DE102020115905A1

DE102020115905A1 - Stator for an electrical machine for driving a motor vehicle

Info

Publication number: DE102020115905A1
Application number: DE102020115905.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Trinkenschuh; Steffen Lehmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-06-17
Filing date: 2020-06-17
Publication date: 2021-12-23

Abstract

Es ist ein Stator (22) für eine elektrische Maschine (26) zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit einem Statorring (46) zum Tragen von Elektromagneten, mehreren in dem Statorring (46) ausgebildeten im Wesentlichen axial verlaufenden Kühlkanälen (48), einem an einer ersten Axialseite (50) des Statorrings (46) vorgesehenen ersten Verbindungskanal (52) zur fluidischen Verbindung von einem ersten Paar in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Kühlkanälen (48) und einem an einer von der ersten Axialseite (50) des Statorrings (46) weg weisenden zweiten Axialseite (54) des Statorrings (46) vorgesehenen zweiten Verbindungskanal (56) zur fluidischen Verbindung von einem von dem ersten Paar verschiedenen zweiten Paar in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Kühlkanälen (48). Durch die mit Hilfe der Verbindungskanäle (52, 56) mäanderförmig miteinander verbundenen axialen Kühlkanäle (48) kann eine hohe Kühlleistung für die Kühlung des Statorrings (46) erreicht werden, so dass mit geringen Aufwand eine gute Kühlung eines Stators (22) einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug ermöglicht ist.A stator (22) for an electrical machine (26) for driving a motor vehicle is provided with a stator ring (46) for supporting electromagnets, a plurality of essentially axially extending cooling channels (48) formed in the stator ring (46), one on one First connection channel (52) provided on the first axial side (50) of the stator ring (46) for the fluidic connection of a first pair of cooling channels (48) spaced from one another in the circumferential direction and a second one facing away from the first axial side (50) of the stator ring (46) A second connection channel (56) provided on the axial side (54) of the stator ring (46) for the fluidic connection of a second pair of cooling channels (48) that are different from the first pair and are spaced apart in the circumferential direction. The axial cooling channels (48) connected to one another in a meandering shape with the aid of the connecting channels (52, 56) enable a high cooling capacity to be achieved for cooling the stator ring (46), so that good cooling of a stator (22) of an electrical machine can be achieved with little effort is made possible for a motor vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, mit dessen Hilfe ein Rotor der elektrischen Maschine elektromagnetisch angetrieben werden kann.The invention relates to a stator for an electrical machine for driving a motor vehicle, with the aid of which a rotor of the electrical machine can be driven electromagnetically.

Aus DE 10 2018 117 463 A1 ist ein Stator für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs bekannt, bei dem in axialer Richtung gestapelte Statorbleche über in Umfangsrichtung verlaufende Kühlkanäle mit einem oberen axial verlaufenden Vorlauf zur Zufuhr eines Kühlmediums und einem unteren axial verlaufenden Rücklauf zur Abfuhr des erwärmten Kühlmediums verbunden sind.Out DE 10 2018 117 463 A1 A stator for an electrical machine of a motor vehicle is known in which stator laminations stacked in the axial direction are connected via circumferential cooling channels with an upper axially extending flow for supplying a cooling medium and a lower axially running return for removing the heated cooling medium.

Es besteht ein ständiges Bedürfnis einen Stator einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug mit geringen Aufwand zu kühlen.There is a constant need to cool a stator of an electrical machine for a motor vehicle with little effort.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die mit geringen Aufwand eine gute Kühlung eines Stators einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug ermöglichen.It is the object of the invention to identify measures which allow good cooling of a stator of an electrical machine for a motor vehicle with little effort.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch einen Stator mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.The object is achieved by a stator with the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims and the following description, which can each represent an aspect of the invention individually or in combination.

Eine Ausführungsform betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem Statorring zum Tragen von Elektromagneten, mehreren in dem Statorring ausgebildeten im Wesentlichen axial verlaufenden Kühlkanälen zum Kühlen des Statorrings mit Hilfe eines durch die Kühlkanäle geführten Kühlmediums, einem an einer ersten Axialseite des Statorrings vorgesehenen ersten Verbindungskanal zur fluidischen Verbindung von einem ersten Paar in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Kühlkanälen und einem an einer von der ersten Axialseite des Statorrings weg weisenden zweiten Axialseite des Statorrings vorgesehenen zweiten Verbindungskanal zur fluidischen Verbindung von einem von dem ersten Paar verschiedenen zweiten Paar in Umfangsrichtung zueinander beabstandeten Kühlkanälen.One embodiment relates to a stator for an electrical machine for driving a motor vehicle, with a stator ring for supporting electromagnets, a plurality of essentially axially extending cooling channels formed in the stator ring for cooling the stator ring with the aid of a cooling medium guided through the cooling channels, one on a first axial side of the stator ring provided first connection channel for fluidic connection of a first pair of circumferentially spaced cooling channels and a second connection channel provided on a second axial side of the stator ring facing away from the first axial side of the stator ring for fluidic connection of a second pair different from the first pair in the circumferential direction spaced apart cooling channels.

