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Die Erfindung betrifft ein Polzahnmodul für eine elektrische Maschine. Das Polzahnmodul umfasst einen Polzahn mit einem Polkopf und einem Polschuh. Des Weiteren weist das Polzahnmodul eine Spule auf, welche um eine Umfangsfläche des Polzahns zwischen dem Polkopf und dem Polschuh angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Aktivteil mit einem Polzahnmodul sowie eine elektrische Maschine mit einem Aktivteil.
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Bei elektrischen Maschinen, wie beispielsweise Elektromotoren, besteht die Notwendigkeit, stromführende Komponenten, wie beispielsweise Spulen, elektrisch zu isolieren. Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind zur elektrischen Isolation stromführender Komponenten elektrischer Maschinen verschiedene Möglichkeiten bekannt.
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Eine Möglichkeit zur elektrischen Isolation der Spulen ist der Einsatz von Isolationspapier. Das Isolationspapier wird als Nutisolation in Nuten eines Blechpakets des Stators oder Rotors eingesetzt, in denen die Spulen verlegt sind. Der Nachteil des Isolationspapiers als Nutisolation besteht darin, dass der Aufwand bei der Montage der Isolierung der elektrischen Maschine besonders hoch ist. Für jede Nut des Blechpakets des Stators oder Rotors der elektrischen Maschine ist das Isolationspapier zu falten und in die Nut einzulegen.
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Eine weitere Möglichkeit zur elektrischen Isolation der Spulen ist die Verwendung von Spulenkörpern aus Kunststoff. Ein Spulenkörper ist ein rechteckiger oder zylindrischer Rohrabschnitt mit oder ohne seitliche Flansche, auf den eine Spule beispielsweise aus Draht gewickelt werden kann.
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Werden in der weiteren Montage, die mit Isolationspapier oder einem Kunststoffkörper die elektrisch isolierten Spulen getränkt, geträufelt oder vergossen, so ist mit einem erhöhten Aufwand bei der Abdichtung der Vergussform oder mit einer Nachbearbeitung zu rechnen, um die elektrische Isolierung durch die Vergussmasse zu gewährleisten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrische Isolierung und deren Montage für eine elektrische Maschine zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Polzahnmodul für eine elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Diese Aufgabe wird auch gelöst durch ein Aktivteil für eine elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 5 und eine elektrische Maschine mit einem Aktivteil gemäß Patentanspruch 9. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
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Durch die Erfindung ist ein Polzahnmodul für eine elektrische Maschine bereitgestellt. Das Polzahnmodul weist einen Polzahn mit einem Polkopf und einem Polschuh auf. Der Polzahn weist bevorzugt einen Polschuh, einen Polkern und einen Polkopf auf, wobei der Polkern zwischen dem Polkopf oder Polzahnkopf und dem Polschuh angeordnet ist. Bevorzugt umfasst der Polzahn mehrere Einzelbleche, welche zusammen ein Blechpaket bilden. Mit anderen Worten kann der Polzahn als Blechpaket mit mehreren Einzelblechen ausgebildet sein. Zum Bilden des Blechpakets werden die Einzelbleche bevorzugt in eine Paketierrichtung aneinander paketiert. Bei dem Polzahn handelt es sich bevorzugt um einen Einzelpolzahn.
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Ferner weist das Polzahnmodul eine Spule auf, welche um eine Umfangsfläche des Polzahns zwischen dem Polkopf und dem Polschuh angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Spule um die Umfangsfläche des Polzahns, insbesondere um einen Zentralbereich des Polzahns zwischen Polkopf und Polschuh, gewickelt. Mit Umfangsfläche des Polzahns ist insbesondere eine Mantelfläche des Polzahns zwischen dem Polkopf und dem Polschuh gemeint. Bei der „Spule“ handelt es sich bevorzugt um einen elektrisch leitfähigen Draht, welcher um die Umfangsfläche des Polzahns gewickelt ist.
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Um die Spule gegenüber dem Polzahn elektrisch zu isolieren, weist das Polzahnmodul einen Isolationskörper auf, welcher den Polzahn umschließt und dazu eingerichtet ist, den Polzahn elektrisch gegenüber der um den Polzahn angeordneten Spule zu isolieren. Mit anderen Worten ist der Isolationskörper dazu eingerichtet, eine Hülle um den Polzahn zu bilden, welche den Polzahn zumindest teilweise, also vollständig oder teilweise, umgibt oder einfasst oder umfasst. Zum Umschließen des Polzahns weist der Isolationskörper ein Mittelstück, ein erstes Rahmenelement und ein zweites Rahmenelement auf. Der Isolationskörper ist bevorzugt einteilig oder einstückig ausgebildet. Bevorzugt ist der Isolationskörper aus einer Spritzgussmasse, insbesondere Kunststoff, gebildet. Zum Einfassen des Polzahns mittels des Isolationskörpers oder zum Ausbilden des Isolationskörpers wird bevorzugt Kunststoff, aus welchem der Isolationskörper gebildet sein kann, um den Polzahn gespritzt. Mit anderen Worten kann der Polzahn mit Kunststoff unter Ausbildung des Isolationskörpers umspritzt werden. Alternativ kann der Isolationskörper auch zweiteilig ausgebildet sein, also sich aus zwei Teilen zusammensetzen. Zum Einfassen des Polzahns mittels des Isolationskörpers kann der Isolationskörper an den Polzahn gesteckt werden. Mit anderen Worten kann der Isolationskörper um den Polzahn gestülpt werden. Beispielsweise kann der Isolationskörper zwei Isolationskörperhälften umfassen, von denen jeweils eine Hälfte einem Bereich des Polzahns, insbesondere einer Hälfte des Polzahns, zugeordnet ist.
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Das Mittelstück des Isolationskörpers ist zwischen der Spule und der Umfangsfläche angeordnet und umgibt die Umfangsfläche des Polzahns zumindest teilweise. Die Spule ist also bevorzugt um das Mittelstück gewickelt. Das erste Rahmenelement schließt an einer Seite des Mittelstücks, welche dem Polkopf zugewandt ist, an. Bevorzugt liegt das erste Rahmenelement auf dem Polkopf auf. Der Polkopf liegt also bevorzugt frei und wird nicht von dem Isolationskörper umfasst. Das zweite Rahmenelement schließt an einer gegenüberliegenden Seite des Mittelstücks, welche dem Polschuh zugewandt ist, an und fasst den Polschuh ein. Mit anderen Worten kann das zweite Rahmenelement dazu eingerichtet sein, den Polschuh zu umranden oder einzurahmen. Mit anderen Worten kann das zweite Rahmenelement eine Fassung für den Polschuh bilden. Durch das Mittelstück und die zwei Rahmenelemente - erstes Rahmenelement und zweites Rahmenelement - ist der Isolationskörper bevorzugt nach Art eines Spulenkörpers ausgebildet. Je nach Form des Polzahns ist das Mittelstück bevorzugt als rechteckiger oder zylindrischer Rohrabschnitt ausgebildet. Die zwei Rahmenelemente bilden bei einem nach einem Spulenkörper ausgebildeten Isolationskörper bevorzugt seitliche Flansche.
