DE102021212952A1

DE102021212952A1 - Stator for an electric machine

Info

Publication number: DE102021212952A1
Application number: DE102021212952.8A
Authority: DE
Inventors: Daniel Kuehbacher; Jannik Stammler; Johannes Riedl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-11-18
Filing date: 2021-11-18
Publication date: 2023-05-25

Abstract

Stator (1) für eine elektrische Maschine (30), insbesondere Doppelrotor-Maschine, umfassend einen Statorkörper (2), der mehrere in Umfangsrichtung bezüglich einer Statorachse (3) hintereinander angeordnete Statorzähne (4) und zwischen den Statorzähnen (4) gebildete Zahnzwischenräume (5) zur Aufnahme von elektrischen Leitern (9) einer Statorwicklung (10) aufweist,dadurch gekennzeichnet, dassdie Statorzähne (4) als separate Einzelzähne ausgebildet sind, die durch ein oder mehrere magnetisch nichtleitende Verbindungsmittel (11) zu dem Statorkörper (2) verbunden sind, und dass die Verbindungsmittel (11) am Innenumfang und am Außenumfang des Stators (1) angeordnet oder ausgebildet sind.Stator (1) for an electrical machine (30), in particular a double-rotor machine, comprising a stator body (2) which has a plurality of stator teeth (4) arranged one behind the other in the circumferential direction with respect to a stator axis (3) and interdental spaces (4) formed between the stator teeth (4). 5) for accommodating electrical conductors (9) of a stator winding (10), characterized in that the stator teeth (4) are designed as separate individual teeth which are connected to the stator body (2) by one or more magnetically non-conductive connecting means (11). , and that the connecting means (11) are arranged or formed on the inner circumference and on the outer circumference of the stator (1).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Stator für eine elektrische Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a stator for an electrical machine according to the preamble of the main claim.

Es ist schon ein Stator für eine elektrische Doppelrotor-Maschine aus der DE 4023791 A1 und der JP2001136606 A2 bekannt, umfassend einen Statorkörper, der sowohl an einer Statoraußenseite als auch an einer Statorinnenseite mehrere in Umfangsrichtung bezüglich einer Statorachse mit Abstand hintereinander angeordnete Statorzähne und zwischen den Statorzähnen gebildete Zahnzwischenräume zur Aufnahme von elektrischen Leitern einer Statorwicklung aufweist. Die Statorwicklung ist als Joch- bzw. Ringwicklung ausgebildet, die um das Statorjoch des Statorkörpers gewickelt ist und an einer Stirnseite des Statorkörpers freien Bauraum aufweist zum Vorsehen der Tragbolzen zur Befestigung des Statorkörpers an dem Lagerschild der elektrischen Maschine. Dabei durchragen die Tragbolzen das Statorjoch des Statorkörpers in axialer Richtung bezüglich der Drehachse und ziehen den Statorkörper an bestimmten Lagerstellen gegen das Lagerschild. Das Statorjoch, das für die Jochwicklung als Rückschluss für den jeweiligen Magnetkreis erforderlich ist, muss für den Magnetfluss und für das Durchführen der Tragbolzen eine vergleichsweise große Jochhöhe aufweisen, was zu einem hohen Gewicht des Statorkörpers führt und den notwendigen Bauraum für den Stator erhöht. Außerdem treten vergleichsweise hohe Magnetverluste in dem Statorjoch auf.There is already a stator for a double-rotor electric machine from the DE 4023791 A1 and the JP2001136606 A2 known, comprising a stator body, which has both on a stator outside and on a stator inside a plurality of stator teeth arranged at a distance one behind the other in the circumferential direction with respect to a stator axis and tooth gaps formed between the stator teeth for receiving electrical conductors of a stator winding. The stator winding is designed as a yoke or ring winding, which is wound around the stator yoke of the stator body and has free space on one end face of the stator body for providing the support bolts for fastening the stator body to the bearing plate of the electrical machine. The support bolts protrude through the stator yoke of the stator body in the axial direction with respect to the axis of rotation and pull the stator body against the bearing plate at specific bearing points. The stator yoke, which is required for the yoke winding as a yoke for the respective magnetic circuit, must have a comparatively large yoke height for the magnetic flux and for the passage of the support bolts, which leads to a high weight of the stator body and increases the space required for the stator. In addition, comparatively high magnetic losses occur in the stator yoke.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Der erfindungsgemäße Stator für eine elektrische Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass der Stator ohne Statorjoch, also jochlos, ausgebildet werden kann, wodurch der Bauraum für den Stator und damit das Gewicht des Stators verringert werden kann. Alternativ kann der freigewordene Bauraum des Statorjochs zur Vergrößerung des Zahnzwischenraums für die Aufnahme von zusätzlichem Leitermaterial der Statorwicklung, insbesondere von Leitern mit vergrößertem Leiterquerschnitt, genutzt werden, wodurch die Leistung bzw. der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine erhöht werden kann. Weiterhin kann durch das Weglassen des Statorjochs Blechmaterial eingespart werden, wodurch die Herstellungskosten für den Stator verringert werden.The stator according to the invention for an electrical machine with the characterizing features of the main claim has the advantage that the stator can be designed without a stator yoke, ie without a yoke, whereby the installation space for the stator and thus the weight of the stator can be reduced. Alternatively, the space that has become free in the stator yoke can be used to increase the space between the teeth to accommodate additional conductor material of the stator winding, in particular conductors with an enlarged conductor cross section, which can increase the power or the efficiency of the electrical machine. Furthermore, sheet metal material can be saved by omitting the stator yoke, as a result of which the manufacturing costs for the stator are reduced.

