DE102021122130A1

DE102021122130A1 - Stator of a rotary electric machine, method for manufacturing the stator and rotary electric machine

Info

Publication number: DE102021122130A1
Application number: DE102021122130.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hurle; Ivo Agner; Aurelie Keller
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-08-26
Filing date: 2021-08-26
Publication date: 2023-03-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Rotationsmaschine, ein Verfahren zu Herstellung des Stators sowie die elektrische Rotationsmaschine selbst. Der Stator (1) umfasst ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Statorjoch (10) und in Umfangsrichtung (13) verteilte, vom Statorjoch (10) ausgehende und in einer ersten Erstreckungsrichtung (14) sich radial erstreckende sowie in einer zweiten Erstreckungsrichtung (15) sich axial erstreckende Statorzähne (20), sowie zwischen den Statorzähnen (20) mehrere im Wesentlichen sich axial erstreckende Nuten (21) zur Aufnahme von Wicklungen(22), wobei der Stator (1) einander entlang der Umfangsrichtung (13) benachbarte Statorzähne (20) miteinander verbindend ein Kunststoffelement (60) aufweist, welches zumindest über einen axialen Abschnitt des Stators (1) eine radiale Begrenzung des Stators (1) ausbildet und die Nuten (21) im Wesentlichen flüssigkeitsdicht in radialer Richtung abschließt, wobei sich die Statorzähne (20) vom Statorjoch (10) nach radial innen erstrecken, so dass das Kunststoffelement (60) zumindest an den Nuten (21) eine radiale Innenbegrenzung des Stators (1) ausbildet, und das Kunststoffelement (60) weiter nach radial außen erstreckt als die radialen Innenseiten der Statorzähne (20).
Mit dem hier vorgeschlagenen Stator wird eine Komponente einer elektrischen Rotationsmaschine zur Verfügung gestellt, der die eine einfache Montage mit einer optimalen Kühlungswirkung kombiniert.

The invention relates to a stator of an electrical rotary machine, a method for producing the stator and the electrical rotary machine itself. The stator (1) comprises a substantially hollow-cylindrical stator yoke (10) and distributed in the circumferential direction (13), starting from the stator yoke (10) and stator teeth (20) extending radially in a first direction of extension (14) and axially in a second direction of extension (15), and between the stator teeth (20) a plurality of essentially axially extending grooves (21) for receiving windings (22) , wherein the stator (1) has a plastic element (60) connecting stator teeth (20) that are adjacent to one another along the circumferential direction (13) and forming a radial boundary of the stator (1) at least over an axial section of the stator (1) and which Grooves (21) closes essentially liquid-tight in the radial direction, with the stator teeth (20) from Statorjoc h (10) extend radially inward, so that the plastic element (60) forms a radial inner delimitation of the stator (1) at least at the slots (21), and the plastic element (60) extends further radially outward than the radial inner sides of the stator teeth (20).
With the stator proposed here, a component of an electrical rotary machine is made available which combines simple assembly with an optimal cooling effect.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Rotationsmaschine, ein Verfahren zu Herstellung des Stators sowie die elektrische Rotationsmaschine selbst.The invention relates to a stator of an electrical rotary machine, a method for producing the stator and the electrical rotary machine itself.

Elektrische Rotationsmaschinen sind in vielfältigen Ausgestaltungen für unterschiedlichste Anwendungsfälle bekannt, wobei sie in erster Linie als Antriebsaggregate dienen, oder auch als Generatoren betrieben werden.Electrical rotary machines are known in a variety of configurations for a wide variety of applications, in which case they primarily serve as drive units or are also operated as generators.

Sie umfassen jeweils einen Stator und diesbezüglich drehbar angeordnet einen Rotor. Übliche Ausführungsformen sehen vor, dass sich dabei der Rotor radial innerhalb des Stators befindet bzw. dort drehbar gelagert ist.They each comprise a stator and a rotor arranged rotatably in relation thereto. Customary embodiments provide that the rotor is located radially inside the stator or is rotatably mounted there.

An den Stator werden unterschiedliche Anforderungen gestellt. So muss der Stator das von der elektrischen Rotationsmaschine erzeugte Drehmoment abstützen bzw. aufnehmen können und an ein Gehäuse oder auch Gestell übertragen können. Üblicherweise bildet dabei der Stator zumindest teilweise auch ein Gehäuse der elektrischen Rotationsmaschine aus, bzw. ist fest an das Gehäuse angeschlossen. Der Stator ist mit einer relativ hohen Genauigkeit zu fertigen, so dass sichergestellt ist, dass ein Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor ausreichend groß ist, so dass auch bei hohen Drehzahlen des Rotors und wirkenden Fliehkräften keine Kollision zwischen dem Rotor und dem Stator stattfindet. Auf der anderen Seite muss jedoch dieser Luftspalt geringgehalten werden, um einen hohen elektrischen Wirkungsgrad der elektrischen Rotationsmaschine zu erreichen. Die mechanische Befestigung des Stators an einem Gehäuse muss möglichst spannungsfrei realisiert werden, so dass keine Verformungen einzelner Elemente des Status, wie zum Beispiel von Blechen von Blechpaketen des Stators auftreten, die wiederum zu elektrischen Verlusten führen könnten.Different requirements are placed on the stator. The stator must be able to support or absorb the torque generated by the rotary electric machine and be able to transmit it to a housing or frame. Usually, the stator also at least partially forms a housing of the electrical rotary machine or is permanently connected to the housing. The stator is to be manufactured with a relatively high level of accuracy, so that it is ensured that an air gap between the stator and the rotor is sufficiently large, so that no collision between the rotor and the stator takes place even at high speeds of the rotor and centrifugal forces acting. On the other hand, however, this air gap must be kept small in order to achieve high electrical efficiency of the electric rotary machine. The mechanical attachment of the stator to a housing must be implemented with as little stress as possible, so that no deformation of individual elements of the status, such as laminations of laminated cores of the stator, occur, which in turn could lead to electrical losses.

In Nuten, die zwischen Zähnen des Stators ausgebildet sind, befinden sich elektrische Leitern in Form von Drahtwicklungen, die mehrere Statorzähne umschlingen. Gegebenenfalls sind diese Wicklungen aus Draht mit den Statorzähnen verklebt oder verklemmt und/ oder mit einem Epoxidharz vollständig vergossen.Electrical conductors are located in slots formed between teeth of the stator in the form of coils of wire wrapped around a plurality of stator teeth. If necessary, these wire windings are glued or clamped to the stator teeth and/or completely encapsulated with an epoxy resin.

Aus der elektromagnetischen Kopplung zwischen Wicklung und Eisen der elektrischen Maschine resultieren im Betrieb der elektrischen Maschine wechselnde Kräfte auf die Wicklung, die das Risiko von Verschleiß oder Ermüdungsverhaltens erhöhen.The electromagnetic coupling between the winding and the iron of the electric machine results in changing forces on the winding during operation of the electric machine, which increase the risk of wear or fatigue.

Insbesondere mit zunehmender Anwendung elektrischer Rotationsmaschinen als Antriebsaggregate in Kraftfahrzeugen besteht die Anforderung einer kosten- und zeiteffizienten Fertigung.In particular, with the increasing use of electrical rotary machines as drive units in motor vehicles, there is a requirement for cost-effective and time-efficient production.

Die CN209844658U offenbart einen segmentierten Stator, dessen Segmente durch einen Innenring und Außenring gebildet sind. Beide Ringe werden über Schwalbenschwanz-Profilverbindungen in axialen Fügevorgängen zusammen montiert. Dies ermöglich die vorherige Montage bzw. Anordnung von Wicklungen, auch als Kupfermatte bezeichnet, an der radialen Außenseite des Innenrings. Die Segmente sind dabei vollständig aus einem metallischen Werkstoff ausgeführt.The CN209844658U discloses a segmented stator whose segments are formed by an inner ring and an outer ring. Both rings are assembled together in axial joining processes using dovetail profile connections. This enables the previous assembly or arrangement of windings, also known as copper mats, on the radial outside of the inner ring. The segments are made entirely of a metallic material.

Die DE1488682 A1 offenbart ein aus Zahnkranz und Jochring zusammengesetztes Ständerblechpaket einer elektrischen Maschine. Das Ständerblechpaket besteht aus einem inneren, mit nach außen offenen Nuten versehenen Zahnkranz und einem äußeren, auf die offenen Nuten aufgebrachten magnetischen Jochring. Zahnkranz und Jochring sind durch wendelförmiges Hochkantwickeln je eines Streifens z.B. aus kornorientiertem Blech gebildet. Zwischen Jochring und Zahnkranz ist zur Vermeidung von Blechkurzschlüssen eine Isolierschicht angeordnet.The DE1488682 A1 discloses a laminated stator core composed of a ring gear and a yoke ring of an electrical machine. The laminated core of the stator consists of an inner ring gear with outwardly open slots and an outer magnetic yoke ring applied to the open slots. Ring gear and yoke ring are formed by helically winding a strip on edge, for example from grain-oriented sheet metal. An insulating layer is arranged between the yoke ring and the gear rim to prevent sheet metal short circuits.

Dieses Verfahren zur Herstellung von Segmenten eines Stators wird auch als Slinky-Verfahren bezeichnet. Übliche Anwendungen betreffen hauptsächlich sehr große elektrische Rotationsmaschine, wie Generatoren.This method of manufacturing segments of a stator is also referred to as the slinky method. Common applications mainly concern very large rotary electric machines, such as generators.

DE 10 2018 110 613 A1 offenbart eine Elektromaschine mit einem Stator zum Zusammenwirken mit einem Rotor, wobei der Stator einen Statorring besitzt, wobei der Statorring mehrere Lagen an Zahnkränzen besitzt, wobei jeder Zahnkranz eine Vielzahl an Zahnkranzabschnitten besitzt, wobei pro Lage in einer ersten Menge an Zahnkranzabschnitten die Zahnkranzabschnitte selbst voneinander separat sind und in einer zweiten Menge an Zahnkranzabschnitten mehrere Zahnkranzabschnitte über einen an ihrer radialen Innenseite vorhandenen Verbindungsabschnitt zusammenhängen. DE 10 2018 110 613 A1 discloses an electric machine with a stator for interaction with a rotor, the stator having a stator ring, the stator ring having a plurality of layers of sprockets, each sprocket having a plurality of sprocket sections, the sprocket sections themselves being separated from one another in a first quantity of sprocket sections per layer are separate and in a second set of sprocket sections several sprocket sections are connected via a connecting section present on their radial inner side.

DE 10 2018 110 615 A1 offenbart eine Elektromaschine mit einem Stator, der einen Statorring aufweist, der zur Aufnahme von einer oder mehrerer Wicklungen vorbereitet ist, wobei der Statorring einen Zahnkranz mit Zahnkranzabschnitten aufweist, die in Umfangsrichtung durch nach außen offene Nuten unterteilt sind, wobei die voneinander separaten Zahnkranzabschnitte über jeweils einen plastischen Verformungsabschnitt miteinander verbunden sind. Auch hier können die Windungen des Leitermaterials von radial außen platziert werden. DE 10 2018 110 615 A1 discloses an electric machine with a stator, which has a stator ring that is prepared for receiving one or more windings, the stator ring having a ring gear with ring gear sections that are divided in the circumferential direction by outwardly open grooves, the ring gear sections that are separate from each other via a plastic deformation section are connected to each other. Here, too, the windings of the conductor material can be placed radially from the outside.

