-
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Stator, welcher gegen eine Umgebung der elektrischen Maschine elektrisch isoliert ist.
-
Bei elektrischen Maschinen müssen die einzelnen Windungen der Leiter in Wicklungen an Stator und/oder Rotor elektrisch isoliert sein, etwa durch eine Lackierung der Leiter, um den für die Funktion der elektrischen Maschine erforderlichen Stromfluss zu gewährleisten; insbesondere gilt es, unerwünschte Stromflüsse, etwa durch Kurzschlüsse zwischen Windungen, zu vermeiden. Außer den Windungen selbst müssen hierzu auch deren Verschaltungen und Kontaktierungen isoliert sein. Diese Art der Isolierung wird entsprechend als Funktionsisolierung bezeichnet.
-
Unabhängig davon ist durch geeignete elektrische Isolierung auch sicherzustellen, dass, insbesondere im Fehlerfall, keine Gefährdung von Personen oder Anlagen besteht. Diese Art der Isolierung wird als Basisisolierung bezeichnet und dient also zum grundlegenden Schutz von unter gefährlichen Spannungen stehenden Teilen (vgl. auch DIN EN 60664). Sie wird bisher erreicht durch Isoliermaterial, etwa Papier, in Nuten für Wicklungen an Stator und/oder Rotor. Dies erfordert Materialaufwand, ist in der Montage aufwändig und nimmt auch Bauraum in Anspruch.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektrische Maschine anzugeben, in der die Basisisolierung mit weniger Aufwand erzielt wird.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Maschine gemäß Anspruch 1.
-
Die elektrische Maschine hat einen Stator. Erfindungsgemäß ist der Stator mit einem elektrisch isolierenden Bereich umgeben. Der elektrisch isolierende Bereich ist dabei derart, dass der Stator gegen eine Umgebung des Stators elektrisch isoliert ist; insbesondere kann der elektrisch isolierende Bereich einen elektrisch isolierenden Feststoff umfassen. In Folge davon ist die Basisisolierung des Stators gegen eine Umgebung der elektrischen Maschine durch den elektrisch isolierenden Bereich gewährleistet. Entsprechende Maßnahmen in Nuten des Stators sind damit entbehrlich, gegenüber dem Stand der Technik kann damit insbesondere das Isoliermaterial in den Nuten des Stators entfallen. Es ist also ausreichend, sich in den Nuten des Stators auf die Funktionsisolierung zu beschränken. Ein elektrisch isolierender Bereich um den Stator ist mit weniger Aufwand zu erzielen als etwa das Einbringen von Isoliermaterial in jede einzelne Nut des Stators erfordert. Der elektrisch isolierende Bereich des Stators kann etwa durch ein Gehäuse der elektrischen Maschine gegeben sein, welches in einer Weise unter Verwendung von elektrisch isolierendem Material gefertigt ist, dass keine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Stator und einer Umgebung des Stators besteht. Beispielsweise kann der Stator mit elektrisch isolierendem Material umspritzt werden, welches dabei noch so geformt wird, dass es ein Gehäuse der elektrischen Maschine bildet.
-
In einer anderen Ausführungsform hat die elektrische Maschine ein Gehäuse und einen innerhalb des Gehäuses angeordneten Stator. Das Gehäuse kann dabei aus elektrisch leitendem Material bestehen. Dies ist aus Gründen der Stabilität und/oder wegen Anforderungen der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) oftmals von Vorteil. In dieser Ausführungsform ist der elektrisch isolierende Bereich zwischen Stator und Gehäuse vorgesehen. Der elektrisch isolierende Bereich ist dabei derart ausgestaltet, dass durch ihn der Stator gegen das Gehäuse elektrisch isoliert wird. In Folge davon ist die Basisisolierung des Stators zunächst gegen das Gehäuse und damit gegen eine Umgebung der elektrischen Maschine durch den elektrisch isolierenden Bereich gewährleistet. Entsprechende Maßnahmen in Nuten des Stators sind damit entbehrlich, gegenüber dem Stand der Technik kann damit insbesondere das Isoliermaterial in den Nuten des Stators entfallen. Es ist also ausreichend, sich in den Nuten des Stators auf die Funktionsisolierung zu beschränken. Ein elektrisch isolierender Bereich zwischen Stator und Gehäuse ist mit weniger Aufwand zu erzielen als etwa das Einbringen von Isoliermaterial in jede einzelne Nut des Stators erfordert.