Jeweils zwei in Umfangsrichtung nachfolgende Kühlkanäle können zu dem ersten Paar beziehungsweise zu dem zweiten Paar zusammengefasst werden, wobei einer der Kühlkanäle sowohl Teil des ersten Paares als auch Teil des zweiten Paares sein kann. In Umfangsrichtung nachfolgende Paare an Kühlkanälen können sich jeweils einen gemeinsamen Kühlkanal teilen und sich insofern überlappen. Das in dem einen Kühlkanal in die eine Axialrichtung strömende Kühlmedium kann am in Strömungsrichtung vorliegenden Ende des Kühlkanals von dem ersten Verbindungskanal oder von dem zweiten Verbindungskanal aufgenommen und in Umfangsrichtung und/oder in tangentialer Richtung zu einem in Umfangsrichtung versetzten Kühlkanal geführt werden, den das Kühlmedium in der entgegengesetzten Axialrichtung durchströmen kann. Durch die mit Hilfe der im Wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Verbindungskanäle miteinander verbundenen axial verlaufenden Kühlkanäle kann das Kühlmedium in den miteinander fluidisch verbunden verbundenen und in Umfangsrichtung zueinander versetzten axial verlaufenden Kühlkanälen, insbesondere mäanderförmig und/oder zick-zack-förmig, hin und her strömen. Das selbe Kühlmedium kühlt den Stator dadurch nicht nur über eine axiale Länge nur eines einzigen Kühlkanals, sondern über die axiale Länge der Summer mehrere Kühlkanäle, wobei auch die Verbindungskanäle einen Beitrag zur Kühlleistung erbringen können. Da das Kühlmedium dadurch einem längeren Kontakt mit dem im Betrieb erwärmten Material des Statorrings ausgesetzt ist, kann sich das Kühlmedium wesentlich stärker erwärmen und eine deutlich höhere Wärmeenergie pro Volumen aufnehmen, als wenn das Kühlmedium über eine geringere Fläche mit dem Statorring in Kontakt kommen würde. Bei einem vorgegebenen Volumenstrom des Kühlmediums kann die Kühlleistung erhöht werden. Zudem kann aufgrund der größeren Temperaturerhöhung des Kühlmediums die von dem Kühlmedium aufgenommene Wärmemenge leichter wieder abgegeben werden. Beispielsweise kann aufgrund der höheren Eingangstemperatur des in dem Statorrings erwärmten Kühlmediums in einem passiven Wärmetauscher, beispielsweise ein durch Fahrtwind luftgekühlter Frontkühler des Kraftfahrzeugs, eine größere Wärmemenge, insbesondere durch konvektive Wärmeabfuhr, dem Kühlmedium entzogen werden, wodurch die Kühlleistung für die Kühlung des Stators weiter verbessert werden kann. Durch die mit Hilfe der Verbindungskanäle mäanderförmig miteinander verbundenen axialen Kühlkanäle kann eine hohe Kühlleistung für die Kühlung des Statorrings erreicht werden, so dass mit geringen Aufwand eine gute Kühlung eines Stators einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug ermöglicht ist.In each case two cooling channels following in the circumferential direction can be combined to form the first pair or the second pair, wherein one of the cooling channels can be part of the first pair as well as part of the second pair. Subsequent pairs of cooling channels in the circumferential direction can each share a common cooling channel and thus overlap. The cooling medium flowing in one cooling channel in one axial direction can be received by the first connecting channel or by the second connecting channel at the end of the cooling channel in the flow direction and guided in the circumferential direction and / or in the tangential direction to a cooling channel offset in the circumferential direction, which the cooling medium can flow through in the opposite axial direction. Through the axially extending cooling ducts connected to one another by means of the connecting ducts running essentially in the circumferential direction, the cooling medium can flow back and forth in the axially running cooling ducts, which are fluidly connected to one another and offset from one another in the circumferential direction, in particular in a meandering and / or zigzag shape. The same cooling medium thus cools the stator not only over an axial length of just a single cooling channel, but also several cooling channels over the axial length of the buzzer, whereby the connecting channels can also make a contribution to the cooling capacity. Since the cooling medium is exposed to longer contact with the material of the stator ring that is heated during operation, the cooling medium can heat up much more and absorb significantly higher thermal energy per volume than if the cooling medium came into contact with the stator ring over a smaller area. With a given volume flow of the cooling medium, the cooling capacity can be increased. In addition, due to the greater temperature increase in the cooling medium, the amount of heat absorbed by the cooling medium can be released again more easily. For example, due to the higher inlet temperature of the cooling medium heated in the stator ring in a passive heat exchanger, for example a front radiator of the motor vehicle that is air-cooled by the airflow, a larger amount of heat, in particular by convective heat dissipation, can be withdrawn from the cooling medium, which further improves the cooling performance for cooling the stator can be. The axial cooling ducts connected to one another in a meandering manner with the aid of the connecting ducts enable a high cooling capacity to be achieved for cooling the stator ring, so that good cooling of a stator of an electrical machine for a motor vehicle is made possible with little effort.

