Stator für eine elektrische rotatorische Maschine

Die Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Ma schine, wobei der Stator ein Blechpaket mit Nuten und einen Wickelkopf aufweist, wobei in die Nuten Wicklungen einge bracht sind, wobei der Wickelkopf aus aus den Nuten austre tenden Wicklungsenden gebildet ist und einen Abstand zu einem Blechpaketende aufweist, wobei die Wicklungsenden in einem Bereich zwischen dem Blechpaketende und dem Wickelkopf derart verlaufen, dass in diesem Bereich zwischen den (einzelnen) Wicklungsenden Zwischenräume entstehen.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Her stellen eines Stators, bei dem der vorgenannte Stator bereit gestellt wird.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vergießen eines Wickelkopfs eines Stators.

Eine elektrische vorzugsweise rotatorische Maschine mit dem vorgenannten Stator bzw. mit einem Stator, der nach dem vor genannten Verfahren hergestellt ist oder dessen Wickelkopf nach dem vorgenannten Verfahren vergossen ist. Die elektri sche rotatorische Maschine ist vorzugsweise ein Motor.

Die Statoren und die Wickelkopfvergussverfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik hinlänglich be kannt. Niederspannungsmotoren der Leistungsklassen 0,5kW bis 2000kW werden aus Kostengründen mittels Kalttauchverfahren, bzw. Heißtauchverfahren (z.B. Strom-UV-Verfahren) impräg niert. Hierbei werden die Statoren in ein Becken mit Flüssig harz getaucht und im Anschluss thermisch gehärtet. Die geo metrischen Zwischenräume der Kupferwicklung werden hierbei großteils mit Harz gefüllt und somit verfestigt, elektrisch zusätzlich isoliert und thermisch mit dem Blechpaket verbun den. In den stirnseitigen Bereichen der Statoren befinden sich die Wickelköpfe, also die notwendigen Kupferstränge, welche die aktiven Bereiche in den Nuten miteinander verbin den. Die Wickelköpfe werden vor dem Imprägnierverfahren noch mals mittels Flächenisolierstoffen (z.B. Einlege-Papiere) ausgestattet, um die Phasen des Motors (z.B. 3 Phasen) elektrisch voneinander zu isolieren, sowie im Form gepresst, komprimiert und bandagiert, um die geometrischen Maße einzu halten und die vorgesehene Baulänge nicht zu überschreiten (Welle, Rotor, Lagerschild). Eine thermische Anbindung der Wickelköpfe zum Aluminiumgehäuse ist standardmäßig aus schließlich über einen Luftraum/Luftspalt gegeben, welcher mit strömender (konvektiver) Luft gefüllt ist. Die Entwärmung des Wickelkopfes geschieht somit sehr schlecht über die ther mischen Kontaktübergänge von Wicklung zur Luft und weiter von Luft auf Aluminium-Gehäuse. Dies ist dahingehend als kriti scher und limitierender Faktor der Leistungsklasse des Motors anzusehen, da insbesondere im Wickelkopf sogenannte Hotspots entstehen, d.h. durch sehr hohe Stromstärke (Joulsche Erwär mung) und der zusätzlich geometrisch und mechanisch notwendi gen Verdichtung und Fixierung der Drahtbündel, Bereiche ent stehen, die deutlich heißer werden als innerhalb der Stator nuten. In den Statornuten ist die Entwärmung über das umlie gende Eisenblech sehr effizient gegeben. Eine bessere Entwär mung der Wickelköpfe und somit der Wärmeklassen/Leistungs klassen limitierenden Bereiche des Motors ist somit die Prob lemstellung.

Um diesem Problem zumindest teilweise entgegenzutreten, kön nen innerhalb der Motoren, z.B. Niederspannungsmotoren durch Flügelräder vorgesehen sein, die eine Entwärmung bewerkstel ligen. Das ist eine der günstigsten Varianten. Die Flügelrä der sind direkt auf die Welle montiert und treiben in Propor tion zur Drehzahl des Motors die Luftkonvektion an, so dass Gehäuse von außen beziehungsweise dessen Kühlrippen mit kon vektiver Luft umspült wird beziehungsweise werden. Diese Be lüftung wirkt sich jedoch wiederum negativ auf die Leistung bzw. den Wirkungsgrad der Motoren aus und ist fertigungs- und produkttechnisch aufwendig/kostenintensiv. Außerdem wird der Wickelkopf hier nicht aktiv gekühlt, da lediglich die Wärme vom Gehäuse abgeführt werden kann.