Üblicherweise ist die Einbringung der Wicklungen in die Nuten bzw. um die Zähne von Statoren mit einem nicht unerheblichen Aufwand verbunden, insbesondere, wenn sich die Nuten nach radial innen verjüngen und/oder wenn der Stator nur einen relativ geringen Durchmesser und demzufolge radial innen nur einen kleinen Freiraum aufweist.Usually, the introduction of the windings into the slots or around the teeth of stators is associated with a not inconsiderable effort, especially if the slots taper radially inward and/or if the stator has only a relatively small diameter and therefore only one radially inward has little clearance.

Des Weiteren wirken sich die Materialkosten für die Herstellung der Statorbleche gravierend aus. Um den Verschnitt zu minimieren werden gegebenenfalls die Bleche des Stators und des Rotors aus denselben Blechen gestanzt. Zwar hier hat dies durchaus fertigungstechnische Vorteile, jedoch könnten bei Verwendung kostengünstigerer Materialien für den Rotor Kosten minimiert werden.Furthermore, the material costs for the production of the stator laminations have a serious effect. In order to minimize waste, the laminations of the stator and the rotor are punched from the same laminations, if necessary. Although this definitely has manufacturing advantages here, costs could be minimized if less expensive materials were used for the rotor.

Die Konzeptionen Fertigung der Statoren ist vorzugsweise derart auszuführen, dass die Wicklungen innerhalb der Nuten durch Übertragung von Wärme auf ein Kühlmedium gekühlt werden können. Hierzu ist es unter anderem bekannt, ein sogenanntes Bandagerohr an die radiale Innenseite des Status dicht anzulegen. Nachteilig daran ist jedoch, dass dadurch der Abstand zwischen den leistungserzeugenden Komponenten des Stators und des Rotors vergrößert wird und entsprechend der Wirkungsgrad verringert wird.The design of the manufacture of the stators should preferably be carried out in such a way that the windings can be cooled within the slots by transferring heat to a cooling medium. For this purpose it is known, among other things, to apply a so-called bandage tube tightly to the radial inside of the status. The disadvantage of this, however, is that this increases the distance between the power-generating components of the stator and the rotor, and the efficiency is reduced accordingly.

Der DE 10201611225 A1 ist eine Elektromaschine zu entnehmen, mit einem Stator und einem Rotor. Der Stator weist Statorzähne auf, die zwischen sich Nuten zur Aufnahme von Wicklungen ausbilden. Zur Abdichtung der Nuten in Richtung zum Rotor hin ist ein Spaltrohr in den Stator eingesetzt, der bündig an den Statorzähnen an deren radialer Innenseite anliegt. Dieses Spaltrohr ist eine Hülse, welche den Stator auf der Innenseite abdichtet.The DE 10201611225 A1 an electric machine can be seen, with a stator and a rotor. The stator has stator teeth which form slots between them for receiving windings. To seal the slots in the direction of the rotor, a can is inserted into the stator, which rests flush against the stator teeth on their radial inside. This can is a sleeve that seals the inside of the stator.

Insbesondere im Zuge der Elektromobilisierung von Fahrzeugen besteht die Forderung hinsichtlich einer Vereinfachung und Kostensenkung von Montagevorgängen. Gleichzeitig bestehen an moderne elektrische Rotationsmaschine die Anforderungen, diese mit einem höheren Wirkungsgrad auszugestalten. Dies macht häufig eine verbesserte Kühlung der elektrischen Komponenten notwendig.In the course of the electromobilization of vehicles in particular, there is a demand for a simplification and cost reduction of assembly processes. At the same time, modern electrical rotary machines are required to be designed with greater efficiency. This often necessitates improved cooling of the electrical components.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stator einer elektrischen Rotationsmaschine sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und eine mit dem Stator ausgestattete elektrische Rotationsmaschine zur Verfügung zu stellen, die eine einfache Montage des Stators mit einer optimalen Kühlungswirkung des Stators kombinieren.The object of the present invention is to provide a stator of an electrical rotary machine and a method for its production and an electrical rotary machine equipped with the stator, which combine simple assembly of the stator with an optimal cooling effect of the stator.

Diese Aufgabe wird durch den Stator einer elektrischen Rotationsmaschine nach Anspruch 1 sowie durch das Verfahren zu Herstellung des Stators nach Anspruch 9 und durch die elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Stators sind in den Unteransprüchen 2-8 angegeben.This object is achieved by the stator of a rotary electric machine according to claim 1 and by the method for manufacturing the stator according to claim 9 and by the rotary electric machine according to claim 10. Advantageous embodiments of the stator are specified in subclaims 2-8.

Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.The features of the claims can be combined in any technically meaningful way, with the explanations from the following description and features from the figures also being able to be used for this purpose, which include supplementary configurations of the invention.

Die Begriffe radial, axial und Umfangsrichtung beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Drehachse eines Rotors der elektrischen Rotationsmaschine.In the context of the present invention, the terms radial, axial and circumferential direction always refer to the axis of rotation of a rotor of the electric rotary machine.

Die Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Rotationsmaschine, umfassend ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Statorjoch und in Umfangsrichtung verteilte, vom Statorjoch ausgehende und in einer ersten Erstreckungsrichtung sich radial erstreckende sowie in einer zweiten Erstreckungsrichtung sich axial erstreckende Statorzähne, sowie zwischen den Statorzähnen mehrere im Wesentlichen sich axial erstreckende Nuten zur Aufnahme von Wicklungen. Der Stator weist einander entlang der Umfangsrichtung benachbarte Statorzähne miteinander verbindend ein Kunststoffelement auf, welches zumindest über einen axialen Abschnitt des Stators eine radiale Begrenzung des Stators ausbildet und die Nuten im Wesentlichen flüssigkeitsdicht in radialer Richtung abschließt.The invention relates to a stator of an electrical rotary machine, comprising a substantially hollow-cylindrical stator yoke and stator teeth distributed in the circumferential direction, starting from the stator yoke and extending radially in a first direction of extent and axially in a second direction of extent, as well as several essentially axially between the stator teeth extending slots for receiving windings. The stator has stator teeth which are adjacent to one another along the circumferential direction and which are connected to one another by a plastic element which forms a radial delimitation of the stator at least over an axial section of the stator and closes the grooves in a substantially liquid-tight manner in the radial direction.

Die Statorzähne erstrecken sich vom Statorjoch nach radial innen, so dass das Kunststoffelement zumindest an den Nuten eine radiale Innenbegrenzung des Stators ausbildet, wobei sich das Kunststoffelement weiter nach radial außen erstreckt als die radialen Innenseiten der Statorzähne.The stator teeth extend radially inwards from the stator yoke, so that the plastic element forms a radial inner boundary of the stator at least at the slots, with the plastic element extending further radially outward than the radial inner sides of the stator teeth.

Die zweite Erstreckungsrichtung verläuft dabei senkrecht zur ersten Erstreckungsrichtung.The second direction of extent runs perpendicular to the first direction of extent.

Es ist dabei nicht ausgeschlossen, dass dabei das Kunststoffelement mit den Statorzähnen stoffschlüssig verbunden ist. Unter einer stoffschlüssigen Verbindung ist im Sinne der Erfindung eine Verbindung zu verstehen, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Sie sind gleichzeitig nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen.It is not excluded that the plastic element is materially connected to the stator teeth. In the context of the invention, a materially bonded connection is to be understood as meaning a connection in which the connection partners are held together by atomic or molecular forces. At the same time, they are non-detachable connections that can only be separated by destroying the connection means.

Der Stator ist demzufolge in radialer Richtung segmentiert bzw. unterteilt, und nicht in Umfangsrichtung, so dass der Magnetfluss in Umfangsrichtung nicht behindert wird. Das Kunststoffelement erstreckt sich bis in die Nuten hinein, sodass es auch in einem radialen Endbereich der Statorzähne bereichsweise an Zahnflanken der Statorzähne anliegt und die Statorzähne an diesen inneren radialen Endbereichen seitlich umgibt. Das Kunststoffelement ist somit auch zwischen den Statorzähnen ausgebildet. Dabei kann ein den radialen Abschluss eines Statorzahns ausbildendes Zahnende mit Hinterschneidung ausgeführt sein, welche in radialer Dichtung mit einem Bestandteil des Kunststoffelements ausgefüllt ist.The stator is accordingly segmented in the radial direction, and not in the circumferential direction, so that the magnetic flux in the circumferential direction is not impeded. The plastic element extends into the grooves, so that it also bears against tooth flanks of the stator teeth in some areas in a radial end area of the stator teeth and laterally surrounds the stator teeth at these inner radial end areas. The plastic element is thus also formed between the stator teeth. A tooth end forming the radial termination of a stator tooth can be designed with an undercut, which is filled with a component of the plastic element in a radial seal.

Beispielsweise kann eine solche Hinterschneidung durch ein Schwalbenschwanzprofil des Zahnendes ausgebildet sein.For example, such an undercut can be formed by a dovetail profile of the end of the tooth.

Insbesondere kann der Stator derart ausgebildet sein, dass das Kunststoffelement an die Statorzähne angespritzt ist.In particular, the stator can be designed in such a way that the plastic element is injection-molded onto the stator teeth.

Die Dicke des Kunststoffelements in diesem Bereich, der sich in die Nuten hinein erstreckt, kann dabei das 3 bis 8-fache der Dicke des Kunststoffelements an der radialen Innenseite eines Statorzahns betragen.The thickness of the plastic element in this area, which extends into the slots, can be 3 to 8 times the thickness of the plastic element on the radial inside of a stator tooth.

Das Material des Kunststoffelements kann in einer vorteilhaften Ausführungsform ein Duroplast sein. Dies soll allerdings auch eine vorteilhafte Verwendung anderer Werkstoffe, wie zum Beispiel Thermoplaste, nicht ausschließen.In an advantageous embodiment, the material of the plastic element can be a duroplast. However, this should not rule out the advantageous use of other materials, such as thermoplastics.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Kunststoffelement axial länger ist als die Statorzähne. Diese Ausführung dient einer vorteilhaften axialen Abdichtung des vom Stator umschlossenen Raums, der zur Aufnahme eines Rotors vorgesehen ist. Hier kann eine Dichtung, wie zum Beispiel ein O-Ring auf einem axial vorstehenden Absatz des Kunststoffelements angeordnet werden, der andererseits dichtend mit einem Deckel zusammenwirkt.In one embodiment it is provided that the plastic element is axially longer than the stator teeth. This embodiment is used for an advantageous axial sealing of the space enclosed by the stator, which is provided for accommodating a rotor. A seal, such as an O-ring, for example, can be arranged here on an axially projecting shoulder of the plastic element, which on the other hand interacts in a sealing manner with a cover.

Die Dicke des Kunststoffelements an der radialen Innenseite einer betreffenden Nut beträgt beispielsweise 0,2 mm, maximal 0,5 mm. Diese Maße gelten insbesondere bei einem Außendurchmesser des Stators von 200-250, insbesondere bei 220 mm; und/oder bei einer Nutbreite, in Umfangsrichtung gemessen, von 4,5-5,5 mm, insbesondere bei 4,9 mm.The thickness of the plastic element on the radial inside of a relevant groove is 0.2 mm, for example, at most 0.5 mm. These dimensions apply in particular to an outside diameter of the stator of 200-250, in particular 220 mm; and/or with a groove width, measured in the circumferential direction, of 4.5-5.5 mm, in particular 4.9 mm.

