DE102021211919A1

DE102021211919A1 - Stator für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102021211919A1
Application number: DE102021211919.0A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Bäuerle; Michael Möller; Tobias Micklitz; Marcus van Heyden; Stephan Tenner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2023-04-27
Also published as: WO2023067083A1

Abstract

Stator (1) für eine elektrische Maschine (2), insbesondere eine elektrische Maschine (2) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen einen Statorraum (7) und einen Rotorraum (8) definierenden Statorgrundkörper (3), wobei der Statorgrundkörper (3) wenigstens zwei in Axialrichtung aneinander anordenbare oder angeordnete Grundkörpersegmente (4, 5) aufweist, die jeweils einen Teilraum (6, 6`) des Statorraums (7) und des Rotorraums (8) ausbilden, wobei zwischen den wenigstens zwei Grundkörpersegmenten (4, 5) wenigstens ein sich zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung erstreckender Kanalabschnitt (9) eines Temperierkanals (10) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen einen Statorraum und einen Rotorraum definierenden Statorgrundkörper.
Statoren für elektrische Maschinen für Kraftfahrzeuge sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise sind aus DE 10 2017 213 662 A1 , DE 10 2017 112 365 A1 oder aus US 2019 229 566 A1 elektrische Maschinen mit Kühleinrichtungen bekannt. Derartige elektrische Maschinen verfügen über einen Stator, der beispielsweise in einen Statorraum und einen Rotorraum unterteilt werden kann. In dem Statorraum sind die Statornuten, in denen die einzelnen Leiter, die auch „Hairpins“ genannt werden, untergebracht, während in dem Rotorraum der Rotor angeordnet ist. Zwischen dem Rotor und dem Stator, also beispielsweise den Zahnköpfen der Statornuten und dem sich in dem Rotorraum drehenden bzw. drehbar gelagerten Rotor wird ein sogenannter Luftspalt ausgebildet. Um den Rotorraum von dem Statorraum abzutrennen, beispielsweise zur Isolation des Rotorraums gegen-über dem Statorraum, kann zum Beispiel ein Spaltrohr verwendet werden. Das Spaltrohr liegt somit innenseitig an dem Statorraum an und trennt den Rotorraum in Radialrichtung von dem Statorraum, sodass keine Verbindung zwischen den Statornuten und dem Rotorraum besteht.
Bei der Kühlung der elektrischen Maschine werden üblicherweise Kühleinrichtungen verwendet, die einen Mantel um den Stator aufweisen, sodass Kühlmittel zwischen dem Mantel und einem Statorgrundkörper gefördert werden kann, um Wärme von dem Statorgrundkörper der elektrischen Maschine abzuführen. Hierbei werden für die Pfade auf denen Wärme abgeführt wird, lange Wege erforderlich, da letztlich eine Kühlung „von außen“ durchgeführt wird. Daneben ist es bekannt, die elektrische Maschine vollständig nass zu betreiben, das bedeutet, dass sowohl der Rotor-raum als auch der Statorraum mit Kühlmittel bzw. Öl gefüllt werden kann. Hierin besteht der Nachteil, dass der sich drehende Rotor das Kühlmittel beschleunigt und somit Verluste bei der Bewegung des Rotors in dem Kühlmittel auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen demgegenüber verbesserten Stator für eine elektrische Maschine anzugeben, bei dem insbesondere ein Temperieren der elektrischen Maschine verbessert möglich ist.
Die Aufgabe wird durch einen Stator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Wie beschrieben, betrifft die Erfindung einen Stator für eine elektrische Maschine. Der Stator weist ein Statorgrundkörper auf, der in einen Statorraum und einen Rotorraum unterteilt werden kann. In dem Rotorraum kann ein Rotor angeordnet sein, der sich gegenüber dem Statorraum, beispielsweise umfassend das Blechpaket und die Statornuten, drehen kann. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Statorgrundkörper wenigstens zwei in Axialrichtung aneinander anordenbare oder angeordnete Grundkörpersegmente aufweist, die jeweils einen Teilraum des Statorraums und des Rotorraums ausbilden, wobei zwischen den wenigstens zwei Grundkörpersegmenten wenigstens ein sich zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung erstreckender Kanalabschnitt eines Temperierkanals angeordnet ist.