Als Kühlmedium kann insbesondere eine Flüssigkeit, beispielsweise Öl oder Wasser verwendet werden. Der Statorring ist insbesondere aus einem metallischen Material hergestellt, so dass in den von dem Statorring getragenen und als Elektromagneten verwendete Spulen entstehende Wärme mit guten Wärmeleitfähigkeit an das Kühlmedium abgeführt werden kann. Der Statorring kann einstückig aus einem metallischen, insbesondere eisenhaltigen und/oder stahlhaltigen, Halbzeug hergestellt sein. Alternativ kann der Statorring aus einem Paket mehrere in axialer Richtung gestapelter Scheiben zusammengesetzt sein, wobei an den aufeinander zu weisenden Axialseiten der Scheiben eine ausreichende Dichtigkeit für die durch die Scheiben in axialer Richtung hindurchverlaufenden Kühlkanäle vorgesehen ist. Der Statorring kann unbeweglich in der elektrischen Maschine montiert sein, beispielsweise indem der Statorring unmittelbar oder mittelbar mit einem Motorgehäuse der elektrischen Maschine fest verbunden werden kann.In particular, a liquid, for example oil or water, can be used as the cooling medium. The stator ring is made in particular from a metallic material, so that the heat generated in the coils carried by the stator ring and used as electromagnets can be dissipated to the cooling medium with good thermal conductivity. The stator ring can be produced in one piece from a metallic, in particular iron-containing and / or steel-containing, semi-finished product. Alternatively, the stator ring can consist of several disks stacked in the axial direction from a package be assembled, with sufficient tightness for the cooling channels extending through the disks in the axial direction being provided on the axial sides of the disks facing one another. The stator ring can be mounted immovably in the electrical machine, for example in that the stator ring can be connected directly or indirectly to a motor housing of the electrical machine.

Insbesondere sind mehrere erste Verbindungskanäle und mehrere zweite Verbindungskanäle in Umfangsrichtung alternierend vorgesehen. Der Strömungsweg des Kühlmediums kann dadurch weiter verlängert werden. Insbesondere sind hierzu durch die Verbindungskanäle jeweils unmittelbar in Umfangsrichtung nachfolgende Kühlkanäle miteinander verbunden, so dass zwei oder mehr in die selbe Umfangsrichtung fließende separate Strömungen des Kühlmediums vermieden sind. Zudem ist insbesondere vorgesehen, dass jeder Verbindungskanal jeweils nur genau zwei Kühlkanäle miteinander verbindet. Der jeweilige Verbindungskanal bewirkt dadurch im Wesentlichen nur eine Umlenkung der Strömung des Kühlmediums in die entgegengesetzte Axialrichtung.In particular, a plurality of first connection channels and a plurality of second connection channels are provided alternately in the circumferential direction. The flow path of the cooling medium can thereby be extended further. In particular, for this purpose subsequent cooling channels are connected to one another directly in the circumferential direction by the connecting channels, so that two or more separate flows of the cooling medium flowing in the same circumferential direction are avoided. In addition, it is provided in particular that each connecting channel connects only exactly two cooling channels to one another. As a result, the respective connecting channel essentially only deflects the flow of the cooling medium in the opposite axial direction.

Vorzugsweise sind die Kühlkanäle, insbesondere sämtliche Kühlkanäle, über nur genau einen Zulauf zur Zuführung des Kühlmediums und/oder nur genau einen Ablauf zum Abführen des Kühlmediums mit einem Kühlkreislauf verbindbar. Dies ermöglicht eine besonders einfache Anschlusstechnik des Statorrings an den Kühlkreislauf. Die mehreren Kühlkanäle können aus nur einer Quelle gespeist und an nur einer Stelle wieder entleert werden. Alternativ kann mehr als ein Zulauf und/oder rmehr als ein Ablauf vorgesehen sein.The cooling channels, in particular all cooling channels, can preferably be connected to a cooling circuit via just one inlet for supplying the cooling medium and / or just one outlet for discharging the cooling medium. This enables a particularly simple connection technology for the stator ring to the cooling circuit. The multiple cooling channels can be fed from just one source and emptied again at just one point. Alternatively, more than one inlet and / or more than one outlet can be provided.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass ein zur Zuführung des Kühlmediums vorgesehener Zulauf zur Aufteilung des zugeführten Kühlmediums in unterschiedliche Umfangsrichtungen mit zwei Kühlkanälen fluidisch verbunden ist und/oder ein zum Abführen des Kühlmediums vorgesehener Ablauf zum Zusammenführen aus unterschiedlichen Umfangsrichtungen ankommenden Kühlmediums mit zwei Kühlkanälen fluidisch verbunden ist. Beispielsweise kann der Zulauf und/oder der Ablauf, vorzugsweise mittig, in einen der Verbindungskanäle einmünden. Das über den Zulauf ankommende Kühlmedium kann dadurch in zwei Teilströme aufgeteilte werden, die mänderförmig in unterschiedliche Umfangsrichtungen durch den Statorring strömen und insbesondere an dem gemeinsamen Ablauf wieder zu einem gemeinsamen Strom zusammengeführt werden. Dies ermöglicht einen symmetrischen Aufbau und eine symmetrische Kühlung, bei dem der Zulauf und der Ablauf nicht in unmittelbarer Nähe zueinander vorgesehen sein müssen.It is particularly preferred that an inlet provided for supplying the cooling medium for dividing the supplied cooling medium into different circumferential directions is fluidically connected to two cooling channels and / or an outlet provided for discharging the cooling medium for bringing together cooling medium arriving from different circumferential directions is fluidically connected to two cooling channels . For example, the inlet and / or the outlet can open into one of the connecting channels, preferably in the middle. The cooling medium arriving via the inlet can thus be divided into two partial flows, which flow in a meander shape in different circumferential directions through the stator ring and, in particular, are brought together again to form a common flow at the common outlet. This enables a symmetrical structure and symmetrical cooling, in which the inlet and the outlet do not have to be provided in the immediate vicinity of one another.

