DE102021214589A1

DE102021214589A1 - Stator arrangement, electrical machine with such a stator arrangement and method for producing a stator arrangement

Info

Publication number: DE102021214589A1
Application number: DE102021214589.2A
Authority: DE
Inventors: Philip Dötschel; Timo WEHLEN
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2023-06-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Statoranordnung für eine elektrische Maschine (1), umfassend ein Gehäuse (2) und einen darin in einer Hülle (5) aus einem Duroplast eingebetteten Stator (4) mit an einem Statorblech (7) eines Statorblechpakets () ausgebildeten Statornuten (8) und in den Statornuten (8) angeordneten Drahtwicklungen (9), wobei das Gehäuse (2) als Strangpressprofil ausgebildet ist und zur Drehmomentabstützung des Stators (4) über einen Presssitz mit dem Statorblechpaket (11) verbunden ist, wobei das Gehäuse (2) zumindest einen ersten Kühlkanal (6) zur Aufnahme eines Kühlmittels umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine (1) mit einer solchen Statoranordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung der Statoranordnung.The invention relates to a stator arrangement for an electrical machine (1), comprising a housing (2) and a stator (4) embedded therein in a casing (5) made of a duroplast, with stator slots () formed on a stator lamination (7) of a laminated stator core (). 8) and wire windings (9) arranged in the stator slots (8), wherein the housing (2) is designed as an extruded profile and is connected to the stator laminated core (11) via a press fit to support the torque of the stator (4), the housing (2 ) comprises at least one first cooling channel (6) for receiving a coolant. The invention also relates to an electrical machine (1) with such a stator arrangement and a method for producing the stator arrangement.

Description

Die Erfindung betrifft eine Statoranordnung für eine elektrische Maschine, umfassend ein Gehäuse und einen darin in einer Hülle aus einem Duroplast eingebetteten Stator mit Statornuten und in den Statornuten angeordneten Drahtwicklungen. Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einer solchen Statoranordnung und mit einem Rotor. Letztlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Statoranordnung.The invention relates to a stator arrangement for an electrical machine, comprising a housing and a stator embedded therein in a casing made of a duroplast with stator slots and wire windings arranged in the stator slots. Furthermore, the invention relates to an electrical machine with such a stator arrangement and with a rotor. Finally, the invention also relates to a method for producing such a stator arrangement.

Gattungsgemäße Statoranordnungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden bei elektrischen Maschinen eingesetzt, beispielsweise bei Traktionsmaschinen, die zum Antrieb von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Bei solchen Statoranordnungen bzw. elektrischen Maschinen entsteht beim Antrieb Abwärme aus Verlustleistungen, die aus der elektrischen Maschine abgeführt werden muss. Dazu sind beispielsweise als Kühlmantel ausgebildete Gehäuse mit darin vorgesehenen Kühlkanälen bekannt, bei denen die Abwärme jedoch vergleichsweise ineffizient abgeführt wird. Da es jedoch grundsätzlich angestrebt wird, elektrische Maschinen möglichst kompakt zu bauen, bei leitenden Flüssigkühlungen eine strikte Abdichtung zwischen elektrischen Bauteilen und der Kühlflüssigkeit zu gewährleisten ist und zudem wesentliche Bauteile der elektrischen Maschine bewegt sind, sind effizientere innenliegende Flüssigkeitskühlungen schwer umzusetzen.Generic stator arrangements are known from the prior art and are used in electrical machines, for example in traction machines that are used to drive motor vehicles. In the case of such stator arrangements or electrical machines, waste heat from power losses is produced during the drive, and this heat has to be dissipated from the electrical machine. For this purpose, for example, housings designed as a cooling jacket with cooling channels provided therein are known, in which the waste heat is, however, dissipated comparatively inefficiently. However, since the basic aim is to build electrical machines as compactly as possible, strict sealing between electrical components and the cooling liquid must be guaranteed with conductive liquid cooling and, in addition, important components of the electrical machine are moved, more efficient internal liquid cooling is difficult to implement.

Beispielsweise offenbart die DE 10 2019 205 752 A1 eine elektrische Maschine mit einem Gehäuse, einem über einen Kunststoffkörper stationär am Gehäuse aufgenommenen Stator und einem radial innerhalb des Stators angeordneten Rotor. Der Kunststoffkörper ist elektrisch isolierend und umschließt zumindest einen weichmagnetischen Kern des Stators sowie erste und zweite Wickelköpfe des Stators stirnseitig sowie radial außen. Zumindest ein Kanal, der zur Aufnahme eines Kühlmittels vorgesehen ist, ist in dem Kunststoffkörper ausgebildet, wobei der mindestens eine Kanal zumindest 40% umlaufend entlang einer Stirnseite der ersten Wickelköpfe ausgebildet ist. Ferner ist der mindestens eine Kanal entlang einer Außenumfangsfläche des Stators und zumindest 40% umlaufend entlang einer Stirnseite der zweiten Wickelköpfe ausgebildet. Der Kunststoffkörper ist an den ersten Wickelköpfen zumindest radial an einem ersten Axialsteg des Gehäuses angeordnet und an den zweiten Wickelköpfen zumindest radial an einem zweiten Axialsteg des Gehäuses angeordnet. Mindestens einer der beiden Axialstege ist zur Drehmomentabstützung des Stators drehfest mit dem Kunststoffkörper an den jeweiligen Wickelköpfen verbunden.For example, the DE 10 2019 205 752 A1 an electrical machine with a housing, a stator held stationary on the housing via a plastic body, and a rotor arranged radially inside the stator. The plastic body is electrically insulating and encloses at least one soft-magnetic core of the stator as well as first and second end windings of the stator on the face side and radially on the outside. At least one channel, which is provided for receiving a coolant, is formed in the plastic body, the at least one channel being formed at least 40% circumferentially along an end face of the first end windings. Furthermore, the at least one channel is formed along an outer peripheral surface of the stator and at least 40% circumferentially along an end face of the second end windings. The plastic body is arranged at least radially on a first axial web of the housing on the first end windings and is arranged at least radially on a second axial web of the housing on the second end windings. At least one of the two axial webs is non-rotatably connected to the plastic body at the respective end windings to support the torque of the stator.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine alternative Statoranordnung bzw. eine alternative elektrische Maschine mit einer effizienten Flüssigkühlung zu schaffen. Insbesondere soll die Statoranordnung bzw. elektrische Maschine kostengünstig herstellbar sowie kompaktbauend und leicht montierbar sein.The object of the present invention is to create an alternative stator arrangement or an alternative electrical machine with efficient liquid cooling. In particular, the stator arrangement or electrical machine should be able to be produced inexpensively and be compact and easy to assemble.

Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung mit einer Statoranordnung nach Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird weiterhin nach einem zweiten Erfindungsaspekt mit einer elektrischen Maschine nach Anspruch 13 gelöst. Letztlich wird die Aufgabe gemäß einem dritten Erfindungsaspekts mit einem Verfahren nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung.According to a first aspect of the invention, this object is achieved with a stator arrangement according to claim 1 . The object is also achieved according to a second aspect of the invention with an electrical machine according to claim 13. Ultimately, the object is achieved according to a third aspect of the invention with a method according to claim 14. Advantageous configurations result from the dependent claims and from the following description.

Eine erfindungsgemäße Statoranordnung für eine elektrische Maschine umfasst ein Gehäuse und einen darin in einer Hülle aus einem Duroplast eingebetteten Stator mit an einem Statorblech eines Statorblechpakets ausgebildeten Statornuten und in den Statornuten angeordneten Drahtwicklungen, wobei das Gehäuse als Strangpressprofil ausgebildet ist und zur Drehmomentabstützung des Stators über einen Presssitz mit dem Statorblechpaket verbunden ist, wobei das Gehäuse zumindest einen ersten Kühlkanal zur Aufnahme eines Kühlmittels umfasst. Mithin wird eine hochbelastbare Drehmomentabstützung des Stators am Gehäuse sowie eine Zentrierung im Gehäuse realisiert. Eine innere Umfangsfläche des Gehäuses sowie eine äußere Umfangsfläche des Statorblechpakets ist jeweils insbesondere zylindrisch ausgebildet, sodass zwischen der Hülle und dem Gehäuse ein Pressverband vorliegt. Das Statorblechpaket wird durch eine Vielzahl axial geschichteter Statorbleche gebildet, wobei die Statorbleche zueinander axial fluchtend angeordnet sind. Durch diese Verbindung zwischen Statorblechpaket und Gehäuse kann eine Verschraubung des in der Hülle eingebetteten Stators am Gehäuse entfallen. Dadurch wird die Statoranordnung kompakter und leichter. Ferner werden durch den Verzicht der Verschraubung die Herstellungskosten der Statoranordnung gesenkt. Außerdem können das Gehäuse innen und das Statorblechpaket außen im Wesentlichen zylindrisch und damit besonders einfach gestaltet werden. Insbesondere erfolgt über den Presssitz des in der Hülle eingebetteten Stators eine radiale Zentrierung des Stators im Gehäuse, sodass keine weiteren Zentrierungselemente, insbesondere Formelemente, erforderlich sind. Dadurch wird auch die Montage der Statoranordnung erleichtert.A stator arrangement according to the invention for an electrical machine comprises a housing and a stator embedded therein in a casing made of a duroplast with stator slots formed on a stator lamination of a stator lamination stack and wire windings arranged in the stator slots, the housing being designed as an extruded profile and for torque support of the stator via a Press fit is connected to the stator core, wherein the housing comprises at least a first cooling channel for receiving a coolant. Consequently, a highly resilient torque support of the stator on the housing and centering in the housing is realized. An inner peripheral surface of the housing and an outer peripheral surface of the laminated core of the stator are each in particular of cylindrical design, so that there is an interference fit between the casing and the housing. The laminated core of the stator is formed by a multiplicity of axially layered stator laminations, with the stator laminations being arranged in axial alignment with one another. This connection between the laminated core of the stator and the housing eliminates the need for the stator embedded in the housing to be screwed to the housing. This makes the stator assembly more compact and lighter. Furthermore, the production costs of the stator arrangement are reduced by dispensing with the screw connection. In addition, the inside of the housing and the outside of the laminated core of the stator can be designed to be essentially cylindrical and therefore particularly simple. In particular, the press fit of the stator embedded in the casing results in a radial centering of the stator in the housing, so that no further centering elements, in particular shaped elements, are required. This also facilitates the assembly of the stator arrangement.

