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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Stator einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Es ist schon ein Stator einer elektrischen Maschine aus der
DE 4023791 A1 bekannt, wobei der Stator ein Blechpaket aus einer Vielzahl von Blechlamellen umfasst, wobei das Blechpaket Statorzähne und zwischen den Statorzähnen gebildete Statornuten aufweist, wobei die Statornuten zur Aufnahme von elektrischen Leitern einer Statorwicklung vorgesehen sind, wobei die Statorzähne und Statornuten an einer Außenseite und an einer Innenseite des Blechpakets angeordnet sind, wobei das Blechpaket ein ringförmiges Statorjoch aufweist, von dem ausgehend die Statorzähne in radialer Richtung bezüglich einer Statorachse nach außen bzw. innen abragen, wobei die Blechlamellen zur Bildung der Statornuten Nutausnehmungen aufweisen, wobei alle der im Blechpaket vorgesehenen Nutausnehmungen jeweils als in radialer Richtung offene Nutausnehmung ausgebildet sind. Nachteilig ist, dass das Blechpaket des Stators für eine einseitige Lagerung des Stators an einem Lagerschild eines Gehäuses der elektrischen Maschine mechanisch nicht steif genug wäre und im Falle der einseitigen Lagerung seine Rundheit verlieren könnte, was den sogenannten Luftspalt in der elektrischen Maschine und damit deren Leistung negativ beeinflussen würde.
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Vorteile der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Stator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die mechanische Steifigkeit des Blechpakets erhöht wird, indem ein Teil der im Blechpaket vorgesehenen Nutausnehmungen jeweils als in radialer Richtung geschlossene Nutausnehmung ausgebildet sind. Dadurch wird eine einseitige Lagerung des Stators ermöglicht und die Rundheit des Blechpakets im Falle der einseitigen Lagerung des Stators sichergestellt.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Stators möglich.
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Nach einem vorteilhaften ersten Ausführungsbeispiel umfassen die Blechlamellen des Blechpaketes erste Blechlamellen und zweite Blechlamellen umfassen, wobei die ersten Blechlamellen ausschließlich offene Nutausnehmungen und die zweiten Blechlamellen ausschließlich geschlossene Nutausnehmungen aufweisen. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass die erforderliche mechanische Steifigkeit und Rundheit des Blechpakets optimal durch Beimischung einer bestimmten Anzahl von zweiten Blechlamellen eingestellt werden kann.
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Nach einem vorteilhaften zweiten Ausführungsbeispiel sind die Blechlamellen des Blechpakets als formgleiche, insbesondere identische, Blechlamellen ausgebildet, die jeweils sowohl offene Nutausnehmungen als auch geschlossene Nutausnehmungen aufweisen. Das zweite Ausführungsbeispiel hat gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel den Vorteil, dass in der Fertigung des Blechpakets nur eine einzige Art von Blechlamelle verarbeitet wird, so dass keine Verwechslung von Blechlamellen auftreten kann und die Fertigung einfacher und kostengünstiger ist.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn die zweiten Blechlamellen nach dem ersten Ausführungsbeispiel in axialer Richtung bezüglich der Statorachse einzeln oder in Gruppen über das Blechpaket verteilt sind. Auf diese Weise kann die erforderliche mechanische Steifigkeit und Rundheit des Blechpakets optimal eingestellt werden.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Anzahl der zweiten Blechlamellen nach dem ersten Ausführungsbeispiel im Blechpaket kleiner ist als die Anzahl der ersten Blechlamellen. Auf diese Weise kann einerseits die erforderliche Steifigkeit und Rundheit des Blechpakets erreicht werden. Andererseits können auf diese Weise die Streuverluste aufgrund der erfindungsgemäß geschlossenen Nutausnehmungen auf ein Minimum begrenzt werden.