Mit anderen Worten ist der Statorgrundkörper in mehrere Grundkörpersegmente segmentiert. Zum Beispiel kann der Statorgrundkörper genau zwei Grundkörpersegmente aufweisen, die in diesem Fall als Hälften des Statorgrundkörpers bezeichnet werden können. Die Grundkörpersegmente des Statorgrundkörpers können gleich aufgebaut sein oder unterschiedlich aufgebaut sein, beispielsweise unterschiedliche axiale Ausdehnung besitzen. Jedes der Grundkörpersegmente kann beispielsweise mehrere Teile des Blechpakets aufweisen, beispielsweise mehrere Blechlamellen. Die Blechlamellen können, insbesondere gleichmäßig, auf die Grundkörpersegmente aufgeteilt sein.
Neben der Variante mit genau zwei Grundkörpersegmenten ist es grundsätzlich auch möglich, den Statorgrundkörper in mehr als zwei Grundkörpersegmente zu segmentieren. Beispielsweise sind Ausführungen möglich, in denen der Statorgrundkörper drei oder vier Grundkörpersegmente aufweist. Die Grundkörpersegmente sind grundsätzlich in Axialrichtung aneinander angeordnet bzw. aneinander anordenbar. Im montierten Zustand des Stators sind somit wenigstens zwei Grundkörpersegmente aneinander angeordnet, die zusammen den Rotorraum und den Statorraum des Statorgrundkörpers bzw. des Stators ausbilden. Die Grundkörpersegmente bilden jeweils den vollen Querschnitt des Statorgrundkörpers aus und können beispielsweise als „Scheiben“ des Statorgrundkörpers verstanden werden.
Wie beschrieben, ist zwischen den wenigstens zwei Grundkörpersegmenten ein Kanalabschnitt eines Temperierkanals angeordnet, der sich zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung erstreckt. Insbesondere kann zwischen den wenigstens zwei Grundkörpersegmenten ein Kanalabschnitt einen Ringraum ausbilden, der sich somit vollständig in Umfangsrichtung erstreckt bzw. in Umfangsrichtung endlos oder geschlossen ist. Weist der Statorgrundkörper mehr als zwei Grundkörpersegmente auf, kann zwischen jeweils zwei Grundkörpersegmenten ein entsprechender Kanalabschnitt angeordnet sein. Die beschriebene Ausgestaltung ermöglicht insbesondere, Temperiermittel zwischen die wenigstens zwei Grundkörpersegmente einzubringen bzw. Temperiermittel aus der Zwischenebene zwischen den wenigstens zwei Grundkörpersegmenten abzuführen. Anstelle einer im Stand der Technik üblichen Mantelkühlung, bei der Kühlmittel in Axialrichtung von einem axialen Ende zu dem anderen axialen Ende an dem Außenumfang des Statorgrundkörpers entlang geströmt wird, bietet die hierin beschriebene Ausgestaltung des Stators die Möglichkeit, Temperiermittel gezielt zwischen wenigstens zwei Grundkörpersegmente einzubringen oder von dort abzuführen.
Wird Temperiermittel in den Kanalabschnitt zwischen den wenigstens zwei Grundkörpersegmenten eingebracht, kann die Wärmeverteilung bzw. die Wärmeableitung verbessert werden, da das Temperiermittel insbesondere in die Mitte zwischen den beiden Grundkörpersegmenten, eingebracht werden kann, sodass Wärme aus dem Zentrum des Statorgrundkörpers bzw. jeweils zwischen zwei Grundkörpersegmenten, abgeführt werden kann.
Nach einer Ausgestaltung des Stators kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Temperierkanalabschnitt, insbesondere eine Vielzahl von Temperierkanalabschnitten, in dem Statorgrundkörper vorgesehen ist, welcher wenigstens eine Temperierkanalabschnitt sich zumindest abschnittsweise in Axialrichtung, insbesondere durch wenigstens eine Statornut, durch den Statorgrundkörper erstreckt. Der zuvor beschriebene Temperierkanal kann somit zumindest den sich in Umfangsrichtung erstreckenden Kanalabschnitt aufweisen, an den sich beispielsweise der wenigstens eine Temperierkanalabschnitt anschließen kann. Im Speziellen können sich an den sich in Umfangsrichtung erstreckenden Kanalabschnitt eine Vielzahl von Temperierkanalabschnitten anschließen, die das Temperiermittel aus dem Kanalabschnitt in die Temperierkanalabschnitte und somit in Axialrichtung durch den Statorgrundkörper leiten. Hierbei kann jedes Grundkörpersegment eigene Temperierkanalabschnitte aufweisen, die jeweils mit dem sich in Umfangsrichtung erstreckenden Kanalabschnitt verbunden sind.