Der erfindungsgemäße Stator ist für eine Doppelrotor-Maschine vorgesehen, deren Magnetfluss der Magnetkreise den Statorkörper jeweils ausschließlich in radialer Richtung durchsetzt, so dass hinsichtlich des Magnetkreises kein Statorjoch erforderlich ist.The stator according to the invention is provided for a double-rotor machine, the magnetic flux of the magnetic circuits of which penetrates the stator body exclusively in the radial direction, so that no stator yoke is required with regard to the magnetic circuit.

Die genannten Vorteile der Erfindung werden erfindungsgemäß erreicht, indem die Statorzähne als separate Einzelzähne ausgebildet sind, die durch ein oder mehrere magnetisch nichtleitende Verbindungsmittel zu dem Statorkörper verbunden sind, und dass die Verbindungsmittel am Innenumfang und am Außenumfang des Stators angeordnet oder ausgebildet sind.The stated advantages of the invention are achieved according to the invention in that the stator teeth are designed as separate individual teeth that are connected to the stator body by one or more magnetically non-conductive connecting means, and that the connecting means are arranged or formed on the inner circumference and on the outer circumference of the stator.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Stators möglich.Advantageous developments and improvements of the stator specified in the main claim are possible as a result of the measures listed in the subclaims.

Nach einem vorteilhaften ersten Ausführungsbeispiel können die Verbindungsmittel durch zwei Statorhülsen gebildet sein, zwischen denen die Einzelzähne angeordnet sind, insbesondere unter radialer Vorspannung oder Abstützung, wobei sich die Einzelzähne jeweils mit einem radial inneren Zahnende an einer inneren der beiden Statorhülsen und jeweils mit einem radial äußeren Zahnende an einer äußeren der beiden Statorhülsen abstützen. Die Statorhülsen können vorgefertigte Hülsen, beispielsweise Prepregs, sein oder als Bandage direkt auf den Statorkörper gewickelt sein. Durch die Statorhülsen werden die Einzelzähne und die Statorwicklung zu einer stabilen Baueinheit zusammengefasst.According to an advantageous first exemplary embodiment, the connecting means can be formed by two stator sleeves, between which the individual teeth are arranged, in particular under radial pretension or support, the individual teeth each having a radially inner tooth end on an inner one of the two stator sleeves and each having a radially outer one Support the end of the tooth on an outer of the two stator sleeves. The stator sleeves can be prefabricated sleeves, for example prepregs, or they can be wound directly onto the stator body as a bandage. The stator sleeves combine the individual teeth and the stator winding into a stable unit.

Außerdem vorteilhaft ist, wenn die jeweilige Statorhülse die Einzelzähne des Stators am Innenumfang oder am Außenumfang des Stators umschließt und insbesondere ein Faserverbund-Bauteil ist, das ein Matrixmaterial und in dem Matrixmaterial eingebettete Fasern, insbesondere Carbonfasern, umfasst. Auf diese Weise kann ein magnetisch nichtleitendes Verbindungsmittel erreicht werden, das ein geringes Gewicht aufweist.It is also advantageous if the respective stator sleeve encloses the individual teeth of the stator on the inner circumference or on the outer circumference of the stator and is in particular a fiber composite component which comprises a matrix material and fibers, in particular carbon fibers, embedded in the matrix material. In this way, a magnetically non-conductive connecting means can be achieved which has a low weight.

Nach einem vorteilhaften zweiten Ausführungsbeispiel können die Einzelzähne jeweils eine Anspritzung, insbesondere Umspritzung, aufweisen, die ein mittelbares oder unmittelbares Verbindungsmittel und/oder eine Nutisolation bildet. Wenn die Anspritzung ein Verbindungsmittel ist, kann sie vorteilhafterweise zusätzlich die Funktion der elektrischen Nutisolation übernehmen, so dass das Einlegen von Nutisolation in die Zahnzwischenräume des Stators entfallen kann. Die Anspritzung kann auch nur die Funktion der Nutisolation haben, so dass auch in diesem Fall das Einlegen von Nutisolation in die Zahnzwischenräume des Stators entfällt.According to an advantageous second exemplary embodiment, the individual teeth can each have an injection molding, in particular an injection molding, which forms an indirect or direct connection means and/or a slot insulation. If the injection molding is a connecting means, it can advantageously also assume the function of electrical slot insulation, so that slot insulation does not have to be inserted into the spaces between the teeth of the stator. The injection molding can also only have the function of slot insulation, so that in this case, too, slot insulation does not have to be inserted into the spaces between the teeth of the stator.