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Sehr vorteilhaft ist es, wenn nach dem zweiten Ausführungsbeispiel die formgleichen Blechlamellen des Blechpakets in Umfangsrichtung bezüglich der Statorachse zueinander verdreht sind. Auf diese Weise werden die geschlossenen Nutausnehmungen über den Umfang des Blechpakets verteilt, so dass die mechanische Steifigkeit des Blechpakets gleichmäßig über den Umfang des Blechpakets erhöht werden kann.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des zweiten Ausführungsbeispiels können die geschlossenen Nutausnehmungen an einem Innenumfang und/oder an einem Außenumfang der jeweiligen Blechlamelle ausgebildet sein, wobei die geschlossenen Nutausnehmungen einzeln oder in Gruppen über den Innenumfang und/oder den Außenumfang der jeweiligen Blechlamelle verteilt werden können. Auf diese Weise kann die erforderliche mechanische Steifigkeit und Rundheit des Blechpakets optimal eingestellt werden.
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Desweiteren vorteilhaft ist, wenn die Blechlamellen des Blechpakets fest miteinander verbunden, insbesondere verklebt, sind, insbesondere mittels eines Backlacks. Auf diese Weise wird ein Blechpaket mit einer besonders hohen mechanischen Steifigkeit erreicht.
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Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn die Blechlamellen zur Bildung der Statorzähne Lamellenzähne aufweisen, wobei die Lamellenzähne, zwischen denen offene Nutausnehmungen gebildet sind, jeweils einen Zahnkopf aufweisen. Auf diese Weise sind die elektrischen Leiter einer Statorwicklung des Stators besonders gut in den Statornuten verankert. Dies ermöglicht eine einseitige Lagerung des Stators, bei der einer der beiden Wickelköpfe des Stators an einem Lagerschild gehalten wird.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Antriebseinrichtung, insbesondere eine elektrische Maschine oder eine Getriebeeinrichtung für eine elektrische Achse, umfassend zumindest ein Lagerschild und einen erfindungsgemäßen Stator, wobei in den Statornuten des Stators eine Statorwicklung verläuft, die an den beiden Stirnseiten des Blechpakets des Stators jeweils einen Wickelkopf bildet, wobei einer der beiden Wickelköpfe der Statorwicklung in zumindest einer Wickelkopfaufnahme, insbesondere einer Vertiefung oder einer Nut, des Lagerschildes befestigt ist.
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Figurenliste
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- 1 zeigt im Schnitt eine Antriebseinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Stator,
- 2 ein Blechpaket des Stators nach 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 3A eine erste Blechlamelle des erfindungsgemäßen Blechpakets nach 2,
- 3B eine zweite Blechlamelle des erfindungsgemäßen Blechpakets nach 2,
- 4 ein Blechpaket des Stators nach 1 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel und
- 5 eine Blechlamelle des erfindungsgemäßen Blechpakets nach 4.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt im Schnitt eine Antriebseinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Stator.
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Die Antriebseinrichtung 1 umfasst eine elektrische Maschine 2 mit einem erfindungsgemäßen Stator 3, der an einem Lagerschild 4 der Antriebseinrichtung 1 gehalten ist. Die Antriebseinrichtung 1 kann ausschließlich die elektrische Maschine 2 umfassen oder beispielsweise eine Getriebeeinrichtung für eine elektrische Achse sein, die neben der elektrischen Maschine 2 weitere Baueinheiten umfasst.
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Der erfindungsgemäße Stator 3 der elektrischen Maschine 2 weist ein Blechpaket 5 aus einer Vielzahl von übereinander liegenden Blechlamellen 6 auf. Am Blechpaket 5 sind Statorzähne 7 und zwischen den Statorzähnen 7 gebildete Statornuten 8 ausgebildet. Die Statornuten 8 sind zur Aufnahme von elektrischen Leitern 9 einer elektrischen Statorwicklung 10 vorgesehen. Die Statorwicklung 10 bildet an den beiden Stirnseiten des Blechpakets 5 jeweils einen Wickelkopf 11, wobei einer der beiden Wickelköpfe 11 der Statorwicklung 10 in zumindest einer Wickelkopfaufnahme 12, beispielsweise einer ringförmigen Vertiefung oder Nut, des Lagerschildes 4 befestigt ist.