Die Strömungsrichtung des Temperiermittels kann innerhalb der Temperierkanalabschnitte in unterschiedlichen Grundkörpersegmenten in Bezug auf den gemeinsamen Kanalabschnitt gegensätzlich ausgebildet sein. Ist beispielsweise ein Kanalabschnitt zwischen einem ersten Grundkörpersegment und einem zweiten Grundkörpersegment angeordnet und sind die ersten Temperierkanalabschnitte des ersten Grundkörpersegments und die zweiten Temperierkanalabschnitte des zweiten Grundkörpersegments mit demselben Kanalabschnitt verbunden, kann die Strömungsrichtung der ersten Temperierkanalabschnitte entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung in den zweiten Temperierkanalabschnitten ausgebildet sein. Wie beschrieben, können die Temperierkanalabschnitte insbesondere in den Statornuten aufgenommen oder darin ausgebildet sein. Insbesondere kann jede Statornut den jeweiligen Temperierkanalabschnitt begrenzen. Ebenso ist es möglich, dass Leitungselemente in die Statornuten eingesetzt oder darin ausgebildet werden, die die Innenflächen der Statornuten abdichten und isolieren und das Temperiermittel innerhalb des Leitungselements geführt wird. Mit anderen Worten kann das beschriebene Leitungselement den Temperierkanalabschnitt definieren.
Wie zuvor beschrieben, können Zulauf und Ablauf des Temperiermittels beliebig gewählt werden. Nach einer Ausgestaltung des Stators kann vorgesehen sein, dass ein Zulauf des wenigstens einen Temperierkanals zwischen zwei Grundkörpersegmenten, insbesondere in der Mitte des Statorgrundkörpers, angeordnet ist, wobei ein Ablauf des wenigstens einen Temperierkanals an den axialen Endbereichen der wenigstens zwei Grundkörpersegmente angeordnet ist oder dass ein Ablauf des wenigstens einen Temperierkanals zwischen zwei Grundkörpersegmenten, insbesondere in der Mitte des Statorgrundkörpers, angeordnet ist, wobei ein Zulauf des wenigstens einen Temperierkanals an den axialen Endbereichen der wenigstens zwei Grundkörpersegmente angeordnet ist. Die axialen Endbereichen der Grundkörpersegmente können beispielsweise Stirnflächen der Grundkörpersegmente in Axialrichtung sein. Weist der Statorgrundkörper genau zwei Grundkörpersegmente auf, kann der Zulauf oder Ablauf in der Mitte des Statorgrundkörpers gewählt werden. Grundsätzlich ist somit die Strömungsrichtung umkehrbar, wonach das Temperiermittel zwischen zwei Grundkörpersegmenten eingebracht werden kann, die Temperierkanalabschnitte in Axialrichtung durchlaufen kann und an den axialen Endflächen der beiden Grundkörpersegmente, die sich in gegenüberliegenden Richtungen in Axialrichtung befinden, abgeführt werden kann. Alternativ ist es ebenso möglich, Temperiermittel über die beiden axialen Endflächen oder Endbereiche zuzuführen, das Temperiermittel in Axialrichtung in entgegengesetzten Richtungen in Richtung der Mitte der beiden Grundkörpersegmente zuzuführen und dieses aus dem Kanalabschnitt zwischen den beiden Grundkörpersegmenten abzuführen.
An wenigstens einem Grundkörpersegment kann eine Verteilerstruktur angeordnet sein, insbesondere in Form von in Umfangsrichtung abwechselnd angeordneten in Axialrichtung abstehenden Zähnen und Lücken, die dazu ausgebildet sind, durch den Zulauf und/oder den Ablauf strömendes Temperiermittel zu verteilen. Wie beschrieben, ist zwischen wenigstens zwei Grundkörpersegmenten ein sich in Umfangsrichtung erstreckender Kanalabschnitt des Temperierkanals angeordnet oder ausgebildet. Dem Kanalabschnitt kann die beschriebene Verteilerstruktur zugeordnet sein. Je nachdem, ob sich der Ablauf oder der Zulauf zwischen den zwei Grundkörpersegmenten befindet, kann somit Temperiermittel, das dem Zwischenraum zwischen den beiden Grundkörpersegmenten und somit dem Kanalabschnitt, zugeführt wird, durch die Verteilerstruktur verteilt werden. Hierzu weist die Verteilerstruktur eine in Umfangsrichtung abwechselnde Anordnung von Zähnen und Lücken auf, wobei die Zähne ein Durchströmen des Temperiermittels blockieren, sodass das Temperiermittel nur durch die Lücken strömen kann. Dadurch wird ein zumindest teilweises Aufstauen des Temperiermittels erreicht, sodass sich das Temperiermittel gleichmäßig in Umfangsrichtung in dem Kanalabschnitt verteilen kann und somit den beiden Grundkörpersegmenten in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt zugeführt werden kann.