Sind aufgrund höherer Leistungsanforderungen bessere Entwär- mungseigenschaften notwendig, so muss der Wickelkopf mittels eines sogenannten Wickelkopfvergusses an das Aluminiumgehäuse thermisch angebunden werden. Hierbei handelt es sich um einen mit wärmeleitfähigen Partikeln gefüllten Formstoff (Reaktiv harz, z.B. Epoxy, Polyurethan oder Polyester. Die Füllstoff partikel sind je nach gewünschter Wärmeleitfähigkeit und ge wünschtem Preisniveau des Formstoffes aus Quarzmehl, Quarz gut, Bornitrid oder Aluminiumoxid (Liste nicht vollständig) in einer optimierten Korngrößenverteilung als Mikropartikel in der Matrix (Reaktivharz) dispergiert, sodass eine noch möglichst dünnflüssige, fließfähige Formmasse vorhanden ist. Der Füllgrad des Füllstoffes in der Matrix beträgt zwischen 20 und 70 Vol.-%, je nach gewünschter Fließfähigkeit bei Ver arbeitungstemperatur - also prozessabhängig.

Neben den Materialkosten sind die Prozesskosten eines Wickel kopfvergusses deutlich markanter, da die imprägnierten Stato ren aus dem Standardfertigungsfluss ausgeschleust werden müs sen und mittels Vergussformen für den Wickelkopfverguss vor bereitet werden müssen (erst eine Seite, dann die andere). Hierbei wird eine Art Innendorn in die Bohrung des Stators formschlüssig eingebracht, um Benetzen der Innenbohrung mit der Vergussmasse zu verhindern. Anschließend wird der Stator ggf. auf eine erhöhte Temperatur erhitzt (z.B. 80°C um die Fließfähigkeit der Vergussmasse zu verbessern). Im Anschluss wird die Vergussmasse in das so eingehauste Wickelkopfreser- voir gegossen. Im Anschluss wird die Masse über mehrere Stun den bei ca. 150°C hinweg z.B. im Heißluftofen gehärtet. Nach der Härtung (und der Abkühlung) wird die jeweils andere Wi ckelkopfseite ebenso vergossen). Der Vergusskörper umschließt somit nach den beiden Einzelprozessen beide Wickelköpfe so wohl radial innenseitig, als auch radial außenseitig, wohin gegen der Wärmefluss beim geschlossenen Motor großteils radi al nach außen hin zum Aluminiumgehäuse geschieht. Die voll- ständige Umschließung ist vielmehr ein Prozess-geschuldetes Phänomen, da der innenliegende Dorn als Gehäusewandung dient und im Anschluss entfernt und gereinigt werden muss.

In Summe handelt es sich bei dem Wickelkopf erguss um einen sehr aufwändigen Prozess (Zeit, Energie und Materialkosten), welcher zudem mehr Material in den Motor bringt, als tatsäch lich für die angestrebte Eigenschaft notwendig wäre (Entwär- mung des Wickelkopfes in Richtung Gehäuse, radial nach au ßen).

In der DE 102005 017 113 Al ist eine Schutzschichtanordnung für einen Wickelkopf einer elektrischen Maschine bestimmt.

Sie hat eine erste und eine zweite Deckschicht. Die erste und die zweite Deckschicht umschließen eine elektrische Leiteran ordnung des Wickelkopfs. Die erste Deckschicht besteht aus einem im gesamten Anwendungstemperaturbereich gelartigen und selbstheilenden Polymermaterial. Die zweite Deckschicht umgibt die erste Deckschicht unmittelbar. Sie besteht aus ei nem härteren Material als die erste Deckschicht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann somit darin gese hen werden, einen Stator bereitzustellen, bei dem das Wickel kopfvergussverfahren kostensparend vereinfacht werden kann.

Die Aufgabe wird mit einem eingangs genannten Stator erfin dungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest einer der Zwischen räume mit einer Polymerschicht derart überspannt ist, dass ein Durchfluss von flüssigem Medium durch den zumindest einen überspannten Zwischenraum durch verhindert ist.