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Die elektrische Maschine 2 hat außerdem einen um eine Statorachse 18 drehbaren Rotor 14, der beispielsweise eine Rotorwelle 14.3, ein mit der Rotorwelle 14.3 gekoppeltes Rotoraußenteil 14.1 und ein mit der Rotorwelle 14.3 gekoppeltes Rotorinnenteil 14.2 umfasst. Das Rotoraußenteil 14.1 und das Rotorinnenteil 14.2 weisen beispielsweise jeweils ein Blechpaket und jeweils eine Käfigwicklung auf. Die elektrische Maschine 2 ist somit beispielsweise eine Asynchronmaschine.
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Der erfindungsgemäße Stator 3 ist beispielsweise in radialer Richtung bezüglich der Statorachse 18 gesehen zwischen dem Rotoraußenteil 14.1 und dem Rotorinnenteil 14.2 angeordnet.
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes Blechpaket des Stators nach 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die Statorzähne 7 und Statornuten 8 sind an einer Außenseite 15 und an einer Innenseite 16 des Blechpakets 5 angeordnet. Die Außenseite 15 des Blechpakets 5 ist an einem Außenumfang und die Innenseite 16 des Blechpakets 5 an einem Innenumfang des beispielsweise zylinderförmigen Blechpakets 5 gebildet. Das Blechpaket 5 hat ein ringförmiges Statorjoch 17, von dem ausgehend die Statorzähne 7 in radialer Richtung bezüglich der Statorachse 18 nach außen, also zum Rotoraußenteil 14.1 hin, bzw. innen, also zum Rotorinnenteil 14.2 hin, abragen. Die Blechlamellen 6 des Blechpakets 5 weisen zur Bildung der Statornuten 8 Nutausnehmungen 20 und zur Bildung der Statorzähne 7 Lamellenzähne 19 auf.
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Ein Teil der im Blechpaket 5 vorgesehenen Nutausnehmungen 20 sind in radialer Richtung bezüglich der Statorachse 18 aufgrund einer am Außen- bzw. Innenumfang des Blechpakets 5 liegenden Ausnehmungsöffnung 21 offen ausgebildet und werden im folgenden als offene Nutausnehmungen 20.1 bezeichnet. Die Lamellenzähne 19, zwischen denen offene Nutausnehmungen 20.1 gebildet sind, weisen in beiden Ausführungsbeispielen beispielsweise jeweils einen sogenannten Zahnkopf 19.1 auf.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der andere Teil der im Blechpaket 5 vorgesehenen Nutausnehmungen 20 jeweils als in radialer Richtung geschlossene Nutausnehmung 20.2 ausgebildet sind. Dabei sind geschlossene Nutausnehmungen 20.2 in radialer, vom Statorjoch 17 abgewandter Richtung durch einen Verschlusssteg 22 geschlossen. Der Verschlusssteg 22 verbindet jeweils zwei benachbarte Lamellenzähne 19, beispielsweise im Bereich der Zahnköpfe 19.1 der jeweiligen Lamellenzähne 19. Durch die erfindungsgemäße Ausführung sind benachbarte Statorzähne 7 über mehrere Verschlussstege 22 der jeweiligen Statornut 8 miteinander verbunden, wodurch die Steifigkeit des Blechpakets 5 erhöht wird.
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Nach dem ersten Ausführungsbeispiel umfassen die Blechlamellen 6 des Blechpaketes 5 zwei Arten von Blechlamellen, nämlich erste Blechlamellen 6.1 nach 3A und zweite Blechlamellen 6.2 nach 3B. Dabei haben die ersten Blechlamellen 6.1 gemäß 3A jeweils ausschließlich offene Nutausnehmungen 20.1 und die zweiten Blechlamellen 6.2 gemäß 3B ausschließlich geschlossene Nutausnehmungen 20.2.