-
Ein weiterer Vorteil des isolierenden Bereichs zwischen Stator und Gehäuse ist die Verringerung parasitärer Kapazitäten in der elektrischen Maschine und damit die Verbesserung der EMV. Liegt das Gehäuse auf Massenpotenzial, so bedeutet ein isolierender Bereich zwischen Stator und Gehäuse eine zusätzliche Kapazität. Diese zusätzliche Kapazität ist in Reihe geschaltet zu einer Kapazität, welche in den Nuten des Stators durch die dortige Isolierung gegeben ist. Die Reihenschaltung der genannten Kapazitäten verringert die Gesamtkapazität der elektrischen Maschine und verringert damit Abstrahlungen von der elektrischen Maschine, was die EMV der elektrischen Maschine verbessert.
-
In einer Ausführungsform ist der elektrisch isolierende Bereich zwischen Stator und Gehäuse durch einen elektrisch isolierenden Feststoff ausgefüllt. In einer anderen Ausführungsform umfasst der elektrisch isolierende Bereich zwischen Stator und Gehäuse wenigstens einen mit einem elektrisch isolierenden Fluid erfüllten Teilbereich und wenigstens einen mit einem elektrisch isolierenden Feststoff ausgefüllten Teilbereich. Unter einem Fluid ist dabei eine Flüssigkeit oder ein Gas zu verstehen. Bei dem elektrisch isolierenden Fluid kann es sich beispielsweise um Luft handeln, oder es kann ein Kühlmedium, welches in der elektrischen Maschine ohnehin eingesetzt wird, hier zusätzlich zur Basisisolierung genutzt werden. In einer Weiterbildung dieser Ausführungsformen stellt der elektrisch isolierende Feststoff eine Drehmomentabstützung des Stators am Gehäuse dar. Eine Drehmomentabstützung des Stators am Gehäuse kann alternativ oder zusätzlich reibschlüssig erfolgen oder durch eine Verklebung des Stators mit dem Gehäuse im Bereich einer Stirnseite des Stators. Eine Drehmomentabstützung ist hier eine mechanische Verbindung, welche ein Drehmoment zwischen Stator und Gehäuse überträgt, so dass letztlich bei Betrieb der elektrischen Maschine der Stator relativ zum Gehäuse und dessen Einbauumgebung ruht, mitunter abgesehen von Schwingungen.
-
Die genannten Möglichkeiten zur Drehmomentabstützung des Stators am Gehäuse erfordern geringere Genauigkeit der Oberflächenbearbeitung von Gehäuseinnenseite und Statoraußenseite als eine Querpressverbindung zwischen Gehäuse und Stator nach dem Stand er Technik. Dies ermöglicht eine einfachere und kostengünstigere Herstellung von Gehäuse und Stator. Ferner treten bei einer Querpressverbindung dauerhaft hohe Kräfte in radialer Richtung (also im Wesentlichen senkrecht zur Kontaktfläche zwischen Stator und Gehäuse) auf, welche von Stator und Gehäuse entsprechend dauerhaft toleriert werden müssen. Dies bedingt im Stand der Technik entsprechend hohe Materialdicken. In einer elektrischen Maschine wie in dieser Anmeldung vorgeschlagen sind diese Erfordernisse reduziert, was geringeren Materialaufwand und mehr Freiheit bei der Materialauswahl für Gehäuse und Stator bedingt.