Insbesondere weisen beide Grundkörpersegmente eine gleichförmige Ausbildung von Zähnen und Lücken auf, sodass die in Axialrichtung aneinander anliegenden Grundkörpersegmente mit den Zähnen an den Zähnen des jeweils anderen Grundkörpersegments anstehen, sodass in Axialrichtung Zähne auf Zähne und Lücken auf Lücken treffen. Die Lücken bilden somit Durchströmungsöffnungen aus, durch die das Temperiermittel durchströmen kann. Je nach Größe der Lücken kann somit der Strömungsquerschnitt eingestellt werden, sodass sich eine definierte Verteilung des Temperiermittels ergibt.
Der zuvor beschriebene Stator kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass die wenigstens zwei Grundkörpersegmente wenigstens zwei, insbesondere komplementäre, Verbindungselemente aufweisen, wobei jedes Grundkörpersegment wenigstens ein als Eingriffselement und ein als Aufnahmeelement ausgebildetes Verbindungselement aufweist. Die Verbindungselemente sind grundsätzlich dafür vorgesehen, zwei in Axialrichtung aneinander anzuordnende Grundkörpersegmente miteinander zu verbinden. Hierbei kann das Eingriffselement eines ersten Grundkörpersegments in ein Aufnahmeelement eines zweiten Grundkörpersegments eingreifen. Analog kann ein Eingriffselement eines zweiten Grundkörpersegments in das Aufnahmeelement eines ersten Grundkörpersegments eingreifen.
Die Aufnahmeelemente bewirken insbesondere, dass die Grundkörpersegmente miteinander verbunden sind und sich insbesondere eine Relativbewegung, beispielsweise in Umfangsrichtung, verhindert wird. Die Verbindungselemente verbinden und halten somit die beiden Grundkörpersegmente in Position, sodass eine definierte Ausrichtung der beiden Grundkörpersegmente relativ zueinander erhalten bleibt. Das Eingriffselement kann beispielsweise als Zapfen oder als Stift ausgeführt werden. Das Aufnahmeelement kann beispielsweise als Öffnung oder als Buchse ausgeführt werden. Im Speziellen kann vorgesehen sein, dass die Eingriffselemente der wenigstens zwei Grundkörpersegmente untereinander gleich sind und die Aufnahmeelemente der wenigstens zwei Grundkörpersegmente ebenfalls untereinander gleich sind. Vorteilhafterweise können die Grundkörpersegmente gleichartig ausgeführt sein, da die Eingriffselemente des einen Grundkörpersegments in die Aufnahmeelemente des anderen Grundkörpersegments passen und umgekehrt.
Der beschriebene Stator kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass jedes Grundkörpersegment wenigstens ein, insbesondere als Stufe an einem Innenradius ausgeführtes, Zentrierelement aufweist. Das Zentrierelement ist insbesondere dafür vorgesehen, zwei Grundkörpersegmente aneinander zu zentrieren, sodass deren Ausrichtung, insbesondere in Umfangsrichtung, definiert eingestellt werden kann. Beispielsweise kann jedes der Grundkörpersegmente, die miteinander gekoppelt oder aneinander angeordnet werden sollen, ein solches Zentrierelement aufweisen. Jedes Zentrierelement bildet somit einen Anschlag für ein dazu korrespondierendes Zentrierelement. Die Zentrierelemente können miteinander in Kontakt gebracht werden, sodass bei hergestelltem Kontakt die beiden Grundkörpersegmente zueinander zentriert angeordnet sind. Beispielsweise kann jedes Grundkörpersegment eine Stufe an einem Innenradius aufweisen, welche Stufe sich in Axialrichtung erstreckt. Zwei zueinander korrespondierende bzw. komplementäre Zentrierelemente können somit in Umfangsrichtung in Kontakt gebracht werden, sodass eine Zentrierung der Grundkörpersegmente, an denen die Zentrierelemente angeordnet sind, ausgeführt werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Stators kann vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei Verbindungselemente der wenigstens zwei Grundkörpersegmente symmetrisch, insbesondere mit demselben Werkzeug, ausgebildet sind und/oder das wenigstens eine Zentrierelement der wenigstens zwei Grundkörpersegmente symmetrisch, insbesondere mit demselben Werkzeug, ausgebildet ist. Durch die symmetrische Ausbildung, insbesondere mit demselben Werkzeug, können die Grundkörpersegmente letztlich gleichartig bzw. identisch hergestellt sein. Zum Beispiel kann ein erstes Grundkörpersegment und ein zweites Grundkörpersegment identisch ausgeführt werden. Für die Anordnung des ersten Grundkörpersegments und des zweiten Grundkörpersegments aneinander ist es daher ausreichend, eines der beiden Grundkörpersegmente um 180° zu drehen, sodass die beiden Grundkörpersegmente in gegensätzlicher Ausrichtung in Axialrichtung aneinander angeordnet werden können. Durch die symmetrische Ausbildung der Verbindungselemente bzw. der Zentrierelemente, können diese korrespondierend bzw. komplementär zueinander in Verbindung gebracht werden. Beispielsweise kann jedes der Grundkörpersegmente ein Aufnahmeelement und ein Eingriffselement aufweisen, die an definierten Positionen angeordnet sind. Da die Grundkörpersegmente identisch hergestellt werden können, kann bei einer Drehung der Grundkörpersegmente sichergestellt werden, dass die Verbindungselemente exakt ineinandergreifen können. Gleiches gilt für das Zentrierelement. Die Verbindungselemente können insbesondere an jedem Grundkörpersegment symmetrisch in Bezug auf eine Mitteleachse bzw. eine Mittelebene des Grundkörpersegments angeordnet sein.
