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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, umfassend einen Statorkörper mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne und zwischen den Statorzähnen gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Stator erstreckender Statornuten, wobei in den Statornuten radial übereinander angeordnete Statorwicklungen aufgenommen sind, und die Statornuten entlang ihrer radialen Erstreckung an ihrem radial äußeren Ende einen Nutgrund und ihrem radial inneren Ende eine Nutöffnung ausweisen, wobei die Nutöffnungen durch Nutverschlussmittel verschlossen sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Stators.
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Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
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Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegel-raddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2-Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.
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Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebsstränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.
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Bei der Entwicklung der für E-Achsen oder Hybridmodule vorgesehenen elektrischen Maschinen besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung der elektrischen Maschinen wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine durchgesetzt.
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Die Mantelkühlung sowie die Wickelkopfkühlung sind beispielsweise aus dem Stand der Technik für die Realisierung einer Kühlung von elektrischen Maschinen mittels Hydraulikflüssigkeiten bekannt. Während die Mantelkühlung die entstehende Wärme an der äußeren Oberfläche des Statorblechpakets in einen Kühlkreislauf überträgt, erfolgt bei der Wickelkopfkühlung der Wärmeübergang direkt an den Leitern außerhalb des Statorblechpakets im Bereich der Wickelköpfe in das Fluid.
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Weitere Verbesserungen bieten getrennt ausgeführte Kühlkanäle, welche sowohl in das Blechpaket des Stators (siehe z. B.
EP3157138 A1 ) als auch in die Nut zusätzlich zu den Leitern eingebracht werden (siehe z. B. Markus Schiefer: Indirekte Wicklungskühlung von hochausgenutzten permanenterregten Synchronmaschinen mit Zahnspulenwicklung, Dissertation, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2017).
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Es sind auch Konzepte bekannt, bei denen die Wicklungen direkt mit Hydraulikflüssigkeit umströmt werden, um die Leistungsdichte zu erhöhen. Eine verbesserte Kühlung mit direktem Kontakt von Hydraulikflüssigkeit und Leiter in der Nut ist bereits grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt beispielsweise
DE102015013018 A1 eine Lösung für elektrische Maschinen mit Einzelzahnwicklung, wobei das Fluid direkt die Wicklungen, welche um die Zähne gewickelt sind, umströmt.
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In elektrischen Maschinen mit indirekter Mantelkühlung wird die Statornut mit einem Nutverschlusskeil verschlossen. Dieser wird axial in die Statornut eingeschoben und muss dort in der Regel keine Dichtfunktion leisten. Um dieses Prinzip auf einen direkt gekühlten Stator mit Dichtungsanforderung zu übertragen, müsste sich der Nutverschlusskeil spielfrei an den Statornut-Flanken anlegen. Dies kann über eine spielfreie Passung oder eine nachgiebige Gestaltung des Keils, z.B. mit Gummimantel, erreicht werden. Solche Verschlusskeile lassen sich dann jedoch kaum mehr durch axiales Einschieben montieren, da durch die erhöhten Widerstandskräfte ein Knicken des schlanken Keils auftritt und ein hohes Beschädigungsrisiko besteht.
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Aus dem Stand der Technik sind ferner Statoren bekannt, bei denen ein umlaufend geschlossenes Dichtelement am Stator-Innendurchmesser, z.B. in Form eines Rohrs, verwendet wird. Die radiale Dicke dieses Dichtelements erhöht direkt den elektromagnetisch wirksamen Luftspalt und mindert dadurch die Leistungsfähigkeit der Maschine.
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Ziel der Erfindung ist daher eine Alternative zu den Nutverschlusskeilen, die deren Vorteil eines unbeeinflussten Luftspalts mit einer verbesserten Dichtfunktion bei hinreichend einfacher Montage kombinieren.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung die vorstehenden Nachteile zu vermindern oder vollständig zu vermeiden und einen Stator mit einer Alternative zu den aus dem Stand der Technik bekannten Nutverschlusskeilen bereitzustellen, die deren Vorteil eines unbeeinflussten Luftspalts mit einer verbesserten Dichtfunktion bei hinreichend einfacher Montage kombiniert. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, einen Stator für eine elektrische Maschine bereitzustellen, die eine hohe Leistungsdichte durch eine optimierte Kühlung und optimierte elektromagnetische Ausgestaltung aufweist. Des Weiteren ist es die Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Stators zu realisieren.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine, umfassend einen Statorkörper mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne und zwischen den Statorzähnen gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Stator erstreckender Statornuten, wobei in den Statornuten radial übereinander angeordnete Statorwicklungen aufgenommen sind, und die Statornuten entlang ihrer radialen Erstreckung an ihrem radial äußeren Ende einen Nutgrund und ihrem radial inneren Ende eine Nutöffnung ausweisen, wobei die Nutöffnungen durch Nutverschlussmittel verschlossen sind, wobei wenigstens eines der Nutverschlussmittel als ein Schlauch ausgebildet ist, der wenigstens durch eine der Statornuten geführt ist.
