussparung im oder eine Stufe am Isolationskörper 15c eindringt oder dort aufliegt, und somit die Nutisolationsverschlusselemente 30c mit der darunter befindlichen Wicklung 50c für die weitere Montage fixiert, sowie sicherstellt, dass die Nutisolationsverschlusselemente 30c die Statornut verschließen.The webs 32c each have a locking element 32c-1 which, when the slot insulation closure element 30c is attached in the stator slot, penetrates into or rests on a corresponding recess in or a step on the insulation body 15c, and thus fixes the slot insulation closure elements 30c with the winding 50c located underneath for further assembly, and ensures that the slot insulation closure elements 30c close the stator slot.

7 zeigt eine elektrische Maschine 100 in Radialfluss-Innenläuferbauart mit einem gegen einen Rotor gekapselten Stator der eine direkte Kühlung der Motorwicklung bereit stellt. Der Stator gemäß der elektrischen Maschine 100 weist einen Zahnstern 1 sowie einen Isolationskörper 15 gemäß der ersten Ausführungsform auf, wobei alternativ auch der Zahnstern bzw. der Isolationskörper gemäß einer der anderen Ausführungsformen oder Modifikationen zum Einsatz kommen kann. 7 shows an electrical machine 100 in radial flux internal rotor design with a stator encapsulated against a rotor, which provides direct cooling of the motor winding. The stator according to the electrical machine 100 has a toothed star 1 and an insulating body 15 according to the first embodiment, whereby alternatively the toothed star or the insulating body according to one of the other embodiments or modifications can also be used.

Die elektrische Maschine 100 umfasst ein Gehäuse 101, welches den Stator 150 sowie einen Rotor 160 aufnimmt und mit einem Deckel bzw. durch das Lagerschild 102 verschlossen ist. Der Stator umfasst den Zahnstern 1, der die Wicklungen 50 aufnimmt, sowie den Jochring 40. Ferner ist der Isolationskörper 15 vorgesehen, der sich beidseitig über eine Stirnseite der Zähne hinaus erstreckt und mit einem ersten Dichtring 103a, der am Lagerschild 102 angeordnet ist, und mit einem zweiten Dichtring 103b, der am Gehäuse 101 angeordnet ist, in Kontakt steht. Somit wird ein Abschnitt im Bereich des Stators 150 gegenüber einem Abschnitt im Bereich des Rotors 160 durch den Isolationskörper getrennt.The electrical machine 100 comprises a housing 101, which accommodates the stator 150 and a rotor 160 and is closed with a cover or by the bearing plate 102. The stator comprises the toothed star 1, which accommodates the windings 50, and the yoke ring 40. Furthermore, the insulation An insulation body 15 is provided which extends beyond one end face of the teeth on both sides and is in contact with a first sealing ring 103a which is arranged on the bearing plate 102 and with a second sealing ring 103b which is arranged on the housing 101. Thus, a section in the area of the stator 150 is separated from a section in the area of the rotor 160 by the insulation body.

Das Gehäuse 101 bzw. das oder die Lagerschilde weisen einen Einlass 110 sowie einen Auslass 111 für eine Kühlflüssigkeit auf, welche Kühlflüssigkeit durch den Bereich zwischen den Zähnen des Zahnsterns 1 und somit „direkt“ entlang der Wicklung strömt. Durch die Anordnung des Isolationskörpers 15 wird sichergestellt, dass die Kühlflüssigkeit nicht in den Bereich des Rotors 160 gelangt.The housing 101 or the bearing shield(s) have an inlet 110 and an outlet 111 for a cooling liquid, which cooling liquid flows through the area between the teeth of the toothed star 1 and thus "directly" along the winding. The arrangement of the insulating body 15 ensures that the cooling liquid does not reach the area of the rotor 160.

8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer elektrischen Maschine in Radialfluss-Innenläuferbauart, wobei ein Isolationskörper 15d in einem Bereich jenseits der Stirnseite der Zähne des Zahnsterns 1d eine Stufe aufweist. 8 shows a further embodiment of an electrical machine in radial flux internal rotor design, wherein an insulating body 15d has a step in a region beyond the front side of the teeth of the toothed star 1d.