Besonders vorteilhaft ist, wenn benachbarte Einzelzähne des Statorkörpers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durch Fügen, insbesondere Verschweißen oder Kleben, der jeweiligen Anspritzungen am Innenumfang und am Außenumfang miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Stoffschluss zwischen benachbarten Einzelzähnen erreicht werden. Alternativ oder ergänzend ist auch ein formschlüssiges Fügen möglich.It is particularly advantageous if adjacent individual teeth of the stator body according to the second Embodiment by joining, in particular welding or gluing, the respective injection moldings are connected to each other on the inner circumference and on the outer circumference. In this way, for example, a bond between adjacent individual teeth can be achieved. Alternatively or additionally, a form-fitting joining is also possible.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn zumindest einige der Anspritzungen der Einzelzähne gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in Umfangsrichtung bezüglich der Statorachse vorstehende Fügekonturen zum Fügen mit dem benachbarten Einzelzahn aufweisen. Auf diese Weise kann besonders einfach eine Fügeverbindung zwischen benachbarten Einzelzähnen hergestellt werden.It is also advantageous if at least some of the injection moldings of the individual teeth according to the second exemplary embodiment have joining contours protruding in the circumferential direction with respect to the stator axis for joining with the adjacent individual tooth. In this way, a joint connection between adjacent individual teeth can be produced particularly easily.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Einzelzähne jeweils an einem oder beiden radialen Enden einen Zahnkopf aufweisen. Auf diese Weise kann die Leistung der elektrischen Maschine erhöht und das NVH-Verhalten verbessert werden.It is very advantageous if the individual teeth each have a tooth head on one or both radial ends. In this way, the performance of the electric machine can be increased and the NVH behavior can be improved.

Auch vorteilhaft ist, wenn die Einzelzähne jeweils zwei Zahnsegmente aufweisen, die in radialer Richtung bezüglich der Statorachse mittels einer Fügeverbindung, insbesondere einer Pressverbindung, an einem Fügestoß zu dem jeweiligen Einzelzahn gefügt sind. Auf diese Weise können die Einzelzähne bzw. die Zahnsegmente in radialer Richtung montiert werden. Beispielsweise können die Einzelzähne an eine fertige bzw. fertig zusammengefügte Statorwicklung montiert werden.It is also advantageous if the individual teeth each have two toothed segments which are joined in the radial direction with respect to the stator axis by means of a joint connection, in particular a press connection, at a joint to form the respective individual tooth. In this way, the individual teeth or the toothed segments can be mounted in the radial direction. For example, the individual teeth can be mounted on a finished or assembled stator winding.

Desweiteren vorteilhaft ist, wenn die Einzelzähne bzw. die Zahnsegmente der Einzelzähne jeweils als Blechpaket ausgebildet sind. Auf diese Weise kann der Blechverschnitt bei der Herstellung des Statorkörpers gegenüber Statorkörpern mit Statorjoch deutlich verringert werden.It is also advantageous if the individual teeth or the toothed segments of the individual teeth are each designed as a laminated core. In this way, the sheet metal waste in the manufacture of the stator body can be significantly reduced compared to stator bodies with a stator yoke.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn die Statorwicklung aus zusammengefügten, insbesondere elektrisch nicht-isolierten, Leiterelementen gebildet ist. Auf diese Weise ergeben sich mehrere Möglichkeiten der Montage der Komponenten des Stators. Die Leiterelemente können in axialer oder, sofern möglich, in radialer Richtung in die Zahnzwischenräume eingesteckt werden. Alternativ können die Einzelzähne in nutförmige Zwischenräume der fertigen Statorwicklung eingesteckt werden.In addition, it is advantageous if the stator winding is formed from conductor elements that are joined together, in particular that are not electrically insulated. In this way, there are several ways of assembling the components of the stator. The conductor elements can be inserted into the interdental spaces in an axial or, if possible, in a radial direction. Alternatively, the individual teeth can be inserted into slot-shaped spaces in the finished stator winding.