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Der erfindungsgemäße Stator verfügt somit über ein montagefreundliches und gleichzeitig sicher abdichtendes Nutverschlussmittel in der Form eines Schlauchs. Hierdurch kann ein Stator für eine elektrische Maschine mit einer direkten Nutkühlung realisiert werden, bei dem insbesondere die Statorwicklungen, z.B. in Form einer Wellenwicklung, radial von innen in die Statornuten eingelegt werden können. Der Stator verfügt daher über Statornuten, die radial nach innen zum Stator-Innendurchmesser hin geöffnet sind. Durch den Schlauch sind die im Betrieb mit einem i.d.R. flüssigen Kühlmedium durchströmten Statornuten bzw. Kühlkanäle radial nach innen zum Rotor hin abgedichtet. Das üblicherweise unter Druck stehende Kühlmedium wird so im Wesentlichen vollständig im Statorraum gehalten und kann den Rotorraum nicht fluten. Ferner kann durch den Schlauch der elektromagnetisch wirksame Luftspalt sehr gering gehalten und somit die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine optimiert werden.
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Der Schlauch kann jede geeignete Querschnittsform aufweisen. Besonders bevorzugt ist eine kreisringförmige Querschnittsform. Es sind jedoch auch beispielsweise rechteckige Querschnittsformen denkbar.
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Die Nutöffnungen können in bevorzugter Weise an ihren in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Flanken jeweils einen Hinterschnitt aufweisen, welcher von dem Schlauch hintergriffen ist, so dass eine besonders gute radiale Fixierung des Schlauchs in der Statornut oder den Statornuten bewirkt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Statornuten, bevorzugt alle Statornuten, von einem separaten Schlauch verschlossen sind. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung alternativ oder ergänzend hierzu auch vorgesehen sein, dass ein Schlauch mäanderförmig durch eine Mehrzahl an Statornuten geführt ist.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Schlauch durch alle Statornuten geführt ist und sich ein erstes Schlauchende und ein zweites Schlauchende in axialer Richtung aus dem Statorkörper heraus erstrecken, so dass die Schlauchenden zum einen montagefreundlich mit einem möglichen Expansionsmedium befüllbar sind und/oder verschließbar sind.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Schlauch im nicht in einer Statornut eingesetzen Zustand eine radiale Elastizität besitzt, so dass der Schlauch im in der Statornut eingesetzten Zustand zunächst federelastisch gehalten ist. Nachfolgend kann dann beispielsweise durch Blasformen, der Schlauch in der Statornut plastisch verformt werden. Des Weiteren kann die Erfindung in diesem Zusammenhang auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Schlauch ein ausgehärtetes Expansionsmedium aufweist, mittels dessen der Schlauch in der Statornut fixiert ist.
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Der erfindungsgemäße Stator ist bevorzugt zur Verwendung in einer Radialflussmaschine ausgebildet. Ein Stator für eine Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch aufgebaut und besteht in der Regel aus gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen. Über den Umfang verteilt, sind in das Elektroblech im Wesentlichen parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnet Nuten eingelassen, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen.
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In die Statornuten des erfindungsgemäßen Stators sind Statorwicklungen eingelassen. Eine Statorwicklung ist ein elektrisch leitfähiger Leiter, dessen Längenerstreckung wesentlich größer ist als sein Durchmesser. Die Statorwicklung kann grundsätzlich jede beliebige Querschnittsform aufweisen. Bevorzugt sind rechteckige Querschnittsformen, da sich mit diesen hohe Packungs- und folglich Leistungsdichten erzielen lassen. Ganz besonders bevorzugt ist eine Statorwicklung aus Kupfer gebildet. Bevorzugt weist eine Statorwicklung eine Isolierung auf. Zur Isolierung der Statorwicklung kann beispielsweise Glimmerpapier, welches aus mechanischen Gründen durch einen Glasgewebeträger verstärkt sein kann, in Bandform um eine oder mehrere Statorwicklungen gewickelt sein, welche mittels eines aushärtenden Harzes imprägniert sind. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine aushärtbare Lackschicht ohne ein Glimmerpapier zu verwenden um eine Statorwicklung zu isolieren.