Wicklungen 50d erstrecken sich jenseits des Zahnsterns 1d und des den Zahnsterns 1d umgebenden Jochrings 40d. Durch die Stufe des Isolationskörpers 15d wird zusätzlicher Bauraum zur Verfügung gestellt, um Verschaltungsringe 170d aufnehmen zu können.Windings 50d extend beyond the toothed star 1d and the yoke ring 40d surrounding the toothed star 1d. The step of the insulating body 15d provides additional installation space to accommodate interconnection rings 170d.

Die Reihenfolge zur Montage des Stators kann bei Einsatz eines Zahnsternsegmente aufweisenden Zahnsterns folgendermaßen ablaufen:

  • Zunächst wird der Zahnstern bereitgestellt, wobei je nach Ausführungsform die Zähne einzeln oder segmentweise zusammengefügt werden. Nachfolgend wird der Isolationskörper insbesondere mittels Vergießens oder mittels Umspritzens um den Zahnstern angebracht, insbesondere durch ein Kunststoff-Spritzgussverfahren.
The sequence for assembling the stator can be as follows when using a star gear with toothed star segments:
  • First, the toothed star is prepared, whereby, depending on the design, the teeth are joined together individually or in segments. The insulation body is then attached around the toothed star, in particular by means of casting or by overmolding, in particular by means of a plastic injection molding process.

Nach Aushärten des Isolationskörpers werden die Wicklungen/ Spulen in die Statornuten eingesetzt und dann die Nutisolationsverschlusselemente im Öffnungsbereich der Statornuten angebracht. In einem weiteren Fertigungsschritt wird ein Jochring, der beispielsweise mehrere Segmente aufweist, um den Zahnstern angeordnet.After the insulation body has hardened, the windings/coils are inserted into the stator slots and then the slot insulation closure elements are attached in the opening area of the stator slots. In a further production step, a yoke ring, which has several segments, for example, is arranged around the toothed star.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (15)