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Die Blechlamellen 6,6.1,6.2 des Blechpakets 5 nach dem ersten Ausführungsbeispiel sind fest miteinander verbunden, beispielsweise verklebt, insbesondere mittels eines Backlacks. Auf diese Weise bildet das Blechpaket 5 eine steife Baueinheit.
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Die zweiten Blechlamellen 6.2 sind in axialer Richtung bezüglich der Statorachse 18 einzeln oder in Gruppen über das Blechpaket 5 verteilt, beispielsweise gleichmäßig. Ebenso sind die ersten Blechlamellen 6.1 in axialer Richtung bezüglich der Statorachse 18 einzeln oder in Gruppen über das Blechpaket 5 verteilt. Dabei ist die Anzahl der zweiten Blechlamellen 6.2 im Blechpaket 5 beispielsweise kleiner als die Anzahl der ersten Blechlamellen 6.1. Nach dem ersten Ausführungsbeispiel sind die zweiten Blechlamellen 6.2 einzeln über das Blechpaket 5 verteilt, wobei zwischen zwei einzelnen zweiten Blechlamellen 6.2 jeweils beispielsweise neun erste Blechlamellen 6.1 angeordnet sind.
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4 zeigt ein erfindungsgemäßes Blechpaket des Stators nach 1 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Blechlamellen 6 des Blechpakets 5 als formgleiche, insbesondere identische, Blechlamellen ausgebildet. Das Blechpaket 5 ist also aus einer Vielzahl von Blechlamellen 6 derselben Art gebildet, die jeweils sowohl offene Nutausnehmungen 20.1 als auch geschlossene Nutausnehmungen 20.2 aufweisen, beispielsweise gemäß der 5.
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Die formgleichen Blechlamellen 6 des Blechpakets 5 sind in Umfangsrichtung bezüglich der Statorachse 18 zueinander verdreht. Auf diese Weise werden die geschlossenen Nutausnehmungen 20.2 über den Umfang des Blechpakets 5 verteilt, so dass die mechanische Steifigkeit des Blechpakets 5 gleichmäßig über den Umfang des Blechpakets 5 erhöht werden kann.
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Die Blechlamellen 6,6.1,6.2 des Blechpakets 5 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel sind ebenso fest miteinander verbunden, beispielsweise verklebt, insbesondere mittels eines Backlacks.
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Die geschlossenen Nutausnehmungen 20.2 können an einem Innenumfang und/oder an einem Außenumfang der jeweiligen Blechlamelle 6 ausgebildet sein, wobei die geschlossenen Nutausnehmungen 20.2 einzeln oder in Gruppen über den Innenumfang und/oder den Außenumfang der jeweiligen Blechlamelle 6 verteilt sind. Nach dem Ausführungsbeispiel in 5 sind geschlossenen Nutausnehmungen 20.2 an dem Innenumfang und an dem Außenumfang der jeweiligen Blechlamelle 6 ausgebildet, wobei die geschlossenen Nutausnehmungen 20.2 einzeln über den Innenumfang und den Außenumfang der jeweiligen Blechlamelle 6 verteilt sind. Dabei ist nach 5 am Innenumfang und am Außenumfang beispielsweise jede zweite Nutausnehmung 20 eine geschlossene Nutausnehmung 20.2, wobei die geschlossenen Nutausnehmungen 20.2 des Innenumfangs gegenüber den geschlossenen Nutausnehmungen 20.2 des Außenumfangs beispielsweise um eine Nutausnehmung 20 in Umfangsrichtung versetzt sind. Pro Blechlamelle 6 ist die Anzahl der geschlossenen Nutausnehmungen 20.2 beispielsweise kleiner als die Anzahl der offenen Nutausnehmungen 20.1 oder gleich der Anzahl der offenen Nutausnehmungen 20.1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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