Insbesondere sind der Zulauf in Schwerkraftrichtung oben und der Ablauf in Schwerkraftrichtung unten am Statorring vorgesehen. Insbesondere sind der Zulauf an einer maximal weit oberen Stelle und der Ablauf an einer maximal weit unteren Stelle am Statorring vorgesehen. Dadurch kann die an dem Kühlmedium angreifende Schwerkraft in Strömungsrichtung wirken, wodurch die Kühlwirkung unterstützt und erforderlichenfalls das Kühlmedium leicht ohne zusätzliche Hilfsmittel aus dem Statorring abgelassen werden kann. Zudem kann das Kühlmedium mit seiner zu Beginn der Kühlung niedrigsten Temperatur am oberen Ende des Statorrings beginnen, wo durch Stauwärme die höchsten Temperaturen des Statorrings zu erwarten sind. Dadurch kann an der temperaturkritischsten Stelle des Statorrings die höchste lokale Kühlleistung erreicht werden.In particular, the inlet in the direction of gravity is provided at the top and the outlet in the direction of gravity is provided at the bottom of the stator ring. In particular, the inlet is provided at a maximally far upper point and the outlet at a maximally far lower point on the stator ring. As a result, the force of gravity acting on the cooling medium can act in the direction of flow, as a result of which the cooling effect is supported and, if necessary, the cooling medium can easily be drained from the stator ring without additional aids. In addition, the cooling medium can begin with its lowest temperature at the beginning of the cooling at the upper end of the stator ring, where the highest temperatures of the stator ring can be expected due to accumulated heat. As a result, the highest local cooling capacity can be achieved at the most temperature-critical point on the stator ring.

Vorzugsweise ist der erste Verbindungskanal zumindest teilweise durch eine erste Nut in der ersten Axialseite des Statorrings und/oder der zweite Verbindungskanal zumindest teilweise durch eine zweite Nut in der zweiten Axialseite des Statorrings ausgebildet. Die jeweilige Nut kann beispielsweise spanlos durch Druckumformen, insbesondere Prägen, in dem Material des Statorrings erzeugt sein. Alternativ kann die jeweilige Nut durch ein spanabhebendes Verfahren, beispielsweise Fräsen, erzeugt sein. Zur offenen Axialseite hin kann der jeweilige Verbindungskanal und das jeweilige axiale Ende der über den Verbindungskanal miteinander verbundenen Kühlkanäle mit einer ausreichenden Dichtigkeit abgedeckelt werden.The first connection channel is preferably at least partially formed by a first groove in the first axial side of the stator ring and / or the second connection channel is at least partially formed by a second groove in the second axial side of the stator ring. The respective groove can be produced in the material of the stator ring, for example without cutting, by pressure forming, in particular stamping. Alternatively, the respective groove can be produced by a machining process, for example milling. Towards the open axial side, the respective connection channel and the respective axial end of the cooling channels connected to one another via the connection channel can be covered with sufficient tightness.

Besonders bevorzugt ist der erste Verbindungskanal zumindest teilweise durch ein an der ersten Axialseite mit dem Statorring verbundenes erstes Deckblech und/oder der zweite Verbindungskanal zumindest teilweise durch ein an der zweiten Axialseite mit dem Statorring verbundenes zweites Deckblech ausgebildet. Das jeweilige Deckblech kann teilweise oder vollständig den Strömungsquerschnitt des zugehörigen Verbindungskanals begrenzen. Der jeweilige Kühkanal kann sich dadurch besonders weit in axialer Richtung erstrecken und über einen entsprechend langen Strömungsweg Wärme von dem Statorring aufnehmen. Die jeweilige Nut kann beispielsweise spanlos durch Druckumformen, insbesondere Prägen, in dem Material des Deckblechs erzeugt sein.Particularly preferably, the first connection channel is at least partially formed by a first cover plate connected to the stator ring on the first axial side and / or the second connection channel is at least partially formed by a second cover plate connected to the stator ring on the second axial side. The respective cover plate can partially or completely limit the flow cross-section of the associated connecting channel. The respective cooling channel can thus extend particularly far in the axial direction and absorb heat from the stator ring over a correspondingly long flow path. The respective groove can, for example, be produced in the material of the cover plate without cutting by pressure forming, in particular embossing.