Die wenigstens zwei Grundkörpersegmente können jeweils eine separate Umhüllung aufweisen, die insbesondere umspritzt ausgebildet ist. Die Grundkörpersegmente können somit in einem Umspritzprozess umhüllt werden, wobei die Umhüllung wenigstens einen funktionalen Abschnitt der Grundkörpersegmente ausbilden kann. Beispielsweise können die zuvor beschriebenen Verbindungselemente oder Zentrierelemente Teile der Umspritzung sein. Die Umhüllung kann einen in Axialrichtung ringförmigen Abschluss der Grundkörpersegmente aufweisen. Die Umhüllung kann beispielsweise als Abdichtung bzw. Isolierung der Grundkörpersegmente verwendet werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Stators kann vorgesehen sein, dass der Stator zur Abgrenzung des Statorraums von dem Rotorraum ein, insbesondere als Teil der Umhüllung ausgebildetes, Spaltrohr aufweist. Das Spaltrohr kann beispielsweise in die Öffnung des Statorgrundkörpers eingebracht werden. Bei dem Spaltrohr können insbesondere separate Spaltrohre für die Grundkörpersegmente oder ein gemeinsames Spaltrohr verwendet werden. Das Spaltrohr kann beispielsweise in die Statoröffnungen der Grundkörpersegmente eingebracht werden. Ebenso ist es möglich, das Spaltrohr in einem Herstellungsprozess innerhalb der Grundkörpersegmente bzw. innerhalb des Statorgrundkörpers herzustellen. Beispielsweise kann ein Spritzprozess verwendet werden, um Material in den Statorgrundkörper einzuspritzen, das ausgehärtet werden kann, um das Spaltrohr zu bilden. Ebenso ist es möglich, das Spaltrohr als Teil der zuvor beschriebenen Umhüllung auszubilden, insbesondere einteilig mit der restlichen Umhüllung.
Die Erfindung betrifft weiter eine elektrische Maschine mit einem zuvor beschriebenen Stator. Daneben betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine mit einem zuvor beschriebenen Stator. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf den Stator beschrieben wurden, sind auf die elektrische Maschine und das Kraftfahrzeug übertragbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. näher erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 einen Ausschnitt einer perspektivischen Schnittdarstellung eines Stators einer elektrischen Maschine;
2 einen Ausschnitt einer Schnittdarstellung eines Stators einer elektrischen Maschine;
3 eine axiale Ansicht eines Stators einer elektrischen Maschine;
4 einen Ausschnitt des Stators von 3;
5 einen Ausschnitt des Stators von 3, 4;
6 einen Ausschnitt einer perspektivischen Schnittdarstellung eines Stators;
7 einen Ausschnitt einer perspektivischen Schnittdarstellung eines Stators;
8 einen Ausschnitt einer perspektivischen Schnittdarstellung eines Stators; und
9 einen Ausschnitt einer perspektivischen Schnittdarstellung eines Stators.

