本发明涉及电机、特别是用于机动车辆的传动系的电机的定子，该定子包括定子本体，该定子本体具有多个定子槽，所述定子槽轴向延伸穿过定子本体并且在所述定子槽中接纳有由多个电导体构成的定子绕组，该定子绕组在定子本体的两个端面处引出，以在每种情况下形成绕组头部。本发明还涉及用于生产定子的方法。
背景技术：
1、电动马达越来越多地用于驱动机动车辆，以提供需要化石燃料的内燃发动机的替代方案。已经做出巨大努力来改善电力驱动装置对日常使用的适用性，并且还能够为用户提供他们所习惯的驾驶舒适性。
2、可以在由erik schneider、frank fickl、bernd cebulski和jens liebold于德国汽车杂志atz第63卷、05/20 6、第360页至365页上发表的标题为：hochintegrativ undflexibel elektrische antriebseinheit für e-fahrzeuge [highly integrative andflexible electric drive unit for e-vehicles（用于电动车辆的高度集成且灵活的电驱动单元）]的文章中找到对电驱动装置的详细描述。该文章描述了用于车辆的车轴的驱动单元，该驱动单元包括相对于锥齿轮差速器同心布置的电动马达。这种驱动单元也被称为电动车轴。
3、除了纯电动操作的传动系之外，混合动力传动系也是已知的。混合动力车辆的这种传动系通常包括内燃发动机和电动马达的组合，并且能够例如在城市区域中实现同时允许足够里程和可用性两者的纯电动操作模式，特别是在越野行驶时也是如此。另外，在某些操作情况下，还可以同时通过内燃发动机和电动马达来提供驱动。
4、为了电机、特别是用于上述混合动力机动车辆或全电动机动车辆或者还用于轮毂驱动装置的电机的开发，用于电机的定子的根本上不同的绕组技术是已知的。
5、具有中空筒形定子、即被设计为内转子机器并且构造成用作机动车辆的牵引驱动装置的电机通常具有带有矩形横截面的定子绕组，以便实现高功率密度。因此，在旨在用于驱动机动车辆的电机中，定子绕组通常被设计为i形夹绕组或发夹式绕组。在这种情况下，例如，大致i形或u形的导线区段从定子的一个端面被引入到定子槽中并且然后在定子的相反端面处成形并例如通过焊接进行连接。
6、在这些定子的生产中，在具有成本效益且可靠地制造定子方面存在各种挑战。一些必要且也成本密集型的生产步骤是：例如借助于绝缘纸将绕组与定子槽绝缘；通过使用无铆钉铆接接合、结合清漆胶合或使用焊接将定子的单个叠片或叠片式芯部固定；借助于弯折工具形成发夹式绕组的发夹或者借助于槽封闭楔形件封闭定子槽。
技术实现思路
1、因此，本发明的目的是提供一种定子，该定子在其生产方面被优化并且可以特别便宜地制造。本发明的另一目的是提供一种用于生产定子的改进方法。
2、该目的通过一种电机、特别是用于机动车辆的传动系的电机的定子来实现，该定子包括定子本体，该定子本体具有多个定子槽，所述定子槽轴向延伸穿过定子本体并且在所述定子槽中接纳有由多个电导体构成的定子绕组，该定子绕组在定子本体的两个端面处引出，以在每种情况下形成绕组头部，在定子本体中或定子本体上注射模制有至少一个塑料注射模制元件。
3、其优点在于，在通过注射模制生产的部件中借助于注射模制的塑料注射模制元件可以提供多种不同的功能。注射模制元件的这些功能可以例如选自固定功能、封闭功能、绝缘功能和/或密封功能的组。
4、在这种情况下，特别优选地是，定子本体的多个单独的叠片或叠片式芯部借助于塑料注射模制元件相对于彼此固定就位。这特别地消除了对借助于结合清漆、无铆钉铆接和/或焊接进行固定/稳定/封装的需要，因为这通过塑料注射模制元件来实现。
