DE102021103170B3

DE102021103170B3 - Stator für einen fluidgekühlten Motor und fluidgekühlter Motor

Info

Publication number: DE102021103170B3
Application number: DE102021103170.2A
Authority: DE
Inventors: Philipp Berendes; Stefan Oechslen
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2021-02-11
Filing date: 2021-02-11
Publication date: 2022-03-31
Anticipated expiration: 2041-02-12

Abstract

Stator für einen Spaltrohrmotor (2), der ein Blechpaket (10) und eine Wicklung mit Wicklungsköpfen (16) aufweist, die an Stirnseiten (12) des Blechpaketes (10) vorgesehen sind und wobei eine Endscheibe (14) vorgesehen ist, wobei die Endscheibe (14) Durchführöffnungen (20) zur Durchführung der Wicklung aufweist, wobei die Endscheibe (14) Positioniermittel (30; 38) zur formschlüssigen Verbindung mit dem Blechpaket aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Spaltrohrmotor mit einem derartigen Stator.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator für einen fluidgekühlten Motor, der ein Blechpaket und eine Wicklung mit Wickelköpfen aufweist, die an Stirnseiten des Blechpaketes vorgesehen sind und wobei an jeder Stirnseite zumindest eine Endscheibe vorgesehen ist, wobei die Endscheibe Durchführöffnungen zur Durchführung der Wicklung aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen fluidgekühlten Motor.
Fluidgekühlte Motoren sind beispielsweise als direkt gekühlte oder auch als Spaltrohrmotoren aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Sie werden als elektrische Antriebsmaschinen, beispielsweise als permanent erregte Synchronmaschinen, ausgeführt. Hierbei ist eine direkte Wickelkopfkühlung durch das im Spaltrohrmotor angeordnete Spaltrohr oder auch durch integrierte Fluidkanäle möglich. Die Wickelköpfe der Statorwicklung werden hierbei direkt von einem flüssigen Kühlmedium umspült oder auch durchspült. Darüber hinaus ist es natürlich auch noch möglich, die Statorwicklung direkt von dem flüssigen Kühlmedium umspülen zu lassen. In der einfachsten Ausführungsform weist der Stator eine Endscheibe auf, die zwecks Isolierung an den Stirnseiten des Blechpaketes vorgesehen sind. Ein als Spaltrohrmotor ausgebildeter fluidgekühlter Motor der eingangs genannten Art und damit auch ein hierbei eingesetzter Stator ist aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2019 112 830 A1 und der deutschen Patentschrift DE 10 2010 055 821 B4 bekannt. Der hier beschriebene Spaltrohrmotor besitzt einen sehr hohen Wirkungsgrad, benötigt jedoch einen relativ hohen Fertigungs- beziehungsweise Montageaufwand und ist insbesondere nur schwer automatisiert herzustellen. Darüberhinaus ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 051 508 A1 ein Stator für einen Spaltrohrmotor bekannt, der eine Endscheibe zur Verschaltung von Spulenwicklungen aufweist und zusätzlich Rastnasen als Positionierhilfen besitzt, wobei die Endscheibe durch die Spulenwicklungen in axialer Richtung gehlten werden. Auch dieser Stator bedingt durch die Ausbildung der Endscheibe als Verschaltungsorgan einen hohen Fertigungs- beziehungsweise Montageaufwand.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Stator beziehungsweise einen fluidgekühlten Motor bereitzustellen, der besonders einfach automatisiert herzustellen ist.
Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Stator dadurch gelöst, dass die Endscheibe Positioniermittel zur formschlüssigen Verbindung mit dem Blechpaket aufweist, wobei die Endscheibe am Außenumfang einen zum Blechpaket gerichteten, abgeflachten Randabschnitt aufweist, an dem die Positioniermittel vorgesehen sind. Hierdurch ist es möglich, den Stator ohne Wicklungen auf einfache Weise vorzumontieren. Über die Positioniermittel der Endscheibe kann die Endscheibe auf einfache Weise am Blechpaket vormontiert werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Positioniermittel als Rastnasen ausgeführt, die in entsprechende Ausnehmungen im Blechpaket einrasten.
Für die automatisierte, insbesondere roboterunterstützte Montage, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Endscheibe am Außenumfang mindestens zwei beabstandete Greifflächen besitzt, zwischen denen die Positioniermittel definiert angeordnet sind. Hierdurch ist eine eindeutige Zuordnung der Positioniermittel zum Blechpaket möglich.
Auch ist es möglich, dass die Endscheibe am Außenumfang eine Verzahnung aufweist. Auch hier durch kann die Endscheibe auf einfache Weise automatisiert gegriffen werden; zudem ist eine derartige Verzahnung vorteilhaft im Zusammenhang mit dem Twist-Prozess, wordurch ein Twist-Werkzeug entfallen kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist an der jeweiligen Stirnseite des Blechpaketes ein separater Stützring vorgesehen. Dieser Stützring dient dann nach Endmontage eines Flüssigkeitsgekühlten Motors mit einem Abdichtorgan, wie ein Spaltrohr oder ein Liner, der Abstützung des Abdichtorgans. Hierbei kann dann die Endscheibe zunächst separat am Stator montiert werden, um dann den Stützring zumindest unter Verwendung einer Presspassung im Bereich des Blechpaketes einzupressen. In besonders vorteilhafter Weise ist hierbei der Stützring an einer zur Blechpaket gerichteten Seite stufenförmig ausgebildet, derart, dass eine erste Stufe mit dem Blechpaket und der Endscheibe in Verbindung steht und eine zweite Stufe eine Erhöhung der Steifigkeit des Stützringes bewirkt. Die Stufen sind hierbei natürlich kreisringförmig ausgebildet, so dass ein einfaches automatisiertes Einpressen des Stützringes erfolgen kann.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch einen fluidgekühlten Motor mit einem Gehäuse, in dem ein derartiger Stator vorgesehen ist, wobei ein an einer Innenseite des Stators gegenübergelegener Rotor drehbar gelagert ist. Hierbei ist es bei einem flüssigkeitsgekühlten Motor mit einem Abdichtorgan besonders vorteilhaft, wenn zwischen dem Rotor und dem Stator ein Statorabdichtorgan, wie ein Liner oder ein Spaltrohr, vorgesehen ist, das sich am Blechpaket und an dem Stützring abstützt.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:

1 eine Teilschnittansicht eines Spaltrohrmotors im Bereich des Stators mit einer Endscheibe,
2 eine perspektivische Ansicht einer Endscheibe, und
3 eine alternative Ausführungsform der Endscheibe.

1 zeigt in einer perspektivischen Teilansicht einen Spaltrohrmotor 2 mit einem schematisch dargestellten Gehäuse 4, in dem ein Stator 6 und ein drehbar gelagerter Rotor 8 angeordnet sind. Der Stator 6 weist im Wesentlichen ein Blechpaket 10 auf, an dessen hier dargestellter Stirnseite 12 eine Endscheibe 14 vorgesehen ist. Zur Durchführung einer Wicklung, von der lediglich ein Wicklungskopf 16 dargestellt ist, besitzt eine Endscheibe 18 der Endscheibe 14 Durchführöffnungen 20 (siehe hierzu 2). Neben der separaten Endscheibe 18 weist die Endscheibe 14 einen separaten Stützring 22 auf, der stufenförmig ausgebildet ist. Eine erste Stufe 24 steht hierbei in Wirkverbindung mit dem Blechpaket 10 und der Endscheibe 18. Die zweite Stufe 26 steht lediglich mit der Endscheibe 18 in Wirkverbindung. Der Stützring 22 dient hierbei insbesondere der Abstützung eines Spaltrohres 28 im Bereich der Wicklungsköpfe 16. Um nun bei die Endscheibe 18 auf einfache Weise vorpositionieren zu können, weist die Endscheibe18 als Rastnasen 30 ausgebildete Positioniermittel auf, die in Ausnehmungen 32 des Blechpaketes 10 eingreifen und derart eine formschlüssige Verbindung mit dem Blechpaket 10 herstellen.
2 zeigt nun in einer perspektivischen Ansicht die Endscheibe 18. Die Endscheibe 18 besitzt am Außenumfang einen zum Blechpaket 10 gerichteten, abgeflachten Randabschnitt 34, an dem als Rastnasen 30 ausgebildete Positioniermittel vorgesehen sind (siehe auch 1). Die bereits angesprochenen Durchführöffnungen 20 dienen auf bekannte Weise der Durchführung einer nicht weiter dargestellten Wicklung. Die Endscheibe 18 weist des Weiteren drei Greifflächen 36 auf, zwischen denen die Rastnasen 30 in einem definierten Abstand zu den Greifflächen 36 vorgesehen sind, so dass ein automatisiertes Anlegen, beispielsweise mittels Roboter, der Endscheibe 18 an das Blechpaket 10 möglich ist und nachfolgend die Endscheibe 18 durch Andrücken und mittels des Einrastens der Rastnasen 30 am Blechpaket 10 befestigt werden kann. Nachfolgend kann dann der Stützring 22 in das Blechpaket 10 und die daran befestigte Endscheibe 18 eingepresst werden. Auf diese Weise ist ein Stator 6 sehr einfach vorzumontieren. Durch Einbringen der Wicklung wird der Stator 6 dann fertiggestellt und kann nachfolgend zusammen mit dem Rotor 8 und dem Spaltrohr 28 im Gehäuse 4 montiert werden.
3 zeigt nun eine alternative Ausführung der Endscheibe 18. Hierbei ist eine Verzahnung 40 am Außenumfang vorgesehen, um ein automatisiertes Greifen zu ermöglichen und den Twist-Prozess beim Herstellen des Stators zu vereinfachen. Hierbei ist ein in Form abweichendes Positioniermittel 38 vorgesehn, um eine eindeutige Zuordnung der Positioniermittel 30, 38 zu gewährleisten.

Claims

Stator für einen Spaltrohrmotor (2), der ein Blechpaket (10) und eine Wicklung mit Wicklungsköpfen (16) aufweist, die an Stirnseiten (12) des Blechpaketes (10) vorgesehen sind und wobei an jeder Stirnseite zumindest eine Endscheibe (14) vorgesehen ist, wobei die Endscheibe (14) Durchführöffnungen (20) zur Durchführung der Wicklung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Endscheibe (14) Positioniermittel (30; 38) zur formschlüssigen Verbindung mit dem Blechpaket aufweist, wobei die Endscheibe (18) am Außenumfang einen zum Blechpaket (10) gerichteten, abgeflachten Randabschnitt (34) aufweist, an dem die Positioniermittel (30; 38) vorgesehen sind.
Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniermittel (30; 38) als Rastnasen ausgeführt sind.
Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endscheibe am Außenumfang mindestens zwei, beabstandetete Greifflächen (36) besitzt, zwischen denen die Positioniermittel (30) definiert angeordnet sind.
Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Endscheibe am Außenumfang eine Verzahnung (40) aufweist.
Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der jeweiligen Stirnseite des Blechpaketes (10) ein separater Stützring (22) vorgeshen ist.
Stator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (22) an einer zum Blechpaket (10) gerichteten Seite stufenförmig ausgebildet ist, derart, dass eine erste Stufe (24) mit dem Blechpaket (10) und der Endscheibe (18) in Wirkverbindung steht und eine zweite Stufe (26) eine Erhöhung der Steifigkeit des Stützringes (22) bewirkt.
Fluidgekühlter Motor mit einem Gehäuse (4), in dem ein Stator (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist, wobei ein einer Innenseite des Stators (6) gegenüber gelegener Rotor (8) drehbar gelagert ist.
Fluidgekühlter Motor mit einem Stator nach Anspruch 5 oder 6 in Verbindung mit Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rotor (8) und dem Stator (6) ein Statorabdichtorgan (28), wie ein Liner oder ein Spaltrohr, vorgesehen ist, das sich am Blechpaket (10) und an dem Stützring (22) abstützt.