Dass der Wickelkopf einen Abstand zu dem Blechpaketende auf weist, bedeutet, dass es Wicklungsabschnitte gibt, die zwi schen dem Wickelkopf und dem Blechpaket liegen und somit we der in dem (später zu vergießenden) Wickelkopf noch in dem Blechpaket liegen. Somit wird ein Stator bereitgestellt, bei dem Wickelkopfver- guss ohne Zusatzwerkzeug erfolgen kann.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Po lymerschicht eine elastische und formflexible Trennschicht bildet. Beispielsweise schmiegt sich die Polymerschicht als in Form einer inneren Mantelfläche an den Wickelkopf an.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das flüssige Medium eine Wickelkopf-Vergussmasse ist.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Wi ckelkopf-Vergussmasse flüssiger Formstoff mit wärmeleitfähi gen Partikeln ist.

Bei einer Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, wenn der Formstoff Reaktivharz, z.B. Epoxy, Polyurethan oder Polyester ist.

Bei einer Ausführungsform kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass die als Mikropartikel in der Matrix eingebetteten wärme leitfähigen Partikeln Quarzmehl-, Quarzgut-, Bornitrid- oder Aluminiumoxid-Partikeln sind.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Po lymerschicht durch ein helixförmiges Sprühbild realisiert ist.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Po lymerschicht mehrschichtig ist. Dadurch kann die Polymer schicht porenfrei sein.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Ab stand in etwa 5 mm bis etwa 150 mm beträgt.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Po lymerschicht eine Dicke von etwa 0,1 mm bis 3 mm aufweist, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 1,5 mm, beispielsweise in etwa 1,0 mm aufweist.

Bei einer Ausführungsform kann es zweckmäßig sein, wenn alle Zwischenräume mit der Polymerschicht überspannt sind.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, wenn die Po lymerschicht statorinnenseitig und/oder statoraußenseitig an gebracht ist.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Po lymerschicht als ein Band ausgebildet ist, welches eine Brei te größer-gleich als der Abstand aufweist.

Bei einer Ausführungsform kann es zweckmäßig sein, wenn die Polymerschicht nicht in die für einen Rotor vorgesehene Boh rung des Stators hineinragt.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Po lymerschicht ausgehärteten Kunststoffkleber umfasst, vorzugs weise aus ausgehärtetem Kunststoffkleber besteht.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Kunststoffkleber in Form von Fäden aufgespritzt ist, so dass die Fäden in Form überlappender Schleifen aufeinander aufge schleudert sind und eine Netzstruktur bilden, wobei die Netz struktur den zumindest einen der Zwischenräume überspannt.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Fä den einen Durchmesser von etwa 50 gm (Mikrometer) bis etwa 500 gm aufweisen.

Die Aufgabe wird außerdem mit einem eingangs genannten Ver fahren zum Herstellen eines Stators erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest einer der Zwischenräume mit einer Po lymerschicht derart abgedeckt wird, dass ein Durchfluss von flüssigem Medium durch den zumindest einen abgedeckten Zwi schenraum durch verhindert wird. Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Po lymerschicht durch Aufspritzen und/oder Aufschleudern und/oder Aufsprühen eines klebstoffhaltigen Mediums mittels einer Düse erzeugt wird.

Bei einer Ausführungsform kann zweckmäßig sein, wenn während des Erzeugens die Düse derart verfahren wird, dass das kleb stoffhaltige Medium durch die Verfahrbewegung der Düse derart schichtweise und flächendeckend aufgetragen wird, dass das klebstoffhaltige Medium den zumindest einen Zwischenraum überspannt.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das klebstoffhaltige Medium einen thermoplastischen Schmelzkleb stoff umfasst.

Bei einer Ausführungsform kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass mittels einer Düse ein Faden eines thermoplastischen Schmelzklebstoffs erzeugt wird, während des Erzeugens die Dü se derart verfahren wird, dass der Faden durch die Verfahrbe wegung der Düse derart aufgetragen wird, dass der Faden in Form überlappender Schleifen und/oder Schlingen aufgeschleu dert wird, um eine Netzstruktur zu bilden, wobei die Netz struktur den zumindest einen der Zwischenräume überspannt.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Fa den schichtweise und flächendeckend in Form von Schlingen aufgetragen wird.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der thermoplastische Schmelzklebstoff der Düse mit einem Arbeits druck zugeführt wird, der zwischen 1 bar und 10 bar liegt.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der thermoplastische Schmelzklebstoff der Düse mit einer Arbeits temperatur zugeführt wird, die zwischen 180°C und 220°C liegt Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass alle Zwischenräume mit einer Polymerschicht abgedeckt werden.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Po lymerschicht statorinnenseitig und/oder statoraußenseitig an gebracht wird.