Vorteilhaft ist, wenn die Statorwicklung als Baueinheit elektrisch isoliert ist, insbesondere mittels einer Lackbeschichtung, Pulverbeschichtung oder einer Eloxierung. Im Stand der Technik sind die Leiterelemente elektrisch isoliert, wobei die Leiterenden der Leiterelemente zum Verbinden der Leiterelemente abisoliert werden müssen. Erfindungsgemäß können die Leiterelemente nicht-isoliert sein und zur Statorwicklung zusammengefügt, beispielsweise zusammengeschweißt, werden, wobei die Statorwicklung nach dem Fügen als ganzes elektrisch isoliert ist. Auf diese Weise kann der aufwendige Prozess des Abisolierens der Leiterelemente entfallen. Die erfindungsgemäßen Einzelzähne werden in diesem Fall in radialer Richtung nachträglich an die fertige Statorwicklung montiert. Eine Nutisolation kann bei dieser Ausführung entfallen, da kein axiales Einstecken der Leiterelemente erfolgt und somit keine Beschädigung der Leiterisolation beim Einstecken der Leiterelemente auftreten kann.It is advantageous if the stator winding is electrically insulated as a structural unit, in particular by means of a paint coating, powder coating or anodization. In the prior art, the conductor elements are electrically insulated, with the conductor ends of the conductor elements having to be stripped to connect the conductor elements. According to the invention, the conductor elements can be non-insulated and joined together to form the stator winding, for example welded together, with the stator winding being electrically insulated as a whole after joining. In this way, the time-consuming process of stripping the conductor elements can be omitted. In this case, the individual teeth according to the invention are subsequently mounted in the radial direction on the finished stator winding. A slot insulation can be omitted in this design, since there is no axial insertion of the conductor elements and therefore no damage to the conductor insulation can occur when the conductor elements are inserted.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Stator und mit einem um die Statorachse drehbaren Rotor, der einen Außenrotor und einen mit dem Außenrotor gekoppelten Innenrotor aufweist. Der erfindungsgemäße Stator ist in radialer Richtung bezüglich der Statorachse zwischen dem Außenrotor und dem Innenrotor angeordnet.The invention further relates to an electrical machine with a stator according to the invention and with a rotor which can rotate about the stator axis and has an outer rotor and an inner rotor coupled to the outer rotor. The stator according to the invention is arranged between the outer rotor and the inner rotor in the radial direction with respect to the stator axis.

Die Erfindung betrifft im weiteren eine Antriebseinrichtung umfassend eine erfindungsgemäße elektrische Maschine und ein Lagerschild zur Lagerung des Rotors. Die Statorwicklung des Stators bildet an den beiden Stirnseiten des Statorkörpers jeweils einen Wickelkopf. Der erfindungsgemäße Statorkörper ist über zumindest ein Befestigungs- oder Halteelement an dem Lagerschild befestigt, indem die Statorwicklung, insbesondere der zwischen den Einzelzähnen liegende Teil der Statorwicklung und einer der beiden Wickelköpfe, als Befestigungs- oder Halteelement dient. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem einer der beiden Wickelköpfe der Statorwicklung in zumindest einer Wickelkopfaufnahme des Lagerschildes befestigt ist. Eine solche Antriebseinrichtung hat den Vorteil, dass zusätzliche Befestigungselemente zur Halterung des Stators entfallen, wodurch das Gewicht der Antriebseinrichtung verringert wird.The invention also relates to a drive device comprising an electrical machine according to the invention and an end shield for mounting the rotor. The stator winding of the stator forms a winding overhang on each of the two end faces of the stator body. The stator body according to the invention is fastened to the end shield via at least one fastening or holding element, in that the stator winding, in particular the part of the stator winding lying between the individual teeth and one of the two end windings, serves as a fastening or holding element. According to the invention, this is achieved in that one of the two end windings of the stator winding is fastened in at least one end winding receptacle of the end shield. Such a drive device has the advantage that there are no additional fastening elements for holding the stator, as a result of which the weight of the drive device is reduced.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt im Schnitt eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Stators nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 den Stator nach 1 ohne die elektrischen Leiter der Statorwicklung,
3 eine Teilansicht des Stators nach 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
4 eine Teilansicht des Stators nach 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
5 eine Doppelrotor-Maschine mit einem erfindungsgemäßen Stator nach 1 bis 4 und
6 eine Schnittansicht der Doppelrotor-Maschine nach 5 entlang einer Linie VI-VI.

Exemplary embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.

1 shows in section a partial view of a stator according to the invention according to a first embodiment,
2 the stator 1 without the electrical conductors of the stator winding,
3 a partial view of the stator 1 according to the first embodiment,
4 a partial view of the stator 1 according to the second embodiment,
5 a double rotor machine with a stator according to the invention 1 until 4 and
6 a sectional view of the double rotor machine 5 along a line VI-VI.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

1 zeigt im Schnitt eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Stators nach einem ersten Ausführungsbeispiel. 1 shows in section a partial view of a stator according to the invention according to a first embodiment.