Der zumindest erste Kühlkanal verläuft bevorzugt im Wesentlichen in axialer Richtung durch das als Strangpressprofil ausgebildete Gehäuse. Insbesondere verläuft der erste Kühlkanal durch einen hülsenartigen Gehäusemantelabschnitt des Gehäuses, welcher den Stator zumindest über einen Teil, vorzugsweise über dessen gesamte axiale Länge, radial aufnimmt. Als axiale Richtung des Kühlkanals ist die axiale Richtung des Stators zu verstehen, die üblicherweise mit der axialen Richtung der gesamten elektrischen Maschine zusammenfällt. Der jeweilige erste Kühlkanal ist also im Gehäuse in Längsrichtung, also in der Richtung der üblicherweise größten Ausdehnung des Gehäuses bzw. des Gehäusemantelabschnitts ausgebildet. Durch eine axiale Ausrichtung des jeweiligen Kühlkanals erfährt ein Kühlmittel einen geringen Druckverlust beim Durchströmen des zumindest ersten Kühlkanals als durch eine tangentiale oder sonstige schräg zur Längsachse des Stators ausgebildeten Ausrichtung des jeweiligen Kühlkanals.The at least first cooling channel preferably runs essentially in the axial direction through the housing designed as an extruded profile. In particular, the first cooling channel runs by a sleeve-like housing casing section of the housing, which radially accommodates the stator at least over part, preferably over its entire axial length. The axial direction of the cooling channel is to be understood as meaning the axial direction of the stator, which usually coincides with the axial direction of the entire electrical machine. The respective first cooling channel is thus formed in the housing in the longitudinal direction, that is to say in the direction of the usually greatest extension of the housing or of the housing jacket section. Due to an axial orientation of the respective cooling channel, a coolant experiences a lower pressure loss when flowing through the at least first cooling channel than due to a tangential or other oblique orientation of the respective cooling channel to the longitudinal axis of the stator.

Ein Kühlmittel, das den jeweiligen Kühlkanal durchläuft, nimmt Wärme vom in der Hülle gekapselten Stator auf und ermöglicht so vorteilhaft eine effiziente Kühlung der Statoranordnung bzw. einer damit ausgebildeten elektrischen Maschine. Auf eine weitere Kühlung, insbesondere auf eine im Bereich des Rotors der elektrischen Maschine ausgebildete Kühlung, kann in Abhängigkeit von der Dauerleistungsanforderung verzichtet werden. Die Drahtwicklungen des Stators werden bereits über den jeweiligen ersten Kühlkanal im Gehäuse ausreichend effizient gekühlt. Insbesondere ist sichergestellt, dass keine Kühlflüssigkeit zu elektrischen Bauteilen des Stators gelangt. Als Kühlmittel eignet sich beispielsweise ein Glykol-Wasser-Gemisch. A coolant that runs through the respective cooling channel absorbs heat from the stator encapsulated in the casing and thus advantageously enables efficient cooling of the stator arrangement or an electrical machine formed therewith. Additional cooling, in particular cooling provided in the area of the rotor of the electrical machine, can be dispensed with depending on the continuous power requirement. The wire windings of the stator are already sufficiently efficiently cooled via the respective first cooling duct in the housing. In particular, it is ensured that no coolant reaches the electrical components of the stator. A glycol-water mixture, for example, is suitable as a coolant.

Beispielsweise erfolgt ein Zufluss des Kühlmittels zum mindestens ersten Kühlkanal in einer Ausführung axial durch eine Aussparung, Bohrung oder dergleichen im Deckel des Gehäuses im Bereich des Wickelkopfes zur Hülle zugeführt. Der Abfluss kann am jeweils anderen Wickelkopf vorzugsweise und in Abhängigkeit der Kühlungsanforderungen im Wesentlichen radial erfolgen. Alternativ kann der Zufluss radial und der Abfluss axial erfolgen. Auch ein ausschließlich axialer oder ausschließlich radialer Zu- bzw. Abfluss ist denkbar.For example, in one embodiment, the coolant flows to the at least first cooling channel axially through a recess, bore or the like in the cover of the housing in the area of the end winding to the shell. The outflow can preferably take place radially at the respective other end winding and depending on the cooling requirements. Alternatively, the inflow can be radial and the outflow can be axial. An exclusively axial or exclusively radial inflow or outflow is also conceivable.

Das Kühlmittel fließt im Bereich der Wickelköpfe zwischen der Hülle und einem Gehäusedeckel, einem Lagerschild, dem Gehäuse oder einer anderen Komponente. Am Statormantel erfolgt die Führung des Kühlmediums durch das Strangpressprofil des Gehäuses, insbesondere durch den Gehäusemantelabschnitt.The coolant flows in the area of the end windings between the shell and a housing cover, an end shield, the housing or another component. On the stator jacket, the cooling medium is guided through the extruded profile of the housing, in particular through the housing jacket section.

Das Gehäuse ist mittels Strangpressverfahren zu einem Strangpressprofil ausgebildet. Das Strangpressen ist ein druckumformendes Fertigungsverfahren und dient der Herstellung metallischer Profile mit verschiedenen, insbesondere komplexen, Geometrien. Beim Strangpressen wird ein auf Umformtemperatur erwärmter Pressling mit einem Stempel durch die Öffnung einer Matrize gedrückt. Dabei wird der Block von einem Rezipienten in Form eines dickwandigen Zylinders umschlossen. Der Querschnitt des Pressstrangs wird durch die Matrize bestimmt. Durch am Stempel angebrachte Dorne können Hohlräume zur Ausbildung von Kühlkanälen erzeugt werden. Das Strangpressen dient zur Herstellung von Endlosmaterial, das in der gewünschten Länge abgetrennt wird. Durch Herstellung des Gehäuses als Strangpressprofil kann eine kostengünstige Fertigung der elektrischen Maschine realisiert werden.The housing is formed into an extruded profile by means of an extrusion process. Extrusion is a pressure-forming manufacturing process and is used to produce metallic profiles with various, particularly complex, geometries. During extrusion, a compact heated to forming temperature is pressed through the opening of a die with a punch. The block is surrounded by a recipient in the form of a thick-walled cylinder. The cross-section of the extrusion is determined by the die. Mandrels attached to the punch can create cavities for the formation of cooling channels. Extrusion is used to produce continuous material that is cut to the desired length. By producing the housing as an extruded profile, the electrical machine can be produced cost-effectively.

Ferner bevorzugt ist das Gehäuse als Aluminiumstrangpressprofil ausgebildet. Anders gesagt ist das Gehäuse aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet. Dadurch lässt sich eine besonders leichte Ausbildung des Gehäuses realisieren. Durch die effektive Statorkühlung mit einem Aluminiumstrangpressprofil und einer mittels Transfer-Molding hergestellten Hülle kann eine separate Rotorkühlung und/oder eine separate Getriebekühlung entfallen. Mithin wird eine günstige und effektive Stator- und Rotorkühlung der elektrischen Maschine erreicht.Furthermore, the housing is preferably designed as an extruded aluminum profile. In other words, the case is made of aluminum or an aluminum alloy. As a result, a particularly light design of the housing can be implemented. Due to the effective stator cooling with an aluminum extruded profile and a casing produced by means of transfer molding, separate rotor cooling and/or separate gear cooling can be omitted. Consequently, favorable and effective stator and rotor cooling of the electric machine is achieved.

Als Hülle wird eine Materialschicht auf der Oberfläche des Stators verstanden, die mittels Transfer-Molding hergestellt ist. Dabei wird Duroplast als Formmasse unter Druck in eine Form eingespritzt, wo sie insbesondere unter Wärme aushärtet. Das entsprechende Transfer-Molding-Werkzeug ist derart ausgebildet, dass es zwischen dessen Wandung und dem Stator einen Freiraum als Negativ für die Hülle bildet. Der Freiraum wird dann gänzlich mit einem Duroplast befüllt. Vorteilhaft gibt es bei dem Transfer-Molding-Verfahren keine Rückflüsse und es ist geeignet, auch kleinste Geometriedetails der Hülle auszubilden. Dem Verfahren kann ferner ein nachträgliches Härten des Duroplasts folgen. Das Duroplast weist bevorzugt gute thermische Eigenschaften auf, insbesondere eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine gute Wärmeleitfähigkeit. Weiterhin weist das Duroplast bevorzugt gute viskose Eigenschaften vor dem Aushärten auf, insbesondere eine niedrige Viskosität. Duroplast weist außerdem gute mechanische Eigenschaften auf, insbesondere bei hohen Temperaturen. Zudem ist Duroplast beständig gegenüber den verwendeten Kühlmitteln und zeichnen sich durch eine hohe Maßhaltigkeit aus. Die Verarbeitung im Transfer-Molding stellt eine hohe Reproduzierbarkeit bei kurzen Zykluszeiten sicher. Über das Transfer-Molding-Werkzeug können zudem ergänzende Kühlkanäle in die Hülle eingeprägt werden. Dazu weist das Transfer-Molding-Werkzeug entsprechende Dorne auf.A shell is understood to be a layer of material on the surface of the stator, which is produced by means of transfer molding. Duroplast is injected under pressure as a molding compound into a mold where it hardens, in particular under heat. The corresponding transfer molding tool is designed in such a way that it forms a free space between its wall and the stator as a negative for the shell. The free space is then completely filled with a duroplast. Advantageously, there are no backflows in the transfer molding process and it is suitable for forming even the smallest geometric details of the shell. The process can also be followed by post-curing of the thermoset. The duroplast preferably has good thermal properties, in particular high temperature resistance and good thermal conductivity. Furthermore, the thermoset preferably has good viscous properties before curing, in particular a low viscosity. Thermoset also has good mechanical properties, especially at high temperatures. In addition, Duroplast is resistant to the coolants used and is characterized by high dimensional accuracy. Processing in transfer molding ensures high reproducibility with short cycle times. Additional cooling channels can also be embossed into the shell using the transfer molding tool. The transfer molding tool has corresponding mandrels for this purpose.