-
In einer Ausführungsform, in der der elektrisch isolierende Bereich zwischen Gehäuse und Stator durch einen elektrisch isolierenden Feststoff ausgefüllt ist, kann diese Ausfüllung etwa so erfolgen: Der Stator wird im Gehäuse zentriert, etwa mit adäquaten Zentrierhilfen, um zu erreichen, dass sich über die Länge des Stators ein umlaufender Spalt zwischen Gehäuseinnenseite und Statoraußenseite ergibt. Dieser Spalt wird mit einer elektrisch isolierenden Vergussmasse ausgefüllt, welche anschließend aushärtet. Im ausgehärteten Zustand bildet die Vergussmasse eine stoffschlüssige Klebeverbindung zwischen der Gehäuseinnenseite und der Statoraußenseite. So wird außer der Basisisolierung zwischen Stator und Gehäuse die Drehmomentabstützung des Stators am Gehäuse erreicht. Die Drehmomentabstützung kann verbessert werden, wenn durch entsprechende Ausgestaltung der Gehäuseinnenseite und der Statoraußenseite durch die ausgehärtete Vergussmasse zusätzlich ein Formschluss zwischen der Gehäuseinnenseite und der Statoraußenseite bewirkt wird. Gerade das Einbringen des elektrisch isolierenden Feststoffs zwischen Gehäuse und Stator zunächst in flüssiger Form verringert die Anforderungen an die Oberflächengüte von Statoraußenseite und Gehäuseinnenseite weiter. Denn im flüssigen Zustand kann die Vergussmasse geometrische Abweichungen dieser Oberflächen in Dimension, Form, Lage und Rauheit ausgleichen. Dies kann wiederum für günstigere Herstellungsprozesse genutzt werden, beispielsweise durch eine unbearbeitete Guss-Mantelfläche im Aluminiumgehäuse oder durch schnelleres Stanzen der Statorbleche, ggf. auch auf einfacheren Pressen.
-
Die Vergussmasse zwischen Stator und Gehäuse kann zur Schwingungsdämpfung genutzt werden und dadurch das NVH-Verhalten der elektrischen Maschine verbessern und/oder Einsparungen an anderen Dämpfungselementen ermöglichen. Im Vergleich zu der steifen Querpressverbindung nach dem Stand der Technik kann sich eine Kunststoff-Vergussmasse mit abgestimmter Elastizität hier vorteilhaft auswirken.
-
Bei reibschlüssiger Anbindung des Stators an das Gehäuse kann dies durch eine an einer Stirnseite des Stators ausgebildete Reibfläche, gegebenenfalls versehen mit einem Reibbelag, erfolgen, welche an einer entsprechend am Gehäuse vorgesehenen Gegenreibfläche reibt. Die erforderliche Anpresskraft der Reibfläche an die Gegenreibfläche kann beispielsweise durch eine Feder aufgebracht werden, etwa eine Tellerfeder an einer der Reibfläche gegenüberliegenden Stirnseite des Stators. Wie schon bei Ausführungsformen, die von einer Vergussmasse zwischen Stator und Gehäuse Gebrauch machen, bestehen auch hier gegenüber dem Stand der Technik verringerte Anforderungen an die Oberflächengüte von Statoraußenseite und Gehäuseinnenseite. Reibfläche und Gegenreibfläche, sowie gegebenenfalls Reibbelag, können unabhängig von den Anforderungen an Gehäuse und Stator für ihren Zweck hinsichtlich Materialauswahl, Formgebung und Oberflächengestaltung optimiert werden. Da die Reibfläche und Gegenreibfläche in der Regel kleiner sind als die Flächen von Gehäuseinnenseite und Statoraußenseite, ist auch hier der Bearbeitungsaufwand geringer als im Stand der Technik. Reibfläche und Gegenreibfläche sollten gegeneinander elektrisch isoliert sein, etwa durch einen elektrisch isolierenden Reibbelag, oder wenigstens Reibfläche oder wenigstens Gegenreibfläche sollten selbst aus elektrisch isolierendem Material bestehen. Jedenfalls darf durch die Reibfläche und/oder Gegenreibfläche keine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Stator und dem Gehäuse bestehen.
-
Bei Verklebung des Stators am Gehäuse im Bereich einer Stirnseite des Stators treten an die Stelle von Reibfläche und Gegenreibfläche entsprechende Klebeflächen. Analog zum Fall des Reibschlusses bestehen auch hier gegenüber dem Stand der Technik verringerte Anforderungen an die Oberflächengüte von Statoraußenseite und Gehäuseinnenseite. Die Klebeflächen können unabhängig von den Anforderungen an Gehäuse und Stator für ihren Zweck hinsichtlich Materialauswahl, Formgebung und Oberflächengestaltung optimiert werden. Es kann auch jeweils eine Klebeverbindung zwischen Stator und Gehäuse im Bereich gegenüberliegender Stirnseiten des Stators vorgesehen sein. Durch die Klebeverbindung(en) darf selbstverständlich keine elektrisch leitende Verbindung zwischen Stator und Gehäuse gegeben sein.