Beim statorinnenseitigen Anbringen der Polymerschicht kann der Stator bereits im Gehäuse eingehaust sein.

Beim statoraußenseitig Anbringen der Polymerschicht kann kein Polymermaterial auf die Innenseite des Stators gelangen.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Auf trägen des thermoplastischen Schmelzklebstoffs vollautoma tisch, insbesondere mit einem Roboter erfolgt.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Po lymerschicht aus einem Material erzeugt wird, das innerhalb weniger Sekunden bis Minuten bei Normalbedingungen (Raumtem peratur ca. 25°C und Druck von ca. 1 bar) erstarrt. Mögliche Materialen liegen hierbei im Bereich der Polyolefine, Poly amide, Polypropylene, Polyethylene, oder generell der Klasse der kommerziell verfügbaren Schmelzklebstoffe. Die Auswahl ist hierbei hinsichtlich der Anhaftungseigenschaften am Wi ckelkopf und der benötigten Formflexibilität sowie der späte ren Applikations-, bzw. Härtungstemperatur der Vergussmasse zu treffen. Letztere kann nach Applikation der vorgenannten Sprühkleber-Trennschicht einfach in den Bereich zwischen Wi ckelkopf und Gehäuse eingebracht werden (gegossen oder dis pensiert), ohne dabei einen sehr aufwändigen Einhausungspro zess vollziehen zu müssen, welche herkömmliche Vergussprozes se teuer und oftmals unrentabel für einige Motoren in gewis sen Leistungsklassen machen. Die Polymerschicht als Sprühkle bergrenzfläche ermöglicht also kostengünstige, varianzunab hängige Wickelkopfvergüsse zu realisieren. Darüber hinaus ist die Aufgabe mit einem Verfahren zum Ver gießen eines Wickelkopfs eines Stators erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der vorgenannte Stator bereitgestellt oder nach dem vorgenannten Verfahren hergestellt wird, in ein Gehäuse einer elektrischen Maschine gefügt wird und zumindest ein Wickelkopf des Stators mit einer Vergussmasse und ohne weitere Hilfsmittel vergossen wird.

Bei einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Po lymerschicht nach dem Vergießen und Aushärten der Vergussmas se zumindest teilweise entfernt wird.

Bei einer Ausführungsform kann es zweckdienlich sein, wenn beide Wickelköpfe des Stators wie oben beschrieben mit einer Polymerschicht versehen und vorzugsweise vergossen werden.

Darüber hinaus ist eine elektrische vorzugsweise rotatorische Maschine mit dem vorgenannten Stator auch ein Teil dieser Of fenbarung.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung un ter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch :

FIG 1 einen vergrößerten Ausschnitt eines Stators ei ner rotatorischen elektrischen Maschine in per spektivischer Ansicht,

FIG 2 einen Schnitt durch das Blechpaket aus FIG 1, FIG 3 einen vergrößerten Ausschnitt der FIG 1, FIG 4 einen Wickelkopfvergussprozess nach dem Stand der Technik,

FIG 5 bis 7 verschiedene Verfahrensschritte eines Wickel kopfvergussverfahrens, und

FIG 8 ein Flussdiagramm des Wickelkopfvergussverfah- rens. In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszei chen versehen sein. Die Bezugszeichen sind lediglich zur Ver einfachung der Findung der mit den Bezugszeichen versehenen Elemente vorgesehen und haben keine einschränkende Wirkung auf den unter den Schutz gestellten Gegenstand inne.

FIG 1 zeigt beispielhaft einen vergrößerten Ausschnitt eines Stators 1 einer rotatorischen elektrischen Maschine in per spektivischer Ansicht, sodass die Innenseite nicht aber die Außenseite des Stators 1 zu sehen ist. Die elektrische Ma schine kann im Einzelfall als lineare elektrische Maschine ausgebildet sein. Andere üblicherweise vorhandene Komponenten der elektrischen rotatorischen Maschine, wie z.B. Rotor, Ro torwelle, Lagerschilde etc., sind in FIG 1 nicht dargestellt.

Der Stator 1 weist ein Blechpaket 2 mit einer Vielzahl von einzelnen Statorblechen auf.

FIG 2 zeigt einen Schnitt durch das Blechpaket 2. Aus FIG 2 ist insbesondere erkennbar, dass in das Blechpaket 2 (stator- innenseitig) Nuten 21 eingebracht sind. Das Herstellen des Blechpakets 2 erfolgt auf konventionelle Art und Weise und muss daher nicht näher erläutert werden.