Die Dicken sind derart gering bemessen, dass ein Luftspalt zwischen dem Stator und den Rotor nicht oder nur unwesentlich gegenüber herkömmlichen Ausführungsformen vergrößert ist.The thicknesses are dimensioned so small that an air gap between the stator and the rotor is not increased or is only slightly increased compared to conventional embodiments.

Der derart ausgebildete Stator hat demzufolge gegenüber herkömmlichen Ausführungsformen Vorteile hinsichtlich der mechanischen Festigkeit als auch hinsichtlich der elektromagnetischen Eigenschaften.The stator designed in this way therefore has advantages over conventional embodiments in terms of mechanical strength and also in terms of electromagnetic properties.

Durch das Kunststoffelement ist es möglich, die Statornuten radial abzudichten, ohne dass ein Luftspalt zwischen den elektrisch wirksamen Komponenten des Stators und dem Rotor zu groß wird.The plastic element makes it possible to seal the stator slots radially without an air gap between the electrically active components of the stator and the rotor becoming too large.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Stators ist vorgesehen, dass die Statorzähne aus einem oder mehreren Blechpaketen gebildet sind, wobei die einzelnen Bleche in axialer Richtung gestapelt sind.In an advantageous embodiment of the stator, it is provided that the stator teeth are formed from one or more laminated cores, with the individual laminates being stacked in the axial direction.

In den Nuten befinden sich Wicklungen des Stators. Das bedeutet, dass die Statorzähne an ihrer radialen Innenseite nicht elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind, sondern über ein Kunststoffelement mechanisch miteinander verbunden sind, welches elektrisch nicht leitfähig ist.The stator windings are located in the slots. This means that the stator teeth are not connected to one another in an electrically conductive manner on their radial inner side, but are mechanically connected to one another via a plastic element which is not electrically conductive.

Eine jeweilige Nut kann sich dabei entlang eines Abschnitts einer Schraubengangform erstrecken bzw. eine solche Form aufweisen. Das bedeutet, dass die Nut eine Form einer Wendel mit sehr geringer Steigung aufweist.A respective groove can extend along a section of a screw thread shape or have such a shape. This means that the groove has a helical shape with a very low pitch.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Stator in radialer Richtung in Statorjoch und Statorzähne segmentiert ausgeführt ist.In one embodiment it is provided that the stator is segmented in the radial direction into the stator yoke and stator teeth.

Dabei oder unabhängig davon kann ein jeweiliger Statorzahn durch ein jeweiliges Zahn-Blechpaket ausgebildet sein, und das Zahn-Blechpaket kann formschlüssig und/ oder kraftschlüssig am Statorjoch fixiert sein.Here or independently of this, a respective stator tooth can be formed by a respective tooth laminated core, and the tooth laminated core can be fixed to the stator yoke in a form-fitting and/or force-fitting manner.

Die einzelnen Bleche eines derartigen Blechstapels können zusätzlich noch mittels Backlack aneinander fixiert sein.The individual metal sheets of such a stack of metal sheets can also be fixed to one another by means of baking lacquer.

Das bedeutet, dass Statorjoch und Statorzähne separate Bauelemente sind, die zumindest formschlüssig mechanisch fest miteinander verbunden sind.This means that the stator yoke and stator teeth are separate components that are mechanically firmly connected to one another at least in a form-fitting manner.

Die Segmentierung des Stators bietet den Vorteil der Einsparung von Fertigungsmaterial gegenüber herkömmlich gefertigten Statorblechen, die aus einem Vollschnitt realisiert werden, da es weniger Verschnitt bzw. Abfall in der Herstellung der einzelnen Blechelemente gibt. Dies führt des Weiteren zu der Möglichkeit, die Bleche eines Rotors der elektrischen Rotationsmaschine, die den Stator umfasst, aus einem anderen, kostengünstigeren Blechmaterial zu fertigen.The segmentation of the stator offers the advantage of saving production material compared to conventionally manufactured stator laminations, which are realized from a full cut, since there is less offcut or waste in the manufacture of the individual laminations. This also leads to the possibility of manufacturing the laminations of a rotor of the rotary electric machine, which includes the stator, from a different, more cost-effective sheet metal material.

Alternativ kann der Stator auch die Statorzähne als integrale Bestandteile des Statorjochs aufweisen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn auch das Statorjoch aus einzelnen Blechen zusammengesetzt ist und diese Bleche an einer radialen Seite auch die Statorzähne ausbilden. In diesem Fall wird der Stator auch als Vollschnittstator bezeichnet.Alternatively, the stator can also have the stator teeth as an integral part of the stator yoke. This is particularly the case when the stator yoke is also composed of individual laminations and these laminations also form the stator teeth on a radial side. In this case, the stator is also referred to as a full-section stator.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Stators sieht vor, dass sich die Statorzähne vom Statorjoch nach radial innen erstrecken, so dass das Kunststoffelement zumindest an den Nuten eine radiale Innenbegrenzung des Stators ausbildet, wobei sich das Kunststoffelement weiter nach radial innen erstreckt als die Statorzähne, so dass das Kunststoffelement eine radiale Innenbegrenzung des Stators ausbildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Kunststoffelement an der radialen Innenseite eine Hohlzylinder-Form ausbildet.An advantageous embodiment of the stator provides that the stator teeth extend radially inward from the stator yoke, so that the plastic element forms a radial inner boundary of the stator at least at the slots, with the plastic element extending further radially inward than the stator teeth, so that the Plastic element forms a radial inner boundary of the stator. In particular, it is provided that the plastic element forms a hollow cylinder shape on the radial inside.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich das Kunststoffelement von den den jeweiligen radialen Abschluss eines Statorzahns ausbildenden Zahnenden als Beschichtung von Zahnflanken der Statorzähne in die von den Nuten ausgebildete Räume erstreckt.In one embodiment it is provided that the plastic element extends from the tooth ends forming the respective radial termination of a stator tooth as a coating of tooth flanks of the stator teeth into the spaces formed by the grooves.

Das bedeutet, dass hier die jeweilige Nut im Wesentlichen als Hohlraum frei bleibt, und lediglich in Umfangsrichtung beidseitig durch dünne Wandabschnitte des Kunststoffelements begrenzt ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt insbesondere darin, dass einzelne, einen jeweiligen Statorzahn ausbildende Bleche lose gestapelt werden können und nach Anordnung in Statorjoch mittels des Kunststoffelements fixiert werden können. Auf diese Weise kann auf die Aufbringung bzw. Verwendung von Backlack bezichtigt werden.This means that the respective groove essentially remains free as a hollow space and is limited on both sides only in the circumferential direction by thin wall sections of the plastic element. The advantage of this embodiment lies in particular in the fact that individual metal sheets forming a respective stator tooth can be stacked loosely and can be fixed by means of the plastic element after arrangement in the stator yoke. In this way, the application or use of baking varnish can be accused.

Weiterhin kann das Kunststoffelement zumindest an einer axialen Seite des Stators die Statorzähne axial bereichsweise bedecken.Furthermore, the plastic element can cover the stator teeth axially in regions at least on one axial side of the stator.

Diese axiale Bedeckung kann gleichzeitig mit einer Urformung des Kunststoffelements an der radialen Innenseite der Statorzähne erfolgen.This axial covering can take place at the same time as a primary shaping of the plastic element on the radial inside of the stator teeth.

In einer derartigen Ausführungsform ist es dann nicht mehr zwingend erforderlich, das Statorblechpaket mit Backlack axial zu verkleben. Dabei kann gegebenenfalls auch ein axial angeordneter Deckel zumindest bereichsweise von Kunststoffelement bedeckt bzw. gehalten werden.In such an embodiment, it is then no longer absolutely necessary to glue the laminated stator core axially with baking varnish. If necessary, an axially arranged cover can also be covered or held at least in regions by a plastic element.

Entsprechend übernimmt das Kunststoffelement hier eine tragende Funktion und sichert die axiale Stabilität. Des Weiteren lässt sich dadurch die Montage vereinfachen, indem zunächst einzelne Bleche lose gestapelt werden und dann mit einer Kunststoffschicht umspritzt werden.Accordingly, the plastic element takes on a supporting function and ensures axial stability. Furthermore, the assembly can be simplified by initially stacking individual metal sheets loosely and then overmoulding them with a layer of plastic.

Bei einer formschlüssigen Fixierung eines Statorzahns am Statorjoch kann ein jeweiliger Statorzahn einen Befestigungsabschnitt aufweisen, der in einem axialen Querschnitt mit einem Einschubprofil profiliert ausgebildet ist, wobei das Statorjoch eine entsprechend hinsichtlich Form und Größe komplementär zum Einschubprofil ausgeführte, sich in axialer Richtung erstreckende Aussparung aufweist, in der der Befestigungsabschnitt formschlüssig aufgenommen ist.If a stator tooth is fixed positively to the stator yoke, a respective stator tooth can have a fastening section which is profiled in an axial cross section with an insertion profile, the stator yoke having a recess which extends in the axial direction and is designed to be complementary to the insertion profile in terms of shape and size. in which the fastening section is accommodated in a form-fitting manner.

Das Einschubprofil kann als Schwalbenschwanzprofil ausgestaltet sein.The slide-in profile can be designed as a dovetail profile.

Im Falle einer radialen Segmentierung des Stators erleichtert das Kunststoffelement die Montage der Wicklungen des Stators, da hier in einfacher Weise zunächst die Wicklungen auf die Statorzähne von radial außen aufgewickelt werden können, und dann die Einheit aus Wicklungen und Statorzähnen axial in das Statorjoch eingeschoben werden kann.In the case of a radial segmentation of the stator, the plastic element facilitates the assembly of the stator windings, since the windings can first be wound onto the stator teeth from radially outside in a simple manner, and then the unit of windings and stator teeth can be pushed axially into the stator yoke .

Entsprechend erleichtert das Kunststoffelement auch die Herstellung der mechanischen Verbindung des Statorjochs mit den Statorzähnen, da das Kunststoffelement die kontaktierten Bauelemente relativ zueinander positioniert und in dem dadurch hergestellten Verbund Stabilität verleiht.Correspondingly, the plastic element also facilitates the production of the mechanical connection of the stator yoke to the stator teeth, since the plastic element positions the contacted components relative to one another and provides stability in the composite thus produced.

Alternativ könnten auch einzelne Statorzähne an ihren radial inneren Endbereichen verklebt werden, um den dichten Raum in der Nut zu realisieren und die Montagewerkzeuge für die Montage der Wicklungen und für die Herstellung der mechanischen Verbindung zwischen Statorjoch und Statorzähnen zu vereinfachen, da einzelne Statorzähne auch dadurch bereits in der notwendigen sternförmigen Ausrichtung positioniert wären.Alternatively, individual stator teeth could also be glued at their radially inner end areas in order to realize the sealed space in the slot and to simplify the assembly tools for assembling the windings and for producing the mechanical connection between the stator yoke and stator teeth, since individual stator teeth are already would be positioned in the necessary star-shaped alignment.

Somit ist ein Formschluss realisiert durch Aufnahme eines jeweiligen radial endseitigen Bereichs eines jeweiligen Statorzahns im Statorjoch.Thus, a form fit is realized by receiving a respective radial end area of a respective stator tooth in the stator yoke.