Der Stator 1 ist für die Anwendung in einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Doppelrotor-Maschine, vorgesehen und umfasst einen Statorkörper 2, der mehrere in Umfangsrichtung bezüglich einer Statorachse 3 mit Abstand hintereinander angeordnete Statorzähne 4 und zwischen den Statorzähnen 4 gebildete Zahnzwischenräume 5 zur Aufnahme von elektrischen Leitern 9 einer Statorwicklung 10 aufweist. Die Zahnzwischenräume 5 sind beispielsweise nutförmig, schlitzförmig oder kanalförmig ausgebildet. Die Zahnzwischenräume 5 sind beispielsweise nach radial innen und radial außen bezüglich der Statorachse 3 offen ausgeführt, indem in Umfangsrichtung jeweils ein Abstand bzw. Schlitz zwischen den jeweiligen Zahnenden benachbarter Einzelzähne 4 vorgesehen bzw. gebildet ist.The stator 1 is intended for use in an electrical machine, in particular a double-rotor machine, and comprises a stator body 2, which has a plurality of stator teeth 4 arranged one behind the other at a distance in the circumferential direction with respect to a stator axis 3 and interdental spaces 5 formed between the stator teeth 4 for accommodating electrical conductors 9 of a stator winding 10 has. The interdental spaces 5 are designed, for example, in the form of grooves, slots or channels. The spaces between the teeth 5 are designed to be open, for example radially inwards and radially outwards with respect to the stator axis 3 , in that a spacing or slot is provided or formed between the respective tooth ends of adjacent individual teeth 4 in the circumferential direction.

Die Statorwicklung 10 ist als verteilte Wicklung bzw. als Wellenwicklung ausgebildet.The stator winding 10 is designed as a distributed winding or as a wave winding.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Statorzähne 4 als separate Einzelzähne ausgebildet sind, die durch ein oder mehrere magnetisch nichtleitende Verbindungsmittel 11 zu dem Statorkörper 2 verbunden sind, und dass die Verbindungsmittel 11 am Innenumfang und am Außenumfang des Stators 1 angeordnet bzw. ausgebildet sind. Auf diese Weise wird der Stator 1 ohne Statorjoch, also jochlos, ausgebildet, wodurch der Bauraum für den Stator 1 und damit das Gewicht des Stators 1 verringert werden kann. Alternativ kann der freigewordene Bauraum des Statorjochs zur Vergrößerung des Zahnzwischenraums 5 für die Aufnahme von zusätzlichem Leitermaterial der Statorwicklung 10, insbesondere von Leitern 9 mit vergrößertem Leiterquerschnitt, genutzt werden.The invention provides that the stator teeth 4 are designed as separate individual teeth, which are connected to the stator body 2 by one or more magnetically non-conductive connecting means 11, and that the connecting means 11 are arranged or formed on the inner circumference and on the outer circumference of the stator 1. In this way, the stator 1 is formed without a stator yoke, that is to say without a yoke, as a result of which the installation space for the stator 1 and thus the weight of the stator 1 can be reduced. Alternatively, the construction space of the stator yoke that has become free can be used to increase the space between the teeth 5 for accommodating additional conductor material of the stator winding 10, in particular conductors 9 with an enlarged conductor cross section.

2 zeigt den Stator 1 nach 1 ohne die elektrischen Leiter 9 der Statorwicklung 10. 2 shows the stator 1 1 without the electrical conductors 9 of the stator winding 10.

Nach dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsmittel 11 durch zwei Statorhülsen 12 gebildet, zwischen denen die Einzelzähne 4 angeordnet sind, insbesondere unter radialer Vorspannung und/oder Abstützung. Erfindungsgemäß stützen sich die Einzelzähne 4 jeweils mit einem radial inneren Zahnende 4.1 an einer inneren der beiden Statorhülsen 12 und jeweils mit einem radial äußeren Zahnende 4.2 an einer äußeren der beiden Statorhülsen 12 ab. Zwischen benachbarten Einzelzähnen 4 ist jeweils einer der Zahnzwischenräume 5 angeordnet. Die Einzelzähne 4 sind zwischen den Statorhülsen 12 in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet.According to the first exemplary embodiment, the connecting means 11 are formed by two stator sleeves 12, between which the individual teeth 4 are arranged, in particular under radial prestress and/or support. According to the invention, the individual teeth 4 are each supported with a radially inner tooth end 4.1 on an inner one of the two stator sleeves 12 and each with a radially outer tooth end 4.2 on an outer one of the two stator sleeves 12. One of the interdental spaces 5 is arranged between adjacent individual teeth 4 in each case. The individual teeth 4 are arranged one behind the other in the circumferential direction between the stator sleeves 12 .