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Der erfindungsgemäße Stator besitzt ferner einen Statorkörper. Der Statorkörper kann einteilig oder mehrteilig, insbesondere segmentiert ausgebildet sein. Ein einteiliger Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Statorkörper umfänglich gesehen einteilig ausgebildet ist. Der Statorkörper ist dabei in der Regel aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet, wobei jedes der Elektrobleche zu einem Kreisring geschlossen ausgebildet ist. Ein segmentiert aufgebauter Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass er aus einzelnen Statorsegmentteilen aufgebaut ist. Der Statorkörper kann dabei aus einzelnen Statorzähnen oder Statorzahngruppen aufgebaut sein, wobei jeder einzelne Statorzahn oder jede einzelne Statorzahngruppe aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet sein kann, wobei jedes der Elektrobleche als Statorsegmentblechteil ausgebildet ist.
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Der Statorkörper ist bevorzugt aus einem oder mehreren Statorblechpakete gebildet. Als Statorblechpaket werden eine Mehrzahl von in der Regel aus Elektroblech hergestellten laminierten Einzelblechen bzw. Statorblechen verstanden, die übereinander zu einem Stapel, dem sog. Statorblechpaket geschichtet und paketiert sind. Die Einzelbleche können dann in dem Blechpaket durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten bleiben.
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In dem Statorkörper sind bevorzugt die Statorzähne des Stators ausgebildet. Als Statorzähne werden Bestanteile des Statorkörpers bezeichnet, die als umfänglich beabstandete, zahnartig radial nach innen gerichtete Teile des Statorkörpers ausgebildet sind und zwischen deren freien Enden und einem Rotorkörper ein Luftspalt für das Magnetfeld gebildet ist. Als Luftspalt wird der zwischen dem Rotor und dem Stator existierende Spalt bezeichnet. Bei einer Radialflussmaschine ist das ein im Wesentlichen kreisringförmiger Spalt mit einer radialen Breite, die dem Abstand zwischen Rotorkörper und Statorkörper entspricht.
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Der Stator ist insbesondere für die Verwendung in einer elektrischen Maschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen.
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Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist die elektrische Maschine eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine, umfassend die folgenden Schritte:
- a. Bereitstellung eines zylinderringförmigen Statorkörpers mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne und zwischen den Statorzähnen gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Stator erstreckender Statornuten, welche entlang ihrer radialen Erstreckung an ihrem radial äußeren Ende einen Nutgrund und ihrem radial inneren Ende eine Nutöffnung ausweisen,
- b. Einsetzen von Statorwicklungen in die Statornuten,
- c. Einsetzen jeweils eines separaten Schlauchs in einer Mehrzahl der Statornuten oder Einsetzen eines Schlauchs in mäandrierender Form in einer Mehrzahl von Statornuten,
- d. Expansion des Schlauchs mittels eines Expansionsmediums in den jeweiligen Statornuten, wobei der Schlauch und/oder das Expansionsmedium plastisch verformt werden, so dass der jeweilige Schlauch in der entsprechenden Statornut fixiert ist.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die Anforderungen an die Montierbarkeit und die Dichtfunktion durch einen chronologisch dazwischen liegenden Prozessschritt - nämlich die Expansion des Schlauchs mittels eines Expansionsmediums - vereinbar gemacht werden.
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Der Schlauch weist bevorzugt wenigstens eine radiale Elastizität auf, d.h. der Schlauch kann durch Aufbringen eines inneren Drucks elastisch expandieren. Die Nutöffnungen können in bevorzugter Weise an ihren in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Flanken jeweils einen Hinterschnitt aufweisen, welcher von dem Schlauch hintergriffen ist, so dass eine besonders gute radiale Fixierung des Schlauchs in der Statornut oder den Statornuten bewirkt ist.
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In die Nutöffnungen, die bevorzugt mit dem Hinterschnitt ausgeführt sind, wird nach der Montage der Statorwicklungen in den Statornuten der Schlauch, bevorzugt mit entsprechendem Negativprofil der Hinterschnitt-Geometrie, eingelegt. Dabei kann für jede einzelne Nut ein eigener Schlauch verwendet werden, der in axialer Richtung vollständig durch eine Statornut verläuft. Genauso kann aber auch ein Schlauch für mehrere/alle Statornuten verwendet werden und mäanderförmig von der einen zur nächsten Statornut geführt werden.
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Der Schlauch verfügt über einen äußeren Mantel, der aus einem hinreichend elastischen Material gefertigt ist, sowie einen hohlen Innenraum. Der Innenraum des Schlauchs kann zum Zeitpunkt des Einlegens in den Stator mit einem Expansionsmedium gefüllt sein.