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Durch den Isolationskörper kann auf besonders einfache und zuverlässige Art und Weise eine elektrische Isolierung der um den Polzahn gewickelten Spule sichergestellt werden. Zudem kann der Isolationskörper zur mechanischen Fixierung der Spule genutzt werden.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Gemäß einer Weiterbildung weist das Mittelstück mehrere Öffnungen auf, welche im Mittelstück in eine Umfangsrichtung um die Umfangsfläche des Polzahns herum in vorbestimmten Abständen zueinander angeordnet sind. Mit „Öffnungen“ sind bevorzugt Löcher oder Schlitze gemeint. Durch die Öffnungen, insbesondere mithilfe einer Vergussmasse oder Füllung in den Öffnungen, stehen die Spule, welche um das Mittelstück herum angeordnet ist, und der Polzahn in thermischer Wirkverbindung miteinander, wodurch eine gute Ableitung von Wärme, insbesondere über ein Gehäuse der elektrischen Maschine an eine Umgebung der elektrischen Maschine, möglich ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das erste Rahmenelement und/oder das zweite Rahmenelement zumindest zwei Außenkanten auf, welche sich in eine Haupterstreckungsrichtung des Polzahns erstrecken, wobei eine erste Außenkanten der zumindest zwei Außenkanten ein Aufnahmeprofil aufweist, welches sich entlang der ersten Außenkante erstreckt. Eine der ersten Außenkante gegenüberliegende zweite Außenkante weist einen mit dem Aufnahmeprofil der ersten Außenkante korrespondierende Form auf. Beispielsweise kann die erste Außenkante als Aufnahmeprofil eine Nut, ein U-Profil, ein Winkel-Profil oder ein L-Profil aufweisen. Mit „Nut“ ist bevorzugt eine Vertiefung oder Rille gemeint. Besonders bevorzugt erstreckt sich das Aufnahmeprofil vollständig entlang der ersten Außenkante. Da die zweite Außenkante einen der ersten Außenkante korrespondierende Form oder korrespondierendes Profil aufweist, kann die zweite Außenkante abgerundet sein oder eine der Nut angepasstes Profil oder ein Winkel-Profil oder ein L-Profil aufweisen. Durch die einander korrespondierenden Außenkanten können die Polzahnmodule auf besonders einfache und zuverlässige Art und Weise dichtend zusammengesteckt oder aneinandergefügt werden.
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Besonders bevorzugt sind das erste Rahmenelement und/oder das zweite Rahmenelement rechteckig ausgebildet. Dabei weisen das erste Rahmenelement und/oder das zweite Rahmenelement vier Außenkanten auf, von denen sich die erste Außenkante und die zweite Außenkante in die Haupterstreckungsrichtung des Polzahns erstrecken. Die beiden anderen Außenkanten - die dritte Außenkante und die vierte Außenkante - erstrecken sich senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Polzahns. Zusammen bilden die vier Außenkanten bevorzugt die rechteckige Form oder das rechteckige Profil des ersten Rahmenelements und/oder zweiten Rahmenelements aus. Zur Bildung des ersten Rahmenelements und/oder des zweiten Rahmenelements weist das erste Rahmenelement und/oder zweite Rahmenelement vier Innenkanten auf, von denen sich zwei parallel zu der ersten Außenkante und zu der zweiten Außenkante in die Haupterstreckungsrichtung des Polzahns erstrecken. Die beiden anderen Innenkanten - dritte Innenkante und vierte Innenkante - erstrecken sich parallel zu der dritten Außenkante und der vierten Außenkante senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung. Bevorzugt sind die Längen der Innenkanten des ersten Rahmenelements und/oder des zweiten Rahmenelements an die Umfangsfläche des Polzahns, insbesondere an die Umfangsfläche des Polzahns im Bereich des Mittelstücks, angepasst.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Isolationskörper ferner ein Trägerelement aufweist, welches an dem ersten Rahmenelement angeordnet ist. Bevorzugt ist das Trägerelement an einer Außenkante des ersten Rahmenelements angeordnet. Da das erste Rahmenelement bevorzugt rechteckig ausgebildet ist, ist das Trägerelement an einer der vier Außenkanten des ersten Rahmenelements angeordnet. Das Trägerelement ist dazu eingerichtet, zumindest ein Schaltringelement der elektrischen Maschine zu halten. Zudem weist das Trägerelement zumindest einen Aufnahmebereich auf, in dem das zumindest eine Schaltringelement angeordnet oder aufgenommen ist. Das Trägerelement nimmt das zumindest eine Schaltringelement insbesondere zumindest bereichsweise auf. Mit anderen Worten kann das Trägerelement als ein Schaltringsträger ausgebildet sein. Das Trägerelement bildet bevorzugt eine Halterung für das Schaltringelement. Bevorzugt weist der Aufnahmebereich als U-Profil auf. Bei dem Schaltringelement kann es sich beispielsweise um eine Stromschiene handeln. Das Schaltringelement ist insbesondere zum elektrischen Verschalten der Spule eingerichtet. Bevorzugt ist das Trägerelement derart an dem ersten Rahmenelement angeordnet, dass sich das Trägerelement, insbesondere eine Rückseite des Trägerelements, parallel zu einer Seitenfläche des Polkopfes, insbesondere senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung des Polzahns, erstreckt.