Die jeweilige Statorhülse 12 umschließt die Einzelzähne 4 des Stators 1 am Innenumfang bzw. am Außenumfang des Stators 1 und ist beispielsweise ein magnetisch nichtleitendes Faserverbund-Bauteil, das ein Matrixmaterial und in dem Matrixmaterial eingebettete Fasern, insbesondere Carbonfasern oder Glasfasern, umfasst. Die Statorhülse 12 kann beispielsweise aus carbonfaser- oder glasfaserverstärktem Kunststoff (CFK, GFK) gefertigt sein.The respective stator sleeve 12 encloses the individual teeth 4 of the stator 1 on the inner circumference or on the outer circumference of the stator 1 and is, for example, a magnetically non-conductive fiber composite component that comprises a matrix material and fibers, in particular carbon fibers or glass fibers, embedded in the matrix material. The stator sleeve 12 can be made of carbon fiber or glass fiber reinforced plastic (CFRP, GFRP), for example.

Die Einzelzähne 4 können jeweils an einem oder beiden radialen Zahnenden 4.1,4.2 einen Zahnkopf 6 aufweisen.The individual teeth 4 can each have a tooth tip 6 on one or both radial tooth ends 4.1, 4.2.

Die Einzelzähne 4 können jeweils zwei radiale Zahnsegmente 7 umfassen, die in radialer Richtung bezüglich der Statorachse 3 mittels einer Fügeverbindung 14, insbesondere einer Pressverbindung, an einem Fügestoß 15 zu dem jeweiligen Einzelzahn 4 gefügt bzw. verbunden sind. Auf diese Weise können die Einzelzähne 4 in radialer Richtung bezüglich der Statorachse 3 an die beispielsweise fertig zusammengefügte Statorwicklung 10 montiert werden. Nach der radialen Montage der Zahnsegmente 7 werden die beiden Statorhülsen 12 montiert.The individual teeth 4 can each comprise two radial toothed segments 7 which are joined or connected in the radial direction with respect to the stator axis 3 by means of a joint 14, in particular a press connection, at a joint 15 to form the respective individual tooth 4. In this way, the individual teeth 4 can be mounted in the radial direction with respect to the stator axis 3 on the stator winding 10 that has already been assembled, for example. After the radial assembly of the toothed segments 7, the two stator sleeves 12 are assembled.

Die Statorwicklung 10 ist beispielsweise aus zusammengefügten, insbesondere elektrisch nicht-isolierten, Leiterelementen 9 gebildet, kann aber auch aus Endlosdraht gefertigt sein. Die Montage der Einzelzähne 4 an die fertige, beispielsweise fertig zusammengefügte Statorwicklung 10 ermöglicht es, die Statorwicklung als Baueinheit in einem Prozessschritt elektrisch zu isolieren, beispielsweise mittels einer Lackbeschichtung, Pulverbeschichtung oder einer Eloxierung. Dadurch kann die Statorwicklung 10 zunächst aus einem elektrisch nicht isolierten Leitermaterial 9 hergestellt werden.The stator winding 10 is formed, for example, from assembled, in particular electrically non-insulated, conductor elements 9, but can also be made from endless wire. The assembly of the individual teeth 4 on the finished, for example fully assembled, stator winding 10 makes it possible to electrically insulate the stator winding as a structural unit in one process step, for example by means of a paint coating, powder coating or anodizing. As a result, the stator winding 10 can initially be produced from an electrically non-insulated conductor material 9 .

Die Einzelzähne 4 bzw. die Zahnsegmente 7 der Einzelzähne 4 sind beispielsweise jeweils als Blechpaket ausgebildet.The individual teeth 4 or the toothed segments 7 of the individual teeth 4 are each formed, for example, as a laminated core.

3 zeigt eine Teilansicht des Stators nach 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. 3 shows a partial view of the stator 1 according to the first embodiment.

In 3 ist eine alternative Ausführung des ersten Ausführungsbeispiels gezeigt, bei der die Einzelzähne 4 in radialer Richtung gesehen aus einem einzigen radialen Zahnsegment 7 gebildet sind.In 3 an alternative embodiment of the first exemplary embodiment is shown, in which the individual teeth 4 are formed from a single radial toothed segment 7, viewed in the radial direction.

Die Einzelzähne 4 können an ihren den Zahnzwischenräumen 5 zugewandten Seiten jeweils eine elektrisch isolierende Anspritzung 16 zur Bildung einer sogenannten Nutisolation aufweisen. Auf diese Weise kann das Einlegen einer separaten Nutisolation, beispielsweise eines Nutisolationspapiers, entfallen.The individual teeth 4 can, on their sides facing the interdental spaces 5, respectively have an electrically insulating injection molding 16 to form a so-called slot insulation. In this way, inserting a separate slot insulation, for example slot insulation paper, can be omitted.

4 zeigt eine Teilansicht des Stators nach 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. 4 shows a partial view of the stator 1 according to the second embodiment.

Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass die Verbindungsmittel 11 nicht durch zwei Statorhülsen 12 gebildet sind, sondern zumindest mittelbar durch die magnetisch nichtleitenden Anspritzungen 16 an die Einzelzähne 4. Die Anspritzungen 16 stellen somit ein mittelbares oder unmittelbares Verbindungsmittel 11 dar, das beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt ist.The second exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in that the connecting means 11 are not formed by two stator sleeves 12, but at least indirectly by the magnetically non-conductive injection moldings 16 on the individual teeth 4. The injection moldings 16 thus represent an indirect or direct connecting means 11, which is made of a plastic, for example.

Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel in 4 ist die jeweilige Anspritzung 16 an den jeweiligen Einzelzahn 4 derart ausgebildet, dass der Einzelzahn 4 bezüglich eines Querschnitts umschlossen ist, so dass die Anspritzung 16 eine Umspritzung darstellt.According to the second embodiment in 4 the respective injection molding 16 on the respective individual tooth 4 is designed in such a way that the individual tooth 4 is enclosed with respect to a cross section, so that the injection molding 16 represents an encapsulation.

Benachbarte Einzelzähne 4 des Statorkörpers 2 sind nach dem zweiten Ausführungsbeispiel durch Fügen, beispielsweise Verschweißen oder Kleben, der jeweiligen Anspritzungen 16 am Innenumfang und am Außenumfang miteinander verbunden. Nach der Ausführung in 4 sind die Anspritzungen 16 von zwei benachbarten Einzelzähnen 4 jeweils durch zumindest eine Schweißnaht 18 einer Kunststoffschweißung oder durch eine Klebenaht 18 einer Klebung verbunden. Dazu können zumindest einige der Anspritzungen 16 der Einzelzähne 4 in Umfangsrichtung bezüglich der Statorachse 3 vorstehende Fügekonturen 17 haben zum Fügen mit dem jeweils benachbarten Einzelzahn 4.According to the second exemplary embodiment, adjacent individual teeth 4 of the stator body 2 are connected to one another by joining, for example welding or gluing, the respective gatings 16 on the inner circumference and on the outer circumference. After running in 4 the injection moldings 16 of two adjacent individual teeth 4 are each connected by at least one weld seam 18 of a plastic weld or by an adhesive seam 18 of an adhesive bond. For this purpose, at least some of the injection moldings 16 of the individual teeth 4 can have joining contours 17 protruding in the circumferential direction with respect to the stator axis 3 for joining with the respective adjacent individual tooth 4.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Stators 1 können beispielsweise folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

a) Fertigstellen der Statorwicklung 10 aus elektrisch nicht isolierten Leiterelementen 9 oder aus elektrisch nicht isoliertem Endlosdraht 9,
b) Vollständiges elektrisches Isolieren der fertigen Statorwicklung 10,
c) Montieren der Einzelzähne 4 in die Zahnzwischenräume 5 der Statorwicklung 10,
d) Montieren der Statorhülsen 12 oder Fügen der Anspritzungen 16 von benachbarten Einzelzähnen 4 am Außen- und Innenumfang des Stators 1 zur Bildung eines stabilen Statorkörpers 2.

For example, the following process steps can be carried out to produce the stator 1 according to the invention:

a) completion of the stator winding 10 from electrically non-insulated conductor elements 9 or from electrically non-insulated endless wire 9,
b) complete electrical insulation of the finished stator winding 10,
c) mounting the individual teeth 4 in the tooth gaps 5 of the stator winding 10,
d) Assembling the stator sleeves 12 or joining the injection moldings 16 of adjacent individual teeth 4 on the outer and inner circumference of the stator 1 to form a stable stator body 2.

5 zeigt eine Doppelrotor-Maschine mit einem erfindungsgemäßen Stator nach 1 bis 4. 5 shows a double rotor machine with a stator according to the invention 1 until 4 .

Die Doppelrotor-Maschine 30 umfasst einen erfindungsgemäßen Stator 1 und einen um die Statorachse 3 drehbaren Rotor 20, der einen Außenrotor 21 und einen mit dem Außenrotor 21 gekoppelten Innenrotor 22 aufweist. Der Stator 1 ist in radialer Richtung bezüglich der Statorachse 3 zwischen dem Außenrotor 21 und dem Innenrotor 22 angeordnet.The double-rotor machine 30 comprises a stator 1 according to the invention and a rotor 20 which can rotate about the stator axis 3 and has an outer rotor 21 and an inner rotor 22 coupled to the outer rotor 21 . The stator 1 is arranged between the outer rotor 21 and the inner rotor 22 in the radial direction with respect to the stator axis 3 .