5、用于形成塑料注射模制元件的塑料可以是热固性塑料、比如说例如环氧树脂，但原则上也可以设想是其他塑料。优选地，塑料注射模制元件由塑料形成。原则上，也可以设想的是，塑料注射模制元件也可以由若干种不同的塑料例如借助于双注射模制过程形成。
6、塑料注射模制元件优选地设计为一个件。然而，也可以设想的是，塑料注射模制元件由若干个部分形成，在这种情况下还优选地是，塑料注射模制元件的多个部分由相同的塑料形成。
7、原则上，可以设想在定子中或定子上存在若干个塑料注射模制元件。
8、本发明的重要方面在于，塑料注射模制元件注射模制在定子本体中或定子本体上。这意味着塑料注射模制元件在注射模制过程期间已经形成在定子本体中或定子本体上，而不是随后作为单独的部件布置在定子中或定子上。
9、根据本发明的定子旨在用于在电机中使用。电机用于将电能转换为机械能并且/或者将机械能转换为电能，并且电机通常包括被称为定子或电枢的静止部分以及被称为转子、相对于静止部分以可移动的方式、特别是以可旋转的方式布置的部分。特别地，电机被定尺寸成使得可以实现超过50 km/h、优选地超过80 km/h、并且特别地超过100 km/h的车辆速度。电动马达特别优选地具有超过30 kw、优选地超过50 kw、并且特别地超过70 kw的输出。此外，优选的是，电机提供大于5000 rpm、特别优选地大于10,000 rpm、非常特别优选地大于12,500 rpm的速度。
10、特别地，定子可以通过有时也被称为逆变器的电力电子单元供应有电流。电力电子单元优选地是对到定子的电流进行控制和调节的不同部件的组合，所述不同的部件优选地包括为此目的所需的外围部件、比如冷却元件或电力供应单元。特别地，电力电子单元包括配置成对电流进行控制或调节的一个或更多个电力电子部件。这些电力电子部件特别优选地是一个或更多个功率开关、比如功率晶体管。电力电子单元特别优选地具有多于两个相或电流路径、特别优选地三个相或电流路径，所述相或电流路径彼此分离并且各自具有至少一个单独的电力电子部件。电力电子单元优选地被设计成用于对每个相的功率进行控制或调节，其中，峰值功率、优选地连续功率为至少10 w、优选地至少100 w、特别优选地至少1000 w。电力电子单元优选地经由hv端子（hv=高压）连接至定子的定子绕组。
11、出于本技术的目的，机动车辆是通过机器动力移动而不受铁路轨道的约束的陆地车辆。机动车辆可以例如选自乘用车、卡车、小型摩托车、轻型机动车辆、摩托车、公共汽车/客车或牵引车的组。
12、根据本发明的定子可以优选地构造成用于径向通量型机器。径向通量型机器的定子通常具有筒形或呈筒形环的形状的结构，并且通常包括由电工钢片材构成的定子本体，所述电工钢片材彼此电绝缘并且以分层的方式构造并被封装以形成叠片式芯部。这种结构使定子中的由定子场引起的涡流最小化。围绕圆周分布的定子槽以平行于转子轴延伸的方式嵌入到电工钢片材中并且接纳定子绕组或定子绕组的各部分。根据朝向表面的结构，槽可以用封闭元件、比如封闭楔形件或覆盖件等进行封闭，以防止定子绕组分离。
13、定子本体优选地被设计为一个件。一件式定子本体的特征在于以下事实：在圆周上观察时，整个定子本体形成为一个件。定子本体通常由多个堆叠的叠片式电工钢片材形成，其中，电工钢片材中的每个电工钢片材闭合以形成圆形环。单独的叠片可以例如通过粘合剂结合、焊接或螺纹连接在定子本体中保持在一起。