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Durch die Nachgiebigkeit bzw. Elastizität des Schlauchs durch Mantel und Hohlraum, kann der Schlauch mit geringem Kraftaufwand vom Innendurchmesser des Statorkörpers aus radial in die Statornuten eingedrückt werden, bis er seine Soll-Position, insbesondere im dafür vorgesehenen Hinterschnitt erreicht hat. Für den Fall, dass der Hohlraum des Schlauchs zuvor noch nicht mit einem Expansionsmedium gefüllt wurde, kann anschließend ein bevorzugt aushärtbares festes oder flüssiges Expansionsmedium über zumindest eine Schlauchöffnung in diesen Hohlraum eingebracht werden. Im Anschluss daran wird das aushärtbare Expansionsmedium so behandelt, dass es sein Volumen erhöht und in radialer Richtung bezogen auf den Schlauchmantel - also in einer senkrechten Ebene bezogen auf die Längserstreckung des Schlauches - expandiert. Dadurch übt es eine radial wirkende Druckkraft auf den Schlauchmantel aus, welche diesen gegen die Wände der Statornut drückt. Aufgrund der bevorzugt elastischen Eigenschaften des Schlauchmantels legt sich dieser spielfrei an die Oberfläche der Statorwände an und erfüllt damit die geforderte Dichtfunktion.
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Ein derartig ausgebildeter Stator kann beispielsweise im Motorgehäuse über Deckscheiben dicht gelagert werden, indem die Deckscheiben an den Stirnflächen des Statorkörpers die dort mündenden Schläuche umschließen. Somit kann der gesamte Statorraum zum Rotorraum hin abgedichtet werden.
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In einer vorzugshaften Ausführung sind die Hinterschnitte für die Positionierung des Schlauchs so im Stator positioniert, dass der gesamte Schlauch im ausgehärteten Zustand außerhalb des Stator-Innendurchmessers liegt und die Freigängigkeit des Rotors nicht beeinflusst. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist der Schlauch nach der Aushärtung des Expansionsmediums vollständig innerhalb der Statornut angeordnet und ragt in radialer Richtung nicht aus dieser heraus. Die Statorzähne können dann mit dem kleinstmöglichen radialen Abstand, den Tolerierung/Wärmedehnung/elastische Verformung zulassen, zum Rotor hin ausgeführt werden, sodass ein gleicher elektromagnetisch wirksamer Luftspalt wie in einer konventionellen Maschine mit indirekter Mantelkühlung erreichbar ist.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das Expansionsmedium gasförmig, insbesondere Druckluft ist, so dass der Schlauch mittels Blasformen in der entsprechenden Statornut plastisch verformbar ist, wodurch der Herstellprozess besonders kostengünstig realisierbar ist.
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Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das Expansionsmedium eine Flüssigkeit oder ein Feststoff ist, welcher unter chemischen, thermischen und/oder physikalischem Einfluss eine plastische Volumenexpansion erfährt, so dass der Schlauch mittels der Volumenexpansion des Expansionsmediums in der entsprechenden Statornut fixiert ist. Eine plastische Volumenexpansion kann beispielsweise durch Aushärten eines im Volumen expandierten Materials realisiert sein. Als aushärtendes Expansionsmedium kommen verschiedene Stoffe und Aushärteverfahren in Frage, beispielsweise Harze oder Polyurethane, die unter Einfluss von Temperatur, Strahlung, Kontakt zu einem zweiten Medium (Luft, Schlauchmantel, Hilfskomponente) o.ä. aufquellen.
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Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass der Schlauch vor dem Einsetzen in eine oder mehrere der Statornuten mit dem flüssigen oder festen Expansionsmedium gefüllt ist, wodurch der Montageprozess durch vorkonfektionierte Schläuche vereinfacht werden kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 einen Stator in einer perspektivischen Ansicht,
- 2 einen Stator einer schematischen Querschnittsansicht,
- 3 einen Stator mit einem in den Statornuten mäanderförmig angeordneten Schlauch in einer perspektivischen Detailansicht,
- 4 einen mäanderförmig angeordneten Schlauch in einer perspektivischen, freigestellten Detailansicht, und
- 5 ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine in einer schematischen Blockschaltansicht.
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Die Figur zeigt einen Stator 1 für eine elektrische Maschine, umfassend einen Statorkörper 3 mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne 4 und zwischen den Statorzähnen 4 gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Stator 1 erstreckender Statornuten 7, wobei in den Statornuten 7 radial übereinander angeordnete Statorwicklungen 6 aufgenommen sind. Innerhalb des zylinderringartigen Statorkörpers 3 kann ein Rotor 2 drehbar gegenüber dem Stator 3 angeordnet sein, wie es aus der unteren Abbildung der 1 hervorgeht.