Bei Ausführung des Statorjochs aus einem gewickelten Bandmaterial können die Aussparungen zur Aufnahme der Befestigungsabschnittes durch eine entsprechende Form aufweisende Einzel-Aussparungen am bandförmigen Material des Statorjochs ausgebildet sein, die nach Wicklung in hochkanter Ausrichtung, also um eine Achse, die quer zur Ebene des Bandmaterials verläuft, in Helixform axial hintereinander angeordnet sind und derart sich über die axiale Länge des Jochkörpers ausbildende Aussparungen realisieren. Unter einer Helixform wird hier eine Schraubengangform bzw. Wendel verstanden.If the stator yoke is made of a wound strip material, the recesses for receiving the fastening section can be formed by individual recesses of a corresponding shape on the strip-shaped material of the stator yoke, which after winding are aligned on edge, i.e. about an axis that runs transversely to the plane of the strip material , are arranged axially one behind the other in a helical form and in this way realize recesses forming over the axial length of the yoke body. A helical shape is understood here to mean a screw thread shape or helix.

Zudem kann der Stator derart ausgebildet sein, dass am oder im Befestigungsabschnitt eines Statorzahns ein die Bleche des Statorzahns verbindender Kunststoffverbinder angeordnet ist.In addition, the stator can be designed such that on or in the attachment portion of a Statorzahns a the sheets of the stator tooth connecting plastic connector is arranged.

Ein solcher Kunststoffverbinder kann auch als Kunststoffkragen bezeichnet werden.Such a plastic connector can also be referred to as a plastic collar.

Dieser Kunststoffverbinder kann ein integraler Bestandteil des Kunststoffelements sein, wobei hier eine Verbindung zwischen dem radial inneren Abschlussbereich des Kunststoffelements und diesem Kunststoffverbinder über die axiale Stirnseite des betreffenden Statorzahns realisiert ist. Kunststoffverbinder stabilisiert das einen jeweiligen Statorzahn realisierende Blechpaket und verteilt entsprechend auftretende Spannungen.This plastic connector can be an integral part of the plastic element, with a connection being realized here between the radially inner end region of the plastic element and this plastic connector via the axial end face of the relevant stator tooth. Plastic connectors stabilize the laminated core that makes up each stator tooth and distributes any stresses that occur.

Dabei muss ein derartiger Kunststoffverbinder nicht den gesamten Befestigungsabschnitt eines Statorzahns umgeben, sondern kann lediglich streifenförmig ausgeführt sein, sodass noch wenigstens ein Spalt zwischen Befestigungsabschnitt und Statorjoch besteht, der gegebenenfalls auch zur Führung eines Kühlmittels dient, oder lediglich ein wärmeisolierender Luftspalt ist.Such a plastic connector does not have to surround the entire fastening section of a stator tooth, but can only be in the form of a strip, so that there is at least one gap between the fastening section and the stator yoke, which may also serve to guide a coolant, or is just a heat-insulating air gap.

An wenigstens einer der radial abgedichteten Nuten kann ein Kühlmittelanschluss angeschlossen sein, zwecks Zuführung von Kühlmittel in diese Nut und dort vorhandene Wicklungen des Stators.A coolant connection can be connected to at least one of the radially sealed slots for the purpose of supplying coolant to this slot and to the stator windings present there.

Der Befestigungsabschnitt kann wenigstens eine im Wesentlichen in Umfangsrichtung ausgerichtete Auskragung aufweisen, die einen Hinterschnitt ausbildet, wobei ein Abschnitt des Statorjochs diesen Hinterschnitt hintergreift, und wobei ein im Umfangsrichtung endseitiger Bereich der Auskragung eine Presspassung mit der Aussparung ausbildet.The fastening section can have at least one projection which is aligned substantially in the circumferential direction and forms an undercut, with a section of the stator yoke engaging behind this undercut, and with an end region of the projection in the circumferential direction forming a press fit with the recess.

Der endseitige Bereich der Auskragung kann dabei eine umfangsseitige und der radialen Innenseite zugewandte Begrenzungskante der Auskragung sein, die durch die einzelnen Bleche des Zahn-Blechpakets gebildet ist. Dadurch wird insgesamt eine verspannte formschlüssige Verbindung realisiert, die einen jeweiligen Statorzahn mit dem Statorjoch verbindet.The end area of the projection can be a peripheral edge of the projection facing the radial inner side, which is formed by the individual laminations of the toothed laminated core. As a result, a braced form-fitting connection is realized overall, which connects a respective stator tooth to the stator yoke.

In dieser Ausführungsform kann der Statorzahn entlang der radialen Richtung einer jeweiligen Auskragung gegenüberliegend eine Schulter ausbilden, die an einer radialen Innenseite des Statorjochs anliegt.In this embodiment, the stator tooth can form a shoulder along the radial direction opposite a respective projection, which abuts against a radial inner side of the stator yoke.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass es hier einen breiten Flächenkontakt zwischen Statorjoch und Schulter des Statorzahns gibt, so dass der betreffende Statorzahn durch eine Abstützfläche abgestützt ist. Die Schultern bzw. Kontaktflächen können in Bezug zueinander in einem Winkel angeordnet sein, der kleiner ist als 180°. Entsprechend sind auch Abstützflächen am Statorjoch hinsichtlich des Winkels komplementär ausgeführt. Diese winklige Anordnung der genannten Flächen weist den Vorteil auf, dass dadurch aufgrund der von den endseitigen Bereichen der Auskragungen aufgebrachten Druckkräfte der betreffende Statorzahn eine Zentrierung an der gewünschten Umfangsposition und eine gewünschte Ausrichtung automatisch bei der Montage des Statorzahns erfährt. In vorteilhafter Ausführungsform beträgt der Winkel zwischen den genannten Flächen zwischen 120° und 160°.In an advantageous embodiment it is provided that there is a wide surface contact between the stator yoke and the shoulder of the stator tooth, so that the relevant stator tooth is supported by a support surface. The shoulders or contact surfaces can be arranged at an angle that is less than 180° with respect to one another. Correspondingly, support surfaces on the stator yoke are designed to be complementary in terms of angle. This angled arrangement of the mentioned surfaces has the advantage that due to the compressive forces applied by the end regions of the projections, the relevant stator tooth is automatically centered at the desired circumferential position and a desired alignment during assembly of the stator tooth. In an advantageous embodiment, the angle between the surfaces mentioned is between 120° and 160°.

Aufgrund dessen, dass zwischen dem endseitigen Bereich der Auskragung und der Aussparung eine Presspassung vorgesehen ist, ist vor Einschub des Befestigungsabschnittes des Statorzahns in die Aussparung ein radialer Abstand zwischen dem endseitigen Bereich der Auskragung und der Schulter geringer als nach Einschub des Befestigungsabschnittes des Statorzahns in die Aussparung, da aufgrund der Presspassung die Auskragung veranlasst ist, sich nach radial außen zu verformen.Due to the fact that a press fit is provided between the end area of the projection and the recess, a radial distance between the end area of the projection and the shoulder is smaller before the fastening section of the stator tooth is inserted into the recess than after the fastening section of the stator tooth has been inserted into the Recess, because the interference fit causes the projection to deform radially outwards.

Dabei kann im montierten Zustand eines jeweiligen Statorzahns im Statorjoch die Auskragung mit einer elastischen Rückstellkraft als Druckkraft gegen das die Aussparung ausbildende Material des Statorjochs drücken.In the mounted state of a respective stator tooth in the stator yoke, the projection can press with an elastic restoring force as a compressive force against the material of the stator yoke that forms the recess.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich im bzw. montierten eingeschobenen Zustand des Statorzahns die Auskragung bereits plastisch verformt hat und mit einer elastischen Rückstellkraft gegen das die Aussparung ausbildende Material des Statorjochs drückt.In one embodiment it is provided that when the stator tooth is pushed in or mounted, the projection has already been plastically deformed and presses with an elastic restoring force against the material of the stator yoke that forms the recess.

Dieser Druckkraft entgegen wirkt eine Abstützungskraft, die von der Schulter entgegengesetzt auf das die Aussparung ausbildende Material aufgebracht wird. Entsprechend ist gemäß dieser Ausführungsform vorgesehen, dass die Auskragung elasto-plastisch beansprucht ist.This compressive force is counteracted by a supporting force which is applied in the opposite direction from the shoulder to the material forming the recess. Accordingly, according to this embodiment, it is provided that the projection is elasto-plastically stressed.

Die elastischen Rückstellkräfte werden bei als Blechpakete ausgeführten Statorzähnen insbesondere aus einer Biegeverformung der einzelnen Bleche des Blechpakets realisiert, die sich bei der Montage leicht aus der Ebene ihrer Anordnung erstrecken und dadurch ihre Erstreckungen in der Ebene ihrer Anordnung leicht verringern. Die biegeelastischen Rückstellkräfte wirken somit anteilig in der Ebene der Anordnung der jeweiligen Bleche im Wesentlichen in radialer Richtung auf das Statorjoch.The elastic restoring forces are realized in the case of stator teeth designed as laminated cores, in particular from a bending deformation of the individual laminations of the laminated core, which extend slightly out of the plane of their arrangement during assembly and thereby slightly reduce their extensions in the plane of their arrangement. The flexurally elastic restoring forces thus act proportionally in the plane of the arrangement of the respective laminations, essentially in the radial direction on the stator yoke.

Weiterhin kann der Befestigungsabschnitt zwei im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete Auskragungen aufweisen. Derart bildet in einer Ausführungsform der Befestigungsabschnitt im Querschnitt im Wesentlichen das Profil eines Pfeils aus, mit einander in Umfangsrichtung gegenüberliegenden endseitigen Bereichen der Auskragungen, die jeweils eine Presspassung mit der Aussparung ausbilden. Entsprechend sind in dieser Ausführungsform auch zwei Schultern vorgesehen, mit denen die Gegenkräfte auf das die Aussparung ausbildende Material aufgebracht werden. Durch die spiegelsymmetrische Ausgestaltung weisen die gegenüberliegenden endseitigen Bereiche der Auskragungen entlang der Umfangsrichtung einen relativ großen Abstand zueinander auf, sodass der betreffende Statorzahn über ein Hebelpaar im Statorjoch gesichert ist.Furthermore, the fastening section can have two projections arranged essentially mirror-symmetrically to one another. Such depicts in one embodiment the attachment 12 cuts out substantially the profile of an arrow in cross-section, with circumferentially opposite end portions of the projections each forming an interference fit with the recess. Correspondingly, two shoulders are also provided in this embodiment, with which the counteracting forces are applied to the material forming the recess. Due to the mirror-symmetrical configuration, the opposite end areas of the projections have a relatively large distance from one another along the circumferential direction, so that the stator tooth in question is secured in the stator yoke by a pair of levers.