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Damit kommen dem Isolationskörper mehrere Funktionen zugute. Zum einen die elektrische Isolierung stromführender Komponenten untereinander und zum anderen die Halterung mechanisch zu befestigender Komponenten, wie beispielsweise dem Schaltringelement. Bevorzugt kann das Trägerelement mehrere Aufnahmebereiche, insbesondere mehrere aneinander angeordnete U-Profile, aufweisen, in denen jeweils ein Schaltringelement angeordnet ist. Durch die Integration des Trägerelements als Teil des Isolationskörpers ergibt sich der Vorteil, dass die Baugröße des Polzahnmoduls reduziert und damit der Bauraumbedarf beziehungsweise die Ausnutzung des Bauraums und der elektrischen Maschine verbessert wird.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Aktivteil für eine elektrische Maschine mit einem Polzahnmodul. Das Aktivteil kann als Rotor oder Stator ausgebildet sein. Das Aktivteil weist bevorzugt mehrere Polzahnmodule auf. Besonders bevorzugt weist das Aktivteil insgesamt 24 Polzahnmodule auf.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Aktivteil mehrere Polzahnmodule auf. Die jeweiligen Polzahnmodule sind bevorzugt wie das zuvor beschriebene Polzahnmodul ausgebildet. Dabei sind die mehreren Polzahnmodule in Umfangsrichtung des Aktivteils in einem Ring derart angeordnet, dass das erste Rahmenelement eines Polzahnmoduls an das erste Rahmenelement des in Umfangsrichtung benachbarten Polzahnmoduls und das zweite Rahmenelement des Polzahnmoduls an das zweite Rahmenelement des in Umfangsrichtung benachbarten Polzahnmoduls angrenzt. Mit anderen Worten können die mehreren Polzahnmodule in einem Kreis angeordnet sein. Ferner können die Polzähne der jeweiligen Polzahnmodule derart ausgebildet sein, dass die Polköpfe beim Aneinanderordnen der Polzahnmodule aneinandergrenzen und somit ein, insbesondere in sich, geschlossenes Blechpaket des Aktivteils bilden. Ferner können die Polzahnmodule derart aneinander angeordnet sein, dass die Trägerelemente in Umfangsrichtung aneinander angeordnet sind.
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In vorteilhafter Weise sind die Polzahnmodule derart aneinander angeordnet, dass die jeweiligen Außenkanten der ersten Rahmenelemente benachbarter Polzahnmodule und/oder die jeweiligen Außenkanten der zweiten Rahmenelemente benachbarter Polzahnmodule durch die einander korrespondierende Form oder Profile ineinandergreifen. Mit anderen Worten werden die Polzahnmodule, insbesondere die Rahmenelemente - erstes Rahmenelement und zweites Rahmenelement - zum Ausbilden des Rings ineinandergesteckt. Beim aneinander Anordnen oder Verbinden der Polzahnmodule wird bevorzugt die zweite Außenkante eines Polzahnmoduls in die erste Außenkante eines in Umfangsrichtung benachbarten Polzahnmoduls gesteckt. Durch die einander korrespondierende Profile der Außenkanten der Rahmenelemente - erstes Rahmenelement und zweites Rahmenelement - der aneinander angeordneten Polzahnmodule ist zwischen den Polzahnmodulen im Bereich der Außenkanten der jeweiligen Polzahnmodule eine, insbesondere axiale, Dichtkontur ausgebildet.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die jeweiligen Polzahnmodule derart ausgebildet sind, dass sich die Außenkanten des ersten Rahmenelements und/oder des zweiten Rahmenelements und/oder des Trägerelements benachbarter Polzahnmodule berühren.
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Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die jeweiligen Polzahnmodule derart ausgebildet sind, dass sich nur die Außenkanten der zweiten Rahmenelemente berühren oder ineinander gesteckt sind und zwischen den Außenkanten der ersten Rahmenelemente und/oder der Trägerelemente benachbarter Polzahnmodule ein Spalt, insbesondere in die Haupterstreckungsrichtung, ausgebildet ist. Mit anderen Worten können sich die Außenkanten der in dem Ring angeordneten Polzahnmodule der zweiten Rahmenelemente berühren und die Außenkanten der ersten Rahmenelemente und/oder der Trägerelemente berühren sich nicht. Insbesondere sind die Außenkanten der jeweiligen Isolationskörper der Polzahnsegmente gemeint, welche in dem Ring in die Haupterstreckungsrichtung parallel zueinander angeordnet sind.
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Zu der Erfindung gehört auch eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Aktivteil. Die elektrische Maschine ist bevorzugt als Elektromotor ausgebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die elektrische Maschine ein Gehäuse auf, wobei das Gehäuse das Aktivteil derart umgibt, das eine Innenseite des Gehäuses an das zweite Rahmenelement anschließt. Mit anderen Worten ist das zweite Rahmenelement mit dem Gehäuse gekoppelt. Das Gehäuse weist ferner an der Innenseite eine umlaufende Nut auf, in welcher das zweite Rahmenelement bereichsweise aufgenommen ist. Bevorzugt greift eine Außenkante des zweiten Rahmenelements, welche sich senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Polzahns erstreckt, in die umlaufende Nut ein. Da das zweite Rahmenelement in der Nut aufgenommen ist, ist das Gehäuse im Bereich des Nut umlaufend, dichtend abgeschlossen. Dabei kann das Gehäuse derart an das zweite Rahmenelement anschließen, dass sich an einer Seite des Polzahns, welche sich senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Polzahns erstreckt, eine Kammer zwischen den zweiten Rahmenelementen, den Mittelstücken der Polzahnmodule und der Innenseite des Gehäuses bildet.
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In vorteilhafter Weise weist die elektrische Maschine eine Vergussmasse auf, wobei das Aktivteil zumindest bereichsweise von der Vergussmasse umgeben ist. Die Vergussmasse kann beispielsweise aus einem Kunststoff oder Harz oder Silikon gebildet sein. Durch die Vergussmasse ist gewährleistet, dass die Polzahnmodule, insbesondere die Polzähne und/oder die Spule und/oder die Schaltringelemente, elektrisch isoliert sind. Bevorzugt wird das Aktivteil mit den Polzahnmodulen mit der Vergussmasse vergossen. Durch die Öffnungen in dem Isolationskörper wird durch die Vergussmasse eine direkte thermische Anbindung der Spulen und/oder der Schaltringelemente an den Polzahn beziehungsweise das Blechpaket sowie das Gehäuse realisiert. Durch die Vergussmasse erfolgt eine besonders gute Entwärmung der Spulen und/oder der Stromschienen beziehungsweise der Schaltringelemente. Das Vergussmaterial oder die Vergussmasse dient ferner der mechanischen Fixierung der Trägerelemente und/oder der Schaltringelemente, sodass keine zusätzliche Fixierung notwendig ist.