-
Die Klebeverbindung erfordert weniger Komponenten als die reibschlüssige Anbindung, da insbesondere die genannte Feder und gegebenenfalls der Reibbelag entfällt. Die Feder erzeugt im Falle des Reibschlusses eine axiale Kraft in der elektrischen Maschine, um Reibfläche und Gegenreibfläche aneinanderzupressen. Diese axiale Kraft ist im Grunde bei der Gehäuseauslegung zu berücksichtigen. Im Falle einer Klebeverbindung entfällt dies.
-
Es sei noch angemerkt, dass bei stirnseitiger Anbindung des Stators an das Gehäuse bei einem wie üblich aus Statorblechen zusammengesetzten Stator der zwischen den Statorblechen eingesetzte Backlack die Drehmomentübertragung zwischen Stator und Gehäuse dauerhaft ohne für den Betrieb der elektrischen Maschine signifikante Verformung tolerieren können muss. Dies ist jedoch üblicherweise mit bekannten Backlacken erfüllbar.
-
In einer Ausführungsform der elektrischen Maschine ist der Stator gegenüber einem Rotor der elektrischen Maschine durch einen elektrisch isolierenden Feststoff zwischen Stator und Rotor elektrisch isoliert. In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform dient der elektrisch isolierende Feststoff zur elektrischen Isolierung des Stators gegenüber dem Rotor zusätzlich zum Verschluss von Nuten des Stators. Dadurch können etwa Nutverschlusskeile zum einzelnen Verschluss jeder Nut entfallen. Die hier vorgeschlagene Möglichkeit der elektrischen Isolierung von Stator zu Rotor durch einen elektrisch isolierenden Feststoff, einschließlich der optionalen Nutzung dieses Feststoffs zum Verschluss der Nuten, kann auch unabhängig von den übrigen Merkmalen der hier beschriebenen elektrischen Maschine genutzt werden, insbesondere also auch für elektrische Maschinen, in denen die Basisisolierung des Stators ansonsten auf herkömmliche Weise erfolgt.
-
Der Entfall des Isoliermaterials zur Basisisolierung in den Nuten des Stators schafft zusätzlichen Raum in den Nuten des Stators. Dieser kann beispielsweise genutzt werden, um mehr Leitermaterial in die Nuten einzubringen, also etwa den Kupferfüllfaktor zu erhöhen. Es ist aber auch möglich, den zusätzlichen Raum in den Nuten zu nutzen, um ein Kühlmedium für den Stator in den Nuten zu führen; das Kühlmedium kann beispielsweise ein Öl sein. Jedenfalls sollte das Kühlmedium elektrisch isolierend sein. Falls der elektrisch isolierende Bereich zwischen Stator und Gehäuse wie vorstehend erläutert durch Verguss mit einer Vergussmasse gebildet wird, so kann die Vergussmasse zusätzlich den Stator an seinen Stirnseiten gegen eine Leckage des Kühlmediums abdichten, was zusätzliche Dichtelemente, etwa Gummiringe, überflüssig macht.
-
Zur Gewährleistung der Basisisolierung der elektrischen Maschine im Hinblick auf den Stator sind auch Wickelköpfe am Stator zu berücksichtigen. Die Wickelköpfe können dabei durch Abstand zu elektrisch leitenden Komponenten der elektrischen Maschine elektrisch isoliert werden oder die Wickelköpfe können mit einer elektrisch isolierenden Umhüllung versehen werden.
-
Nachfolgend werden die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
- 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
- 2 zeigt eine Detailansicht aus der in 1 gezeigten elektrischen Maschine.
- 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
- 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
- 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
- 6 zeigt ein Stadium im Zusammenbau einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
- 7 zeigt ein weiteres Stadium im Zusammenbau einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
-
Die Figuren stellen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und sind daher keinesfalls als Beschränkung der Erfindung auf die gezeigten Ausführungsbeispiele aufzufassen.