Bevorzugt ist die Hülle zum wenigstens teilweisen Einkapseln bzw. Bedecken des Stators so dünnwandig ausgebildet, wie das Duroplast es von seinen Materialeigenschaften zulässt, bzw. wie es im Fertigungsverfahren realisiert werden kann. Auf diese Weise weist der Wärmedurchgang zwischen Stator und Kühlflüssigkeit einen möglichst hohen Wärmedurchgangskoeffizienten auf. Insbesondere ist die Hülle aus einem Duroplast mit möglichst großem Wärmeleitkoeffizienten gebildet.Preferably, the shell is so for at least partially encapsulating or covering the stator thin-walled, as the duroplast allows due to its material properties, or as it can be realized in the manufacturing process. In this way, the heat transfer between the stator and the cooling liquid has the highest possible heat transfer coefficient. In particular, the shell is made of a duroplast with the highest possible coefficient of thermal conductivity.

Der Stator ist vorzugsweise wenigstens teilweise durch die Hülle bedeckt. Insbesondere ist der Stator derart in der Hülle eingebettet, dass eine Abdichtung des gegenüber der Umgebung realisiert ist, wobei lediglich in der Kontaktfläche zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäuse kein Material der Hülse vorliegt, sodass eine direkte kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäuse realisierbar ist. Zwischen dem Gehäuse und dem Statorblechpaket ist in diesem Fall somit kein Duroplast angeordnet. Mithin ist der Stator partiell von dem Material der Hülle bedeckt. Insbesondere liegt die äußere Mantelfläche des Stators frei, sodass der Stator direkt mit dem Gehäusemantelabschnitt in Kontakt sowie kraftschlüssig verbunden ist. Die Hülle dichtet den Stator in den Bereichen, in denen sie ihn bedeckt, gegenüber der Umgebung ab. Für die freiliegenden Bereiche ist eine separate Dichtung vorgesehen, beispielsweise eine Flachdichtung, die etwa zwischen der Hülle und dem Gehäuse oder zwischen der Hülle und einem Lagerschild angeordnet ist. Beispielsweise sind bei einer solchen Ausführungsform die Wicklungen und insbesondere die Wickelköpfe durch die Hülle gänzlich bedeckt. Die direkte Kontaktierung zwischen Statorblechpaket und Gehäuse verbessert den Wärmeübergang.The stator is preferably at least partially covered by the shell. In particular, the stator is embedded in the casing in such a way that it is sealed from the environment, with no material from the sleeve being present only in the contact area between the stator core and the housing, so that a direct non-positive connection between the stator core and the housing can be implemented . In this case, therefore, no duroplast is arranged between the housing and the laminated core of the stator. Consequently, the stator is partially covered by the material of the shell. In particular, the outer jacket surface of the stator is exposed, so that the stator is in direct contact with the housing jacket section and is connected in a non-positive manner. The shell seals the stator from the environment in the areas where it covers it. A separate seal is provided for the exposed areas, for example a flat seal, which is arranged, for example, between the shell and the housing or between the shell and an end shield. For example, in such an embodiment, the windings and in particular the winding overhangs are completely covered by the sheath. The direct contact between the stator core and the housing improves the heat transfer.

Alternativ ist denkbar, dass der Stator gänzlich durch die Hülle bedeckt bzw. darin eingekapselt ist. In diesem Fall ist der Stator durch die Hülle gegenüber der Umgebung gänzlich abgedichtet. Die Hülle liegt insofern an allen Oberflächen des Stators an und füllt auch kleinere Innenräume an deren Oberfläche aus, nicht jedoch den zylinderförmigen, durch den Stator umschlossenen Raum, der zur Aufnahme eines Rotors vorgesehen ist. Insbesondere umschließt die Hülle an axialen Enden des Stators freiliegende Wickelköpfe der Wicklung des Stators wenigstens teilweise, wobei das Hüllenmaterial in diesem Fall auch Zwischenräume zwischen den Drähten der Wickelköpfe ausfüllt. Die Hülle ist in dieser Ausführungsform dazu vorgesehen, dass kein Bauteil des Stators von außen zugänglich und insbesondere nicht durch eine leitende Flüssigkeit erreichbar ist. Der Stator ist somit in der Hülle eingekapselt. Der Vorteil besteht in diesem Beispiel darin, dass die Hülse eine isolierende Abdichtungsschicht bildet. Zusätzliche Abdichtungen des Stators sind damit nicht erforderlich.Alternatively, it is conceivable that the stator is completely covered by the shell or encapsulated in it. In this case, the stator is completely sealed off from the environment by the shell. In this respect, the casing lies against all surfaces of the stator and also fills up smaller interior spaces on their surface, but not the cylindrical space enclosed by the stator, which is provided for accommodating a rotor. In particular, the casing at least partially encloses winding overhangs of the winding of the stator that are exposed at axial ends of the stator, the casing material in this case also filling gaps between the wires of the winding overhangs. In this embodiment, the casing is provided in such a way that no component of the stator is accessible from the outside and in particular cannot be reached through a conductive liquid. The stator is thus encapsulated in the shell. The advantage in this example is that the sleeve forms an insulating sealing layer. Additional stator seals are therefore not required.

Vorzugsweise an zumindest einer Fläche der Hülle eine Dichtung zur Abdichtung der Hülle gegenüber dem Gehäuse oder einem weiteren Bauteil angeordnet. Die jeweilige Dichtung dient zur Abdichtung des Strangpressprofils gegenüber der Hülle. Die jeweilige Dichtung kann beispielsweise als O-Ring ausgebildet sein. Insbesondere verhindert die jeweilige Dichtung, dass Kühlmittel zum Statormantel gelangt. Bevorzugt ist das Gehäuse über zwei Dichtungen an beiden Enden des Statorblechs zur Hülle abgedichtet. Damit wird verhindert, dass das Kühlmittel zum Statormantel gelangt.A seal for sealing the sleeve relative to the housing or another component is preferably arranged on at least one surface of the sleeve. The respective seal is used to seal the extruded profile against the shell. The respective seal can be designed, for example, as an O-ring. In particular, the respective seal prevents coolant from reaching the stator shell. The housing is preferably sealed off from the shell by two seals at both ends of the stator lamination. This prevents the coolant from reaching the stator shell.

Neben der Kühlung des Stators können ferner der Rotor und dessen Peripherie, z.B. das Getriebe, zusätzlich durch die effektive Statorkühlung mitgekühlt werden. Mithin sind keine zusätzlichen Kühlungssysteme notwendig oder die Anzahl der Kühlungssysteme kann reduziert werden. Außerdem kann durch das Strangpressprofil der Statorträger entfallen und es ist am Statormantel kein weiteres Kunststoffmaterial erforderlich, was zu weiterer Kostenersparnis führt. Insbesondere ist weniger Material erforderlich und einfachere Werkzeuge können zum Einsatz kommen. Speziell bietet die hier vorgeschlagene Statoranordnung eine sichere und hoch belastbare Drehmomentabstützung, die für hohe Leistungsanforderungen geeignet ist und eine präzise Zentrierung des Stators im Strangpressgehäuse ermöglicht.In addition to cooling the stator, the rotor and its periphery, e.g. the gearbox, can also be cooled by the effective stator cooling. Consequently, no additional cooling systems are necessary or the number of cooling systems can be reduced. In addition, thanks to the extruded profile, the stator carrier can be omitted and no additional plastic material is required on the stator casing, which leads to further cost savings. In particular, less material is required and simpler tools can be used. In particular, the stator arrangement proposed here offers a secure torque support that can withstand high loads, which is suitable for high performance requirements and enables precise centering of the stator in the extruded housing.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Hülle mindestens eine Anschlagfläche zur axialen Positionierung im Gehäuse auf. Mithin erfolgt die axiale Positionierung, insbesondere auch die axiale Fixierung des in der Hülle eingebetteten Stators im Gehäuse über die mindestens eine Anschlagfläche an der Hülle, wobei diese vorzugsweise im Bereich der umspritzten Wickelköpfe oder am Innendurchmesser des Statorblechpakets ausgebildet ist. Insbesondere ist die zur Aufnahme der mindestens einen Anschlagfläche an der Hülle vorgesehene Fläche am Gehäuse und/oder an einem Gehäusedeckel ausgebildet, wobei diese Flächen formschlüssig miteinander zusammenwirken können.According to one embodiment, the sleeve has at least one stop surface for axial positioning in the housing. Consequently, the axial positioning, in particular also the axial fixing of the stator embedded in the shell, takes place in the housing via the at least one stop surface on the shell, which is preferably formed in the area of the overmoulded end windings or on the inner diameter of the stator lamination stack. In particular, the surface provided for receiving the at least one stop surface on the casing is formed on the housing and/or on a housing cover, with these surfaces being able to interact with one another in a form-fitting manner.

Alternativ weist das Statorblechpaket mindestens eine Anschlagfläche zur axialen Positionierung im Gehäuse auf. Im Bereich der Anschlagfläche ist das Statorblechpaket somit nicht von dem Material der Hülle umgeben bzw. bedeckt, wobei die Statorbleche des Statorblechpakets im Bereich der Anschlagfläche derart ausgebildet sind, dass sie den Stator mit der Hülle am Gehäuse und/oder an einem Gehäusedeckel axial positionieren.Alternatively, the laminated core of the stator has at least one stop surface for axial positioning in the housing. In the area of the stop surface, the stator core is therefore not surrounded or covered by the material of the shell, the stator cores of the stator core being designed in the area of the stop surface in such a way that they axially position the stator with the shell on the housing and/or on a housing cover.