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Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Aktivteils, der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine und des Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Polzahnmoduls beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Aktivteils, der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Isolationskörpers für einen Polzahn eines Aktivteils einer elektrischen Maschine in einer Perspektivansicht;
- 2 eine schematische Darstellung eines Polzahnmoduls in einer Perspektivansicht mit dem Isolationskörper aus 1, welcher einen Polzahn umfasst;
- 3 eine schematische Darstellung eines Aktivteils der elektrischen Maschine mit mehreren zu einem Ring angeordneten Polzahnmodulen in einer Perspektivansicht;
- 4 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts des Aktivteils von 3;
- 5 eine schematische Darstellung der elektrischen Maschine mit mehreren Polzahnmodulen, welche von einem Gehäuse der elektrischen Maschine umgeben sind in einer Schnittdarstellung;
- 6 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts der elektrischen Maschine von 5;
- 7 eine schematische Darstellung eines Polzahnmoduls in einer Perspektivansicht mit einer weiteren Ausführungsform des Isolationskörpers, welcher einen Polzahn umfasst;
- 8 eine schematische Darstellung des Polzahnmoduls von 7 in einer weiteren Perspektivansicht;
- 9 eine schematische Darstellung des Polzahnmoduls von 7 in einer weiteren Perspektivansicht;
- 10 eine schematische Darstellung der weiteren Ausführungsform des Isolationskörpers in einer Perspektivansicht;
- 11 eine schematische Darstellung der weiteren Ausführungsform des Isolationskörpers in einer weiteren Perspektivansicht;
- 12 eine schematische Darstellung mehrerer zu einem Ring angeordneter Isolationskörper gemäß der weiteren Ausführungsform in einer Perspektivansicht;
- 13 eine schematische Darstellung eines vergrößert dargestellten Ausschnitts des Rings von 12;
- 14 eine schematische Darstellung der elektrischen Maschine mit mehreren Polzahnmodulen, welche von einem Gehäuse der elektrischen Maschine umgeben sind in einer Schnittdarstellung;
- 15 eine schematische Darstellung der elektrischen Maschine mit mehreren Polzahnmodulen, welche von dem Gehäuse der elektrischen Maschine umgeben sind in einer Draufsicht;
- 16 eine schematische Darstellung eines vergrößert dargestellten Ausschnitts der elektrischen Maschine von 14 in einer Schnittdarstellung;
- 17 eine schematische Darstellung des vergrößert dargestellten Ausschnitts der elektrischen Maschine von 14 in einer Perspektivansicht;
- 18 eine schematische Darstellung des vergrößert dargestellten Ausschnitts der elektrischen Maschine von 14 in einer weiteren Perspektivansicht; und
- 19 eine schematische Darstellung des Aktivteils mit einer Vergussmasse.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Isolationskörpers 1 eines Polzahnmoduls für eine elektrische Maschine (in 1 nicht dargestellt) zum elektrischen Isolieren eines Polzahns (in 1 nicht dargestellt). Der Isolationskörper 1 ist einteilig oder zweiteilig ausgebildet. Ferner weist der Isolationskörper 1 vier Elemente oder Komponenten auf. Der Isolationskörper 1 umfasst ein Mittelstück 2, ein erstes Rahmenelement 3, ein zweites Rahmenelement 4 und ein Trägerelement 5. Der Isolationskörper 1 ist derart ausgebildet, dass das Mittelstück 2, das erste Rahmenelement 3 und das zweite Rahmenelement 4 den Polzahn umfassen.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung das Polzahnmodul 6 mit einem Polzahn 7, welcher von dem Isolationskörper 1 umfasst ist. Der Polzahn 7 weist einen Polschuh 8 und einen Polkopf 9 auf. Der Isolationskörper 1 fasst dabei derart den Polzahn 7 ein, dass das Mittelstück 2 des Isolationskörpers 1 um eine Umfangsfläche 10 des Polzahns 7 zwischen dem Polschuh 8 und dem Polkopf 9 angeordnet ist. Mit anderen Worten umfasst das Mittelstück 2 des Isolationskörpers 1 einen Polkern des Polzahns 7. Mit Umfangsfläche 10 ist eine Mantelfläche des Polzahns 7 gemeint, welche sich zwischen dem Polkopf 9 und dem Polschuh 8 erstreckt. Das erste Rahmenelement 3 des Isolationskörpers 1 schließt an einer Seite des Mittelstücks 2 des Isolationskörpers 1, welche dem Polkopf 9 zugewandt ist, an. Das erste Rahmenelement 3 kann dabei auf dem Polkopf 9 aufliegen oder in einem vorbestimmten Abstand zu dem Polkopf 9 angeordnet sein. An einer gegenüberliegenden Seite des Mittelstücks 2 des Isolationskörpers 1, welche dem Polschuh 8 zugewandt ist, schließt das zweite Rahmenelement 4 an das Mittelstück 2 des Isolationskörpers 1 an. Das zweite Rahmenelement 4 fasst dabei den Polschuh 8 ein. Eine Fläche des Polschuhs 8, welche dem Polkopf 9 abgewandt ist, liegt frei. Diese Fläche des Polschuhs 8 wird nicht von dem Isolationskörper 1 eingeschlossen oder bedeckt.
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Das erste Rahmenelement 3 und das zweite Rahmenelement 4 weisen eine rechteckige Form auf. Damit weisen die beiden Rahmenelemente 3, 4 jeweils vier Außenkanten auf. Jeweils zwei der vier Außenkanten des zweiten Rahmenelements 4 - eine erste Außenkante 11 und eine zweite Außenkante 12 - erstrecken sich in eine Haupterstreckungsrichtung x des Polzahns 7. Die beiden anderen Außenkanten des zweiten Rahmenelements 4 - eine dritte Außenkante 13 und eine vierte Außenkante 14 - erstrecken sich senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung x des Polzahns 7. Jeweils zwei der vier Außenkanten des ersten Rahmenelements 3 - eine erste Außenkante 15 und eine zweite Außenkante 16 - erstrecken sich in die Haupterstreckungsrichtung x des Polzahns 7. Die beiden anderen Außenkanten des ersten Rahmenelements - eine dritte Außenkante 17 und eine vierte Außenkante 18 - erstrecken sich senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung x des Polzahns 7.
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Bei dem zweiten Rahmenelement 4 weist die erste Außenkante 11 ein Aufnahmeprofil 19 auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Aufnahmeprofil 19 als Nut ausgebildet. Das Aufnahmeprofil 19 erstreckt sich dabei zumindest teilweise, also vollständig oder teilweise, entlang der ersten Außenkante 11 des zweiten Rahmenelements 4. Eine der ersten Außenkante 11 gegenüberliegende zweite Außenkante 12 des zweiten Rahmenelements 4 weist eine dem Aufnahmeprofil 19 der ersten Außenkante 11 korrespondierende Form auf. Mit anderen Worten kann die Form der zweiten Außenkante 12 des zweiten Rahmenelements 4 mit dem Aufnahmeprofil 19, insbesondere zum Eingreifen in dieses Aufnahmeprofil 19, übereinstimmen. Beispielsweise kann die zweite Außenkante 12 eine, insbesondere im Querschnitt, abgerundete Form aufweisen.