Stator für eine elektrische Maschine (100), umfassend einen mehrere Zähne (10, 10a, 10b, 10c, 10d) aufweisenden Zahnstern (1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d), wobei zwischen den Zähnen (10, 10a, 10b, 10c, 10d) Statornuten vorgesehen sind, einen Jochring (40, 40b), der den Zahnstern (1, 1a, 1b, 1c, 1d) zumindest abschnittsweise umgibt, ferner umfassend einen Isolationskörper (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d), der im Bereich der Statornuten angebracht ist und eine Wicklung (50, 50b) zum Stator isoliert, wobei sich der Isolationskörper (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d) über eine Stirnseite der Zähne (10, 10a, 10b, 10c, 10d) hinaus erstreckt.Stator for an electrical machine (100), comprising a toothed star (1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d) having a plurality of teeth (10, 10a, 10b, 10c, 10d), stator slots being provided between the teeth (10, 10a, 10b, 10c, 10d), a yoke ring (40, 40b) which surrounds the toothed star (1, 1a, 1b, 1c, 1d) at least in sections, further comprising an insulating body (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d) which is mounted in the region of the stator slots and insulates a winding (50, 50b) from the stator, the insulating body (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d) extends beyond a front side of the teeth (10, 10a, 10b, 10c, 10d). Stator gemäß Anspruch 1, wobei der Isolationskörper (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d) einstückig ausgebildet ist.Stator according to Claim 1 , wherein the insulating body (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d) is formed in one piece. Stator gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Isolationskörper (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d) mittels Vergießens oder Umspritzens des Zahnsterns (1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d) ausgebildet ist.Stator according to Claim 1 or 2 , wherein the insulating body (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d) is formed by casting or overmolding the toothed star (1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d). Stator gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Stator eingerichtet ist, ein flüssiges Kühlmedium durch die Statornuten zu führen.Stator according to one of the preceding claims, wherein the stator is arranged to guide a liquid cooling medium through the stator slots. Stator gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, ferner umfassend ein Nutisolationsverschlusselement (30c), das an zumindest einer Statornut derart angebracht ist, dass ein offener Bereich der Statornut verschlossen ist.Stator according to one of the preceding claims, further comprising a slot insulation closure member (30c) attached to at least one stator slot such that an open region of the stator slot is closed. Stator gemäß Anspruch 5, wobei das Nutisolationsverschlusselement (30c) eine oder mehrere Rastelemente (32c-1) aufweist.Stator according to Claim 5 , wherein the slot insulation closure element (30c) has one or more locking elements (32c-1). Stator gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Zahnstern (1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d) und/oder der Jochring (40, 40b) in Umfangsrichtung mehrere Segmente aufweist.Stator according to one of the preceding claims, wherein the toothed star (1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d) and/or the yoke ring (40, 40b) has a plurality of segments in the circumferential direction. Stator gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Isolationskörper (15, 15a, 15b, 15c, 15d) im Bereich eines Nutgrunds abschnittsweise eine größere Dicke aufweist.Stator according to one of the preceding claims, wherein the insulating body (15, 15a, 15b, 15c, 15d) has a greater thickness in sections in the region of a slot base. Stator gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei der Isolationskörper (15') im Bereich eines Nutgrunds flach ausgebildet ist.Stator according to one of the Claims 1 - 7 , wherein the insulating body (15') is flat in the region of a groove base. Stator gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Isolationskörper (15d) in einem Bereich jenseits der Stirnseite der Zähne (10d) eine Stufe ausbildet.Stator according to one of the preceding claims, wherein the insulating body (15d) forms a step in a region beyond the front side of the teeth (10d). Elektrische Maschine (100), umfassend ein Gehäuse (101), das einen Stator gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche aufnimmt.Electric machine (100) comprising a housing (101) accommodating a stator according to one of the preceding claims. Elektrische Maschine (100) gemäß Anspruch 11, umfassend einen Rotor (160) in Innenläufer-Bauweise.Electrical machine (100) according to Claim 11 , comprising a rotor (160) of internal rotor design. Elektrische Maschine (100) gemäß Anspruch 11 oder 12, umfassend einen ersten Dichtring (103a), der an einem Deckel (102) des Gehäuses (101) angeordnet ist, und/oder einen zweiten Dichtring (103b), der am Gehäuse (101) angeordnet ist, wobei der Isolationskörper (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d) mit dem ersten und/oder zweiten Dichtring in Kontakt ist.Electrical machine (100) according to Claim 11 or 12 , comprising a first sealing ring (103a) arranged on a cover (102) of the housing (101) and/or a second sealing ring (103b) arranged on the housing (101), wherein the insulating body (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d) is in contact with the first and/or second sealing ring. Verfahren zum Herstellen eines Stators, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines mehrere Zähne aufweisenden Zahnsterns (1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d), wobei zwischen den Zähnen (10, 10a, 10b, 10c, 10d) Statornuten vorgesehen sind, Ausbilden eines Isolationskörpers (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d) im Bereich der Statornuten, Einlegen einer Wicklung (50, 50b) in die mit einem Isolationskörper (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d) versehenen Statornuten, und Anbringen eines Jochrings (40, 40b) am Zahnstern (1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d) derart, dass der den Zahnstern (1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d) zumindest abschnittsweise umgibt.Method for producing a stator, comprising the steps: Providing a toothed star (1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d) having a plurality of teeth, wherein stator slots are provided between the teeth (10, 10a, 10b, 10c, 10d), Forming an insulating body (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d) in the region of the stator slots, Inserting a winding (50, 50b) into the stator slots provided with an insulating body (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d), and Attaching a yoke ring (40, 40b) to the toothed star (1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d) in such a way that the toothed star (1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d) at least in sections. Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das Ausbilden des Isolationskörpers (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d) ein Vergießen oder Umspritzen des Zahnsterns (1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d) umfasst.Procedure according to Claim 14 , wherein the formation of the insulating body (15, 15', 15a, 15b, 15c, 15d) comprises casting or overmolding the toothed star (1, 1', 1a, 1b, 1c, 1d).
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