Das Gehäuse umschließt die Hülle bzw. den Stator und die Hülle wenigstens in radialer Richtung, vorzugsweise ferner in wenigstens eine axiale Richtung, insbesondere ferner an beiden Stirnseiten des Stators. Dies ist so zu verstehen, dass das Gehäuse zumindest über einen Teil der axialen Länge des Stators diesen radial außen um den gesamten Umfang umschließt. Insbesondere umschließt das Gehäuse den Stator und gegebenenfalls wenigstens einen Teil der Hülle über deren gesamte axiale Länge um den gesamten Umfang. Das Gehäuse kann den Stator zudem auch an einer axialen Stirnseite oder an beiden axialen Stirnseiten ganz oder teilweise umschließen, wobei insbesondere bei einer beidseitigen Ausführung das Gehäuse mehrteilig ausgeführt ist. In diesem Sinn ist wenigstens ein Gehäusedeckel vorgesehen, der eine Fläche zur Aufnahme der jeweiligen Anschlagfläche der Hülle bzw. des Statorblechpakets aufweist. Der jeweilige Gehäusedeckel begrenzt die Statoranordnung in axialer Richtung, wobei die Hülle am jeweiligen Gehäusedeckel zur Anlage kommt. Der jeweilige Gehäusedeckel ist als Teil des Gehäuses zu verstehen. Vorzugsweise sind an beiden axialen Enden des Strangpressprofils bzw. des Gehäusemantelabschnitts Gehäusedeckel befestigt, insbesondere angeschraubt, die über Stifte zentriert und bevorzugt über einen O-Ring abgedichtet sind.The housing encloses the shell or the stator and the shell at least in the radial direction, preferably also in at least one axial direction, in particular also on both end faces of the stator. This is to be understood in such a way that the housing encloses the stator radially on the outside around the entire circumference at least over part of the axial length of the stator. In particular, the housing encloses the stator and optionally at least part of the casing over its entire axial length around the entire circumference. The housing can also completely or partially enclose the stator on one axial end face or on both axial end faces, with the housing being designed in multiple parts, in particular in the case of a two-sided design. In this sense, at least one housing cover is provided, which has a surface for accommodating the respective stop surface of the casing or of the laminated core of the stator. The respective housing cover delimits the stator arrangement in the axial direction, with the shell coming to rest on the respective housing cover. The respective housing cover is to be understood as part of the housing. Housing covers are preferably fastened, in particular screwed on, to both axial ends of the extruded profile or the housing casing section, which are centered by means of pins and preferably sealed by means of an O-ring.

Bevorzugt weist der jeweilige Gehäusedeckel Mittel zur Zuführung eines Kühlmittels zum zumindest ersten Kühlkanal am Gehäuse auf. Anders gesagt kann der jeweilige Gehäusedeckel zumindest einen Kühlkanal zur Aufnahme eines Kühlmittels aufweisen, wobei der jeweilige Kühlkanal zumindest mit dem im Gehäuse angeordneten ersten Kühlkanal fluidisch verbunden ist. Im jeweiligen Gehäusedeckel können Nasen angeordnet sein, um die Strömungsrichtung des Kühlmittels anzupassen. Beispielsweise kann eine tangentiale Strömung um den Wickelkopf realisiert werden.The respective housing cover preferably has means for supplying a coolant to the at least first cooling channel on the housing. In other words, the respective housing cover can have at least one cooling channel for receiving a coolant, the respective cooling channel being fluidically connected at least to the first cooling channel arranged in the housing. Noses can be arranged in the respective housing cover in order to adjust the direction of flow of the coolant. For example, a tangential flow around the end winding can be implemented.

Ferner bevorzugt ist zwischen dem jeweiligen Gehäusedeckel und der Hülle ein sechster Kühlkanal ausgebildet, der wenigstens mit dem zumindest ersten Kühlkanal fluidisch verbunden ist. Der Kühlkanal ist insbesondere in radialer Richtung zwischen dem Gehäusedeckel und der Hülle ausgebildet. Alternativ kann die Führungskontur auch in die Hülle eingeprägt sein.Furthermore, a sixth cooling channel is preferably formed between the respective housing cover and the shell, which is fluidically connected at least to the at least first cooling channel. The cooling channel is formed in particular in the radial direction between the housing cover and the shell. Alternatively, the guiding contour can also be embossed into the casing.

Nach einem Ausführungsbeispiel ist an der Hülle stirnseitig wenigstens ein Kanalabschnitt ausgebildet, der wenigstens mit dem zumindest ersten Kühlkanal fluidisch verbunden ist. Der Kanalabschnitt kann einen zweiten Kühlkanal zur Aufnahme von Kühlmittel aufweisen. Der jeweilige zweite Kühlkanal kann an der Hülle hergestellt werden, indem das Transfer-Molding-Werkzeug mit entsprechenden Formelementen den jeweiligen Kühlkanal auf die Oberfläche der Hülle prägt.According to one exemplary embodiment, at least one channel section is formed on the front side of the shell, which is fluidically connected at least to the at least first cooling channel. The channel section can have a second cooling channel for receiving coolant. The respective second cooling channel can be produced on the shell in that the transfer molding tool embosses the respective cooling channel onto the surface of the shell with corresponding shaped elements.

Der Kanalabschnitt bildet zusammen mit dem Gehäuse den jeweiligen Kühlkanal aus, der mit dem zumindest ersten Kühlkanal fluidisch verbunden ist. Der so gebildete Kühlkanal kann mäanderförmig an den Stirnseiten der Wickelköpfe angeordnet bzw. ausgebildet sein. In diesem Sinn können Kühlkanäle durch speziell angepasste Gehäusekonturen, Anschraublatten oder eine geeignete Umsetzung der Werkzeuge, beispielsweise zur Prägung von Konturen an der Hülle ferner unter, also radial innerhalb der Wickelköpfe in der Nähe des Rotors kühlen. Eine derartige Kühlung ist dann von Vorteil, wenn die Leistungsanforderungen auf eine andere Weise nicht erfüllt werden können. Durch zusätzliche Kühlflächen kann zusätzliche Kühlleistung realisiert werden, insbesondere bei hohen Leistungsanforderungen. Zusätzlich erfolgt die Kühlung in der Nähe des Rotors, was sich wiederum positiv auf die Kühlwirkung am Rotor auswirkt. Bei einer niedrigeren Rotortemperatur können günstigere Magnetmateriale verwendet werden.Together with the housing, the channel section forms the respective cooling channel, which is fluidically connected to the at least first cooling channel. The cooling channel formed in this way can be arranged or formed in a meandering manner on the end faces of the end windings. In this sense, cooling ducts can also cool below, i.e. radially inside, the end windings in the vicinity of the rotor through specially adapted housing contours, screw-on slats or a suitable implementation of the tools, for example for embossing contours on the casing. Such cooling is advantageous when performance requirements cannot be met in any other way. Additional cooling capacity can be realized with additional cooling surfaces, especially in the case of high performance requirements. In addition, the cooling takes place in the vicinity of the rotor, which in turn has a positive effect on the cooling effect on the rotor. At a lower rotor temperature, cheaper magnet materials can be used.

Je nach Kühlanforderungen können verschiedene Kühlflächen zu- oder abgeschaltet werden. Das heißt, es kann beispielsweise die Wickelkopfstirnseite beidseitig, einseitig oder gar nicht gekühlt werden. Durch entsprechende Anpassung der Zu- und Abflüsse sowie der Dichtungsanordnungen können der Wickelkopfmantel radial innen und/oder außen, die Wickelkopfstirnseiten, die Statorblechpaket-Stirnseiten, der Statorblechpaket-Mantel und/oder die Statornut zu- oder abgeschaltet werden.Depending on the cooling requirements, different cooling surfaces can be switched on or off. This means that, for example, the end of the winding head can be cooled on both sides, on one side or not at all. By appropriate adjustment of the inflow and outflow and the sealing arrangements, the winding overhang can be switched on or off radially on the inside and/or outside, the end windings on the end faces, the end faces of the laminated core of the stator, the laminated core of the stator and/or the stator slot.

Phasen des Stators bzw. Kontaktenden dieser Phasen, können die Hülle durchdringen und aus der Hülle herausragen. In diesem Sinn sind Phasen des Stators durch die Hülle hindurchgeführt. Diese treten bevorzugt in Form von einzelnen Drähten aus der Hülle hervor, die mit einem Anschlusselement elektrisch verbunden werden bzw. sind. Mithin ist an den Phasen des Stators ein Anschlusselement vorgesehen.Phases of the stator or contact ends of these phases can penetrate the shell and protrude from the shell. In this sense, phases of the stator are passed through the shell. These preferably emerge from the sheath in the form of individual wires, which are or are electrically connected to a connection element. A connection element is therefore provided on the phases of the stator.

Nach einem Ausführungsbeispiel ist das Anschlusselement in der Hülle eingebettet. Mithin ist das Anschlusselement von dem Material der Hülle umgeben, insbesondere umspritzt. Nach einem Ausführungsbeispiel ist das Anschlusselement im jeweiligen Gehäusedeckel integriert.According to one embodiment, the connection element is embedded in the shell. Consequently, the connecting element is surrounded, in particular overmoulded, by the material of the shell. According to one embodiment, the connection element is integrated in the respective housing cover.

Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Maschine mit einem Rotor und der erfindungsgemäßen Statoranordnung. Unter einer elektrischen Maschine ist beispielsweise eine Traktionsmaschine zu verstehen, wobei diese ferner einen Rotor aufweist. Die elektrische Maschine kann beispielsweise als Synchronmaschine oder Asynchronmaschine ausgebildet sein. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine als Innenläufer ausgebildete elektrische Maschine, bei der der Rotor radial innerhalb des Stators angeordnet ist. Im Sinne der Erfindung wird als Rotor die Gesamtheit der in der elektrischen Maschine rotierenden Teile verstanden. Insbesondere sind Rotorbleche, die Rotorwelle und Wuchtscheiben zum Rotor zugehörig. Der Stator ist drehfest mit dem Gehäuse verbunden und somit stationär am Gehäuse aufgenommen. Vorteilhaft weist eine solche elektrische Maschine die vorbeschriebenen Vorteile auf.The invention also relates to an electrical machine with a rotor and the stator arrangement according to the invention. An electrical machine is to be understood, for example, as a traction machine, which also has a rotor. The electrical machine can be designed, for example, as a synchronous machine or an asynchronous machine. The invention relates in particular to an electrical machine designed as an internal rotor, in which the rotor is arranged radially inside the stator. In the sense of the invention the rotor is understood to be all of the rotating parts in the electrical machine. In particular, rotor laminations, the rotor shaft and balancing disks belong to the rotor. The stator is non-rotatably connected to the housing and is therefore held in a stationary manner on the housing. Such an electrical machine advantageously has the advantages described above.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Statoranordnung wird der Stator von einem zumindest zweiteiligen Werkzeug umschlossen und in dem Werkzeug zentriert, derart, dass zwischen dem Stator und dem zweiteiligen Werkzeug ein Freiraum besteht, wobei der Freiraum mittels eines Transfer-Molding-Verfahrens mit einem Duroplast ausgefüllt wird, um die Hülle auszubilden, in der der Stator eingebettet ist, wobei das Werkzeug entfernt wird und der in der Hülle eingebettete Stator in ein erwärmtes, als Strangpressprofil ausgebildetes Gehäuse axial eingeschoben wird, und wobei durch Abkühlung des Gehäuses eine zumindest kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäuse erzeugt wird. Der in der Hülle eingebettete Stator, insbesondere das Statorblechpaket, weist eine Übermaßpassung zum Gehäuse auf, sodass eine Erwärmung des Gehäuses zum Einschieben des Stators notwendig ist, wodurch das Gehäuse zumindest teil- oder abschnittsweise vergrößert wird. Optional kann der Stator abgekühlt werden bevor dieser axial in das erwärmte Gehäuse eingeschoben wird. Dadurch schrumpft zumindest die Hülle teil- oder abschnittsweise, sodass das axiale Einschieben des in der Hülle eingebetteten Stators in das Gehäuse erleichtert wird. Erst durch die Abkühlung des Gehäuses und gegebenenfalls Erwärmung des Stators auf Prozesstemperatur, insbesondere Raumtemperatur, erfolgt der Pressverband zwischen dem Gehäuse und der Hülle.In a method according to the invention for producing the stator arrangement according to the invention, the stator is surrounded by an at least two-part tool and centered in the tool in such a way that there is a free space between the stator and the two-part tool, the free space being filled by means of a transfer molding process with a Duroplast is filled in to form the shell in which the stator is embedded, the tool being removed and the stator embedded in the shell being pushed axially into a heated housing designed as an extruded profile, and cooling of the housing at least creating a non-positive connection is generated between the stator core and the housing. The stator embedded in the casing, in particular the laminated core of the stator, has an interference fit with the housing, so that the housing has to be heated in order to insert the stator, as a result of which the housing is enlarged at least in part or in sections. Optionally, the stator can be cooled down before it is pushed axially into the heated housing. As a result, at least the shell shrinks in part or in sections, so that the axial insertion of the stator embedded in the shell into the housing is facilitated. The press fit between the housing and the shell only takes place when the housing cools and the stator is optionally heated to the process temperature, in particular room temperature.

Als „umschlossen“ wird dabei verstanden, dass der Stator in dem Transfer-Molding-Werkzeug eingeschlossen ist. Insbesondere weist das Transfer-Molding-Werkzeug einen zentralen Zylinder auf, der in den Stator eingreift und zudem wenigstens eine, bevorzugt zwei Hülsen oder Schalen, die den Stator umgibt bzw. umgeben, sowie stirnseitige Teile, die sich an den Zylinder und die Hülse in axialer Richtung abschlie-ßen. Diese Grundgeometrie wird dahingehend abgewandelt, dass Vor- und Rücksprünge dort vorgesehen sind, wo beispielsweise Wickelköpfe oder ein Anschlusselement umgriffen werden bzw. wird. Das Werkzeug kann an seinen Oberflächen zudem für entsprechende Ausführungen der Statoranordnung Geometrien als Negativ aufweisen, beispielsweise um Kanalgeometrien bzw. Kühlkanäle auszubilden.“Enclosed” is understood to mean that the stator is enclosed in the transfer molding tool. In particular, the transfer molding tool has a central cylinder that engages in the stator and also at least one, preferably two, sleeves or shells that surround or surround the stator, as well as end-face parts that attach to the cylinder and the sleeve in complete in the axial direction. This basic geometry is modified in such a way that projections and recesses are provided where, for example, winding heads or a connecting element are or will be gripped. The tool can also have geometries as a negative on its surfaces for corresponding designs of the stator arrangement, for example in order to form channel geometries or cooling channels.

Das Werkzeug weist vorzugsweise Zentriermittel auf, die zumindest an zwei Punkten am Stator anliegen, um diesen gegenüber dem Werkzeug zu zentrieren, d. h. in radialer-, axialer- und Umfangsrichtung zu positionieren.The tool preferably has centering means which bear against the stator at at least two points in order to center it with respect to the tool, ie. H. to be positioned in the radial, axial and circumferential direction.

In einer Ausführungsform weist das Werkzeug Durchgangsöffnungen auf, durch die Phasen des Stators oder mit den Phasen verbundene Drähte oder Kontaktenden durchgeführt werden, wobei die nach dem Durchführen der Phasen oder der Drähte verbleibende lichte Fläche der Durchgangsöffnungen mittels eines Dichtmittels verschlossen werden. Dieses Dichtmittel, beispielsweise ein Silikonkissen, befindet sich vorzugweise schon vor dem Durchführen der Phasen vor, in oder nach der Aussparung im Werkzeug. Alternativ kann das Dichtmittel auch nachträglich angebracht werden. Das Duroplast ist auf diese Weise durch die Dichtmittel daran gehindert, an den Durchgangsöffnungen während des Spritzverfahrens zu entweichen, schließt jedoch die Phasen oder Anschlüsse abgedichtet ein. Kontaktenden der Phasen oder Anschlüsse sind dann von außerhalb der Hülle zugänglich und werden beispielsweise im Fall der Phasen mit einem Anschlusselement versehen, dass dann außerhalb der Hülle angeordnet ist.In one embodiment, the tool has through-openings through which the phases of the stator or wires or contact ends connected to the phases are fed through, the clear surface of the through-openings remaining after the phases or the wires have been fed through being closed by means of a sealant. This sealant, for example a silicone pad, is preferably located before, in or after the recess in the tool before the phases are carried out. Alternatively, the sealant can also be applied later. The thermoset is thus prevented by the sealing means from escaping at the through-openings during the molding process, but sealingly encloses the phases or terminals. Contact ends of the phases or terminals are then accessible from outside the shell and, for example in the case of the phases, are provided with a terminal element that is then arranged outside the shell.

Alternativ wird wenigstens ein Anschlusselement vor dem Transfer-Molding im Werkzeug platziert, sodass das jeweilige Anschlusselement vom Material der Hülle umgegeben ist bzw. darin integriert wird.Alternatively, at least one connection element is placed in the tool before transfer molding, so that the respective connection element is surrounded by the material of the shell or is integrated therein.

Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Statoranordnung gelten sinngemäß ebenfalls für die erfindungsgemäße elektrische Maschine gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt sowie das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem dritten Erfindungsaspekt, und umgekehrt. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The above definitions and statements on technical effects, advantages and advantageous embodiments of the stator arrangement according to the invention also apply analogously to the electric machine according to the invention according to the second aspect of the invention and the method according to the invention according to the third aspect of the invention, and vice versa. It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hierbei zeigt

1 eine stark vereinfachte Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit einem Rotor und einer erfindungsgemäßen Statoranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 einen Ausschnitt einer Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Statoranordnung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine nach 1,
3 eine erste schematische Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Statoranordnung nach 2 ohne Gehäuse,
4 eine zweite schematische Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Statoranordnung nach 2 und 3 ohne Gehäuse,
5 einen Abschnitt einer stark vereinfacht dargestellten Abwicklung eine Kanalgeometrie der erfindungsgemäßen Statoranordnung nach 1 bis 4, und
6 eine erste schematische Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Statoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform ohne Gehäuse,
7 eine zweite schematische Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Statoranordnung nach 6 ohne Gehäuse,
8 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Statoranordnung nach 6 und 7 ohne Gehäuse,
9 eine schematische Ansicht eines Anschlusselements der erfindungsgemäßen Statoranordnung nach 6 bis 8,
10 eine stark vereinfachte Teilquerschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Statoranordnung nach 6 bis 9.

Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings, with the same or similar elements being provided with the same reference symbols. Here shows

1 a highly simplified longitudinal sectional view of an electrical machine according to the invention with a rotor and a stator arrangement according to the invention according to a first embodiment,
2 a detail of a cross-sectional representation of a stator arrangement according to the invention of the electrical machine according to the invention 1 ,
3 a first schematic perspective view of the stator according to the invention 2 without housing,
4 a second schematic perspective view of the stator according to the invention 2 and 3 without housing,
5 a section of a greatly simplified development of a channel geometry of the stator arrangement according to the invention 1 until 4 , and
6 a first schematic perspective view of the stator assembly according to the invention according to a second embodiment without a housing,
7 a second schematic perspective view of the stator according to the invention 6 without housing,
8th a schematic side view of the stator assembly according to the invention 6 and 7 without housing,
9 a schematic view of a connection element of the stator arrangement according to the invention 6 until 8th ,
10 a highly simplified partial cross-sectional representation of the stator arrangement according to the invention 6 until 9 .

Gemäß 1 weist eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 1 eine Statoranordnung, umfassend ein Gehäuse 2, auf. Das Gehäuse 2 ist mehrteilig ausgebildet und weist einen ersten und zweiten Gehäusedeckel 2a, 2b sowie einen axial dazwischen angeordneten Gehäusemantelabschnitt 2c auf. Alternativ kann der Gehäusemantelabschnitt 2c mit einem der Gehäusedeckel 2a, 2b einteilig ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Gehäusemantelabschnitt 2c topfförmig ausgebildet. Vorliegend ist der Gehäusemantelabschnitt 2c des Gehäuses 2 als Aluminiumstrangpressprofil ausgebildet.According to 1 an electric machine 1 according to the invention has a stator arrangement comprising a housing 2 . The housing 2 is designed in several parts and has a first and second housing cover 2a, 2b and a housing casing section 2c arranged axially in between. Alternatively, the housing casing section 2c can be designed in one piece with one of the housing covers 2a, 2b. In this case, the housing jacket section 2c is pot-shaped. In the present case, the housing casing section 2c of the housing 2 is designed as an extruded aluminum profile.