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Das Mittelstück 2 des Isolationskörpers 1 weist ferner mehrere Öffnungen 20 auf, welche in dem Mittelstück 2 um die Umfangsfläche 10 des Polzahns 7 herum in vorbestimmten Abständen zueinander angeordnet sind. Mit „Öffnungen“ sind insbesondere Löcher oder Durchbrüche gemeint. Die Öffnungen 20 weisen eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Die Öffnungen 20 weisen senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung x ferner eine größere Ausdehnung auf, als in die Haupterstreckungsrichtung x. Mit anderen Worten können die Öffnungen 20 rechteckig oder schlitzförmig ausgebildet sein. Alternativ können die Öffnungen 20 auch rund ausgebildet sein oder eine andere Geometrie aufweisen.
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Der Isolationskörper 1 weist ferner das Trägerelement 5 auf, welches an dem ersten Rahmenelement 3 angeordnet ist. Dabei kann das Trägerelement 5 an dem ersten Rahmenelement 3 derart angeordnet sein, dass sich das Trägerelement 5 entlang einer Seite des Polkopfes 9, welche sich senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung x des Polzahns 7 erstreckt, erstreckt. Da das erste Rahmenelement 3 rechteckig ausgebildet ist, ist das Trägerelement 5 an einer der vier Außenkanten, in diesem Fall an der dritten Außenkante 17, des ersten Rahmenelements 3 angeordnet.
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Das Trägerelement 5 ist dazu eingerichtet, zumindest ein Schaltringelement (in 2 nicht gezeigt), welches beispielsweise als Stromschiene ausgebildet ist, aufzunehmen. Mit anderen Worten ist das Trägerelement 5 als Schaltringträger ausgebildet. Dazu weist das Trägerelement 5, wie 2 zu entnehmen ist, einen Aufnahmebereich 21 auf. Der Aufnahmebereich 21 weist ein U-Profil auf. Bevorzugt ist das Trägerelement 5 dazu eingerichtet, mehrere, insbesondere vier, Schaltringelement aufzunehmen. Dazu kann das Trägerelement 5 insgesamt vier senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung x des Polzahns 7 aneinander angeordnete Aufnahmebereiche 21, welche insbesondere ein U-Profil aufweisen, aufweisen.
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3 zeigt ein Aktivteil 22 der elektrischen Maschine (in 3 nicht dargestellt) . Das Aktivteil 22 umfasst mehrere aneinander angeordnete Polzahnmodule 6. Die Polzahnmodule 6 sind jeweils analog zu dem in 2 beschriebenen Polzahnmodul 6 ausgebildet. Die Polzahnmodule 6 sind in eine Umfangsrichtung u des Aktivteils 22 um eine nicht dargestellte Rotationsachse aneinander angrenzend angeordnet. Die Rotationsachse fällt dabei mit der Haupterstreckungsrichtung x des Polzahns 7 zusammen. Die Polzahnmodule 6 bilden zusammen einen Ring. Das Aktivteil 22 ist als Stator der elektrischen Maschine ausgebildet. Die Polzahnmodule 6 sind dabei derart aneinander angeordnet, dass die Polzähne 7 oder Polköpfe 9 aneinander anschließen und sich damit ein in sich geschlossenes Blechpaket des Aktivteils 22, insbesondere des Stators, bildet.
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Dabei sind die mehreren Polzahnmodule 6 in Umfangsrichtung u des Aktivteils 22 in dem Ring derart angeordnet, dass das erste Rahmenelement 3 eines Polzahnmoduls 6 an das erste Rahmenelement 3 des in Umfangsrichtung u benachbarten Polzahnmoduls 6 und das zweite Rahmenelement 4 des Polzahnmoduls 6 an das zweite Rahmenelement 4 des in Umfangsrichtung u benachbarten Polzahnmoduls 6 angrenzt. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die mehreren Polzahnmodule 6 in Umfangsrichtung u derart angeordnet sind oder die Polzahnmodule derart ausgebildet sind, dass zwischen benachbarten ersten Rahmenelementen 3 ein Spalt oder eine Lücke ausgebildet ist. Mit anderen Worten können die mehreren Polzahnmodule 6 in Umfangsrichtung u in einem vorbestimmten Abstand zueinander in einem Ring angeordnet sein. Damit sich zwischen den benachbarten ersten Rahmenelementen 3 ein Spalt ausbildet, kann es vorgesehen sein, dass die zweiten Rahmenelemente 4 senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung x breiter ausgebildet sind als die ersten Rahmenelemente 3. Das heißt, die Breite der zweiten Rahmenelemente 4 kann größer sein als die der ersten Rahmenelemente 3 senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung x.
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Ferner sind die Polzahnmodule 6 derart aneinander angeordnet, dass die Trägerelemente 5 der jeweiligen Polzahnmodule 6 in Umfangsrichtung u aneinander angrenzend angeordnet sind. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Trägerelemente 5 der jeweiligen Polzahnmodule 6 in Umfangsrichtung u in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten kann zwischen benachbarten Trägerelementen eine Lücke oder ein Spalt ausgebildet sein. Die Trägerelemente 5 sind dabei derart angeordnet oder ausgebildet, dass sie an einer Stirnseite des Blechpakets senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung x angrenzen.
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Die Ausbildung eines Spalts zwischen benachbarten ersten Rahmenelementen und/oder Trägerelementen dient bevorzugt als Toleranzausgleich der elektrischen Maschine und/oder als Durchlass für ein Vergussmaterial.
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In 4 ist ein hervorgehobener Ausschnitt A des Aktivteils 22, welcher in 3 durch einen Kreis eingerahmt ist, vergrößert dargestellt. In der vergrößerten Darstellung ist gezeigt, wie in die zweite Außenkante 12 des zweiten Rahmenelements 4, welche eine abgerundete Form aufweist, in das Aufnahmeprofil 19 des in Umfangsrichtung u benachbarten zweiten Rahmenelements 4 eingreift. Durch das Aufnahmeprofil 19 einer Außenkante des zweiten Rahmenelements 4 sowie durch die korrespondierende Form der gegenüberliegenden Außenkante können die Polzahnmodule 6 beziehungsweise die Isolationskörper 1 der jeweiligen Polzahnmodule 6 dichtend ineinander geklipst oder gesteckt werden.