In dieser pfeilförmigen Ausführungsform sind die nach radial außen gerichteten Begrenzungsflächen des Statorzahns zueinander winklig bzw. in Dachform ausgerichtet und weisen ebenfalls einen Winkel von weniger als 180° zueinander auf. Auch diese Ausführungsform erleichtert eine Zentrierung des Statorzahns sowie seine optimale Ausrichtung. Zudem wird dadurch die Höhe des Bandmaterials, welches helixförmig gewickelt den Jochkörper des Statorjochs ausbildet, jeweils lokal reduziert und dadurch geschwächt, was die Biegung des Bandmaterials und demzufolge auch die Fertigung des Statorjochs deutlich vereinfacht.In this arrow-shaped embodiment, the radially outwardly directed delimiting surfaces of the stator teeth are oriented at an angle to one another or in the shape of a roof and also have an angle of less than 180° to one another. This embodiment also facilitates centering of the stator tooth and its optimal alignment. In addition, the height of the strip material, which forms the yoke body of the stator yoke in a helical manner, is locally reduced and thereby weakened, which significantly simplifies the bending of the strip material and consequently also the manufacture of the stator yoke.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Befestigungsabschnitt ein Schwalbenschwanzprofil aufweist.In a further embodiment it is provided that the fastening section has a dovetail profile.

Die Endbereiche des Schwalbenschwanzprofils bilden die endseitigen Bereiche der Auskragungen aus, mit denen jeweils eine Presspassung mit der Aussparung realisiert wird. Durch das Schwalbenschwanzprinzip können radiale Kräfte optimal aufgenommen werden und es kann in einfacher Weise eine Momentenabstützung im Betrieb realisiert werden.The end areas of the dovetail profile form the end areas of the projections, with which a press fit with the recess is realized in each case. Due to the dovetail principle, radial forces can be optimally absorbed and torque support during operation can be implemented in a simple manner.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass bis auf den endseitigen Bereich der Auskragung und die Schulter der Befestigungsabschnitt von dem die Aussparung ausbildenden Material durch einen Spalt beabstandet ist.In one embodiment it is provided that, except for the end area of the projection and the shoulder, the fastening section is spaced apart from the material forming the recess by a gap.

Ein derartiger Spalt erleichtert die Montage des Statorzahns bei auftretenden Fertigungstoleranzen am Statorzahn und/oder am Statorjoch.Such a gap facilitates the assembly of the stator tooth when manufacturing tolerances occur on the stator tooth and/or on the stator yoke.

Weiterhin können Bleche des Zahn-Blechpakets und/ oder das Bandmaterial des Jochkörpers mit ihrer jeweiligen Längserstreckungsrichtung aus gewalzten Blechen gefertigt sein, wobei die Längserstreckungsrichtung eines jeweiligen Statorzahns und/oder des Bandmaterials entlang der Walzrichtung ausgerichtet ist.Furthermore, the longitudinal direction of the metal sheets of the toothed laminated core and/or the strip material of the yoke body can be made from rolled metal sheets, with the longitudinal direction of a respective stator tooth and/or the strip material being aligned along the rolling direction.

Die Längserstreckungsrichtung eines Statorzahns verläuft dabei in radialer Richtung. Durch die Anpassung der Längserstreckungsrichtung an die Walzrichtung verläuft die Walzrichtung sowohl in den Statorzähnen als auch im Statorjoch im Wesentlichen entlang des Magnetflusses, sodass der Magnetfluss weniger gestört wird als in anderer Ausrichtung der Walzrichtung, sodass insgesamt damit ein Beitrag zur Steigerung der Effizienz einer mit dem erfindungsgemäßen Stator ausgestatteten elektrischen Rotationsmaschine geleistet wird.The direction of longitudinal extension of a stator tooth runs in the radial direction. By adapting the longitudinal direction to the rolling direction, the rolling direction runs essentially along the magnetic flux both in the stator teeth and in the stator yoke, so that the magnetic flux is less disturbed than in a different orientation of the rolling direction, so that overall a contribution to increasing the efficiency of a machine with the Stator equipped according to the invention is provided rotary electric machine.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zu Herstellung eines erfindungsgemäßen Stators, bei dem ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Statorjoch mit in Umfangsrichtung verteilten, vom Statorjoch ausgehenden und in einer ersten Erstreckungsrichtung sich radial erstreckenden sowie in einer zweiten Erstreckungsrichtung sich axial erstreckenden Statorzähnen zur Verfügung gestellt wird, die zwischen sich mehrere im Wesentlichen sich axial erstreckende Nuten zur Aufnahme von Wicklungen aufweisen, wobei mittels Kunststoffspritzen ein Kunststoffelement derart an den Statorzähnen angeordnet wird, dass es zumindest über einen axialen Abschnitt des Stators eine radiale Begrenzung des Stators ausbildet und die Nuten im Wesentlichen flüssigkeitsdicht in radialer Richtung abschließt, sowie an sich vom Statorjoch nach radial innen erstreckenden Statorzähnen weiter nach radial außen erstreckt als die radialen Innenseiten der Statorzähne.A further aspect of the present invention is a method for producing a stator according to the invention, in which an essentially hollow-cylindrical stator yoke is provided with stator teeth distributed in the circumferential direction, starting from the stator yoke and extending radially in a first direction of extension and axially in a second direction of extension which have between them a plurality of essentially axially extending grooves for receiving windings, a plastic element being arranged on the stator teeth by means of plastic injection molding in such a way that it forms a radial boundary of the stator at least over an axial section of the stator and the grooves essentially seals liquid-tight in the radial direction, and extends further radially outward than the radial inner sides of the stator teeth on the stator teeth extending radially inward from the stator yoke.

Zur Vorbereitung dieser Anordnung des Kunststoffelements kann ein Jochkörper aus Bandmaterial helixförmig gewickelt werden und derart ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges Statorjoch zur Verfügung gestellt werden, mehrere Statorzähne zur Verfügung gestellt werden, und die Statorzähne in Umfangsrichtung verteilt und vom Statorjoch ausgehend und in einer ersten Erstreckungsrichtung sich radial erstreckend sowie in einer zweiten Erstreckungsrichtung sich axial erstreckend am Statorjoch formschlüssig und kraftschlüssig angeordnet werden, so dass sich zwischen den Statorzähnen mehrere im Wesentlichen sich axial erstreckende Nuten zur Aufnahme von Wicklungen ausbilden.To prepare this arrangement of the plastic element, a yoke body made of strip material can be wound helically and in this way a substantially hollow-cylindrical stator yoke can be provided, several stator teeth can be made available, and the stator teeth can be distributed in the circumferential direction and starting from the stator yoke and radially in a first direction of extension extending as well as axially extending in a second direction of extension are arranged on the stator yoke in a form-fitting and non-positive manner, so that a plurality of essentially axially extending grooves for accommodating windings are formed between the stator teeth.

Das Statorjoch bzw. dessen Bleche werden also nicht mehr aus einem Vollschnitt gestanzt. Das Statorjoch wird aus einem Flachbandelektroblech hochkant gewickelt wie eine helixförmige Spirale bzw. Slinky.The stator yoke or its laminations are therefore no longer stamped from a solid blank. The stator yoke is wound on edge from a flat strip electrical sheet like a helical spiral or slinky.

Damit die Windungen des helixförmig gewickelten Bandmaterials in den beabsichtigten Positionen fixiert bleiben, können die Windungen am radialen Aussenrand des Statorjochs entlang der Umfangsrichtung und/oder entlang der axialen Richtung verschweißt werden. Auch eine Verbindung oder ein Stanzpaketieren zur Ausbildung von axial ineinandergreifenden Formelementen der Windungen kann zusätzlich oder alternativ ausgeführt werden.So that the windings of the helically wound strip material remain fixed in the intended positions, the windings can be welded at the radially outer edge of the stator yoke along the circumferential direction and/or along the axial direction. Also a connection or stamped stacking to form axially interlocking shaped elements of the windings can be carried out additionally or alternatively.

Vor der Montage am Statorjoch können die Bleche, die die Statorzähne ausbilden, axial mittels Backlack miteinander verbacken werden, um ein Paket aus einzelnen Blechen auszubilden. Alternativ oder zusätzlich können die Bleche auch stanzpaketiert werden, sodass sie entlang der axialen Richtung Vorsprünge bzw. Formelemente ausbilden, die ineinander zumindest formschlüssig eingreifen.Before assembly on the stator yoke, the laminations that form the stator teeth can be baked together axially using baking lacquer in order to form a package of individual laminations. As an alternative or in addition, the metal sheets can also be punch-packaged, so that they form projections or shaped elements along the axial direction, which engage in one another at least in a form-fitting manner.

Das Verfahren zu Herstellung eines Stators einer elektrischen Rotationsmaschine kann dabei derart ausgeführt werden, dass die Statorzähne vor Fixierung am Statorjoch in radialer Ausrichtung positioniert werden und mit Leitungsmaterial umwickelt werden, und danach die Fixierung der umwickelte Statorzähne am Statorjoch erfolgt. Die radiale Ausrichtung ist dabei insbesondere eine Ausrichtung in Sternform, in der die Statorzähne bereits in den Winkeln angeordnet sind, in denen später auch die Fixierung am Statorjoch vorgesehen ist. In dieser Ausrichtung werden die Statorzähne mittels eines Montagewerkzeugs gehalten, und werden von der radialen Außenseite mit Leitungsmaterial umwickelt.The method for producing a stator of an electrical rotary machine can be carried out in such a way that the stator teeth are positioned in a radial alignment before being fixed to the stator yoke and are wrapped with conductive material, and the wrapped stator teeth are then fixed to the stator yoke. The radial orientation is in particular an orientation in the shape of a star, in which the stator teeth are already arranged in the angles in which the fixing on the stator yoke is also intended later. The stator teeth are held in this orientation by means of an assembly tool and are wrapped with conductive material from the radial outside.

Dies erleichtert wesentlich die Montage bzw. Anordnung der Wicklungen, die auch als Drahtmatte bezeichnet wird, da bei der Montage der Wicklungen von radial außen wesentlich mehr Platz in den Zwischenräumen zwischen den Statorzähnen, also in den Nuten, zur Verfügung steht als bei einer Montage von radial innen.This significantly simplifies the assembly or arrangement of the windings, which is also referred to as a wire mat, since when the windings are assembled radially from the outside, there is significantly more space in the gaps between the stator teeth, i.e. in the slots, than when assembling radially inside.

Des Weiteren kann dadurch der Abstand zwischen den radialen Innenseiten bzw. Endbereichen der Statorzähne entlang der Umfangsrichtung sehr geringgehalten werden.Furthermore, the distance between the radial inner sides or end areas of the stator teeth along the circumferential direction can be kept very small.

Insbesondere können die Statorzähne an ihren Innenseiten so dicht aneinander positioniert werden, dass sie 70% bis 90 % der durch die Statorzähne ausgebildeten radial inneren Begrenzung des Stators ausbilden. Entsprechend machen die Abstände zwischen den Statorzähnen nur noch 10% bis 30 % radial inneren Begrenzung des Stators aus.In particular, the inner sides of the stator teeth can be positioned so close together that they form 70% to 90% of the radial inner boundary of the stator formed by the stator teeth. Accordingly, the distances between the stator teeth account for only 10% to 30% of the radially inner limitation of the stator.

Dies wirkt sich vorteilhaft aus hinsichtlich der Unterbindung von DrehmomentSchwankungen, der Verringerung von akustischen Immissionen sowie zur Erhöhung des Gesamt-Wirkungsgrades einer mit dem Stator ausgerüsteten elektrischen Rotationsmaschine. Zudem besteht ein geringerer Bedarf hinsichtlich Produktionsmittel zur Positionierung und Bewegung der Wicklungen bei einer Montage von der radialen Innenseite.This has an advantageous effect in terms of preventing torque fluctuations, reducing acoustic emissions and increasing the overall efficiency of an electrical rotary machine equipped with the stator. In addition, there is less need for production means for positioning and moving the windings when assembling from the radial inside.