-
1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1, mit einem Stator 2, der innerhalb eines Gehäuses 3 angeordnet ist. Ein Rotor 4 der elektrischen Maschine 1 samt Rotorwelle 41 ist ebenfalls gezeigt. Im Betrieb der elektrischen Maschine 1 dreht sich der Rotor 4 um eine Drehachse 100; die Richtung dieser Drehachse 100 definiert die axiale Richtung 110 im Sinne dieser Anmeldung. Der Stator 2 verfügt über Wicklungen 5 aus elektrisch leitendem Material, mit Wickelköpfen 51. Der Stator 2 ist von einem elektrisch isolierenden Bereich 6 umgeben, der hier zwischen Stator 2 und Gehäuse 3 befindlich und durch einen elektrisch isolierenden Feststoff 63 ausgefüllt ist. Der elektrisch isolierende Bereich 6 bzw. der elektrisch isolierende Feststoff 63 gewährleistet in dieser Ausführungsform die Basisisolierung des Stators 2 gegenüber dem Gehäuse 3. Außerdem sorgt der elektrisch isolierende Feststoff 63 für eine Drehmomentabstützung des Stators 2 am Gehäuse 3. Zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 4 ist ebenfalls elektrisch isolierender Feststoff 65 vorhanden. Der elektrisch isolierende Feststoff 65 gewährleistet die Basisisolierung des Stators 2 zum Rotor 4 hin. In dieser Ausführungsform sind am Gehäuse 3 noch Abstützungen 31 ausgebildet, welche die Wicklungen 5 über den elektrisch isolierenden Feststoff 65 abstützen. Eine Basisisolierung im Bereich der Wickelköpfe 51 ist hier durch den Abstand der Wickelköpfe 51 von elektrisch leitenden Komponenten, etwa dem Gehäuse 3, realisiert.
-
2 zeigt in einer Detailansicht der in 1 dargestellten elektrischen Maschine Ausschnitte von Stator 2, Gehäuse 3 und Rotor 4. Zwischen Stator 2 und Gehäuse 3 befindet sich der mit dem elektrisch isolierenden Feststoff 63 ausgefüllte elektrisch isolierende Bereich 6. Zwischen Stator 2 und Rotor 4 ist der Luftspalt 7 dargestellt. Der Stator 2 ist gegenüber dem Rotor 4 durch den elektrisch isolierenden Feststoff 65 elektrisch isoliert. Aufgrund des elektrisch isolierenden Bereichs 6 und des elektrisch isolierenden Feststoffs 65 kann in den Nuten 8 des Stators 2 auf Maßnahmen zur Basisisolierung verzichtet werden. Es genügt, sich auf eine Funktionsisolierung der Wicklungen 5 zu beschränken, welche in bekannter Weise etwa durch einen Lack (nicht gezeigt) erfolgen kann. Der elektrisch isolierende Feststoff 65 sorgt hier zudem für einen Verschluss der Nuten 8 zum Luftspalt 7 hin. Es kann somit auf separate Verschlusselemente für jede einzelne Nut 8, etwa die bekannten Nutverschlusskeile, verzichtet werden. In den Nuten 8 kann ein Kühlmedium 81 geführt werden.
-
3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1, mit einem Stator 2, der innerhalb eines Gehäuses 3 angeordnet ist. Ein Rotor 4 der elektrischen Maschine 1 samt Rotorwelle 41 ist ebenfalls gezeigt. Im Betrieb der elektrischen Maschine 1 dreht sich der Rotor 4 um eine Drehachse 100; die Richtung dieser Drehachse 100 definiert die axiale Richtung 110 im Sinne dieser Anmeldung. Der Stator 2 verfügt über Wicklungen 5 aus elektrisch leitendem Material, mit Wickelköpfen 51. Der Stator 2 ist von einem elektrisch isolierenden Bereich 6 umgeben, der hier zwischen Stator 2 und Gehäuse 3 befindlich ist. Der elektrisch isolierende Bereich 6 hat mindestens einen Teilbereich 61, der mit einem elektrisch isolierenden Feststoff 63 ausgefüllt ist, und mindestens einen Teilbereich 62, der mit einem elektrisch isolierenden Fluid 64 ausgefüllt ist. Im gezeigten Beispiel ist das elektrisch isolierende Fluid 64 Luft, es kann aber beispielsweise auch ein Öl oder Kühlmedium sein. Der elektrisch isolierende Bereich 6 dient der Basisisolierung des Stators 2 gegenüber dem Gehäuse 3. Der elektrisch isolierende Feststoff 63 in Teilbereich(en) 61 dient zur Drehmomentabstützung des Stators 2 am Gehäuse 3. Zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 4 ist ebenfalls elektrisch isolierender Feststoff 65 vorhanden. Der elektrisch isolierende Feststoff 65 gewährleistet die Basisisolierung des Stators 2 zum Rotor 4 hin. Eine Basisisolierung im Bereich der Wickelköpfe 51 ist hier durch den Abstand der Wickelköpfe 51 von elektrisch leitenden Komponenten, etwa dem Gehäuse 3, realisiert.