Die Nuten 21 können - wie allgemein üblich - dadurch in das Blechpaket 2 eingebracht werden, dass bereits die Statorble che entsprechend ausgestanzt werden.

In die Nuten 21 sind Wicklungen 22 eines Statorwicklungssys tems eingebracht. Die Wicklungen 22 können ein mehrphasiges, beispielsweise ein dreiphasiges Statorwicklungssystem bilden. Die Wicklungen 22 der einzelnen Phasen werden in der Regel sequenziell nacheinander in die Nuten 21 eingebracht. Das Einführen der Wicklungen 22 als solches erfolgt auf konventi onelle Art und Weise und muss daher nicht näher erläutert werden. Die Wicklungen 22 können nach Bedarf als sogenannte wilde Wicklungen oder als sogenannte gelegte Wicklungen aus- gebildet sein. Die Wicklungen 22, z.B. Runddrähte, Lackdräh te, können beispielsweise als Kupferstränge aus einer Viel zahl von Kupferdrähten gebildet sein.

FIG 1 lässt weiterhin erkennen, dass der Stator 1 in ein Ge häuse 3, z.B. aus Aluminium gefügt ist.

FIG 1 zeigt einen Wickelkopf 4 des Stators 1. Der andere Wi ckelkopf liegt auf einem dem in FIG 1 gezeigten Ende des Sta tors 1 gegenüberliegenden Ende und ist der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Der Wickelkopf 4 wird durch freie, nicht in die Nuten 21 ein- gebrachte Wicklungensenden 23 gebildet. Dabei werden die aus den Nuten 21 in Längsrichtung des Stators 1 hervorspringenden Wicklungensenden 23 in einem Abstand 5 von einem Blechpaket ende 24 (einer Stirnseite des Stators 1) zu dem Wickelkopf 4 zusammengefasst beziehungsweise zusammengebunden. Das Zusam menbinden kann beispielsweise mit einem Klebeband o.Ä. erfol gen. Das Bilden des Wickelkopfes 4 aus den Wicklungensenden 23 als solches erfolgt auf konventionelle Art und Weise und muss daher nicht näher erläutert werden.

Der Abstand 5 kann beispielsweise etwa 5 mm bis 150 mm betra gen, je nach Größe des Stators 1.

Zwischen dem Blechpaketende 24 und dem Wickelkopf 4 verlaufen die Wicklungenenden 23 in etwa parallel zueinander und auch in etwa parallel zu der Längsachse des Stators 1.

FIG 1 ist weiterhin zu entnehmen, dass die Wicklungen 22 au ßerhalb des Blechpakets 2 in Umfangsrichtung des Stators 1 beziehungsweise des Wickelkopfes 4 voneinander beabstandet sind, sodass zwischen den Wicklungen 22 Zwischenräume 6 ge bildet sind.

Von den Nuten 21, den Wicklungen 22, den Wicklungsenden 23 und den Zwischenräumen 6 sind in den Figuren nur einige weni- ge mit ihrem Bezugszeichen versehen, um die Figuren nicht un nötig zu überfrachten.

Die Zwischenräume 6, vorzugsweise alle Zwischenräume 6 sind mit einer Polymerschicht 7 überspannt beziehungsweise abge deckt beziehungsweise bedeckt. Die Polymerschicht 7 haftet vorzugsweise ohne weitere Hilfs-/Haftmittel an den Wicklungs enden 23.

Die Polymerschicht 7 kann eine Dicke von etwa 0,1 mm bis 3 mm aufweisen, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 1,5 mm, bei spielsweise in etwa 1,0 mm aufweisen.

FIG 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der FIG 1. FIG 3 lässt erkennen, dass ein Zwischenraum 6 zwischen den Wick lungsenden 23 mit der Polymerschicht 7 überspannt beziehungs weise abgedeckt beziehungsweise bedeckt ist. Die Polymer schicht kann sich in Umfangsrichtung des Stators 1 zumindest zwischen den beiden benachbarten Wicklungsenden 23 und in Längsrichtung des Stators 1 vom Blechpaketende 24 bis zum Wi ckelkopf 4 erstrecken, um die Zwischenräume derart abzude cken, dass kein Durchfluss von flüssigem Medium, insbesondere von Wickelkopf-Vergussmasse, durch den Zwischenraum 6 durch (also von Statoraußenseite zu der Statorinnenseite oder umge kehrt) mehr möglich ist.