1 zeigt einen Stator 1 für eine im Ausschnitt dargestellte elektrische Maschine 2, beispielsweise eine elektrische Maschine für einen Traktionsantrieb eines Kraftfahrzeugs. Der Stator 1 weist einen Statorgrundkörper 3 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel zwei Grundkörpersegmente 4, 5 aufweist, die in Axialrichtung aneinander angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Grundkörpersegmente 4, 5 identisch aufgebaut, jedoch um 180° gedreht aneinander angeordnet. Mit anderen Worten wird die Anordnung der Grundkörpersegmente 4, 5 erreicht, indem identische Grundkörpersegmente 4, 5 in Axialrichtung ausgerichtet werden und eines der beiden Grundkörpersegmente 4, 5 um 180° um eine auf der Axialrichtung senkrecht stehende Drehachse gedreht wird. Die Grundkörpersegmente 4, 5 weisen zum Beispiel Endflächen 18 auf, die zueinander weisen.
Jedes der Grundkörpersegmente 4, 5 begrenzt bzw. definiert einen Teilraum 6, 6` eines Statorraums 7 und eines Rotorraums 8 des Statorgrundkörpers 3. Zwischen den beiden Grundkörpersegmenten 4, 5 ist ein Kanalabschnitt 9 eines Temperierkanals 10 angeordnet, der sich in diesem Ausführungsbeispiel vollständig in Umfangsrichtung erstreckt. Mit dem Kanalabschnitt 9 ist beispielsweise ein Zulauf 11 verbunden, durch den Temperiermittel in den Kanalabschnitt 9 eingebracht werden kann. Von dem Kanalabschnitt 9 wird das Temperiermittel auf Temperierkanalabschnitte 12, 13 verteilt, die sich in Axialrichtung durch die Grundkörpersegmente 4, 5 des Statorgrundkörpers 3 des Stators 1 erstrecken. Beispielsweise sind die Temperierkanalabschnitte 12, 13 in Statornuten 14 aufgenommen bzw. ausgebildet. Die Statornuten 14 können beispielsweise Leitelemente aufnehmen, die in die Statornuten 14 eingesetzt sind, die beispielsweise Aufnahmebereiche für Leiter 15 ausbilden.
Hierbei kann insbesondere das Grundkörpersegment 4 erste Temperierkanalabschnitte 12 und das Grundkörpersegment 5 zweite Temperierkanalabschnitte 13 aufweisen. Die Bezeichnungen „erste“ und „zweite“ sind im Rahmen dieser Beschreibung grundsätzlich austauschbar bzw. die Beschreibung beliebig übertragbar. Dementsprechend wird Temperiermittel in den Kanalabschnitt 9 eingebracht, welches Temperiermittel sich von dem Zwischenraum zwischen den beiden Grundkörpersegmenten 4, 5 in Axialrichtung durch die Temperierkanalabschnitte 12, 13 verteilen kann. Die Strömungsrichtung des Temperiermittels ist in den Temperierkanalabschnitten 12 entgegengesetzt zu den Temperierkanalabschnitten 13. Die Beschreibung ist in Bezug auf die Strömungsrichtung umkehrbar, sodass der Zulauf 11 auch als Ablauf ausgebildet sein kann, wobei sich die Strömungsrichtung entsprechend umgekehrt.
An dem dem Kanalabschnitt 9 gegenüberliegenden Ende der Temperierkanalabschnitte 12, 13 kann in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Ablauf angeordnet sein bzw. können die entsprechenden Enden der Statornuten 14 mit einem Ablauf gekoppelt sein, beispielsweise über Fangringe, die nicht näher dargestellt sind. Die gezeigte Segmentierung des Statorgrundkörpers 3 erlaubt insbesondere, dass das Temperiermittel zwischen die beiden Grundkörpersegmente 4, 5 eingebracht werden kann bzw. aus dem Kanalabschnitt 9 entnommen werden kann. Dies erlaubt eine gezielte Führung des Temperiermittels in das Innere des Statorgrundkörpers 3, sodass die Wärmeverteilung bzw. die Wärmeabführung verbessert werden kann.
In den einzelnen Ausführungen ist eine Umhüllung 16 dargestellt, die die Grundkörpersegmente 4, 5 umgeben kann. Die Umhüllung 16 kann hierbei insbesondere ein Spaltrohr 17 ausbilden oder die Statornuten 14 in Radialrichtung abdichten. Das Ausbilden eines Spaltrohrs 17 kann hierbei beliebig in den einzelnen Ausführungsformen weggelassen oder realisiert werden. Die Beschreibung ist entsprechend übertragbar. Das bedeutet insbesondere, dass bei einer gezeigten Ausgestaltung mit Spaltrohr 17 das Spaltrohr 17 entfallen kann und bei einer gezeigten Ausgestaltung ohne Spaltrohr 17 ein Spaltrohr 17 realisiert werden kann. Die gezeigte Umhüllung 16 ist für die beiden Grundkörpersegmente 4, 5 separat ausgeführt, d.h., dass die Umhüllungen 16 für die einzelnen Grundkörpersegmente 4, 5 nicht einteilig miteinander verbunden sind. Die Umhüllung 16 bildet an den axialen Endflächen 18, 19 der beiden Grundkörpersegmente 4, 5 einen ringförmigen Abschluss 20, der beispielsweise an einer Endfläche 19 in 6 dargestellt ist.