Die Fixierung der Statorzähne am Statorjoch erfolgt durch axiales Einführen bzw. Einpressen der Statorzähne in dafür vorgesehene Aussparungen im Statorjoch. Durch eine Hinterschnittverbindung zwischen einem jeweiligen Statorzahn und dem Statorjoch werden die Statorzähne in radialer Richtung fixiert.The stator teeth are fixed to the stator yoke by axially inserting or pressing the stator teeth into the recesses provided in the stator yoke. The stator teeth are fixed in the radial direction by an undercut connection between a respective stator tooth and the stator yoke.

Letztendlich kann aufgrund dieser Vorgehensweise auch ein kleinerer Luftspalt zwischen der radialen Innenseite des Stators und einem dazugehörigen Rotor realisiert werden, da keine bauraumintensiven Vorrichtungen genutzt werden müssen, um die Wicklungen von der radialen Innenseite an den Statorzähnen anzuordnen. Die Wicklungen verlaufen in axialer Richtung parallel zueinander, sodass sie Wicklungspakete ausbilden.Ultimately, due to this procedure, a smaller air gap can also be realized between the radial inside of the stator and an associated rotor, since no space-consuming devices have to be used to arrange the windings from the radial inside on the stator teeth. The windings run parallel to one another in the axial direction, so that they form winding packages.

Eine vorteilhafte Ausführungsform dieses Verfahrens ist es, einzelne Zahnbleche vorerst lose in Sternanordnung in Stapeln anzuordnen und anschließend mit Kunststoff zu umspritzen. Die Zahnpakete können somit am radialen Innenrand mechanisch, aber nicht elektromagnetisch miteinander verbunden werden. Auch verbackene oder stanzpaketierte Blechpakete können zusätzlich noch umspritzt werden und am Innenrand miteinander verbunden werden.An advantageous embodiment of this method is to initially arrange individual toothed sheets loosely in a star arrangement in stacks and then to overmold them with plastic. The tooth packages can thus be connected to one another mechanically at the radial inner edge, but not electromagnetically. Baked or stamped bundles of laminations can also be overmoulded and connected to one another on the inner edge.

Die Kunststoffverbindung hält die einzelnen Zahnbleche axial fest zusammen. Dies ermöglicht es, keinen oder nur wenig Backlack zur Fixierung der Bleche einzusetzen. Zudem wird durch die Fixierung mittels dem Kunststoffelement der Montageprozess der Wicklungen einfacher bzw. es werden weniger oder einfachere Werkzeuge dafür benötigt, da die Zähne durch das Kunststoffelement in Umfangsrichtung positioniert sind.The plastic connection holds the individual toothed plates together axially. This makes it possible to use little or no baking varnish to fix the sheets. In addition, the assembly process of the windings is simplified by the fixing by means of the plastic element, or fewer or simpler tools are required for this, since the teeth are positioned in the circumferential direction by the plastic element.

Die vom Kunststoffelement an der radialen Innenseite ausgebildete Kunststoffschicht bietet eine elektrische Isolationsschicht zwischen Wicklungen und Elektroblech vom Stator. Dies ermöglicht es, auf eine zusätzliche Isolationsschicht, wie zum Beispiel Isolationspapier, zu verzichten oder weniger davon einzusetzen.The plastic layer formed by the plastic element on the radial inside provides an electrical insulation layer between the windings and the electrical steel sheet of the stator. This makes it possible to dispense with an additional insulation layer, such as insulation paper, or to use less of it.

Zudem wird gemäß der Erfindung eine elektrische Rotationsmaschine zur Verfügung gestellt, die neben einem erfindungsgemäß ausgestalteten Stator wenigstens einen Rotor umfasst, der radial innerhalb eines vom Stator umgrenzten Raum angeordnet ist. Diese elektrische Rotationsmaschine kann des Weiteren eine Kühlmittel-Bereitstellungseinrichtung aufweisen, die strömungstechnisch mit einem oder mehreren Kühlmittelanschlüssen verbunden ist.In addition, according to the invention, an electric rotary machine is made available which, in addition to a stator designed according to the invention, comprises at least one rotor which is arranged radially inside a space delimited by the stator. This electric rotary machine can furthermore have a coolant supply device which is fluidically connected to one or more coolant connections.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in

1: der Stator in axialer Ansicht ohne Wicklungen,
2: der Stator in axialer Ansicht mit einer Seite in herkömmlicher Ausführungsform und einer Seite in erfindungsgemäße Ausführungsform,
3: der Stator in axialer Ansicht mit Wicklungen,
4: der Bereich der Befestigung eines Statozahns in axialer Ansicht,
5: der Bereich der Befestigung eines Statozahns in axialer Ansicht mit Kontaktzonen,
6: Bandmaterial des Statorjochs beim Biegen,
7: das in Helixform gebogene Bandmaterial,
8: ein einzelner Statorzahn in axialer Ansicht,
9: ein Stator in perspektivischer Ansicht mit Kunststoffelement,
10: der Stator in axialer Ansicht mit Kunststoffelement,
11: die Schnittansicht des in 10 dargestellten Stators am Schnittverlauf A-A,
12: ein vergrößerter Bereich am Zahnende mit Kunststoffelement,
13: ein radial segmentierter Stator in Schnittansicht mit Kunststoffelement,
14: eine Seitenansicht des Stators mit Kunststoffelement,
15: ein einen Statorzahn ausbildendes Zahn-Blechpaket in perspektivischer Ansicht,
16: ein vergrößerter Bereich am Zahnende mit Kunststoffelement,
17: ein Statorzahn in Schnittansicht mit seitlicher Beschichtung durch das Kunststoffelement,
18: eine perspektivische Ansicht einer axialen Seite des Stators,
19: mehrere Statorzähne einer ersten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht, und
20: mehrere Statorzähne einer zweiten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht.

The invention described above is described below against the relevant technical background with reference to the associated characters ments, which show preferred embodiments, explained in detail. The invention is in no way limited by the purely schematic drawings, it being noted that the exemplary embodiments shown in the drawings are not limited to the dimensions shown. It is shown in

1 : the stator in an axial view without windings,
2 : the stator in an axial view with one side in a conventional embodiment and one side in an embodiment according to the invention,
3 : the stator in axial view with windings,
4 : the area of attachment of a stato tooth in axial view,
5 : the area of attachment of a stat tooth in axial view with contact zones,
6 : strip material of the stator yoke during bending,
7 : the strip material bent in a helix shape,
8th : a single stator tooth in axial view,
9 : a perspective view of a stator with a plastic element,
10 : the stator in axial view with plastic element,
11 : the sectional view of the in 10 illustrated stator at section line AA,
12 : an enlarged area at the end of the tooth with a plastic element,
13 : a sectional view of a radially segmented stator with a plastic element,
14 : a side view of the stator with plastic element,
15 : a perspective view of a tooth laminated core forming a stator tooth,
16 : an enlarged area at the end of the tooth with a plastic element,
17 : a sectional view of a stator tooth with lateral coating by the plastic element,
18 : a perspective view of an axial side of the stator,
19 : several stator teeth of a first embodiment in a perspective view, and
20 : several stator teeth of a second embodiment in a perspective view.

Zunächst wird der generelle Aufbau des Stators 1 anhand 1 erläutert. Der Stator 1 ist segmentiert ausgeführt. Das bedeutet, dass der Stator 1 an seiner radialen Außenseite durch ein Statorjoch 10 ausgebildet ist, welches im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders aufweist. An der radialen Innenseite des Statorjochs 10 sind entlang einer Umfangsrichtung 13 eine Vielzahl von Statorzähnen 20 angeordnet. Diese Statorzähne 20 sind aus mehreren Blechen als Blechpakete ausgeführt und erstrecken sich radial entlang einer ersten Erstreckungsrichtung 14, sowie axial entlang einer zweiten Erstreckungsrichtung 15. In Umfangsrichtung 13 zwischen den Statorzähnen 20 sind Nuten 21 ausgebildet die der Aufnahme von hier nicht dargestellten Wicklungen dienen.First, the general structure of the stator 1 is based on 1 explained. The stator 1 is segmented. This means that the stator 1 is formed on its radial outside by a stator yoke 10 which essentially has the shape of a hollow cylinder. A multiplicity of stator teeth 20 are arranged along a circumferential direction 13 on the radial inside of the stator yoke 10 . These stator teeth 20 are made of a plurality of laminations as laminated cores and extend radially along a first direction of extent 14 and axially along a second direction of extent 15. Slots 21 are formed in the circumferential direction 13 between the stator teeth 20 and serve to accommodate windings, not shown here.

Die Statorzähne 20 sind mit jeweiligen Befestigungsabschnitten 31 im Statorjoch 10 befestigt. Durch die radiale Ausrichtung der Statorzähne 20 sind deren den jeweiligen radialen Abschluss eines Statorzahns 10 ausbildenden Zahnenden 63 mit einem geringen Abstand 23 zueinander angeordnet.The stator teeth 20 are fastened in the stator yoke 10 with respective fastening sections 31 . Due to the radial orientation of the stator teeth 20, their tooth ends 63, which form the respective radial end of a stator tooth 10, are arranged at a small distance 23 from one another.

2 zeigt in axialer Ansicht den Unterschied der segmentierten Ausführungsform des Stators 1 gegenüber einer herkömmlichen Ausführungsform. Auf der linken Seite der Darstellung gemäß 2 ist eine herkömmliche Ausführungsform ersichtlich, die keine Segmentierung zwischen einer radialen Außenseite und einer radialen Innenseite des Stators aufweist. Die rechte Seite der in 2 ersichtlichen Darstellung ist erfindungsgemäß ausgestaltet und weist demzufolge das radial äußere Statorjoch 10 und die sich davon nach radial erstreckenden Statorzähne 20 auf, die mit ihren Befestigungsabschnitten 31 im Statorjoch 10 fixiert sind. Hier sind ebenfalls Wicklungen 22 ersichtlich, die zwischen den Statorzähnen 20 angeordnet sind. 2 shows the difference between the segmented embodiment of the stator 1 and a conventional embodiment in an axial view. On the left as shown 2 A conventional embodiment can be seen that has no segmentation between a radially outer side and a radially inner side of the stator. The right side of the in 2 The illustration shown in the drawing is designed according to the invention and consequently has the radially outer stator yoke 10 and the stator teeth 20 extending radially therefrom, which are fixed in the stator yoke 10 with their fastening sections 31 . Windings 22 which are arranged between the stator teeth 20 can also be seen here.

3 zeigt einen vollständigen Stator 1 gemäß der rechts in 2 dargestellten Ausführungsform. 3 shows a complete stator 1 according to the right in 2 illustrated embodiment.