Die Polymerschicht 7 überspannt und verschließt somit den Zwischenraum 6 und haftet an beiden Wicklungsenden 23, durch die der Zwischenraum 6 gebildet ist.

Als Wickelkopf-Vergussmasse oder einfach Vergussmasse kann z.B. flüssiger Formstoff mit wärmeleitfähigen Partikeln ver wendet werden. Der Formstoff kann beispielsweise Reaktivharz, z.B. Epoxy, Polyurethan oder Polyester. Die als Mikropartikel in der Matrix eingebetteten wärmeleitfähigen Partikeln können beispielsweise Quarzmehl-, Quarzgut-, Bornitrid- oder Alumi niumoxid-Partikeln sein. Diese Aufzählungen der Materialien sind nicht vollständig. Auf die beschriebene Weise überspannt die Polymerschicht 7 vorzugsweise jeden Zwischenraum 6.

Beispielsweise erstreckt sich die Polymerschicht 7 in die Längsrichtung des Stators für etwa 5 mm bis 150 mm je nach Größe des Stators 1.

Dabei kann die Polymerschicht 6 die Zwischenräume statorin- nenseitig (wie in FIG 1 und FIG 3 gezeigt) und/oder stator außenseitig (nicht gezeigt) überspannen beziehungsweise abde cken.

Beispielsweise kann die Polymerschicht als ein Band ausgebil det sein, welches eine Breite größer-gleich (>) als der Ab stand 5 aufweist. Darüber hinaus kann das Band in sich ge schlossen sein, so dass es einen statorinnenseitigen und/oder statoraußenseitigen Bereich überspannt beziehungsweise ab deckt beziehungsweise bedeckt, an welchen Bereich die Zwi schenräume 6 angrenzen. Die Polymerschicht 7 kann somit als ein statorinnenseitiger und/oder statoraußenseitiger Kragen ausgebildet sein.

Vorzugsweise ragt die Polymerschicht 7 nicht in die für einen Rotor vorgesehene Bohrung des Stators 1 hinein.

Die Polymerschicht 7 kann ausgehärteten Kunststoffkleber um fassen, vorzugsweise aus dem ausgehärteten Kunststoffkleber bestehen.

Beispielsweise kann thermoplastischer Schmelzklebstoff, z.B. Polyolefin oder Polyamid verwendet werden. Konkret wurden gu te Ergebnisse erzielt mit den Materialien 3M Scotch Weid 3731, 3789 und 3779 der Firma 3M, wobei das erstgenannte Ma terial ein Polyolefin ist und die beiden anderen Materialien Polyamide sind.

Dabei kann der Kunststoffkleber in Form von Fäden aufge spritzt sein, so dass die Fäden in Form überlappender Schlei- fen aufeinander aufgeschleudert sind und eine Netzstruktur bilden, die den Zwischenraum 6 oder die Zwischenräume 6 über spannt. Die Fäden können einen Durchmesser ca. 50-500pm auf weisen.

Die Polymerschicht 7 kann an den Wicklungsenden 23 ohne wei tere Hilfs-/Haftmittel haften. Dies bedeutet insbesondere, dass es keiner weiteren Kleberschicht o.Ä. bedarf, damit die Polymerschicht 7 an den Wicklungsenden 23 haftet und die Zwi schenräume 6 und die Innenseite beziehungsweise die Bohrung des Stators 1 flüssigdicht macht.

Die Polymerschicht 7 kann auch RT (Raumtemperatur, ca. 25°C) härtende ausgehärtete Klebstoffe umfassen beziehungsweise aus solchen ausgebildet sein. Der verwendete Kunststoffkleber kann eine Faserverstärkung umfassen. Die Polymerschicht 7 kann durch Aufsprühen des Kunststoffklebers gebildet sein und beispielsweise Form einer Sprühtapete aufweisen. Der Kunst- stoffkleber kann chemisch härtend sein, so z.B. können Duro- mere Kunststoffe verwendet werden, die beispielsweise UV- härtend sind. Es können physikalisch härtende Kunststoffe als Kunststoffkleber verwendet werden. Es können gefüllte Kunst stoffe (Fasern, Partikeln) als Kunststoffkleber verwendet werden, sofern diese applizierbar bleiben, z.B. in Form einer Sprühtapete. Es können auch lösemittelhaltige Kunststoffe als Kunststoffkleber verwendet werden, welche sich durch Verduns tung des Lösemittels verfestigen (z.B. Haarlack, PVA). Es können Reaktivharze (z.B. Epoxy, PEI, PU) als Kunststoffkle ber verwendet werden.