3 - 5 zeigen eine axiale Endfläche 18, insbesondere eine der axialen Endflächen 18, die beide Grundkörpersegmente 4, 5 aufweisen, die den Kanalabschnitt 9 begrenzen. Mit anderen Worten weisen die axialen Endflächen 18 der beiden Grundkörpersegmente 4, 5 aufeinander zu und die axialen Endflächen 19 der beiden Grundkörpersegmente 4, 5 weisen voneinander weg. In der in 3 - 5 gezeigten Darstellung weist die Umhüllung 16 eine in Umfangsrichtung abwechselnde Anordnung von Zähnen 21 und Lücken 22 auf. Die Zähne 21 bilden insbesondere Ringsegmente, die in Axialrichtung von den Endflächen 18 abragen und sich in Umfangsrichtung über die Breite der Zähne 21 erstrecken. Zwischen den Zähnen 21 sind entsprechend die Lücken 22 angeordnet. Die Lücken 22 fungieren als Drosselelemente, die das Temperiermittel in dem Kanalabschnitt 9 aufstauen und somit eine gleichmäßige Verteilung des Temperiermittels in dem Kanalabschnitt 9 bewirken.
Die Zähne 21 und Lücken 22 sind im Detail in 7-9 dargestellt. Ersichtlich weist jede Endfläche 18 der Grundkörpersegmente 4, 5 entsprechende Zähne 21 und Lücken 22 auf. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Zähne 21 und Lücken 22 Bestandteil der Umhüllung 16, die die Grundkörpersegmente 4, 5 umgibt. Die Zähne 21 stehen hierbei in Axialrichtung von den jeweiligen Endflächen 18 ab und stehen somit in Axialrichtung aneinander an. Mit anderen Worten berühren sich die Köpfe der Zähne 21 in Axialrichtung. Temperiermittel, das in den Kanalabschnitt 9 einströmt, wird somit an den Lücken 22 aufgestaut, sodass sich der Kanalabschnitt 9 möglichst vollständig füllt. Dies bewirkt insbesondere, dass die Zuleitung von Temperiermittel in die einzelnen Temperierkanalabschnitte 12, 13 gleichmäßig durchgeführt wird. Dies verhindert, dass Temperierkanalabschnitte 12, 13 nur teilweise befüllt werden, sodass letztlich eine Homogenisierung der Wärmeableitung und der Druckverteilung und Verteilung des Temperiermittels erreicht wird.
In 3, 4 sind ferner Verbindungselemente 23, 24 dargestellt, wobei das Verbindungselement 23 als Eingriffselement, beispielsweise als Zapfen, und das Verbindungselement 24 als Aufnahmeelement, beispielsweise als Buchse, ausgebildet ist. Wie bereits beschrieben, können die Grundkörpersegmente 4, 5 letztlich identisch ausgeführt werden. Hierbei können zwei Grundkörpersegmente 4, 5 mit ihren identischen Endflächen 18 aneinander angeordnet und somit miteinander gefügt werden. Die Verbindungselemente 23, 24 sind in diesem Fall symmetrisch ausgeführt, sodass ein Verbindungselement 23 eines ersten Grundkörpersegments 4 in ein Verbindungselement 24 eines zweiten Grundkörpersegments 5 eingreifen kann. Ebenso kann ein Verbindungselement 23 eines Grundkörpersegments 5 in Verbindungselement 24 eines Grundkörpersegments 4 eingreifen. Mit anderen Worten greifen die Verbindungselemente 23, 24 wechselseitig ineinander ein, sodass die Orientierung der Grundkörpersegmente 4, 5 zueinander erhalten bleibt.
5 zeigt ein Zentrierelement 25, das ebenfalls an einer Endfläche 18 angeordnet ist, insbesondere an einer radialen Innenseite. Wie beschrieben, können die beiden Grundkörpersegmente 4, 5 identisch aufgebaut sein, sodass die Zentrierelemente 25 aneinander anliegen können und somit ein Zentrieren der beiden Grundkörpersegmente 4, 5 erlauben. Das Zentrierelement 25 ist beispielsweise als in Axialrichtung abragende Stufe an der Umhüllung 16 vorgesehen.
Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig untereinander austauschbar, aufeinander übertragbar und miteinander kombinierbar.
Bezugszeichenliste

1: Stator
2: elektrische Maschine
3: Statorgrundkörper
4, 5: Grundkörpersegment
6, 6`: Teilraum
7: Statorraum
8: Rotorraum
9: Kanalabschnitt
10: Temperierkanal
11: Zulauf
12, 13: Temperierkanalabschnitt
14: Statornut
15: Leiter
16: Umhüllung
17: Spaltrohr
18, 19: Endfläche
20: Abschluss
21: Zahn
22: Lücke
23, 24: Verbindungselement
25: Zentrierelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017213662 A1 [0002]
DE 102017112365 A1 [0002]
US 2019229566 A1 [0002]

Claims

Stator (1) für eine elektrische Maschine (2), insbesondere eine elektrische Maschine (2) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen einen Statorraum (7) und einen Rotorraum (8) definierenden Statorgrundkörper (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Statorgrundkörper (3) wenigstens zwei in Axialrichtung aneinander anordenbare oder angeordnete Grundkörpersegmente (4, 5) aufweist, die jeweils einen Teilraum (6, 6') des Statorraums (7) und des Rotorraums (8) ausbilden, wobei zwischen den wenigstens zwei Grundkörpersegmenten (4, 5) wenigstens ein sich zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung erstreckender Kanalabschnitt (9) eines Temperierkanals (10) angeordnet ist.
Stator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Temperierkanalabschnitt (12, 13), insbesondere eine Vielzahl von Temperierkanalabschnitten (12, 13), in dem Statorgrundkörper (3) vorgesehen ist, welcher wenigstens eine Temperierkanalabschnitt (12, 13) sich zumindest abschnittsweise in Axialrichtung, insbesondere durch wenigstens eine Statornut (14), durch den Statorgrundkörper (3) erstreckt.
Stator (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zulauf (11) des wenigstens einen Temperierkanals (10) zwischen zwei Grundkörpersegmenten (4, 5), insbesondere in der Mitte des Statorgrundkörpers (3), angeordnet ist, wobei ein Ablauf des wenigstens einen Temperierkanals (10) an den axialen Endbereichen der wenigstens zwei Grundkörpersegmente (4, 5) angeordnet ist oder dass ein Ablauf des wenigstens einen Temperierkanals (10) zwischen zwei Grundkörpersegmenten (4, 5), insbesondere in der Mitte des Statorgrundkörpers (3), angeordnet ist, wobei ein Zulauf (11) des wenigstens einen Temperierkanals (10) an den axialen Endbereichen der wenigstens zwei Grundkörpersegmente (4, 5) angeordnet ist
Stator (1) nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine an wenigstens einem Grundkörpersegment (4, 5) angeordnete Verteilerstruktur, insbesondere in Form von in Umfangsrichtung abwechselnd angeordneten in Axialrichtung abstehenden Zähnen (21) und Lücken (22), die dazu ausgebildet ist, durch den Zulauf (11) und/oder den Ablauf strömendes Temperiermittel zu verteilen.
Stator (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Grundkörpersegmente (4, 5) wenigstens zwei, insbesondere komplementäre, Verbindungselemente (23, 24) aufweisen, wobei jedes Grundkörpersegment (4, 5) wenigstens ein als Eingriffselement und ein als Aufnahmeelement ausgebildetes Verbindungselement (23, 24) aufweist.
Stator (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Grundkörpersegment (4, 5) wenigstens ein, insbesondere als Stufe an einem Innenradius ausgeführtes, Zentrierelement (25) aufweist.
Stator (1) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Verbindungselemente (24, 25) der wenigstens zwei Grundkörpersegmente (4, 5) symmetrisch, insbesondere mit demselben Werkzeug, ausgebildet sind und/oder das wenigstens eine Zentrierelement (25) der wenigstens zwei Grundkörpersegmente (4, 5) symmetrisch, insbesondere mit demselben Werkzeug, ausgebildet ist.
Stator (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Grundkörpersegmente (4, 5) jeweils eine separate Umhüllung (16) aufweisen, die insbesondere umspritzt ausgebildet ist.
Stator (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1) zur Abgrenzung des Statorraums (7) von dem Rotorraum (8) ein, insbesondere als Teil der Umhüllung ausgebildetes, Spaltrohr (17) aufweist.
Elektrische Maschine (2), umfassend einen Stator (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Maschine (2) mit einem Stator (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.