DE102020101316A1

DE102020101316A1 - Elektrische Maschine mit kühlbarem Stator

Info

Publication number: DE102020101316A1
Application number: DE102020101316.7A
Authority: DE
Inventors: Daniel Knoblauch
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2021-07-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem mittels eines Fluids kühlbaren Stator und einem Rotor, wobei der Stator in einem Statorraum angeordnet ist und der Rotor in einem zum Statorraum abgetrennten Rotorraum angeordnet ist, mit einer Abtrennung zwischen dem Rotorraum und dem Statorraum durch ein Spaltrohr (1) aus einem Kunststoff, wobei das Spaltrohr (1) im Bereich einer Außenumfangsfläche (2) an einem Statorblechpaket (3) befestigt ist.Bei dieser elektrischen Maschine ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Statorblechpaket (3) eine Vielzahl von Statorblechen (5) aufweist, die mittels einer Harzbeschichtung (6) gegeneinander isoliert sind, sowie das Spaltrohr (1) zumindest radial außen eine Harzbeschichtung (7) aufweist, wobei das Statorblechpaket (3) und das Spaltrohr (1) im Bereich der Harzbeschichtungen (6, 7) unmittelbar miteinander verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem mittels eines Fluids kühlbaren Stator und einem Rotor, wobei der Stator in einem Statorraum angeordnet ist und der Rotor in einem zum Statorraum abgetrennten Rotorraum angeordnet ist, mit einer Abtrennung zwischen dem Rotorraum und dem Statorraum durch ein Spaltrohr aus einem Kunststoff, wobei das Spaltrohr im Bereich einer Außenumfangsfläche an einem Statorblechpaket befestigt ist.
Eine elektrische Maschine, die die vorgenannten Merkmale und somit die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, ist aus der DE 20 2005 021 025 U1 bekannt. Bei dieser weist der Stator radial innen Nuten auf, und es liegt das Spaltrohr an einer zylinderförmigen Statorinnenwand des Stators an und dichtet die Nuten ab, sodass in den Nuten verlaufende Nutströmungskanäle zum Durchleiten von Kühlflüssigkeit durch den Stator gebildet sind. Hierbei ist das Spaltrohr zwischen den jeweiligen Öffnungen der Nuten an die Statorinnenwand geklebt oder aber mittels eines Pressverbandes, insbesondere Fügen mit Übermaß, an der Statorinnenwand befestigt.
In der DE 10 2016 207 577 A1 ist bei einer elektrischen Maschine ein Stator beschrieben. Dieser weist eine an seinem Außenumfang angeordnete, aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial hergestellte Umhüllung auf. Diese bildet eine Innenwandung eines Kühlmantels.
In der US 4 745 314 A ist eine elektrische Maschine mit einem Stator beschrieben. Ein Statorblechpaket weist eine Vielzahl von Statorblechen auf. Die Statorbleche sind mit einem Harz beschichtet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine elektrische Maschine, die die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, so weiterzubilden, dass eine hohe dauerhafte Festigkeit der Verbindung von Statorblechpaket und Spaltrohr gewährleistet ist.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine elektrische Maschine, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist vorgesehen, dass das Statorblechpaket eine Vielzahl von Statorblechen aufweist, die mittels einer Harzbeschichtung gegeneinander isoliert sind, sowie das Spaltrohr zumindest radial außen eine Harzbeschichtung aufweist, wobei das Statorblechpaket und das Spaltrohr im Bereich der Harzbeschichtungen unmittelbar miteinander verbunden sind.
Es ist somit eine stoffschlüssige Verbindung der Harzbeschichtungen von Statorblechpaket und Spaltrohr vorgesehen. Es ergibt sich somit eine optimale Verbindung zwischen dem Harzsystem des Statorblechpakets und dem Harzsystem des Spaltrohrs. Vorzugsweise findet dasselbe Harzsystem für das Statorblechpaket und das Spaltrohr Verwendung. Somit findet dasselbe Harz zum Beschichten der Statorbleche und der zumindest radial äußeren Fläche des Spaltrohrs Verwendung.
Hierdurch ergibt sich eine deutlich reduzierte Auswirkung einer Kerbwirkung der in aller Regel scharfkantigen Bleche des Statorblechpakets im Bereich der Verbindung mit dem Spaltrohr. Auch können Thermozyklen in Verbindung mit unterschiedlichem thermischem Ausdehnungsverhalten der Materialien durch die erfindungsgemäße Verbindung von Statorblechpaket und Spaltrohr unter dem Aspekt der hohen dauerhaften Festigkeit der Verbindung besonders gut beherrscht werden. Auch stellt die Verankerung, insbesondere Verklebung des Spaltrohrs mit dem Beschichtungssystem der Statorbleche eine erhöhte Festigkeit der Verbindung von Statorblechpaket und Spaltrohr sicher. Zudem ist ein reduzierter Einfluss von Verunreinigungen, beispielsweise aufgrund eines Walzprozesses der Bleche, durch die Beschichtung der Bleche mit dem Harz bzw. dem Harz-Faser-System gewährleistet.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Harzbeschichtung der Statorbleche und/oder die Harzbeschichtung des Spaltrohrs aus einem Kunstharz besteht.
Vorzugsweise besteht das Kunstharz aus einem Harz und einem Härter als zwei Hauptkomponenten.
Die Harzbeschichtung der Statorbleche und/oder die Harzbeschichtung des Spaltrohrs kann durchaus auch als Harz-Faser-Beschichtung ausgebildet sein.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Harz-Faser-Beschichtung einen Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) aufweist. Insbesondere weist die Harz-Faser-Beschichtung einen glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK) auf.
Vorzugsweise ist das Spaltrohr als gewickeltes Spaltrohr ausgebildet. Bei diesem gewickelten Spaltrohr besteht die Harz-Faser-Beschichtung insbesondere aus FKV, weiter insbesondere aus GFK.
Insbesondere sind benachbart angeordnete Statorbleche über die diese isolierende Harzbeschichtung miteinander verbunden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigt:

1 einen Längsmittelschnitt durch einen Teilbereich einer elektrischen Maschine, konkret für ein Statorblechpaket und ein mit diesem verbundenes Spaltrohr.