14、定子的定子齿优选地形成在定子本体中。定子齿是定子本体的部件，这些定子齿被设计为定子本体的径向向内指向（内转子）或径向向外指向（外转子）的周向间隔开的齿状部分，并且在这些定子齿的自由端部与转子本体之间形成有用于磁场且用于转子的旋转运动的空气间隙。转子与定子之间的非磁性间隙被称为空气间隙。例如，在径向通量型机器中，空气间隙是具有下述径向宽度的大致环形的间隙：该径向宽度对应于转子本体与定子本体之间的距离。
15、定子绕组嵌入在根据本发明的定子的定子槽中。定子绕组包括导电导体，所述导电导体具有远大于其直径的纵向范围。定子绕组通常可以具有任何横截面形状。矩形横截面形状是优选的，因为这些矩形横截面形状允许高封装密度并且因此实现高功率密度。特别优选地，定子绕组由铜形成。
16、绕组优选地设计为i形夹绕组或发夹式绕组。
17、在从属权利要求中说明了本发明的其他有利的实施方式。从属权利要求中单独列出的特征可以以技术上有意义的方式彼此组合，并且可以限定本发明的其他实施方式。另外，在说明书中更详细地指定和说明了权利要求中指示的特征，其中，示出了本发明的其他优选实施方式。
18、根据本发明的有利实施方式，定子槽可以各自具有槽基部和在横截面上径向延伸的槽侧壁，其中，塑料注射模制元件完全覆盖槽侧壁和槽基部。这种实施方式的优点在于，侧壁和槽基部涂覆有塑料，从而免除单独的绝缘纸的使用。不言而喻，塑料具有用于该目的的电绝缘性能。在这种情况下还优选的是，塑料注射模制元件在槽侧壁和槽基部上具有基本上均匀的层厚度。通过完全覆盖侧壁和槽基部，还可以在定子槽与定子本体之间形成流体密封，使得定子也可以因此具有对定子槽的流体冷却。此外，塑料注射模制元件可以形成在槽侧壁和槽基部上，以支持定子叠片或叠片式定子芯部的固定。
19、根据本发明的另一优选改进方案，定子槽还可以各自具有在横截面上径向延伸的槽开口，其中，塑料注射模制元件封闭槽开口。这使得可以使用塑料注射模制元件径向向内封闭定子槽并且例如，可以省去以其他方式需要的槽封闭楔形件。
20、特别优选的是，覆盖槽侧壁和槽基部的塑料注射模制元件以及封闭槽开口的塑料注射模制元件形成为一个件、优选地整体形成。
21、此外，根据本发明的同样有利实施方式，塑料注射模制元件可以具有第一筒形环状部段，该第一筒形环状部段从定子本体轴向延伸出并且在第一绕组头部下方径向延伸；并且/或者塑料注射模制元件可以具有第二筒形环状部段，该第二筒形环状部段从定子本体轴向延伸出并且在第一绕组头部上方径向延伸；并且/或者塑料注射模制元件可以具有第三筒形环状部段，该第三筒形环状部段从定子本体轴向延伸出并且在第二绕组头部下方径向延伸；并且/或者塑料注射模制元件可以具有第四筒形环状部段，该第四筒形环状部段从定子本体轴向延伸出并且在第二绕组头部上方径向延伸。
22、筒形环状部段中的一个或更多个筒形环状部段可以用于在定子中或定子上限定不同的空间和区域，这些空间和区域可以具有不同的功能。例如，可以设想使用第一筒形环状部段来限定湿空间与干空间之间的分隔。
23、在这种情况下，特别优选地是，第一筒形环状部段和/或第二筒形环状部段和/或第三筒形环状部段和/或第四筒形环状部段与覆盖槽侧壁和槽基部的塑料注射模制元件形成为一个件、优选地整体形成。
24、在这种情况下，还特别优选地是，第一筒形环状部段和/或第二筒形环状部段和/或第三筒形环状部段和/或第四筒形环状部段与封闭槽开口的塑料注射模制元件形成为一个件、优选地整体形成。