2 zeigt einen teilweisen Querschnitt durch die Statoranordnung. Demnach ist im Gehäusemantelabschnitt 2c des Gehäuses 2 ein in einer Hülle 5 aus einem Duroplast eingebetteter Stator 4 mit an einem Statorblech 7 eines Statorblechpakets 11 ausgebildeten Statornuten 8 und in den Statornuten 8 angeordneten Drahtwicklungen 9 angeordnet. Zur Drehmomentabstützung und Zentrierung des Stators 4 gegenüber dem Gehäuse 2 ist der Gehäusemantelabschnitt 2c des Gehäuses 2 über einen Presssitz mit dem Statorblechpaket 11 verbunden. Dadurch können eine Verschraubung und/oder weitere zur drehfesten Verbindung vorgesehene formschlüssige Elemente, insbesondere Formelemente, entfallen, wobei insbesondere Bauteile und Kosten eingespart werden. 2 shows a partial cross-section through the stator assembly. Accordingly, in the housing casing section 2c of the housing 2 there is a stator 4 embedded in a casing 5 made of a duroplast with stator slots 8 formed on a stator lamination 7 of a stator core 11 and wire windings 9 arranged in the stator slots 8 . For torque support and centering of the stator 4 relative to the housing 2, the housing jacket section 2c of the housing 2 is connected to the stator lamination stack 11 via a press fit. As a result, a screw connection and/or other positive-locking elements, in particular shaped elements, provided for the non-rotatable connection can be omitted, with components and costs being saved in particular.

Der Gehäusemantelabschnitt 2c ist im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet und weist eine unstrukturierte, also eine im Wesentlichen glatte innere Mantelfläche 22, auf. Das Statorblechpaket 11 weist eine entsprechende äußere Mantelfläche 10 auf, die sich an der inneren Mantelfläche 22 des Gehäusemantelabschnitts 2c abstützt. Im Gehäusemantelabschnitt 2c sind eine Vielzahl von ersten Kühlkanälen 6 zur Aufnahme und Durchführung eines Kühlmittels, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, zur Flüssigkühlung des Stators 4 angeordnet. Die ersten Kühlkanäle 6 sind vorliegend im Querschnitt kreisförmig ausgebildet und erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander in axialer Richtung des Gehäuses 2, also parallel zu einer Längsachse A des Stators 4 gemäß 8. Die Querschnittsform der ersten Kühlkanäle 6 kann im Strangpressverfahren bei der Herstellung des Gehäusemantelabschnitts 2c prinzipiell beliebig ausgebildet sein. Die ersten Kühlkanäle 6 sind über den Umfang verteilt gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet. Das Kühlmittel strömt in Längsrichtung des Stators 4 durch die ersten Kühlkanäle 6, die im Gehäuse 2 ausgebildet sind, um die elektrische Maschine 1, insbesondere den Stator 4, zu kühlen.The housing jacket section 2c is essentially sleeve-shaped and has an unstructured, that is to say an essentially smooth, inner jacket surface 22 . The stator laminated core 11 has a corresponding outer lateral surface 10 which is supported on the inner lateral surface 22 of the housing casing section 2c. A plurality of first cooling ducts 6 for accommodating and passing through a coolant, in particular a cooling liquid, for liquid cooling of the stator 4 are arranged in the housing jacket section 2c. In the present case, the first cooling channels 6 have a circular cross section and extend essentially parallel to one another in the axial direction of the housing 2, ie parallel to a longitudinal axis A of the stator 4 according to FIG 8th . In principle, the cross-sectional shape of the first cooling ducts 6 can be of any desired configuration in the extrusion process during the production of the housing jacket section 2c. The first cooling ducts 6 are distributed over the circumference and arranged at a uniform distance from one another. The coolant flows in the longitudinal direction of the stator 4 through the first cooling channels 6 which are formed in the housing 2 in order to cool the electric machine 1, in particular the stator 4.

Ein Rotor 3 der elektrischen Maschine 1 ist radial innerhalb des Stators 4 angeordnet sowie rotierbar dazu ausgebildet. Beispielsweise kann der Rotor 3 drehfest mit einer Rotorwelle verbunden sein, wobei diese antriebswirksam mit einem Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein kann. Demgegenüber ist der Stator 4 bzw. das Statorblechpaket 11 drehfest im Gehäuse 3 aufgenommen. Der Rotor 3 ist in 1 gezeigt. Zudem ist axial vor und hinter dem Stator 4 jeweils ein Wickelkopf 21 angeordnet, der ebenfalls in 1 zu sehen ist. Der Rotor 3 und die Wickelköpfe 21 sind im zweiten Ausführungsbeispiel nach 6 bis 10 analog zu 1 angeordnet und ausgebildet.A rotor 3 of the electrical machine 1 is arranged radially inside the stator 4 and is designed to be rotatable thereto. For example, the rotor 3 can be connected in a torque-proof manner to a rotor shaft, which can be coupled in a drivingly effective manner to a drive wheel of a vehicle. In contrast, the stator 4 or the stator lamination stack 11 is accommodated in the housing 3 in a rotationally fixed manner. The rotor 3 is in 1 shown. In addition, a winding overhang 21 is arranged axially in front of and behind the stator 4, which is also in 1 you can see. The rotor 3 and the end windings 21 are in the second embodiment 6 until 10 analogous to 1 arranged and formed.

3 zeigt die Statoranordnung ohne Gehäuse 2. Die Hülle 5 und das Statorblechpaket 11 sind ebenfalls hülsenförmig ausgebildet und weisen eine unstrukturierte, also eine im Wesentlichen glatte äußere Mantelfläche 10 auf. Die Hülle 5 weist zwei Stirnseiten 5a, 5b sowie eine innere Mantelfläche 5c auf. Der Stator 4 sowie die Wickelköpfe 21 sind in der Hülle 5 mit Ausnahme der äußeren Mantelfläche 10 des Statorblechpakets 11 eingekapselt. 3 shows the stator arrangement without the housing 2. The casing 5 and the laminated core 11 of the stator are also designed in the form of a sleeve and have an unstructured, that is to say a substantially smooth, outer lateral surface 10. The shell 5 has two end faces 5a, 5b and an inner lateral surface 5c. The stator 4 and the end windings 21 are encapsulated in the casing 5 with the exception of the outer lateral surface 10 of the laminated core 11 of the stator.

Durch die Hülle 5 sind ferner - in hier nicht gezeigter Weise - Phasen 18 des Stators 4 hindurchgeführt, wobei sich axial erstreckende Drähte 24 der Phasen 18 an der ersten Stirnseite 5a aus der Hülle 5 heraustreten. Dies ist auch auf der rechten Seite in 1 gezeigt, wobei die Drähte 24 der Phasen 18 durch den ersten Gehäusedeckel 2a hindurchgeführt sind. Die Drähte 24 sind dazu vorgesehen, mit einem - hier nicht gezeigten - Anschlusselement elektrisch verbunden zu werden. Das Statorblechpaket 11 weist entsprechend 1 an beiden axialen Enden jeweils eine axiale Anschlagfläche 32 zur axialen Positionierung im Gehäuse 2 auf. Der jeweilige Gehäusedeckel 2a, 2b kommt an der dazugehörigen Anschlagfläche 32 des Statorblechpakets 11 axial zur Anlage. 1 zeigt stark schematisch, dass der erste Gehäusedeckel 2a eine Fläche zur Aufnahme einer jeweiligen Anschlagfläche 32 des Statorblechpakets 11 aufweist. Anders gesagt kommt der Gehäusedeckel 2a am Statorblechpaket 11 axial zur Anlage. Der Anschlag des zweiten Gehäusedeckels 2b am Statorblechpaket 11 ist hier nicht gezeigt. Denkbar ist auch, dass die Hülle 5 Anschlagflächen für mindestens einen der Gehäusedeckel 2a, 2b zur axialen Positionierung des Stators 4 im Gehäuse 2 aufweist.Phases 18 of the stator 4 are also passed through the shell 5 - in a manner not shown here - with axially extending wires 24 of the phases 18 on the first end face 5a of the shell 5 stepping out. This is also on the right in 1 shown, wherein the wires 24 of the phases 18 are passed through the first housing cover 2a. The wires 24 are intended to be electrically connected to a connecting element--not shown here. The stator core 11 has accordingly 1 an axial stop surface 32 for axial positioning in the housing 2 on both axial ends. The respective housing cover 2a, 2b comes to rest axially on the associated stop surface 32 of the laminated core 11 of the stator. 1 shows highly schematically that the first housing cover 2a has a surface for accommodating a respective stop surface 32 of the laminated core 11 of the stator. In other words, the housing cover 2a comes to rest axially on the laminated core 11 of the stator. The stop of the second housing cover 2b on the stator core 11 is not shown here. It is also conceivable that the casing 5 has abutment surfaces for at least one of the housing covers 2a, 2b for the axial positioning of the stator 4 in the housing 2.

An der zweiten Stirnseite 5b der Hülle 5 ist gemäß 4 stirnseitig wenigstens ein Kanalabschnitt 17 ausgebildet, der mit den ersten Kühlkanälen 6 fluidisch verbunden ist. Der Kanalabschnitt 17 bildet mit dem dort anliegenden Gehäuse 2 einen spiralförmig von radial außen nach radial innen verlaufenden zweiten Kühlkanal 12 aus. Der Kanalabschnitt 17 kann auch von radial innen nach radial außen verlaufen. An der zweiten axialen Stirnseite 5b der Hülle 5 ist der Kanalabschnitt 17 im Bereich eines Wickelkopfes 21, wie er in 1 angedeutet ist, mäanderförmig ausgebildet. An der stirnseitigen Fläche 5a der Hülle 5 ist gemäß 3 radial außerhalb der Drähte 24 der Phasen 18 eine als O-Ring ausgebildete Dichtung 14 vorgesehen, die den zweiten Kühlkanal 12 gegenüber einem nicht dargestellten Rotor abdichten. Auf der gegenüberliegenden Seite des Stators 4, die in 4 gezeigt ist, ist an der inneren Mantelfläche 5c der Hülle 5 eine als O-Ring ausgebildete Dichtung 14 vorgesehen.On the second end face 5b of the shell 5 is according to 4 at least one channel section 17 is formed on the end face, which is fluidically connected to the first cooling channels 6 . The channel section 17, together with the housing 2 lying there, forms a second cooling channel 12 running in a spiral shape from radially outside to radially inside. The channel section 17 can also run radially from the inside to the outside. On the second axial end face 5b of the sleeve 5, the channel section 17 is in the area of a winding overhang 21, as shown in 1 is indicated, formed meandering. On the front surface 5a of the shell 5 is according to 3 radially outside of the wires 24 of the phases 18 is a seal 14 designed as an O-ring, which seals off the second cooling channel 12 with respect to a rotor (not shown). On the opposite side of the stator 4, which in 4 is shown, a seal 14 designed as an O-ring is provided on the inner lateral surface 5c of the sleeve 5 .

Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Statoranordnung wird der Stator 4 von einem zumindest zweiteiligen Werkzeug umschlossen und in dem Werkzeug zentriert, und zwar derart, dass zwischen dem Stator 4 und dem mehrteiligen Werkzeug ein Freiraum gebildet wird. Der Freiraum wird mittels eines Transfer-Molding-Verfahrens mit Duroplast ausgefüllt, um die Hülle 5 auszubilden, in der der Stator 4 eingebettet wird. Nachdem die Hülle 5 ausgebildet wurde, wird das mehrteilige Werkzeug, vorzugsweise radial und/oder axial entformt. Nach Entfernung des Werkzeugs wir der in der Hülle 5 eingebettete Stator 4 in ein erwärmtes, als Strangpressprofil ausgebildetes Gehäuse 2 axial eingeschoben, wobei durch Abkühlung des Gehäuses 2 eine zumindest kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Statorblechpaket 11 und dem Gehäuse 2 bzw. dem Gehäusemantelabschnitt 2c erzeugt wird.According to a method according to the invention for producing the stator arrangement, the stator 4 is surrounded by an at least two-part tool and centered in the tool in such a way that a free space is formed between the stator 4 and the multi-part tool. The free space is filled with duroplast by means of a transfer molding process in order to form the casing 5 in which the stator 4 is embedded. After the shell 5 has been formed, the multi-part tool is removed from the mold, preferably radially and/or axially. After removing the tool, the stator 4 embedded in the casing 5 is pushed axially into a heated housing 2 designed as an extruded profile, with the cooling of the housing 2 creating an at least non-positive connection between the stator core 11 and the housing 2 or the housing jacket section 2c .

In der stark schematisch dargestellten Statoranordnung nach 1 sind der erste Gehäusedeckel 2a und der zweite Gehäusedeckel 2b als Lagerschild zu verstehen. In 6 bis 8 ist das Gehäuse 2 wiederum zur Vereinfachung nicht gezeigt. Die Gehäusedeckel 2a, 2b sind nach 1 am Gehäusemantelabschnitt 2c verschraubt und zentriert. Zudem ist zwischen dem jeweiligen Gehäusedeckel 2a, 2b und dem Gehäusemantelabschnitt 2c stirnseitig eine umlaufende Dichtung 14 angeordnet. Nach 1 sind außerdem radial zwischen dem Gehäusemantelabschnitt 2c und der Hülle 5 auf beiden axialen Seiten des Statorblechpakets 11 umlaufende Dichtungen 14 angeordnet. Die in den Figuren gezeigten Dichtungen 14 sind im Querschnitt im Wesentlichen kreisrund dargestellt. Die Dichtungen 14 können demnach als O-Ringe ausgebildet sein. Denkbar sind jedoch auch andere sinnvolle Dichtungselemente. Ferner kann ein Dichtpapier oder eine Dichtmasse an Stelle eines Dichtelements zwischen den jeweiligen Bauteilen vorgesehen werden.In the highly diagrammatically illustrated stator arrangement 1 the first housing cover 2a and the second housing cover 2b are to be understood as an end shield. In 6 until 8th the housing 2 is again not shown for the sake of simplicity. The housing cover 2a, 2b are after 1 screwed and centered on the housing shell section 2c. In addition, a circumferential seal 14 is arranged on the face side between the respective housing cover 2a, 2b and the housing jacket section 2c. After 1 are also arranged radially between the housing shell portion 2c and the shell 5 on both axial sides of the stator core 11 circumferential seals 14. The seals 14 shown in the figures are shown as essentially circular in cross section. The seals 14 can therefore be designed as O-rings. However, other sensible sealing elements are also conceivable. Furthermore, a sealing paper or a sealing compound may be provided in place of a sealing member between the respective components.

Anhand von 1 wird die Durchführung des Kühlmittels durch die Statoranordnung beschrieben. Das Kühlmittel wird axial auf der Kronenseite, hier der linken Seite, der Statoranordnung zugeführt. Auch eine radiale Zuführung an der inneren Mantelfläche der Hülle 5 ist denkbar. Radial innerhalb des linken Wickelkopfes 21 ist an der inneren Mantelfläche 5c der Hülle 5 eine Kanalgeometrie 29 ausgebildet, was in 1 auf der linken Seite angedeutet ist. Diese Kanalgeometrie 29 ist in 5 exemplarisch in einem Ausschnitt einer Abwicklung näher dargestellt. Auf der rechten Seite der Statoranordnung kann je nach Anordnung der Dichtelemente 14 ebenfalls eine Kanalgeometrie 29 analog ausgebildet sein.Based on 1 the passage of the coolant through the stator arrangement is described. The coolant is fed axially to the crown side, here the left side, of the stator arrangement. A radial feed on the inner lateral surface of the sleeve 5 is also conceivable. A channel geometry 29 is formed radially inside the left end winding 21 on the inner lateral surface 5c of the sleeve 5, which in 1 is indicated on the left. This channel geometry 29 is in 5 shown in more detail as an example in a section of a development. Depending on the arrangement of the sealing elements 14, a channel geometry 29 can also be formed analogously on the right-hand side of the stator arrangement.

Nach 5 knickt ein axial verlaufender vierter Kühlkanal 26 im Gehäusedeckel 2a vom Einlass gesehen, der mit dem Bezugszeichen 15 versehen ist, in Umfangsrichtung des Stators 4 ab und erstreckt sich auf Höhe des in 1 links dargestellten Wickelkopfes 21 mäanderförmig um den Wickelkopf 21. Mit dem vierten Kühlkanal 26 fluidisch verbunden ist der in 4 gezeigte Kanalabschnitt 17 mit dem zweiten Kühlkanal 12, der das Kühlmittel in einen sich radial außerhalb des Wickelkopfes 21 befindlichen fünften Kühlkanal 27 leitet. Der zweite Kühlkanal 12 wird einerseits durch den Kanalabschnitt 17 und andererseits durch den zweiten Gehäusedeckel 2b gebildet. Über den fünften Kühlkanal 27 wird das Kühlmittel den ersten Kühlkanälen 6 im Gehäusemantelabschnitt 2c zugeführt. Der zweite Gehäusedeckel 2b weist somit Mittel zur Zuführung des Kühlmittels zum zumindest ersten Kühlkanal 6 am Gehäuse 2 bzw. am Gehäusemantelabschnitt 2c auf.After 5 an axially extending fourth cooling channel 26 in the housing cover 2a, seen from the inlet, which is provided with the reference number 15, bends in the circumferential direction of the stator 4 and extends at the height of the in 1 winding head 21 shown on the left meanders around the winding head 21. Fluidically connected to the fourth cooling channel 26 is the in 4 duct section 17 shown with the second cooling duct 12, which directs the coolant into a fifth cooling duct 27 located radially outside of the end winding 21. The second cooling channel 12 is formed on the one hand by the channel section 17 and on the other hand by the second housing cover 2b. The coolant is supplied to the first cooling channels 6 in the housing jacket section 2c via the fifth cooling channel 27 . The second housing cover 2b thus has means for supplying the coolant to at least the first cooling channel 6 on the housing 2 or on the housing shell section 2c.

Das Kühlmittel verläuft durch die ersten Kühlkanäle 6 vom ersten Wickelkopf 21 an der Kronenseite zum zweiten Wickelkopf 21 an der Anschlussseite. Auf der Anschlussseite, also auf der nach 1 rechten Seite, fließt das Kühlmittel von den ersten Kühlkanälen 6 über einen sich teilweise radial und teilweise axial erstreckenden sechsten Kühlkanal 28 am ersten Gehäusedeckel 2a ab. Der Auslass ist hier nicht dargestellt, er kann sich je nach Anordnung der Dichtelemente radial und/oder axial im ersten Gehäusedeckel 2a erstrecken. Der zweite, fünfte und sechste Kühlkanal 12, 27, 28 sowie die Kanalgeometrie 29 stellen sicher, dass die Wärme an den Wickelköpfen 21 axial und radial abgeführt wird. Durch Anpassung der Transfer-Molding-Werkzeuge können Konturen in den Duroplasten der Hülle 5 eingeprägt werden. Dadurch können die Kühlkanäle beliebig ausgeformt werden und verlaufen. Alternativ oder ergänzend können beispielsweise durch Nasen im Gehäusedeckel 2a, 2b die Strömungsrichtung des Kühlmittels angepasst werden. Insbesondere kann dadurch eine tangentiale Strömung um den jeweiligen Wickelkopf 21 erzielt werden. Allgemein kann die Zu- und Abfuhr des Kühlmittels auch umgekehrt, also von der Anschlussseite zur Kronenseite, also vorliegend von rechts nach links, erfolgen.The coolant runs through the first cooling channels 6 from the first end winding 21 on the crown side to the second end winding 21 on the connection side. On the connection side, i.e. on the after 1 right side, the coolant flows from the first cooling channels 6 via a partially radially and partially axially extending sixth cooling channel 28 on the first housing cover 2a. The outlet is not shown here; depending on the arrangement of the sealing elements, it can extend radially and/or axially in the first housing cover 2a. The second, fifth and sixth cooling channel 12, 27, 28 and the channel geometry 29 ensure that the heat at the end windings 21 is dissipated axially and radially. Contours can be embossed in the thermosets of the shell 5 by adapting the transfer molding tools. As a result, the cooling channels can be shaped and run as desired. Alternatively or additionally, the direction of flow of the coolant can be adjusted, for example, by means of lugs in the housing cover 2a, 2b. In particular, a tangential flow around the respective end winding 21 can thereby be achieved. In general, the coolant can also be supplied and removed in reverse, ie from the connection side to the crown side, ie in the present case from right to left.