4 zeigt in vergrößerter Ansicht den Befestigungsabschnitt 31 eines Statorzahns 20. Hier ist ersichtlich, dass der Befestigungsabschnitt 31 als ein Schwalbenschwanzprofil 53 ausgebildet ist. Der Befestigungsabschnitt 31 weist damit ein Einschubprofil 32 auf. Dieses Einschubprofil 32 ist hinsichtlich Form und Größe komplementär zu einer Aussparung 33 im Statorjoch 10 ausgebildet. 4 shows the fastening section 31 of a stator tooth 20 in an enlarged view. It can be seen here that the fastening section 31 is designed as a dovetail profile 53 . The attachment section 31 thus has an insertion profile 32 . This slide-in profile 32 is designed to complement a recess 33 in the stator yoke 10 in terms of shape and size.

Der Befestigungsabschnitt 31 umfasst zwei spiegelsymmetrisch angeordnete Auskragungen 40, die jeweils einen Hinterschnitt 41 ausbilden. Dieser Hinterschnitt 41 wird von einem Abschnitt 42 des Statorjochs 10 hintergriffen, sodass dadurch der betreffende Statorzahn 20 in radialer Richtung fixiert ist.The fastening section 31 comprises two projections 40 which are arranged mirror-symmetrically and which each form an undercut 41 . A section 42 of the stator yoke 10 engages behind this undercut 41, so that the relevant stator tooth 20 is thereby fixed in the radial direction.

Ein endseitiger Bereich 43 einer jeweiligen Auskragung 40 bewirkt dabei eine Presspassung bzw. Druckkraft 49 auf den Abschnitt 42 des Statorjochs 10, der den Hinterschnitt 41 hintergreift. Dadurch kommt es neben einem Formschluss auch zu einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen Statorzahn 20 und Statorjoch 10.An end area 43 of a respective projection 40 causes a press fit or compressive force 49 on the section 42 of the stator yoke 10 which engages behind the undercut 41 . As a result, in addition to a form fit, there is also a non-positive connection between the stator tooth 20 and the stator yoke 10.

Einem jeweiligen einseitigen Bereich 43 radial gegenüberliegend befindet sich jeweils eine Schulter 44, die von dem betreffenden Statorzahn 10 ausgebildet ist. Aufgrund der herrschenden Druckkraft 49 wird diese Schulter 44 gegen die radiale Innenseite 45 des Statorjochs 10 gedrückt. Hier wird von der Schulter 44 eine der Druckkraft 49 entgegengerichtete Abstützungskraft 50 auf den Abschnitt 42 aufgebracht, der den Hinterschnitt 41 hintergreift.A shoulder 44 formed by the relevant stator tooth 10 is located radially opposite a respective one-sided region 43 . This shoulder 44 is pressed against the radial inside 45 of the stator yoke 10 due to the prevailing compressive force 49 . Here, a supporting force 50 opposing the compressive force 49 is applied by the shoulder 44 to the section 42 which engages behind the undercut 41 .

Es ist hier vorgesehen, dass durch eine große Abstützfläche 47 zwischen der Schulter 44 und dem Abschnitt 42, der den Hinterschnitt 41 hintergreift, ein breiter Flächenkontakt 46 realisiert wird. Die Schultern 44 sind dabei in einem Schulter-Winkel 48 zueinander angeordnet, der geringer ist als 180°, um eine Selbstzentrierung und optimale radiale Ausrichtung des Statorzahns 10 zu realisieren.It is provided here that a wide surface contact 46 is realized by a large support surface 47 between the shoulder 44 and the section 42 which engages behind the undercut 41 . The shoulders 44 are arranged at a shoulder angle 48 to one another that is less than 180° in order to achieve self-centering and optimal radial alignment of the stator tooth 10 .

Der Befestigungsabschnitt 31 bzw. dessen Einschubprofil 32 weist an der radialen Außenseite des Statorzahns 20 zwei Begrenzungsflächen 51 auf, die winklig zueinander angeordnet sind. Dadurch entsteht im Wesentlichen ein Pfeil-Profil des Befestigungsabschnittes 31. Der Winkel zwischen den Begrenzungsflächen 51 ist in der hier dargestellten Ausführungsform ebenfalls geringer als 180°, um auch dadurch eine Selbstzentrierung und optimale radiale Ausrichtung des Statorzahns 10 zu realisieren.The fastening section 31 or its insertion profile 32 has two boundary surfaces 51 on the radial outside of the stator tooth 20, which are arranged at an angle to one another. This essentially results in an arrow-shaped profile of the fastening section 31. The angle between the boundary surfaces 51 is also less than 180° in the embodiment shown here, in order to thereby also achieve self-centering and optimal radial alignment of the stator tooth 10.

Durch die am Einschubprofil 32 wirkende Druckkraft 49 bzw. die entsprechend von dem Abschnitt 42 des Statorjochs 10, das den Hinterschnitt 41 hintergreift, aufgebrachte Reaktionskraft wird das Einschubprofil 32 in den hier angedeuteten gebogenen Bereichen 55 entlang der dargestellten Pfeile etwas nach radial außen aufgebogen. Dies führt dazu, dass das Einschubprofil 32 mit einem elastischen Verhalten, das in der Druckkraft 49 resultiert, an die Aussparung 33 andrückt und dementsprechend den Kraftschluss realisiert. Dabei ist nicht ausgeschlossen, dass der gebogene Bereich 55 dabei bereits eine plastische Verformung erfahren hat.Due to the compressive force 49 acting on the slide-in profile 32 or the corresponding reaction force applied by the section 42 of the stator yoke 10 that engages behind the undercut 41, the slide-in profile 32 is bent slightly radially outwards in the curved regions 55 indicated here along the arrows shown. The result of this is that the insertion profile 32 presses against the recess 33 with an elastic behavior that results in the compressive force 49 and accordingly implements the non-positive connection. It is not excluded that the bent area 55 has already undergone a plastic deformation.

Bis auf den Bereich der Wirkung der Druckkraft 49 sowie der Anlage der Schultern 44 sind jedoch zwischen dem Einschubprofil 32 bzw. dem dadurch ausgebildeten Befestigungsabschnitt 31 und der Aussparung 33 im Statorjoch 10 Spalte 54 ausgebildet, die den Wärmeübergang zwischen Statorzahn 20 und Statorjoch 10 verringern können. Die Einzelheit A in 4 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform im Verbindungsbereich zwischen Statorjoch 10 und Befestigungsabschnitt 31. Hier ist eine punktuelle Überhöhung 57 am Statorjoch 10 bzw. dessen Auskragung 40, die den Hinterschnitt 41 ausbildet, ausgeführt. Diese punktuelle Überhöhung 57 am Statorjoch 10 bewirkt in dieser Ausführungsform die Presspassung bzw. Druckkraft 49 auf den Abschnitt 42 des Statorjochs 10, der den Hinterschnitt 41 hintergreift.Except for the area of the effect of the compressive force 49 and the contact of the shoulders 44, however, gaps 54 are formed between the insertion profile 32 or the fastening section 31 formed thereby and the recess 33 in the stator yoke 10, which can reduce the heat transfer between the stator tooth 20 and the stator yoke 10 . The detail A in 4 shows another possible embodiment in the connection area between the stator yoke 10 and the fastening section 31. Here, a selective elevation 57 is implemented on the stator yoke 10 or its projection 40, which forms the undercut 41. In this embodiment, this selective elevation 57 on the stator yoke 10 causes the press fit or compressive force 49 on the section 42 of the stator yoke 10 which engages behind the undercut 41 .

5 zeigt zur besseren Verdeutlichung der Bereiche der mechanischen Verbindung noch einmal in axialer Ansicht den im Statorjoch 10 angeordneten Befestigungsabschnitt 31 mit dargestellten Kontaktzonen 56. 6 zeigt Bandmaterial 11, welches einseitig in Reihe angeordnete Aussparungen 33 aufweist. Wie aus 6 ersichtlich ist, wird dieses Bandmaterial 11 um eine Achse gewickelt, die senkrecht zur Ebene des Bandmaterials 11 verläuft. Dadurch ergibt sich der helixförmige Verlauf, der in 7 dargestellt ist. Bei einer axialen Komprimierung dieser Helixform ergibt sich ein Jochkörper 12, der auch als Slinky bezeichnet wird. 5 shows the areas of the mechanical connection again in an axial view of the fastening section 31 arranged in the stator yoke 10 with the contact zones 56 shown. 6 shows strip material 11 which has recesses 33 arranged in a row on one side. How out 6 As can be seen, this strip material 11 is wound about an axis which is perpendicular to the strip material 11 plane. This results in the helical course that 7 is shown. An axial compression of this helix shape results in a yoke body 12, which is also referred to as a slinky.

6 stellt des Weiteren dar, dass die Walzrichtung 72 des Bandmaterials 11 auch der Längserstreckungsrichtung 71 des Bandmaterials 11 entspricht. Entsprechend verläuft das Bandmaterial 11 entlang des Magnetflusses im Stator, wodurch magnetische Verluste minimiert werden und die Effizienz des Stators erhöht wird. 6 FIG. 12 further shows that the rolling direction 72 of the strip material 11 also corresponds to the longitudinal direction 71 of the strip material 11. Correspondingly, the strip material 11 runs along the magnetic flux in the stator, which minimizes magnetic losses and increases the efficiency of the stator.

8 zeigt in axialer Ansicht einen Statorzahn 20. Auch hier entspricht die Längserstreckungsrichtung 70 des Statorzahns 20 der Walzrichtung 72, sodass der Statorzahn 10 ebenfalls entlang des Magnetflusses ausgerichtet ist. 8th 12 shows a stator tooth 20 in an axial view. Here, too, the longitudinal extension direction 70 of the stator tooth 20 corresponds to the rolling direction 72, so that the stator tooth 10 is likewise aligned along the magnetic flux.

Ein weiterer Aspekt des erfindungsgemäßen Stators ist in den 9-20 dargestellt. Der hier dargestellte Stator 1 umfasst ein Kunststoffelement 60 welches an der radialen Innenseite der Statorzähne 20 eine radiale Begrenzung des Stators ausbildet und die Nuten 21 an deren radialer Innenseite abschließt. Wie aus 9 ersichtlich ist, bildet somit das Kunststoffelement 60 an der radialen Innenseite eine Hohlzylinder-Form 61 aus.Another aspect of the stator according to the invention is in the 9-20 shown. The stator 1 shown here comprises a plastic element 60 which forms a radial delimitation of the stator on the radial inside of the stator teeth 20 and closes off the slots 21 on their radial inside. How out 9 As can be seen, the plastic element 60 thus forms a hollow cylinder shape 61 on the radial inside.

10 zeigt einen Stator 1 in Schnittansicht, mit dem radial innen angeordneten Kunststoffelement 60, welches die Nuten 21 verschließt. Die hier gezeigte Ausführungsform ist vereinfacht dargestellt, da hier der Stator nicht in radialer Richtung segmentiert ist. 10 shows a stator 1 in a sectional view, with the plastic element 60 which is arranged radially on the inside and which closes the slots 21 . The embodiment shown here is shown in simplified form since the stator is not segmented in the radial direction here.

11 zeigt, dass das Kunststoffelement 60 einen axialen Überstand 65 ausbilden kann, sodass sich das Kunststoffelement 60 in axialer Richtung weiter erstreckt als die Statorzähne 20. 11 shows that the plastic element 60 can form an axial projection 65, so that the plastic element 60 extends further in the axial direction than the stator teeth 20.