Figurenbeschreibung
Eine elektrische Maschine weist einen mittels eines Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit kühlbaren Stator auf, ferner einen Rotor. Der Stator ist in einem Statorraum der Elektromaschine angeordnet und der Rotor ist in einem zum Statorraum abgetrennten Rotorraum der Elektromaschine angeordnet.
Eine Abtrennung zwischen dem Rotorraum und dem Statorraum erfolgt mittels eines im Spalt zwischen dem Stator und dem Rotor angeordneten Spaltrohrs 1 aus einem Kunststoff. Das Spaltrohr 1 ist im Bereich einer Außenumfangsfläche 2 an einem Statorblechpaket 3 befestigt.
Das Spaltrohr 1 und das Statorblechpaket 3 sind rotationssymmetrisch zu einer Achse 4 angeordnet, die die Rotationsachse des Rotors darstellt.
Das Statorblechpaket 3 weist eine Vielzahl identischer Statorbleche 5 auf. Diese bestehen aus ferromagnetischem Material, insbesondere aus Eisen, und sind mittels einer Harzbeschichtung 6 gegeneinander isoliert. Zwei benachbarte Statorbleche 5 sind somit mittels der Harzbeschichtung gegeneinander isoliert und hierbei mittels der Harzbeschichtung miteinander verbunden. Das Spaltrohr 1 weist zumindest radial außen eine Harzbeschichtung 7 auf. Im konkreten Ausführungsbeispiel ist das Spaltrohrs 1 durch eine Wicklung 8 aus glasfaserverstärktem Kunststoff unter Verwendung des Harzes gebildet. Das Spaltrohr 1 besteht somit insgesamt aus dieser Harz-Wicklung-Kombination.
Die Harzbeschichtung 6 der Statorbleche 5 kann nur aus Harz bestehen oder durchaus auch als Harz-Faser-Beschichtung ausgebildet sein.
Das Harz zur Verwendung der Harzbeschichtungen 6 und 7 ist ein Kunstharz und besteht insbesondere aus einem Harz und einem Härter als zwei Hauptkomponenten. Die für die Harzbeschichtungen 6 und 7 verwendeten Harze sind insbesondere identisch. So wird insbesondere ein gleiches Harzsystem für das Spaltrohr 1 und das Statorblechpaket 3 verwendet.
Es lässt sich somit für die Klebung zum Spaltrohr 1 bzw. zu einem Liner eine Oberfläche am Innendurchmesser des Statorblechpakets 3 infolge des Harzes bzw. Harz-Faser-Systems zwischen den Statorblechen 5 aktivieren. Je nach verwendetem Harzsystem kann die Verbindung von Statorblechpaket 3 und Spaltrohr 1 im Bereich der Harzbeschichtungen 6, 7 bei noch nicht ausgehärteten Harzbeschichtungen erfolgen oder aber bei bereits ausgehärteter Harzbeschichtung 6 des Statorblechs 5, wobei diese Harzbeschichtung 6 beim Aushärten der Harzbeschichtung 7 des Spaltrohrs 1 aktiviert wird, zwecks Verbinden von Spaltrohr 1 und Statorblech 5 im Bereich der Harzbeschichtungen 6, 7.
Das Spaltrohr 1 weist im Ausführungsbeispiel eine größere axiale Länge als das Statorblechpaket 3 auf und steht beidseitig über dieses über. Somit ist im Bereich der Überstände ein Aufnahmeraum für Wickelkörper der elektrischen Maschine gebildet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202005021025 U1 [0002]
DE 102016207577 A1 [0003]
US 4745314 A [0004]

Claims

Elektrische Maschine mit einem mittels eines Fluids kühlbaren Stator und einem Rotor, wobei der Stator in einem Statorraum angeordnet ist und der Rotor in einem zum Statorraum abgetrennten Rotorraum angeordnet ist, mit einer Abtrennung zwischen dem Rotorraum und dem Statorraum durch ein Spaltrohr (1) aus einem Kunststoff, wobei das Spaltrohr (1) im Bereich einer Außenumfangsfläche (2) an einem Statorblechpaket (3) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorblechpaket (3) eine Vielzahl von Statorblechen (5) aufweist, die mittels einer Harzbeschichtung (6) gegeneinander isoliert sind, sowie das Spaltrohr (1) zumindest radial außen eine Harzbeschichtung (7) aufweist, wobei das Statorblechpaket (3) und das Spaltrohr (1) im Bereich der Harzbeschichtungen (6, 7) unmittelbar miteinander verbunden sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzbeschichtung (6) der Statorbleche (5) und/oder die Harzbeschichtung (7) des Spaltrohrs (1) aus einem Kunstharz bestehen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunstharz aus einem Harz und einem Härter als zwei Hauptkomponenten besteht.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Harzbeschichtung (6) der Statorbleche (5) und/oder die Harzbeschichtung (7) des Spaltrohrs (1) als Harz-Faser-Beschichtung ausgebildet sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Harz-Faser-Beschichtung einen Faser-Kunststoff-Verbund aufweist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Harz-Faser-Beschichtung einen glasfaserverstärkten Kunststoff aufweist.