Obwohl in FIG 1 und 3 nur auf den Wickelkopf 4 Bezug genommen wird, versteht es sich, dass ein dem Wickelkopf 4 gegenüber liegenden Wickelkopf ebenfalls eine Polymerschicht aufweisen kann, die auf die gleiche Weise wie die oben beschriebene Po lymerschicht 7 angeordnet sein kann und die entsprechenden Zwischenräume überspannt, um Durchfluss von flüssigem Medium in die für den Rotor vorgesehene Statorbohrung zu vermeiden. FIG 4 verdeutlicht die in der Beschreibungseinleitung erwähn ten Probleme des Standes der Technik. FIG 4 lässt den Stator 1 der Figuren 1 bis 3 erkennen, der in ein Gehäuse 3 gefügt ist. Zwischen den Wicklungsenden 23, die zwischen dem Blech paketende 24 und dem Wickelkopf 4 verlaufen, sind Zwischen räume 6 vorhanden. FIG 4 lässt erkennen, dass beim Wickel kopfvergießen mit einer Vergussmasse 100 diese durch die Zwi schenräume 6 in die Statorbohrung fließt, wenn kein Zusatz werkzeug verwendet wird. Das Zusatzwerkzeug kann z.B. ein Dorn oder ein großes Kunststoffrohr sein, welches das Hinein fließen in die Statorbohrung verhindert. Das Zusatzwerkzeug muss immer abgedichtet sein und hängt von dem Durchmesser der Bohrung ab, ist also abhängig von der Motorgröße.

Die Polymerschicht 7 ist weder von dem Durchmesser der Boh rung noch von der Maschinengröße abhängig.

Figuren 5 bis 7 zeigen beispielhaft verschiedene Verfahrens schritte eines vollautomatisierten Wickelkopfvergussverfah- rens, dessen Flussdiagramm in FIG 8 dargestellt ist.

Es wird also nun auf Figuren 5 bis 8 Bezug genommen.

FIG 5 zeigt den Stator 1 mit dem Wickelkopf 4. Darüber hinaus ist die Polymerschicht 7 zu erkennen, die einen einzigen Zwi schenraum 6 zwischen zwei Wicklungsenden 23 überspannt.

Darüber hinaus zeigt FIG 5 eine Einrichtung 10, die einen ihr zugeordneten Roboterarm 11 steuert. An seinem freien Ende trägt der Roboterarm 11 eine Düse 12, der thermoplastischer Schmelzklebstoff zugeführt wird. Die Düse 12 kann auch einen Speicher mit thermoplastischen Schmelzklebstoff enthalten. Dabei wird mittels der Düse 12 ein Faden 13 des thermoplasti schen Schmelzklebstoffs erzeugt. Während des Erzeugens wird die Düse 12 derart verfahren, dass der Faden 13 durch die Verfahrbewegung der Düse 12 beispielsweise auf den Zwischen raum 6 aufgetragen wird, um diese beispielsweise in Form ei ner Netzstruktur zu überspannen - Schritt S1 der FIG 8. Dabei können bei dem Roboterarm 11 alle drei räumlichen Frei heitsgrade ausgenutzt werden. Der Faden 13 kann einen Durch messer beispielsweise in einem Bereich zwischen 50 gm und 500 gm aufweisen.

Der thermoplastische Schmelzklebstoff kann der Düse 12 mit einem Arbeitsdruck zugeführt werden, der zwischen 1 bar und 10 bar liegt, und/oder mit einer Arbeitstemperatur, die zwi schen 180°C und 220°C liegt.

In einem konkreten Versuch wurde beispielsweise ein Klebstoff auf der Basis eines Polyolefins mit einer Schmelztemperatur von ca. 200°C verwendet. Der Klebstoff wurde mit einer Ar beitstemperatur T von 220°C und einem Druck p von 3 bar auf gespritzt. Der Klebstoff trat mit einer Geschwindigkeit von ca. 5m/s aus der Düse 30 aus. Der Abstand der Düse 14 von dem jeweiligen flächigen Bereich betrug ca. 8 cm, die Dreh zahl der Düse 12 lag bei 600 U/min. Die Schlingen 13 hafteten sehr gut auf den Wicklungsenden 23 und führten zu einer voll ständigen Überspannung der zu verschließenden Zwischenräumen 6.