Insbesondere ist das erste Deckblech und/oder das zweite Deckblech durch ein Gehäuseteil eines Motorgehäuses zur Aufnahme der elektrischen Maschine ausgebildet. Beispielsweise soll der Statorring sowieso mit dem Motorgehäuse verbunden werden, so dass es möglich ist den Statorring ausreichend abgedichtet an eine Innenwand des Motorgehäuses anzudrücken und in dem Material des Motorgehäuses die Konturierung des zugehörigen Deckblechs auszubilden. Die Bauteileanzahl kann dadurch gering gehalten werden. Insbesondere kann in dem eher massiv ausgeführten Material des Motorgehäuses auch ein Zufuhrkanal zur Zufuhr des Kühlmediums in den Statorring und/oder ein Abfuhrkanal zur Abfuhr des Kühlmediums aus dem Statorring integriert sein, wodurch die Bauteileanzahl weiter reduziert werden kann.In particular, the first cover plate and / or the second cover plate is formed by a housing part of a motor housing for receiving the electrical machine. For example, the stator ring should be connected to the motor housing anyway, so that it is possible to press the stator ring onto an inner wall of the motor housing in a sufficiently sealed manner and to form the contouring of the associated cover plate in the material of the motor housing. The number of components can can thereby be kept low. In particular, a feed channel for feeding the cooling medium into the stator ring and / or a discharge channel for discharging the cooling medium from the stator ring can also be integrated in the rather solid material of the motor housing, whereby the number of components can be further reduced.

Vorzugsweise ist das mehrere, insbesondere alle, erste Verbindungskanäle ausbildende erste Deckblech und/oder das mehrere, insbesondere alle, zweite Verbindungskanäle ausbildende zweite Deckblech über mindestens ein, insbesondere gemeinsames, in einem gemeinsamen Radiusbereich mit dem ersten Verbindungskanal und dem zweiten Verbindungskanal vorgesehenes Befestigungsmittel mit dem Statorring verbunden, wobei der erste Verbindungskanal und/oder der zweite Verbindungskanal entlang seines Verlaufs in Umfangsrichtung radial innen und/oder radial außen an dem Befestigungsmittel vorbeigeführt ist. Die radiale Erstreckung des Statorrings und der Deckbleche kann dadurch gering gehalten werden, so dass Bauraum für andere Kraftfahrzeugkomponenten geschaffen werden kann. Die Qualität der Befestigungstechnik wird dadurch von den Verbindungskanälen nicht beeinträchtigt. Beispielsweise ist es möglich, dass der jeweilige Verbindungskanal sich in Umfangsrichtung in zwei Teilstücke aufteilt, die jeweils radial innen und radial außen an dem Befestigungsmittel vorbeigeführt sind und in Strömungsrichtung hinter dem Befestigungsmittel wieder zusammengeführt werden. Das Befestigungsmittel kann beispielsweise Teil einer Schraubenverbindung sein, über welche die Deckbleche an den Statorring mit einer ausreichenden Dichtigkeit angepresst werden können.Preferably, the first cover plate forming several, in particular all, first connection channels and / or the several, in particular all, second connection channels forming the second cover plate is connected to the at least one, in particular common, fastening means provided in a common radius area with the first connection channel and the second connection channel Stator ring connected, wherein the first connecting channel and / or the second connecting channel is guided along its course in the circumferential direction radially inwardly and / or radially outwardly past the fastening means. The radial extension of the stator ring and the cover plates can thereby be kept small, so that installation space can be created for other motor vehicle components. The quality of the fastening technology is not affected by the connection channels. For example, it is possible that the respective connecting channel is divided into two sections in the circumferential direction, which are each led past the fastening means radially on the inside and radially outside and are brought together again in the flow direction behind the fastening means. The fastening means can, for example, be part of a screw connection by means of which the cover plates can be pressed onto the stator ring with sufficient tightness.

Besonders bevorzugt ist der Statorring sowohl radial innen zum Zusammenwirken mit einem als Innenläufer ausgestalteten Rotor einer ersten elektrischen Maschine als auch radial außen zum Zusammenwirken mit einem als Außenläufer ausgestalteten Rotor einer zweiten elektrischen Maschine genutet ausgeführt. Der Statorring kann dadurch sowohl radial innen als auch radial außen Elektromagneten tragen, die für jeweils eine andere elektrische Maschine vorgesehen sind. Der selbe gekühlte Statorring kann dadurch für zwei verschiedene elektrische Maschinen genutzt werden. Der Aufwand die Statoren der beiden elektrischen Maschinen zu kühlen ist dadurch gering gehalten.Particularly preferably, the stator ring is grooved both radially on the inside for interaction with a rotor of a first electrical machine configured as an internal rotor and radially on the outside for cooperation with a rotor of a second electrical machine configured as an external rotor. As a result, the stator ring can carry electromagnets both radially on the inside and on the radial outside, each of which is provided for a different electrical machine. The same cooled stator ring can thus be used for two different electrical machines. The effort to cool the stators of the two electrical machines is kept low.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1: eine schematische Prinzipdarstellung eines Antriebstrangs für ein Hybrid-Kraftfahrzeug,
2: eine schematische perspektivische teilgeschnittene Vorderansicht eines Stators für den Antriebsstrang aus 1,
3: eine schematische perspektivische Explosionsansicht des Stators aus 2 und
4: eine schematische perspektivische Explosionsansicht des Stators aus 2 von hinten.