25、根据本发明的另一特别优选实施方式，塑料注射模制元件可以具有第一连接部段，该第一连接部段至少部分地覆盖定子本体的外侧向表面。这可以特别地实现定子本体与连接结构、比如马达壳体或定子承载件的热分离。如果来自定子的热不旨在或不可以经由其外侧向表面而是例如特别地经由流体冷却、特别是借助于冷却油的流体冷却传递至热敏感的相邻结构或部件，则这可能是特别理想的。在这种情况下，连接部段可以优选地在定子本体与连接结构之间设计成摩擦和/或形状配合。
26、在这种情况下，还优选地是，连接部段与塑料注射模制元件的第一筒形环状部段和/或第二筒形环状部段好/或第三筒形环状部段和/或第四筒形环状部段形成为一个件、优选地整体形成。
27、还优选地是，连接部段与覆盖槽侧壁和槽基部的塑料注射模制元件形成为一个件、优选地整体形成。
28、还可以优选地是，连接部段与封闭槽开口的塑料注射模制元件形成为一个件、优选地整体形成。
29、此外，本发明还可以进一步改进成使得在每种情况下，在两个相邻的定子槽之间周向地形成有轴向延伸穿过定子本体的定子齿，并且塑料注射模制元件覆盖一个或更多个定子齿的一个端面。这可以特别地改进槽绝缘。在本发明的同样优选实施方式中，塑料注射模制元件也可以具有轮廓，该轮廓从端面轴向突出并且在对应的卷绕头部扭转期间用作成形工具。其结果是，位于定子本体的端面处的塑料注射模制元件的几何形状被设计成使得例如发夹式绕组的发夹可以直接在这个几何形状上弯折并且不需要额外的工具。定子绕组导体在定子本体外部的绕组头部区域中的这种弯折也被称为交错或扭曲。
30、在这种情况下，还优选地是，轮廓与塑料注射模制元件的第一筒形环状部段和/或第二筒形环状部段和/或第三筒形环状部段和/或第四筒形环状部段形成为一个件、优选地整体形成。
31、还优选地是，轮廓与覆盖槽侧壁和槽基部的塑料注射模制元件形成为一个件、优选地整体形成。
32、还可以优选地是，轮廓与封闭槽开口的塑料注射模制元件形成为一个件、优选地整体形成。
33、此外，还可以优选地是，轮廓与形成连接部段的塑料注射模制元件形成为一个件、优选地整体形成。
34、还可以有利地进一步发展本发明，使得从定子本体轴向延伸出的第二筒形环状部段在第一绕组头部上方径向延伸并且低于定子本体的外径径向延伸，并且/或者从定子本体轴向延伸出的第四筒形环状部段在第二绕组头部上方径向延伸并且低于定子本体的外径径向延伸。例如，这可以用于将湿空间与诸如马达壳体之类的连接结构热分离，以便相应地保护定子周围的热敏感区域免受不需要的热载荷。
35、根据本发明的主题的另一优选实施方式，第一筒形环状部段和/或第二筒形环状部段和/或第三筒形环状部段和/或第四筒形环状部段可以各自具有用于将至少一个部件连接至筒形环状部段的至少一个形状配合装置。这使得能够进一步优化系统集成并且进一步消除单独的部件。
36、本发明的目的还可以通过一种用于生产电机、特别是用于机动车辆的传动系的电机的定子、特别是根据权利要求1至9中的一项所述定子的方法来解决，该方法包括以下步骤：
37、• 提供定子，该定子具有定子本体，该定子本体具有多个定子槽，所述定子槽轴向延伸穿过定子本体并且在所述定子槽中可以定位有由多个电导体构成的定子绕组，
38、• 将定子插入到注射模制机器的注射模制工具中，
39、• 将至少一个塑料注射模制元件注射模制在定子本体中或定子本体上，以及
40、• 将定子从注射模制工具中移除。
41、因此，本发明的重要方面是简化生产过程并且将定子的先前分隔的部件的若干个功能组合在一个或更多个塑料注射模制元件中，所述一个或更多个塑料注射模制元件在注射模制过程中形成。
42、应当理解的是，所描述的各个功能及其结构元件可以单独组合或以任何组合的方式组合。例如，塑料注射模制元件可以只使用塑料而不使用用于使发卡弯曲的轮廓来实现槽绝缘。