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Ferner ist 4 zu entnehmen, dass das Trägerelement 5 an zumindest zwei Außenkanten 23, 24, welche sich in die Haupterstreckungsrichtung x des Polzahns 7 erstrecken und die Außenkanten 15, 16 des ersten Rahmenelements 3 in die Haupterstreckungsrichtung x des Polzahns 7 verlängern, ebenfalls ein Aufnahmeprofil aufweisen. Die Profile der jeweiligen Außenkanten 23, 24 des Trägerelements 5 weisen eine korrespondierende Form auf. Wie 2 und 4 zu entnehmen ist, ist die Form der beiden Außenkanten 23, 24 als ein Winkel-Profil oder als ein L-Profil ausgebildet. Durch die Aufnahmeprofile der Außenkanten des Trägerelements 5 schließen die Trägerelemente 5 direkt aneinander an oder überlappen sich, ohne sich zu berühren. Durch die korrespondierende Form der gegenüberliegenden Außenkanten können die Trägerelemente 5 beziehungsweise die Isolationskörper 1 der jeweiligen Polzahnmodule 6 dichtend ineinander geklipst oder gesteckt werden. Die Form der jeweiligen Außenkanten 23, 24 des Trägerelements 5 kann an die Form der Außenkante der in die Haupterstreckungsrichtung x angrenzenden Außenkante des ersten Rahmenelements 3 angepasst sein.
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Durch die einander korrespondierende Profile der Außenkanten der Rahmenelemente 3, 4 und/oder Trägerelemente 5 der aneinander angeordneten Polzahnmodule 6 ist zwischen den Polzahnmodulen 6 im Bereich der Außenkanten 11, 12, 23, 24 der jeweiligen Polzahnmodule 6 eine, insbesondere axiale, Dichtkontur ausgebildet.
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5 zeigt die elektrische Maschine 25 mit dem Aktivteil 22 und einem Gehäuse 26. Wie 5 zu entnehmen ist, umschließt das Gehäuse 26 das Aktivteil 22. Ferner weist das Gehäuse 26 eine Durchgangsöffnung 27 zur Aufnahme oder Durchführung einer in 5 nicht dargestellte Welle der elektrischen Maschine 25 auf. Das Aktivteil 22 ist mit einer Presspassung in das Gehäuse 26 eingepasst.
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In 6 ist ein hervorgehobener Ausschnitt B der elektrischen Maschine 25, welcher in 5 durch einen Kreis eingerahmt ist, vergrößert dargestellt. In der vergrößerten Darstellung ist gezeigt, wie das Aktivteil 22 mit seinen einzelnen Polzahnmodulen 6 in das Gehäuse 26 eingefasst ist. Eine Innenfläche 28 des Gehäuses 26 liegt dabei direkt an dem Polzahn 7, insbesondere den Polschuh 8 an. Des Weiteren ist an der Innenseite 28 oder Innenfläche des Gehäuses 26 eine umlaufende Nut 29 vorgesehen, in welcher das zweite Rahmenelement 4 bereichsweise aufgenommen ist. Aus 6 geht ebenfalls hervor, dass um das Mittelstück 2 des Isolationskörpers 1 eine Spule 30 gewickelt ist.
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In 7 bis 9 ist eine alternative Ausführungsform des des Polzahnmoduls 6 und in 10 und in 11 ist eine alternative Ausführungsform des Isolationskörpers 1 gezeigt. Wie auch die in 1 und 2 gezeigte Ausführungsformen, sind auch die in den 7 bis 11 gezeigten Ausführungsformen des Isolationskörpers 1 dazu eingerichtet, den Polzahn 7 elektrisch zu isolieren. Dazu weist der Isolationskörper 1 das Mittelstück 2, das erste Rahmenelement 3, das zweite Rahmenelement 4 und das Trägerelement 5 auf. Das zweite Rahmenelement 4 ist wie das in 1 und 2 beschriebene zweite Rahmenelement 4 ausgebildet. Auch das Mittelstück 2 ist wie das in 1 und 2 beschriebene Mittelstück 2 ausgebildet. Das in den 7 bis 9 gezeigte Mittelstück 2 weist im Bereich der Ecken zusätzlich Rillen auf, welche dazu eingerichtet sind, die um das Mittelstück 2 des Isolationskörpers 1 gewickelten Drähte der Spule 30 aufzunehmen oder zu halten oder zu stützen.
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Das erste Rahmenelement 3 ist wie das in 1 und 2 beschriebenen erste Rahmenelement 3 ausgebildet. Das erste Rahmenelement 3 des Isolationskörpers 1 schließt an einer Seite des Mittelstücks 2 des Isolationskörpers 1, welche dem Polkopf 9 zugewandt ist. Das erste Rahmenelement 3 kann dabei auf dem Polkopf 9 aufliegen oder in einem vorbestimmten Abstand zu dem Polkopf 9 angeordnet sein. Der Isolationskörper 1 weist ferner das Trägerelement 5 auf, welches an dem ersten Rahmenelement 3 angeordnet ist. Dabei kann das Trägerelement 5 an dem ersten Rahmenelement 3 derart angeordnet sein, dass sich das Trägerelement 5 entlang einer Seite des Polkopfes 9, welche sich senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung x des Polzahns 7 erstreckt, erstreckt. Da das erste Rahmenelement 3 rechteckig ausgebildet ist, ist das Trägerelement 5 an einer der vier Außenkanten, in diesem Fall an der dritten Außenkante 17, des ersten Rahmenelements 3 angeordnet oder liegt bereichsweise im Bereich der dritten Außenkante 17 auf dem ersten Rahmenelement 3 auf. Im Gegensatz zu dem ersten Rahmenelement erstreckt sich das Trägerelement 5 bereichsweise nicht vollständig entlang der Seite des Polkopfes 9, an welcher das Trägerelement 5, insbesondere mit einer Seite, anliegt. An einer dem Trägerelement 5 gegenüberliegenden Seite oder Ende des Isolationskörpers 1 weist das erste Rahmenelement 3 einen Vorsprung auf. Durch den Vorsprung und das Trägerelement 5 ist der Polkopf 9 an zwei einander gegenüberliegenden, senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung x erstreckenden Seiten zumindest bereichsweise eingefasst. Die Seiten des Polkopfes 9, welche sich in die Haupterstreckungsrichtung x, erstrecken und die Seite, welche dem Polschuh 7 abgewandt ist, liegen frei beziehungsweise werden von dem ersten Rahmenelement nicht eingefasst.