In the following, the invention is explained by way of example with reference to the attached drawings using preferred exemplary embodiments, the features shown below being able to represent an aspect of the invention both individually and in combination. Show it:

1 : a schematic representation of the principle of a drive train for a hybrid motor vehicle,
2 : a schematic perspective partially sectioned front view of a stator for the drive train from 1 ,
3 : a schematic perspective exploded view of the stator from 2 and
4th : a schematic perspective exploded view of the stator from 2 from behind.

Der in 1 dargestellte Antriebsstrang 10 für ein Hybrid-Kraftfahrzeug weist einen als Verbrennungsmotor ausgestalteten Kraftfahrzeugmotor 12 auf, an dessen, insbesondere als Kurbelwelle ausgestalteten, Ausgangswelle 14 ein beispielsweise als Zweimassenschwungrad ausgestalteter Drehschwingungsdämpfer 16 vorgesehen ist. Der Drehschwingungsdämpfer 16 ist ausgangsseitig, insbesondere über eine Zwischenübersetzung 18, mit einer Zwischenwelle 20 gekoppelt, die mit einem mit einem Stator 22 zusammenwirkenden Rotor 24 einer elektrischen Maschine 26 zum elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Zwischenwelle 20 koaxial zu dem Rotor 24 angeordnet und fällt mit einer mit dem Rotor 24 verbundenen Rotorwelle 28 der elektrischen Maschine zusammen. Alternativ kann die elektrische Maschine achsparallel versetzt zur Zwischenwelle 20 vorgesehen sein und die Rotorwelle 28 beispielsweise über ein Zugmittel und/oder eine Zahnradpaarung mit der Zwischenwelle 20 gekoppelt sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist koaxial zu der elektrischen Maschine 26 eine weitere elektrische Maschine 30 vorgesehen, die einen mit einem weiteren Stator 32 zusammenwirkenden weiteren Rotor 34 aufweist, wobei die radial innere elektrische Maschine 26 als Innenläufer und die radial äußere weitere elektrische Maschine 30 als Außenläufer ausgestaltet sind. Eine mit dem weiteren Rotor 34 verbundene weitere Rotorwelle 36 kann über eine Trennkupplung 38 mit der Zwischenwelle 20 beziehungsweise der Rotorwelle 28 gekoppelt werden. Die weitere Rotorwelle 36 kann insbesondere mit einer Getriebeeingangswelle 40 eines Kraftfahrzeuggetriebes 42 zusammenfallen, an dem ausgangsseitig über ein Differentialgetriebe 44 Antriebsräder des Kraftfahrzeugs angeschlossen sein können.The in 1 shown drive train 10 for a hybrid motor vehicle has a motor vehicle engine configured as an internal combustion engine 12th on, on its output shaft, designed in particular as a crankshaft 14th a torsional vibration damper designed, for example, as a dual mass flywheel 16 is provided. The torsional vibration damper 16 is on the output side, in particular via an intermediate transmission 18th , with an intermediate shaft 20th coupled that with one with a stator 22nd cooperating rotor 24 an electrical machine 26th is coupled to the electric drive of the motor vehicle. In the illustrated embodiment, the intermediate shaft 20th coaxial with the rotor 24 arranged and coincides with one with the rotor 24 connected rotor shaft 28 the electrical machine together. Alternatively, the electrical machine can be offset axially parallel to the intermediate shaft 20th be provided and the rotor shaft 28 for example via a traction mechanism and / or a gear pair with the intermediate shaft 20th be coupled. In the illustrated embodiment, it is coaxial with the electrical machine 26th another electric machine 30th provided, the one with another stator 32 cooperating further rotor 34 having, the radially inner electrical machine 26th as an inner rotor and the radially outer further electrical machine 30th are designed as an external rotor. One with the other rotor 34 connected further rotor shaft 36 can have a disconnect clutch 38 with the intermediate shaft 20th or the rotor shaft 28 be coupled. The further rotor shaft 36 can in particular with a transmission input shaft 40 a motor vehicle transmission 42 coincide on the output side via a differential gear 44 Drive wheels of the motor vehicle can be connected.