-
4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1, mit einem Stator 2, der innerhalb eines Gehäuses 3 angeordnet ist. Ein Rotor 4 der elektrischen Maschine 1 samt Rotorwelle 41 ist ebenfalls gezeigt. Im Betrieb der elektrischen Maschine 1 dreht sich der Rotor 4 um eine Drehachse 100; die Richtung dieser Drehachse 100 definiert die axiale Richtung 110 im Sinne dieser Anmeldung. Der Stator 2 verfügt über Wicklungen 5 aus elektrisch leitendem Material, mit Wickelköpfen 51. Der Stator 2 ist von einem elektrisch isolierenden Bereich 6 umgeben, der hier zwischen Stator 2 und Gehäuse 3 befindlich ist. Wie in der in 3 gezeigten Ausführungsform hat der elektrisch isolierende Bereich 6 einen Teilbereich mit einem elektrisch isolierenden Feststoff 63 und einen Teilbereich mit einem elektrisch isolierenden Fluid 64, hier wiederum Luft. Der elektrisch isolierende Bereich 6 dient der Basisisolierung des Stators 2 gegenüber dem Gehäuse 3, der elektrisch isolierende Feststoff 63 zudem zu einer Positionsfixierung des Stators 2 im Gehäuse 3. In der gezeigten Ausführungsform erfolgt eine Drehmomentabstützung des Stators 2 am Gehäuse 3 nicht, oder zumindest nicht allein, durch den elektrisch isolierenden Feststoff 63, sondern durch Reibschluss zwischen Stator 2 und Gehäuse 3. Hierzu ist an einer Stirnseite 24 des Stators 2 eine Reibfläche 21 vorgesehen, die gegenüber einer am Gehäuse 3 vorgesehenen Gegenreibfläche 32 angebracht ist. An einer gegenüberliegenden Stirnseite 24 des Stators 2 ist eine Feder 23, beispielsweise eine Tellerfeder, vorgesehen, welche eine Kraft 200 in axialer Richtung 110 auf den Stator 2 ausübt und so die Reibfläche 21 an die Gegenreibfläche 32 drückt, was den Reibschluss zwischen Stator 2 und Gehäuse 3 bewirkt. Zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 4 ist ebenfalls elektrisch isolierender Feststoff 65 vorhanden. Der elektrisch isolierende Feststoff 65 gewährleistet die Basisisolierung des Stators 2 zum Rotor 4 hin. Eine Basisisolierung im Bereich der Wickelköpfe 51 ist hier durch den Abstand der Wickelköpfe 51 von elektrisch leitenden Komponenten, etwa dem Gehäuse 3, realisiert.