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12 zeigt das Aktivteil 22 der elektrischen Maschine (in 12 nicht dargestellt) . Dabei ist das Aktivteil 22, wie das in 3 gezeigte Aktivteil 22 ausgebildet. Das Aktivteil 22 umfasst mehrere aneinander angeordnete Polzahnmodule 6. Die Polzahnmodule 6 sind jeweils analog zu dem in 7 bis 9 beschriebenen Polzahnmodul 6 ausgebildet. Die Polzahnmodule 6 sind in die Umfangsrichtung u des Aktivteils 22 um eine nicht dargestellte Rotationsachse aneinander angrenzend angeordnet. Die Rotationsachse fällt dabei mit der Haupterstreckungsrichtung x des Polzahns 7 zusammen. Die Polzahnmodule 6 bilden zusammen einen Ring. Das Aktivteil 22 ist als Stator der elektrischen Maschine ausgebildet. Die Polzahnmodule 6 sind dabei derart aneinander angeordnet, dass die Polzähne 7 oder Polköpfe 9 aneinander anschließen und sich damit ein in sich geschlossenes Blechpaket des Aktivteils 22, insbesondere des Stators, bildet.
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Im Vergleich zu dem in 3 gezeigten Aktivteil 22 sind bei diesem in 12 gezeigten Aktivteil 22 die mehreren Polzahnmodule 6 in Umfangsrichtung u derart angeordnet oder ausgebildet, dass zwischen den benachbarten ersten Rahmenelementen 3 ein Spalt S oder eine Lücke ausgebildet ist. Zur Ausbildung des Spalts S ist die Breite des ersten Rahmenelements 3 im Vergleich zu der Breite des zweiten Rahmenelements 4 des jeweiligen Isolationskörper 1 in Umfangsrichtung u kleiner oder schmaler ausgebildet. Das heißt, die Breite der zweiten Rahmenelemente 4 ist größer als die der ersten Rahmenelemente 3 in die Umfangsrichtung u des Rings.
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Ferner sind die Polzahnmodule 6 derart aneinander angeordnet oder ausgebildet, dass die Trägerelemente 5 der jeweiligen Polzahnmodule 6 in Umfangsrichtung u aneinander angeordnet sind. Im Vergleich zu dem in 3 gezeigten Aktivteil 22 sind bei diesem in 12 gezeigten Aktivteil 22 die Trägerelemente 5 der jeweiligen Polzahnmodule 6 in Umfangsrichtung u in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet. Die Breite der Trägerelemente 5 ist in die Umfangsrichtung u derart ausgelegt, dass zwischen benachbarten Trägerelementen eine Lücke oder ein Spalt ausgebildet ist.
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In 13 ist ein hervorgehobener Ausschnitt C des Aktivteils 22, welcher in 12 durch einen Kreis eingerahmt ist, vergrößert dargestellt. In der vergrößerten Darstellung ist gezeigt, wie in die zweite Außenkante 12 des zweiten Rahmenelements 4, welche eine abgerundete Form aufweist, in das Aufnahmeprofil 19 des in Umfangsrichtung u benachbarten zweiten Rahmenelements 4 eingreift. Durch das Aufnahmeprofil 19 einer Außenkante des zweiten Rahmenelements 4 sowie durch die korrespondierende Form der gegenüberliegenden Außenkante können die Polzahnmodule 6 beziehungsweise die Isolationskörper 1 der jeweiligen Polzahnmodule 6 dichtend ineinander geklipst oder gesteckt werden.
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Ferner ist 13 zu entnehmen, dass das Trägerelement 5 und die Außenkanten des ersten Rahmenelements 3, welche sich in die Haupterstreckungsrichtung x erstrecken, in Umfangsrichtung u beabstandet zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten ist zwischen benachbarten Trägerelement 5 und den Außenkanten des ersten Rahmenelements 3 ein Spalt S ausgebildet.
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14 zeigt die elektrische Maschine 25 mit dem Aktivteil 22 und einem Gehäuse 26. Wie auch die in 5 gezeigte elektrische Maschine 25, umschließt bei der in 14 gezeigten elektrischen Maschine 25 das Gehäuse 26 das Aktivteil 22. Ferner weist das Gehäuse 26 eine Durchgangsöffnung 27 zur Aufnahme oder Durchführung einer nicht dargestellten Welle der elektrischen Maschine 25 auf. Das Aktivteil 22 ist mit einer Presspassung in das Gehäuse 26 eingepasst.
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15 zeigt die elektrische Maschine von 14 in einer Draufsicht. Darin ist ferner gezeigt, wie die Spule jedes Polzahnmoduls 6 mit einem entsprechenden Schaltringelement verbunden ist. Die Schaltringelemente sind dabei als ringförmige Stromschienen ausgebildet. Dabei können die jeweiligen Stromschienen aus Segmenten gebildet sein. Beispielsweise kann sich eine Stromschiene aus zwei Halbkreisförmigen Segmenten bilden oder aus einem vollkreisförmigen Segment gebildet sein. Ferner sind die Schaltringelemente an einen Radius im Bereich des Aufnahmebereichs des Trägerelements angepasst. Zum Verbinden der Spule mit einem entsprechenden Schaltringelement erstreckt sich ein Draht jeder Spule jedes Polzahnmoduls 6 ausgehend von dem Mittelstück 2 zu dem Trägerelement 5 beziehungsweise dem entsprechenden Schaltringelement in einem der Aufnahmebereiche des Trägerelements 5.
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In 16 ist ein hervorgehobener Ausschnitt D der elektrischen Maschine 25, welcher in 14 durch einen Kreis eingerahmt ist, vergrößert dargestellt. In der vergrößerten Darstellung ist gezeigt, wie das Aktivteil 22, wie es bereits schon im Zusammenhang mit 6 beschrieben wurde, mit seinen einzelnen Polzahnmodulen 6 in das Gehäuse 26 eingefasst ist. Eine Innenfläche 28 des Gehäuses 26 liegt dabei direkt an dem Polzahn 7, insbesondere den Polköpfen 9 an. Des Weiteren ist an der Innenseite 28 oder Innenfläche des Gehäuses 26 eine umlaufende Nut 29 vorgesehen, in welcher das zweite Rahmenelement 4 bereichsweise aufgenommen ist. Aus 16 geht ebenfalls hervor, dass um das Mittelstück 2 des Isolationskörpers 1 die Spule 30 gewickelt ist, welche mit einem der Schaltringelemente 31 elektrisch verbunden ist.