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Der Aufbau des Statorkörpers 3 wird anhand der Detaildarstellung der 2 näher erläutert. Die Statornuten 7 besitzen entlang ihrer radialen Erstreckung an ihrem radial äußeren Ende einen Nutgrund 8 und ihrem radial inneren Ende eine Nutöffnung 9, wobei die Nutöffnungen 9 durch Nutverschlussmittel 10 verschlossen sind. Das in den 1-4 gezeigte Nutverschlussmittel 10 ist als ein Schlauch 11 ausgebildet, der mäanderförmig durch alle Statornuten 7 geführt ist. Ein erstes Schlauchende 12 und ein zweites Schlauchende 13 erstrecken sich in axialer Richtung aus dem Statorkörper 3 heraus, was gut anhand der 1 und 3 zu erkennen ist.
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Der Schlauch 11 besitzt im nicht in einer Statornut 7 eingesetzen Zustand eine radiale Elastizität, so dass der Schlauch insbesondere auch aus radialer Richtung durch die jeweilige Nutöffnung 9 in die entsprechende Statornut 7 einsetzbar ist.
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Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung des Stators 1 näher erläutert:
- Zunächst erfolgt die Bereitstellung eines zylinderringförmigen Statorkörpers 3 mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne 4 und zwischen den Statorzähnen 4 gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Stator 1 erstreckender Statornuten 7, welche entlang ihrer radialen Erstreckung an ihrem radial äußeren Ende einen Nutgrund 8 und ihrem radial inneren Ende eine Nutöffnung 9 ausweisen. Nachfolgend werden die Statorwicklungen 6 in die Statornuten 7 aus radialer Richtung eingesetzt.
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Hiernach wird der Schlauch 11 als Statornutverschlussmittel 10 in mäandrierender Form in die Statornuten 7 ebenfalls aus radialer Richtung eingesetzt. Die Nutöffnungen 9 weisen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel an ihren in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Flanken jeweils einen Hinterschnitt 5 auf, welcher von dem Schlauch 11 im in der Statornut 7 eingesetzten Zustand hintergriffen ist, so dass in diesem Montagezustand eine radiale Fixierung des Schlauchs 11 in der entsprechenden Statornut 7 bewirkt ist.
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In diesem beschriebenen Montagezustand erfolgt nun die Expansion des Schlauchs 11 mittels eines Expansionsmediums 15 in den jeweiligen Statornuten 7, wobei das Expansionsmedium 15 plastisch verformt wird, so dass der Schlauch 11 in der entsprechenden Statornut 7 fixiert ist.
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Das Expansionsmedium 15 kann insbesondere eine Flüssigkeit oder ein Feststoff sein, welcher unter chemischem, thermischem und/oder physikalischem Einfluss eine plastische Volumenexpansion erfährt, so dass der Schlauch mittels der Volumenexpansion des Expansionsmediums 15 in der entsprechenden Statornut 7 fixiert ist.
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Der Schlauch 11 kann vor dem Einsetzen in eine oder mehrere der Statornuten 7 mit dem flüssigen oder festen Expansionsmedium 15 gefüllt sein, wodurch die Montage vereinfacht wird.
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Wie insbesondere anhand der 2 und 3 erkennbar ist, ragt der Schlauch 11 nicht aus der Nutöffnung 9 in radialer Richtung hervor, sondern ist vollständig in der Statornut 7 aufgenommen und dort fixiert.
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4 zeigt insbesondere noch einmal gut die mäanderförmige Anordnung des Schlauchs 11, welche so vorkonfektioniert bereits zur Montage angeliefert werden kann, was die Montage des Schlauchs 11 in den Statornuten 7 entsprechend vereinfacht.
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Der Stator 1 kann insbesondere für eine elektrische Maschine 20 innerhalb eines hybriden oder vollelektrisch betreibbaren Antriebsstrang 19 eines Kraftfahrzeugs 18 ausgebildet sein, wie es exemplarisch in der 5 gezeigt ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stator
- 2
- Rotor
- 3
- Statorkörper
- 4
- Statorzähne
- 5
- Hinterschnitt
- 6
- Statorwicklungen
- 7
- Statornuten
- 8
- Nutgrund
- 9
- Nutöffnung
- 10
- Nutverschlussmittel
- 11
- Schlauch
- 12
- Schlauchende
- 13
- Schlauchende
- 15
- Expansionsmedium
- 18
- Kraftfahrzeug
- 19
- Antriebsstrang
- 20
- elektrische Maschine
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3157138 A1 [0007]
- DE 102015013018 A1 [0008]