Wie aus 12 ersichtlich ist, kann ein jeweiliges Zahnende 63 in Umfangsrichtung beidseitig Hinterschneidungen 64 bilden, die von Material des Kunststoffelements 60 hintergriffen werden, um derart das Kunststoffelement 60 in radialer Richtung an den Statorzähnen 20 zu fixieren.How out 12 As can be seen, a respective tooth end 63 can form undercuts 64 on both sides in the circumferential direction, behind which the material of the plastic element 60 engages, in order to fix the plastic element 60 in the radial direction on the stator teeth 20 in this way.

Diese Hinterschneidungen 64 können sich in Umfangsrichtung so weit erstrecken, dass die beidseitig einer Nut 21 vorhandenen Hinterschneidungen 64 zusammen bis zu 60% der Weite der betreffenden Nut 21 überdecken.These undercuts 64 can extend so far in the circumferential direction that the undercuts 64 present on both sides of a groove 21 together cover up to 60% of the width of the groove 21 in question.

Entsprechend ist das Kunststoffelement 60 in den Nuten 21 dicker ausgeführt als im Bereich der Anlage an einem Zahnende 63.Accordingly, the plastic element 60 is made thicker in the grooves 21 than in the area of contact with a tooth end 63.

13 zeigt in axialer Schnittansicht einen segmentierten Stator 1 mit radial innen angeordnetem Kunststoffelement 60. 13 shows an axial sectional view of a segmented stator 1 with a plastic element 60 arranged radially on the inside.

14 zeigt in Seitenansicht, dass das Kunststoffelement 63 eine axiale Bedeckung 67 aufweisen kann, die zumindest teilweise axiale Bereiche der Statorzähne 20 bedecken kann. 14 12 shows in a side view that the plastic element 63 can have an axial cover 67 which can at least partially cover axial regions of the stator teeth 20. FIG.

15 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Zahn-Blechpaket 30, wobei hier die einzelnen, das Blechpaket ausbildenden Bleche nicht extra dargestellt sind. Dieses Zahn-Blechpaket 30 bildet einen Statorzahn 20 aus. 15 shows a tooth laminated core 30 in a perspective view, the individual laminates forming the laminated core not being shown separately here. This tooth laminated core 30 forms a stator tooth 20 .

Eine Zahnflanke 62 des Statorzahns 20 ist in der hier dargestellten Ausführungsform mit einem dünnen Wandabschnitt 66 des Kunststoffelements bedeckt.In the embodiment shown here, a tooth flank 62 of the stator tooth 20 is covered with a thin wall section 66 of the plastic element.

16 zeigt in einer vergrößerten Ansicht den Bereich eines Zahnendes 63 mit Kunststoffelement 60. Es ist hier ersichtlich, dass sich das Kunststoffelement 60 auch an der radialen Innenseite des Zahnendes 63 befindet und sich somit weiter nach radial innen erstreckt als das Zahnende 63 selbst. Des Weiteren erstreckt sich das Kunststoffelement 60 aber auch weiter nach radial außen als das Zahnende 63, und erstreckt sich somit in eine betreffende Nut 21 hinein. 16 shows an enlarged view of the area of a tooth end 63 with plastic element 60. It can be seen here that plastic element 60 is also located on the radial inside of tooth end 63 and thus extends further radially inward than tooth end 63 itself However, the plastic element 60 also extends further radially outward than the tooth end 63, and thus extends into a relevant groove 21.

Aus 17 wird deutlich, dass das Kunststoffelement 60 auch die dünnen Wandabschnitte 66 ausbildet, die die Zahnflanken 62 bedecken.Out of 17 it becomes clear that the plastic element 60 also forms the thin wall sections 66 which cover the tooth flanks 62 .

18 zeigt in perspektivischer Ansicht eines Ausschnitts noch einmal deutlich den axialen überstand 65, der durch das Kunststoffelement 60 ausgebildet ist, sowie auch die axiale Bedeckung 67, die ebenfalls vom Kunststoffelement 60 ausgebildet ist. 18 FIG. 12 clearly shows the axial projection 65, which is formed by the plastic element 60, as well as the axial covering 67, which is also formed by the plastic element 60, in a perspective view of a section.

Die 19 und 20 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen von Kunststoffelementen 60 an Statorzähnen 20.The 19 and 20 show different embodiments of plastic elements 60 on stator teeth 20.

Aus 19 ist ersichtlich, dass das Kunststoffelement 60 auch axiale Bedeckungen 67 der Statorzähne 20 realisiert. Gemäß der Ausführungsformen in 20 sind die axialen Seiten der Statorzähne 20 nicht durch das Kunststoffelement 60 bedeckt.Out of 19 it can be seen that the plastic element 60 also realizes axial coverings 67 of the stator teeth 20 . According to the embodiments in 20 the axial sides of the stator teeth 20 are not covered by the plastic element 60 .

In der Ausführungsform gemäß 19 bildet das Kunststoffelement 60 Kunststoffverbinder 68 aus, die sich axial an den Begrenzungsflächen 51 des Befestigungsabschnittes 31 erstrecken und die einzelnen Bleche des Zahn-Blechpakets 30 verbinden. Diese Kunststoffverbinder 68 sind als Beschichtungen auf den Begrenzungsflächen 51 ausgeführt.In the embodiment according to 19 the plastic element 60 forms plastic connectors 68 which extend axially on the boundary surfaces 51 of the fastening section 31 and connect the individual laminations of the toothed laminated core 30 . These plastic connectors 68 are designed as coatings on the boundary surfaces 51 .

In der Ausführungsform gemäß 20 sind die Kunststoffverbinder 68 als separate Elemente ausgeführt und in Vertiefungen im Befestigungsabschnitt 31 angeordnet, sodass sie eine größere Dicke haben als in der in 19 dargestellten Ausführungsform.In the embodiment according to 20 the plastic connectors 68 are designed as separate elements and are arranged in recesses in the fastening section 31, so that they have a greater thickness than in FIG 19 illustrated embodiment.

Mit dem hier vorgeschlagenen Stator wird eine Komponente einer elektrischen Rotationsmaschine zur Verfügung gestellt, der die eine einfache Montage mit einer optimalen Kühlungswirkung kombiniert.With the stator proposed here, a component of an electrical rotary machine is made available which combines simple assembly with an optimal cooling effect.

BezugszeichenlisteReference List

11: Statorstator
1010: Statorjochstator yoke
1111: Bandmaterialtape material
1212: Jochkörperyoke body
1313: Umfangsrichtungcircumferential direction
1414: erste Erstreckungsrichtungfirst extension direction
1515: zweite Erstreckungsrichtungsecond extension direction
2020: Statorzahnstator tooth
2121: Nutgroove
2222: Wicklungwinding
2323: AbstandDistance
3030: Zahn-BlechpaketZahn sheet metal package
3131: Befestigungsabschnittattachment section
3232: Einschubprofilslide-in profile
3333: Aussparungrecess
4040: Auskragungcantilever
4141: Hinterschnittundercut
4242: AbschnittSection
4343: endseitiger Bereich der Auskragungterminal area of the cantilever
4444: Schultershoulder
4545: radiale Innenseite des Statorjochsradial inside of the stator yoke
4646: breiter Flächenkontaktbroad surface contact
4747: Abstützflächesupport surface
4848: Schulter-Winkelshoulder angle
4949: Druckkraftcompressive force
5050: Abstützungskraftsupport force
5151: Begrenzungsflächeboundary surface
5252: Winkelangle
5353: Schwalbenschwanzprofildovetail profile
5454: Spaltgap
5555: gebogener Bereichcurved area
5656: Kontaktzonecontact zone
5757: punktuelle Überhöhungselective exaggeration
6060: Kunststoffelementplastic element
6161: Hohlzylinder-Formhollow cylinder shape
6262: Zahnflanketooth flank
6363: Zahnendetooth end
6464: Hinterschneidungundercut
6565: axialer Überstandaxial overhang
6666: dünner Wandabschnitt des Kunststoffelementsthin wall section of the plastic element
6767: axiale Bedeckungaxial coverage
6868: Kunststoffverbinderplastic connector
7070: Längserstreckungsrichtung des StatorzahnsLongitudinal direction of the stator tooth
7171: Längserstreckungsrichtung des BandmaterialsLongitudinal direction of the strip material
7272: Walzrichtungrolling direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

CN 209844658 U [0008]
DE 1488682 A1 [0009]
DE 102018110613 A1 [0011]
DE 102018110615 A1 [0012]
DE 10201611225 A1 [0016]

Claims

Stator (1) of an electrical rotary machine, comprising a substantially hollow-cylindrical stator yoke (10) and distributed in the circumferential direction (13), starting from the stator yoke (10) and extending radially in a first direction of extent (14) and in a second direction of extent (15) axially extending stator teeth (20), and between the stator teeth (20) a plurality of essentially axially extending slots (21) for accommodating windings (22), the stator (1) having stator teeth (20 ) has a connecting plastic element (60), which forms a radial delimitation of the stator (1) at least over an axial section of the stator (1) and closes the grooves (21) in a substantially liquid-tight manner in the radial direction, characterized in that the Stator teeth (20) from the stator yoke (10) extend radially inwards, so that the plastic element (60) at least at the grooves (21). e forms a radial inner boundary of the stator (1), the plastic element (60) extending further radially outward than the radial inner sides of the stator teeth (20).

stator after claim 1 , characterized in that the stator (1) in the radial direction in the stator yoke (10) and stator teeth (20) is segmented.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that a respective stator tooth (20) is formed by a respective tooth laminated core (30) and the tooth laminated core (30) is positively and/or non-positively fixed to the stator yoke (10).

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the stator teeth (20) extend radially inwards from the stator yoke (10), so that the plastic element (60) forms a radial inner boundary of the stator at least on the slots (21), wherein the plastic element (60) extends further radially inwards than the stator teeth (20), so that the plastic element (60) forms a radial inner boundary of the stator (1).

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic element (60) extends from the tooth ends (63) forming the respective radial termination of a stator tooth (20) as a coating of tooth flanks (62) of the stator teeth (20) into the slots (21) formed spaces.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic element (60) covers the stator teeth (20) axially in regions at least on one axial side of the stator (1).

Stator after one of claims 2 until 6 , characterized in that when a stator tooth (20) is positively fixed to the stator yoke (10), each stator tooth (20) has a fastening section (31) which is profiled in an axial cross section with an insertion profile (32), and the stator yoke (10) has a recess (33) which is designed to be complementary to the slide-in profile (32) in terms of shape and size and extends in the axial direction, in which the fastening section (31) is accommodated in a form-fitting manner.

stator after claim 7 , characterized in that a plastic connector (68) connecting metal sheets of the stator tooth (1) is arranged on or in the fastening section (31) of a stator tooth (1).

A method for producing a stator (1) of an electric rotary machine according to one of Claims 1 until 8th , in which an essentially hollow-cylindrical stator yoke (10) with stator teeth (20 ) is made available, which have between them a plurality of essentially axially extending grooves (21) for accommodating windings (22), with a plastic element (60) being arranged on the stator teeth (20) by means of plastic injection molding in such a way that it is at least over an axial section of the stator (1) forms a radial delimitation of the stator (1) and closes the grooves (21) in a substantially liquid-tight manner in the radial direction, and further radially on the stator teeth (20) extending radially inwards from the stator yoke (10). extends outward than the radially inner sides of the stator teeth (20).

Electrical rotary machine comprising a stator (1) according to any one of Claims 1 until 8th and at least one rotor which is arranged radially within a space delimited by the stator (1).