Wie in 2 dargestellt ist, kann der Stator 22 gleichzeitig auch den weiteren Stator 32 ausbilden, indem der Stator 22 einen Statorring 46 aufweist, der sowohl radial innen als auch radial außen zur Aufnahme von Elektromagneten ausbildenden Spulen genutet ausgeführt ist. Der Statorring 46 ist mit Hilfe eines Kühlmediums, beispielsweise Öl, gekühlt, wodurch mit nur einer Kühltechnik sowohl die radial innen als auch die radial äußeren Elektromagneten gekühlt werden können. Hierzu weist der Statorring 46 mehrere in axialer Richtung durch den Statorring 46 hindurch verlaufende Kühlkanäle 48 auf, die insbesondere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt vorgesehen sein können. Die Kühlkanäle 48 sind in Umfangsrichtung alternierend über jeweils einen an einer ersten Axialseite 50 des Statorrings 46 vorgesehen ersten Verbindungskanal 52 und an einer entgegengesetzten zweiten Axialseite 54 des Statorrings 46 vorgesehen zweiten Verbindungskanal 56, die jeweils in Umfangsrichtung verlaufen, miteinander verbunden. Von einem in Schwerkraftrichtung maximal weit oben vorgesehenen Zulauf 58, der mit dem obersten Verbindungskanal 52, 56 verbunden ist, kann das über den Zulauf 58 zugeführte Kühlmedium in unterschiedliche Umfangsrichtungen aufgeteilt werden und im Wesentlichen mäanderförmig abwechselnd über jeweils einen Kühlkanal 48 und einen Verbindungskanal 52, 56 fließen, bis das Kühlmedium in einem in Schwerkraftrichtung unteresten Bereich über jeweils einen Ablauf 60 aus dem Statorring 46 wieder austreten kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur genau ein Zulauf 58 und genau zwei Abläufe 60 vorgesehen, wobei es alternativ auch möglich ist nur genau einen Ablauf 60 und/oder nur genau zwei Zuläufe 58 vorzusehen.As in 2 is shown, the stator 22nd at the same time also the other stator 32 train by the stator 22nd a stator ring 46 which is designed to be grooved both radially inward and radially outward to accommodate electromagnets forming coils. The stator ring 46 is cooled with the aid of a cooling medium, for example oil, whereby both the radially inner and the radially outer electromagnets can be cooled with just one cooling technology. To this end, the Stator ring 46 several in the axial direction through the stator ring 46 cooling channels running through it 48 on, which can be provided evenly distributed in particular in the circumferential direction. The cooling channels 48 are alternating in the circumferential direction over one each on a first axial side 50 of the stator ring 46 provided first connection channel 52 and on an opposite second axial side 54 of the stator ring 46 provided second connection channel 56 , which each run in the circumferential direction, connected to each other. From an inlet provided at the maximum in the direction of gravity 58 , the one with the top connection channel 52 , 56 connected can be done via the inlet 58 supplied cooling medium are divided into different circumferential directions and essentially meandering alternately over a cooling channel in each case 48 and a connecting channel 52 , 56 flow until the cooling medium is in the lowest area in the direction of gravity over one drain 60 from the stator ring 46 can exit again. In the illustrated embodiment, there is only exactly one inlet 58 and exactly two processes 60 provided, whereby it is alternatively also possible to have just one process 60 and / or only exactly two inlets 58 to be provided.

Wie in 3 dargestellt ist, können die ersten Verbindungskanäle 52 durch in einem ersten Deckblech 62, beispielsweise durch Prägen erzeugte, erste Nuten 64 ausgebildet werden, wobei das erste Deckblech 62 mit Hilfe von, insbesondere als Schrauben ausgestalteten, Befestigungsmitteln 66 fluiddicht an den Statorring 46 angepresst werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann an der ersten Axialseite 50 in dem Statorring 46 eine Nut zur Ausbildung des ersten Verbindungskanals 52 vorgesehen sein.As in 3 is shown, the first connection channels 52 through in a first cover sheet 62 , for example produced by embossing, first grooves 64 be formed, the first cover plate 62 with the aid of fastening means, in particular designed as screws 66 fluid-tight to the stator ring 46 can be pressed. Additionally or alternatively, on the first axial side 50 in the stator ring 46 a groove for forming the first connecting channel 52 be provided.

Wie in 4 dargestellt ist, können analog auch die zweiten Verbindungskanäle 56 durch in einem zweiten Deckblech 68, beispielsweise durch Prägen erzeugte, zweite Nuten 70 ausgebildet werden, wobei das zweite Deckblech 68 mit Hilfe der selben Befestigungsmitteln 66 fluiddicht an den Statorring 46 angepresst werden kann. Zusätzlich oder alternativ kann an der zweiten Axialseite 54 in dem Statorring 46 eine Nut zur Ausbildung des zweiten Verbindungskanals 56 vorgesehen sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Befestigungsmittel 66 zu den ersten Verbindungskanälen 52 in Umfangsrichtung versetzt vorgesehen, wobei die Befestigungsmittel 66 durch jeweils einen der zweiten Verbindungskanäle 56 hindurchgeführt sind. Die Formgestaltung der zweiten Verbindungskanäle 56 ist hierbei derart ausgestaltet, dass das Kühlmedium sowohl radial innen als auch radial außen an dem hindurchgeführten Befestigungsmittel 66 vorbeigeführt wird. Über die mit Hilfe der Befestigungsmittel 66 erreichten Schraubenverbindungen können die Deckbleche 62, 68 gegebenenfalls über eine Dichtlage fluiddicht an die Axialseiten 50, 54 angepresst sein, wobei gegebenenfalls zwischen einem Schraubenkopf des Befestigungsmittels 66 und dem zugeordneten Deckblech 62, 68 und/oder zwischen einem auf dem Befestigungsmittel 66 aufgeschraubten Schraubenmutter und dem zugeordneten Deckblech 62, 68 eine Dichtung vorgesehen sein kann.As in 4th is shown, the second connection channels can analogously 56 through in a second cover sheet 68 , for example produced by embossing, second grooves 70 be formed, the second cover plate 68 using the same fasteners 66 fluid-tight to the stator ring 46 can be pressed. Additionally or alternatively, on the second axial side 54 in the stator ring 46 a groove for forming the second connecting channel 56 be provided. In the illustrated embodiment, the fastening means 66 to the first connection channels 52 provided offset in the circumferential direction, the fastening means 66 through one of the second connection channels 56 are passed through. The shape of the second connecting channels 56 is designed here in such a way that the cooling medium is applied both radially on the inside and on the radially outside of the fastening means that is passed through 66 is passed. About that with the help of the fasteners 66 Achieved screw connections can be the cover plates 62 , 68 if necessary, fluid-tight on the axial sides via a sealing layer 50 , 54 be pressed, optionally between a screw head of the fastening means 66 and the assigned cover plate 62 , 68 and / or between one on the fastening means 66 screwed nut and the associated cover plate 62 , 68 a seal can be provided.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: AntriebsstrangPowertrain
1212th: KraftfahrzeugmotorMotor vehicle engine
1414th: AusgangswelleOutput shaft
1616: DrehschwingungsdämpferTorsional vibration damper
1818th: ZwischenübersetzungIntermediate translation
2020th: ZwischenwelleIntermediate shaft
2222nd: Statorstator
2424: Rotorrotor
2626th: elektrische Maschineelectric machine
2828: RotorwelleRotor shaft
3030th: weitere elektrische Maschineanother electric machine
3232: weiterer Statoranother stator
3434: weiterer Rotoranother rotor
3636: weitere Rotorwellefurther rotor shaft
3838: TrennkupplungDisconnect clutch
4040: GetriebeeingangswelleTransmission input shaft
4242: KraftfahrzeuggetriebeAutomotive transmissions
4444: DifferentialgetriebeDifferential gear
4646: StatorringStator ring
4848: KühlkanalCooling duct
5050: erste Axialseitefirst axial side
5252: erster Verbindungskanalfirst connection channel
5454: zweite Axialseitesecond axial side
5656: zweiter Verbindungskanalsecond connection channel
5858: ZulaufIntake
6060: Ablaufprocedure
6262: erstes Deckblechfirst cover sheet
6464: erste Nutfirst groove
6666: BefestigungsmittelFasteners
6868: zweites Deckblechsecond cover sheet
7070: zweite Nutsecond groove