Dieser Prozessschritt und auch die weiteren nachfolgend be schriebenen Prozessschritte können beispielsweise von einem optischen Erfassungssystem 14, beispielsweise von einer Kame ra, z.B. von einer 3D-Kamera zwecks Kontrolle, beispielsweise Qualitätskontrolle erfasst werden. Das optische Erfassungs system 14 ist der Einrichtung 10 zugeordnet. Die Einrichtung 10 kann dazu eingerichtet sein, das von dem optischen Erfas sungssystem 14 Aufgenommene zu verarbeiten und/oder zu analy sieren und basierend darauf die Steuerung des Roboterarms 11 dementsprechend anzupassen. Dabei können der erfasste Ort und der erfasste Verlauf der Zwischenräume 6 einer Einrichtung 10 zugeführt werden. Die Einrichtung 10 kann dadurch in der Lage sein, den erfassten Ort und den erfassten Verlauf der zu be spritzenden Zwischenräume 6 beim Verfahren der Düse 12 ent sprechend zu berücksichtigen. FIG 6 zeigt einen weiteren Prozessschritt, bei welchem der Faden 13 schichtweise und flächendeckend aufgeschleudert wird - Schritt S2 der FIG 8. Die Düse 12 wird so verfahren, dass die Polymerschicht 7 mehrere vorzugsweise alle Zwischenräume 6 überspannt. Die Polymerschicht 7 bleibt statorinnenseitig an den Wicklungsenden 23 haften.

Diese Art, die Polymerschicht 7 aufzutragen, ist auch dann möglich, wenn der Stator 1 bereits in das Gehäuse 3 gefügt ist.

Es versteht sich, dass die Polymerschicht 7 auch statoraußen seitig aufgetragen werden kann (hier nicht gezeigt).

FIG 7 zeigt einen Prozessschritt, bei welchem der Stator 1 in das Gehäuse 3 gefügt wird und sein Wickelkopf 4 mit einer Vergussmasse 100 vergossen wird - Schritt S3 der FIG 8. Dabei dringt die Vergussmasse 100 aufgrund der Polymerschicht 7 nicht in die für den Rotor vorgesehene Bohrung des Stators 1 ein.

Die Vergussmasse 100 ist ein besserer Wärmeleiter als die Luft und bindet den Wickelkopf 4 an das Gehäuse 3 thermisch an. Dadurch die Anzahl der im Betrieb im Wickelkopf entste henden Hotspots deutlich reduziert.

Darüber hinaus kann die Polymerschicht 7, nachdem die Ver gussmasse 100 ausgehärtet ist, zumindest teilweise abgezogen werden.

Der mit dem Gehäuse 3 fertig vergossene Stator 1 kann an schließend bei einer elektrischen vorzugsweise rotatorischen Maschine verwendet werden. Eine elektrische vorzugsweise ro tatorischen Maschine mit dem mit dem Gehäuse 3 vergossenen Stator 1 ist somit ein Teil der vorliegenden Offenbarung.

Zusammengefasst, ermöglichen der hier beschriebene Stator und die hier beschriebenen Verfahren, eine Einhausung durch z.B. einen Innendorn als Vergusswerkezeug, welche bei herkömmli chen Vergussprozessen sehr aufwändig ist, da sie varianzab hängig ist, einzusparen.

Die Polymerschicht ist varianzunabhängig und kann vollautoma tisiert aufgebracht werden. Außerdem kann die Polymerschicht zumindest teilweise oder fast vollständig recyclet werden.

Der Wickelkopfverguss stellt sich somit nichtmehr als aufwän diger, großteils händischer, Prozess dar, sondern kann kom plett automatisiert vollzogen werden.

Hierdurch wird es kostengünstig und kosteneffizient reali sierbar kleinere Achshöhen mit hoher Variantenvielfalt mit tels eines Wickelkopfvergusses thermisch zu verbessern, so- dass eine höhere Leistungsklasse erreicht werden kann oder die generelle Betriebstemperatur bei gleicher Leistung ge senkt wird, was im Umkehrschluss zu einer höheren Lebensdauer der Maschine führt.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen. Beispielsweise können jene Merkmale, die im Kontext der Ver fahren offenbart wurden, auch zur Weiterbildung des beschrie benen Stators verwendet werden und umgekehrt.