Die Doppelrotor-Maschine 30 kann Teil einer Antriebseinrichtung 40 sein, die ein Lagerschild 41 zur Lagerung des Rotors 20 der Doppelrotor-Maschine 30 aufweist. Die Statorwicklung 10 des Stators 1 bildet an den beiden Stirnseiten des Statorkörpers 2 jeweils einen Wickelkopf 10.1. Der Statorkörper 2 ist über zumindest ein Befestigungs- oder Halteelement an dem Lagerschild 41 befestigt.The double-rotor machine 30 can be part of a drive device 40 which has a bearing plate 41 for mounting the rotor 20 of the double-rotor machine 30 . The stator winding 10 of the stator 1 forms a winding overhang 10.1 on each of the two end faces of the stator body 2. The stator body 2 is attached to the end shield 41 via at least one attachment or holding element.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Statorwicklung 10, insbesondere der zwischen den Einzelzähnen 4 liegende Teil der Statorwicklung 10 und einer der beiden Wickelköpfe 10.1, als Befestigungs- oder Halteelement dient und dass einer der beiden Wickelköpfe 10.1 der Statorwicklung 10 in zumindest einer Wickelkopfaufnahme 42 des Lagerschildes 41 befestigt ist.According to the invention, it is provided that the stator winding 10, in particular that part of the stator winding 10 lying between the individual teeth 4 and one of the two winding heads 10.1, serves as a fastening or holding element and that one of the two winding heads 10.1 of the stator winding 10 is in at least one winding head receptacle 42 of the end shield 41 is fixed.

Die Antriebseinrichtung 40 kann die elektrische Maschine 30 selbst sein oder eine Getriebeeinrichtung für eine elektrische Achse, die die elektrische Maschine 30 umfasst.The drive device 40 can be the electric machine 30 itself or a transmission device for an electric axle that includes the electric machine 30 .

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 4023791 A1 [0002]
JP 2001136606 A2 [0002]

Claims

Stator (1) for an electrical machine (30), in particular a double-rotor machine, comprising a stator body (2) which has a plurality of stator teeth (4) arranged one behind the other in the circumferential direction with respect to a stator axis (3) and interdental spaces (4) formed between the stator teeth (4). 5) for accommodating electrical conductors (9) of a stator winding (10), characterized in that the stator teeth (4) are designed as separate individual teeth which are connected to the stator body (2) by one or more magnetically non-conductive connecting means (11). are, and that the connecting means (11) are arranged or formed on the inner circumference and on the outer circumference of the stator (1).

stator after claim 1 , characterized in that the connecting means (11) are formed by two stator sleeves (12), between which the individual teeth (4) are arranged, in particular under radial pretension or support, the individual teeth (4) each having a radially inner tooth end ( 4.1) on an inner of the two stator sleeves (12) and each with a radially outer tooth end (4.2) on an outer of the two stator sleeves (12).

stator after claim 2 , characterized in that the respective stator sleeve (12) encloses the individual teeth (4) of the stator (1) on the inner circumference or on the outer circumference of the stator (1) and is in particular a fiber composite component which comprises a matrix material and fibers embedded in the matrix material, in particular carbon fibers.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the individual teeth (4) each have an injection molding (16), in particular an injection molding, which forms an indirect or direct connecting means (11) and/or a slot insulation.

stator after claim 4 , characterized in that adjacent individual teeth (4) of the stator body (2) are connected to one another by joining, in particular welding or gluing, the respective injection moldings (16) on the inner circumference and on the outer circumference.

stator after claim 5 , characterized in that at least some of the injection moldings (16) of the individual teeth (4) have joining contours (17) projecting in the circumferential direction with respect to the stator axis (3) for joining with the adjacent individual tooth (4).

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the individual teeth (4) each have a tooth head (6) on one or both radial tooth ends (4.1, 4.2).

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the individual teeth (4) each have two toothed segments (7) which are connected in the radial direction with respect to the stator axis (3) by means of a joint connection, in particular a press connection, at a joint joint (15) to the respective single tooth (4) are joined.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the individual teeth (4) or the tooth segments (7) of the individual teeth (4) are each formed as a laminated core.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the stator winding (10) is formed from assembled, in particular electrically non-insulated, conductor elements (9) and is in particular designed as a wave winding.

Stator according to one of the preceding claims, characterized in that the stator winding (10) is electrically insulated as a structural unit, in particular by means of a lacquer coating, powder coating or anodizing.

Electrical machine (30) with - A stator (1) according to any one of the preceding claims, with - a rotor (20) which can rotate about the stator axis (3) and has an outer rotor (21) and an inner rotor (22) coupled to the outer rotor (21), - Wherein the stator (1) is arranged in the radial direction with respect to the stator axis (3) between the outer rotor (21) and the inner rotor (22).

Drive device (40), comprising an electric machine (30) after claim 12 and an end shield (41) for mounting the rotor (20), the stator winding (10) of the stator (1) forming a winding overhang (10.1) on each of the two end faces of the stator body (2), the stator body (2) having at least a fastening or holding element is fastened to the bearing plate (41), characterized in that the stator winding (10), in particular the part of the stator winding (10) lying between the individual teeth (4) and one of the two end windings (10.1), as a fastening - Or holding element is used and that one of the two end windings (10.1) of the stator winding (10) in at least at least one end winding receptacle (42) of the end shield (41) is attached.