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In 17 ist eine weitere vergrößerte Darstellung des Bereichs D gezeigt. Daraus ist ersichtlich wie ein Schaltringelement 31 mit einem Draht der Spule 30 elektrisch verbunden oder gekoppelt ist. Dabei ist der Draht der Spule 30, welcher mit einem Schaltringelement 31 der vier Schaltringelemente 31 zu verbinden ist, von dem Bereich des Mittelstücks 2 zum Trägerelement 5 geführt.
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In 18 sind die Spulen 30, der Isolationskörper 1 mit einer Vergussmasse 32 umgossen. Die Vergussmasse 32 ummantelt die Spule 30, Das Trägerelement 5, insbesondere auch in dem Bereich, in dem das Trägerelement 5 zu dem Gehäuse 26 anschließt, und die Schaltringelemente 31. Zudem füllt die Vergussmasse 31 die Öffnungen 20 auf. Damit berührt die Vergussmasse 32 im Bereich der Öffnungen 20 das Blechpaket oder den Polzahn 7. An einer den Polzähnen 7 oder dem Blechpaket des Aktivteils 22 abgewandten Außenseite 33 des Gehäuses 26 kann in einem vorbestimmten Abstand zu der das Aktivteil 22 aufnehmenden Gehäusewand eine weitere Gehäusewand des Gehäuses 26 angeordnet sein. Dadurch kann insbesondere an einer im Bereich des Polzahns gegenüberliegenden Fläche des Gehäuses 26 ein Kühlkanal ausgebildet sein. In der 18 sind zwei O-Ringe 34 gezeigt, welche in die Haupterstreckungsrichtung x in einem vorbestimmten Abstand zueinander an der innenliegenden Gehäusewand des Gehäuses 26 angeordnet sind. Bei den O-Ringen 34 handelt es sich um ringförmige Dichtungselemente, welche die Innenwand des Gehäuses 26 in Umfangsrichtung u umschließen. Zwischen den O-Ringen ist ein Kanal ausgebildet, in welchem im Betrieb der elektrischen Maschine ein Kühlfluid zirkuliert. Damit kann die elektrische Maschine 25, insbesondere das Aktivteil 22 der elektrischen Maschine 22, durch eine Mantelkühlung gekühlt werden.
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In 19 ist das mit der Vergussmasse 32 vergossene oder umschlossene Aktivteil 22 gezeigt. Unteranderem füllt die Vergussmasse auch die in 12 und 13 gezeigten Spalte S aus oder auf. Die Vergussmasse 32 bildet dadurch eine geschlossene Vergussmasse aus.
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Im Folgenden wird noch auf die einzelnen Schritte zur Herstellung der elektrischen Maschine 25 eingegangen. In einem ersten Verfahrensschritt werden die einzelnen Polzähne 7, als Einzelpolzähne, bereitgestellt und mit einem Kunststoff zur Ausbildung des Isolationskörpers 1, wie bereits im Zusammenhang mit 1 und 2 beschrieben, umspritzt. Anschließend wird um das Mittelstück 2 des Isolationskörpers 1 die Spule 30 gewickelt. In einem darauffolgenden Verfahrensschritt werden die einzelnen Polzahnmodule 6 aneinander zu einem geschlossenen Ring angeordnet. In einem weiteren Verfahrensschritt wird das sich aus den Polzahnmodulen 6 und den Schaltringelementen 31 zusammengesetzte Aktivteil 22 in das Gehäuse 25 in einem Presssitz eingepresst. Danach werden die Schaltringelemente 31, welche ebenfalls ringförmig ausgestaltet sind, in die Aufnahmebereiche 21 der Trägerelemente 5 eingesetzt. In einem letzten Verfahrensschritt wird das Aktivteil 22, insbesondere die Polzahnmodule 6 sowie die Schaltringelemente 31, mit einer Vergussmasse vergossen. Die Vergussmasse ummantelt die Drähte der Spule 30, die freien Flächen der Polzähne 7, die Schaltringelemente 31 und füllt die Öffnungen 20 des Isolationskörpers 1 auf. Dabei kann das Aktivteil 22 derart mit der Vergussmasse vergossen werden, dass Lücken zum Gehäuse 26 geschlossen werden. Durch die Öffnungen 20 in dem Isolationskörper 1 wird durch die Vergussmasse eine direkte thermische Anbindung der Spulen 30 und/oder der Schaltringelemente 31 an den Polzahn 7 beziehungsweise das Blechpaket sowie das Gehäuse 26 realisiert. Die Vergussmasse bindet die Wickelköpfe der Spulen und/oder die Trägerelemente 5 mit den eingelegten Stromschienen beziehungsweise Schaltringelementen 31 und/oder den Spulenkörper der Spulen thermisch an das Gehäuse 26 und/oder das Blechpaket, welches sich aus dem Zusammenschluss der Polzähne bildet, an.
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Durch die Vergussmasse erfolgt eine besonders gute Entwärmung der Spulen 30 und/oder der Stromschienen beziehungsweise der Schaltringelemente 31. Durch die Vergussmasse ist die elektrische Maschine thermisch optimiert ausgelegt. Zudem reduziert sich durch die thermische Anbindung die Anzahl der Wärmebrücken innerhalb der elektrischen Maschine.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein System zur elektrischen Isolierung und Fixierung von Spulen und Stromschienen bei Verwendung von Einzelpolzahn bereitgestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Isolationskörper
- 2
- Mittelstück
- 3
- erstes Rahmenelement
- 4
- zweites Rahmenelement
- 5
- Trägerelement
- 6
- Polzahnmodul
- 7
- Polzahn
- 8
- Polschuh
- 9
- Polkopf
- 10
- Umfangsfläche
- 11
- erste Außenkante des zweiten Rahmenelements
- 12
- zweite Außenkante des zweiten Rahmenelements
- 13
- dritte Außenkante des zweiten Rahmenelements
- 14
- vierte Außenkante des zweiten Rahmenelements
- 15
- erste Außenkante des ersten Rahmenelements
- 16
- zweite Außenkante des ersten Rahmenelements
- 17
- dritte Außenkante des ersten Rahmenelements
- 18
- vierte Außenkante des ersten Rahmenelements
- 19
- Aufnahmeprofil
- 20
- Öffnungen
- 21
- Aufnahmebereich
- 22
- Aktivteil
- 23
- Außenkante des Trägerelements
- 24
- Außenkante des Trägerelements
- 25
- elektrische Maschine
- 26
- Gehäuse
- 27
- Durchgangsöffnung
- 28
- Innenseite
- 29
- Nut
- 30
- Spule
- 31
- Schaltringelement
- 32
- Vergussmasse
- 33
- Außenseite
- 34
- O-Ring
- S
- Spalt
- u
- Umfangsrichtung
- x
- Haupterstreckungsrichtung