-
5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1, mit einem Stator 2, der innerhalb eines Gehäuses 3 angeordnet ist. Ein Rotor 4 der elektrischen Maschine 1 samt Rotorwelle 41 ist ebenfalls gezeigt. Im Betrieb der elektrischen Maschine 1 dreht sich der Rotor 4 um eine Drehachse 100; die Richtung dieser Drehachse 100 definiert die axiale Richtung 110 im Sinne dieser Anmeldung. Der Stator 2 verfügt über Wicklungen 5 aus elektrisch leitendem Material, mit Wickelköpfen 51. Der Stator 2 ist von einem elektrisch isolierenden Bereich 6 umgeben, der hier zwischen Stator 2 und Gehäuse 3 befindlich ist. Wie in der in 3 gezeigten Ausführungsform hat der elektrisch isolierende Bereich 6 einen Teilbereich mit einem elektrisch isolierenden Feststoff 63 und einen Teilbereich mit einem elektrisch isolierenden Fluid 64, hier wiederum Luft. Der elektrisch isolierende Bereich 6 dient der Basisisolierung des Stators 2 gegenüber dem Gehäuse 3, der elektrisch isolierende Feststoff 63 zudem zu einer Positionsfixierung des Stators 2 im Gehäuse 3. Eine Drehmomentabstützung des Stators 2 am Gehäuse 3 erfolgt hier durch eine Verklebung 67 des elektrisch isolierenden Feststoffs 63 mit dem Stator 2 einerseits und mit dem Gehäuse 3 andererseits. Zwischen dem Stator 2 und dem Rotor 4 ist ebenfalls elektrisch isolierender Feststoff 65 vorhanden. Der elektrisch isolierende Feststoff 65 gewährleistet die Basisisolierung des Stators 2 zum Rotor 4 hin. Eine Basisisolierung im Bereich der Wickelköpfe 51 ist hier durch den Abstand der Wickelköpfe 51 von elektrisch leitenden Komponenten, etwa dem Gehäuse 3, realisiert.
-
6 zeigt ein Stadium im Zusammenbau einer elektrischen Maschine. Dargestellt sind das Gehäuse 3 und der Stator 2 mit Wicklungen 5 sowie Wickelköpfen 51. Mittels eines als Zentrierhilfe wirkenden Werkzeugs 200 werden Stator 2 und Gehäuse 3 zueinander und zur Drehachse 100 ausgerichtet. Durch die Ausrichtung mit dem Werkzeug 200 wird ferner sichergestellt, dass zwischen Gehäuse 3 und Stator 2 Raum für den elektrisch isolierenden Bereich 6 bleibt. Dargestellt ist ferner, dass eine Innenfläche 37 des Gehäuses 3 und eine dieser gegenüberliegende Außenfläche 27 des Stators 2 nicht sonderlich plan sind, also nicht auf hohe Oberflächengüte hin bearbeitet wurden. Im Gehäuse 3 ist eine Gussöffnung 33 vorgesehen, durch welche der Raum für den isolierenden Bereich 6 von außerhalb des Gehäuses 3 zugänglich ist.
-
7 zeigt ein späteres Stadium als 6 im Zusammenbau der elektrischen Maschine 1. Durch die Gussöffnung 33 wurde der elektrisch isolierende Bereich 6 mit einem elektrisch isolierenden Material ausgegossen, dass im gezeigten Stadium zu einem elektrisch isolierenden Feststoff 63 ausgehärtet ist. Das Ausgießen mit dem zunächst flüssigen elektrisch isolierenden Material gleicht die Unebenheiten in der Innenfläche 37 des Gehäuses 3 und der Außenfläche 27 des Stators 2 aus. Es wurde ferner ein Rotor 4 mit Rotorwelle 41 hinzugefügt, ebenfalls zur Drehachse 100 ausgerichtet. Der Stator 2 ist zum Rotor 4 hin durch einen elektrisch isolierenden Feststoff 65 elektrisch isoliert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- elektrische Maschine
- 2
- Stator
- 3
- Gehäuse
- 4
- Rotor
- 5
- Wicklungen
- 6
- elektrisch isolierender Bereich
- 7
- Luftspalt
- 8
- Nut
- 21
- Reibfläche
- 23
- Feder
- 24
- Stirnseite
- 27
- Außenfläche (Stator)
- 31
- Abstützungen
- 32
- Gegenreibfläche
- 33
- Gussöffnung
- 37
- Innenfläche (Gehäuse)
- 41
- Rotorwelle
- 51
- Wickelköpfe
- 61
- Teilbereich
- 62
- Teilbereich
- 63
- elektrisch isolierender Feststoff
- 64
- elektrisch isolierendes Fluid
- 65
- elektrisch isolierender Feststoff
- 67
- Verklebung
- 81
- Kühlmedium
- 100
- Drehachse
- 110
- axiale Richtung
- 200
- Werkzeug