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102018117463 A1 [0002]

Claims

Stator for an electrical machine (26) for driving a motor vehicle, with a stator ring (46) for supporting electromagnets, a plurality of essentially axially extending cooling channels (48) formed in the stator ring (46) for cooling the stator ring (46) with the aid of a cooling medium guided through the cooling channels (48), a first connecting channel (52) provided on a first axial side (50) of the stator ring (46) for the fluidic connection of a first pair of cooling channels (48) spaced from one another in the circumferential direction and a second connection channel (56) provided on a second axial side (54) of the stator ring (46) facing away from the first axial side (50) of the stator ring (46) for the fluidic connection of a second pair of circumferentially spaced apart cooling channels (48).

Stator after Claim 1 characterized in that a plurality of first connection channels (52) and a plurality of second connection channels (56) are provided alternately in the circumferential direction.

Stator after Claim 1 or 2 characterized in that the cooling channels (48), in particular all cooling channels (48), can be connected to a cooling circuit via just one inlet (58) for supplying the cooling medium and / or just one outlet (60) for discharging the cooling medium.

Stator according to one of the Claims 1 until 3 characterized in that an inlet (58) provided for supplying the cooling medium for dividing the supplied cooling medium into different circumferential directions is fluidically connected to two cooling channels (48) and / or an outflow (60) intended for discharging the cooling medium for merging arriving from different circumferential directions The cooling medium is fluidically connected to two cooling channels (48).

Stator after Claim 3 or 4th characterized in that the inlet (58) is provided at the top in the direction of gravity and the outlet (60) is provided at the bottom of the stator ring (46) in the direction of gravity.

Stator according to one of the Claims 1 until 5 characterized in that the first connection channel (52) at least partially through a first groove (64) in the first axial side (50) of the stator ring (46) and / or the second connection channel (56) at least partially through a second groove (70) in the second axial side (54) of the stator ring (46) is formed.

Stator according to one of the Claims 1 until 6th characterized in that the first connection channel (52) at least partially through a first cover plate (62) connected to the stator ring (46) on the first axial side (50) and / or the second connection channel (56) at least partially through a first cover plate (56) on the second axial side (54) with the stator ring (46) connected to the second cover plate (68) is formed.

Stator after Claim 7 characterized in that the first cover plate (62) and / or the second cover plate (68) is formed by a housing part of a motor housing for receiving the electrical machine (26).

Stator after Claim 7 or 8th characterized in that the multiple, in particular all, first connecting channels (52) forming the first cover plate (62) and / or the multiple, in particular all, second connecting channels (56) forming the second cover plate (68) via at least one, in particular common, in one common radius area with the first connecting channel (52) and the second connecting channel (56) provided fastening means (66) is connected to the stator ring (46), the first connecting channel (52) and / or the second connecting channel (56) along its course in Circumferential direction is guided past the fastening means (66) radially inward and / or radially outward.

Stator according to one of the Claims 1 until 9 characterized in that the stator ring (46) both radially on the inside for interaction with a rotor (24) configured as an internal rotor of a first electrical machine (26) and radially on the outside for cooperation with a rotor (34) configured as an external rotor of a second electrical machine ( 30) is grooved.