6 bis 10 stellen ein alternatives Ausführungsbeispiel der Statoranordnung dar. Es werden nachfolgend die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel nach 1 bis 4 erläutert. Im Übrigen ist die Statoranordnung nach 6 bis 10 im Wesentlichen identisch zur Statoranordnung nach 1 bis 5. 6 until 10 represent an alternative exemplary embodiment of the stator arrangement. The differences from the first exemplary embodiment are explained below 1 until 4 explained. Otherwise, the stator arrangement is 6 until 10 essentially identical to the stator arrangement 1 until 5 .

In diesem Ausführungsbeispiel ist an der Hülle 5 eine Ausformung 16 ausgebildet, die ein darunter verborgenes Anschlusselement 19 umhüllt. Das Anschlusselement 19 ist mit den Phasen 18 analog zu 3 verbunden. Das Anschlusselement 19 ist in der Hülle 5 eingebettet. Von dem Anschlusselement 19 sind lediglich 3-Phasen-Anschlüsse 25 zu erkennen, sogenannte AC-Anschlüsse. Je nach Bauraumbedingungen und Anforderung können diese Anschlüsse 25, wie im vorliegenden Fall dargestellt, mit umspritzt sein oder nicht. Ein Vorteil ohne Anschlüsse, wie beispielsweise im ersten Ausführungsbeispiel dargestellt, besteht darin, dass das Werkzeug zum Transfer-Molding der Hülle 5 einfacher ausgestaltet und somit kostengünstiger ausgebildet sein kann. Der Vorteil umspritzter Anschlüsse 25 bzw. eines umspritzten Anschlusselements 19 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass eine Isolierung zwischen den drei Phasen und Stabilisierung der Phasen über das Kunststoffmaterial bzw. das Duroplast realisiert wird. Dadurch können zusätzliche Komponenten entfallen.In this exemplary embodiment, a formation 16 is formed on the shell 5, which encloses a connection element 19 hidden underneath. The connection element 19 is analogous to the phases 18 3 tied together. The connection element 19 is embedded in the cover 5 . Only 3-phase connections 25 can be seen from the connection element 19, so-called AC connections. Depending on the installation space conditions and requirements, these connections 25, as shown in the present case, may or may not be overmoulded. An advantage without connections, as shown for example in the first exemplary embodiment, is that the tool for transfer-molding the sleeve 5 can be designed in a simpler manner and can therefore be designed in a more cost-effective manner. The advantage of encapsulated connections 25 or an encapsulated connection element 19 according to the second exemplary embodiment is that insulation between the three phases and stabilization of the phases is realized via the plastic material or the duroplast. This means that additional components can be omitted.

Die Hülle 5 weist nach 6 und 8 in Verbindung mit 10 außerdem einen dritten Kühlkanal 23 auf, der vollständig von dem Material der Hülle 5 umgeben ist. Der dritte Kühlkanal 23 wird bei der Herstellung der Hülle 5 mit ausgeprägt, sodass das Kühlmittel am Stator 4 bzw. am Gehäusemantelabschnitt 2c entlang fließen kann. Vorliegend ist lediglich ein dritter Kühlkanal 23 vorgesehen. Die Anzahl der dritten Kühlkanäle 23 und ihre Anordnung am Außenumfang der Hülle 5 kann beliebig gewählt werden. Gemäß 10 ist ferner zu erkennen, dass zwischen dem Material der Hülle 5 am dritten Kühlkanal 23 und dem Gehäuse 2 ein Spalt 31 ausgebildet ist, sodass an diesem radialen Vorsprung der Hülle 5 keine Kraftübertragung erfolgen kann. Die Drehmomentabstützung erfolgt gänzlich über den Presssitz zwischen der Hülle 5 und dem Gehäuse 2.The shell 5 shows 6 and 8th combined with 10 also has a third cooling channel 23 which is completely surrounded by the material of the shell 5. The third cooling channel 23 is also formed during the production of the shell 5, so that the coolant can flow along the stator 4 or the housing jacket section 2c. Only a third cooling channel 23 is provided here. The number of third cooling channels 23 and their arrangement on the outer circumference of the shell 5 can be selected as desired. According to 10 It can also be seen that a gap 31 is formed between the material of the sleeve 5 on the third cooling channel 23 and the housing 2, so that no power transmission can take place on this radial projection of the sleeve 5. The torque is supported entirely by the press fit between the sleeve 5 and the housing 2.

Nach 8 und 9 sind weitere Dichtungen 14 vorgesehen. Gemäß 8 sind an den axialen Enden des Gehäusemantelabschnitts 2c je eine Dichtung 14 vorgesehen. Außerdem sind gemäß 9 die drei Anschlüsse 25 sowie eine radiale Öffnung 13 an der ersten Stirnseite 5a der Hülle 5 jeweils von einer Dichtung 14 umgeben. Die ersten Kühlkanäle 6 im Gehäuse 2 bzw. im Gehäusemantelabschnitt 2c sind analog zur ersten Ausführungsform nach 2 ausgebildet. Auch in diesem Fall können die Dichtungen 14 als O-Ringe ausgebildet sein. Die Dichtungen 14 am Gehäusemantelabschnitt 2c können ebenfalls im ersten Ausführungsbeispiel nach 1 bis 4 vorgesehen sein, wie teilweise in 1 gezeigt ist. Mithin sind an mehreren Flächen der Hülle 5 Dichtungen 14 zur Abdichtung der Hülle 5 gegenüber dem Gehäuse 2 oder einem weiteren Bauteil angeordnet. Die Dichtungen 14 können in entsprechende Nuten oder Ausnehmungen an der Oberfläche der Hülle 5 und/oder des Gehäuses 2 aufgenommen sein.After 8th and 9 additional seals 14 are provided. According to 8th a seal 14 is provided at each of the axial ends of the housing jacket section 2c. In addition, according to 9 the three connections 25 and a radial opening 13 on the first end face 5a of the casing 5 are each surrounded by a seal 14 . The first cooling channels 6 in the housing 2 or in the housing jacket section 2c are analogous to the first embodiment 2 educated. In this case, too, the seals 14 can be in the form of O-rings. The seals 14 on the housing shell section 2c can also be used in the first exemplary embodiment 1 until 4 be provided, as partly in 1 is shown. Thus, 5 seals 14 are arranged on several surfaces of the shell to seal the shell 5 relative to the housing 2 or another component. The seals 14 can be accommodated in corresponding grooves or recesses on the surface of the casing 5 and/or the housing 2.

BezugszeichenlisteReference List

11: Elektrische Maschineelectrical machine
22: GehäuseHousing
2a2a: Erster GehäusedeckelFirst case cover
2b2 B: Zweiter GehäusedeckelSecond case cover
2c2c: Gehäusemantelabschnitthousing shell section
33: Rotorrotor
44: Statorstator
55: HülleCovering
5a5a: Erste Stirnseite der HülleFirst face of the envelope
5b5b: Zweite Stirnseite der HülleSecond face of the shell
5c5c: Innere Mantelfläche der HülleInner surface of the shell
66: Erster KühlkanalFirst cooling channel
77: Statorblechstator lamination
88th: Statornutstator slot
99: Drahtwicklungwire wrap
1010: Äußere Mantelfläche des StatorblechpaketsOuter surface of the stator core
1111: Statorblechpaketstator core
1212: Zweiter KühlkanalSecond cooling channel
1313: Öffnungopening
1414: Dichtungpoetry
1515: Einlassinlet
1616: Ausformungmolding
1717: Kanalabschnittcanal section
1818: Phasenphases
1919: Anschlusselementconnection element
2121: Wickelkopfwinding head
2222: Innere Mantelfläche des GehäusesInner surface of the housing
2323: Dritter KühlkanalThird cooling channel
2424: Drahtwire
2525: AnschlussConnection
2626: Vierter KühlkanalFourth cooling channel
2727: Fünfter KühlkanalFifth cooling channel
2828: Sechster KühlkanalSixth cooling channel
2929: Kanalgeometriechannel geometry
3131: Spaltgap
3232: Anschlagfläche des Statorblechpaketsstop surface of the stator core
AA: Längsachselongitudinal axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102019205752 A1 [0003]

Claims

Stator arrangement for an electrical machine (1), comprising a housing (2) and a stator (4) embedded therein in a casing (5) made of a duroplast, with stator slots (8) and formed on a stator lamination (7) of a stator lamination stack (11). Wire windings (9) arranged in the stator slots (8), the housing (2) being designed as an extruded profile and being connected to the stator core (11) via a press fit to support the torque of the stator (4), the housing (2) having at least one first cooling channel (6) for receiving a coolant.

Stator arrangement according to claim 1 , wherein the housing (2) is designed as an aluminum extruded profile.

Stator arrangement according to one of the preceding claims, wherein a seal (14) for sealing the casing (5) relative to the housing (2) or a further component is arranged on at least one surface of the casing (5).

Stator arrangement according to one of the preceding claims, wherein the stator core (11) has at least one stop surface (32) for axial positioning in the housing (2).

Stator arrangement according to claim 4 , wherein at least one housing cover (2a) is provided which has a surface for receiving the respective stop surface (32).

Stator arrangement according to claim 5 , wherein the respective housing cover (2a) has means for supplying a coolant to at least the first cooling channel (6) on the housing (2).

Stator arrangement according to claim 5 or 6 , A sixth cooling channel (28) being formed between the respective housing cover (2a) and the shell (5), which is fluidically connected at least to the at least first cooling channel (6).

Stator arrangement according to one of the preceding claims, wherein at least one channel section (17) is formed on the end face of the shell (5) and is fluidically connected at least to the at least first cooling channel (6).

Stator arrangement according to one of the preceding claims, wherein phases (18) of the stator (4) are passed through the casing (5).

Stator arrangement according to one of the preceding claims, wherein a connection element (19) is provided on phases (18) of the stator (4).

Stator arrangement according to claim 10 , wherein the connection element (19) is embedded in the casing (5).

Electrical machine (1) with a rotor (3) and a stator arrangement according to one of the preceding claims.

Method for producing a stator arrangement according to one of Claims 1 until 11 , wherein the stator (4) is surrounded by an at least two-part tool and is centered in the tool in such a way that there is a free space between the stator (4) and the at least two-part tool, the free space being formed by means of a transfer molding process with duroplast is filled to form the shell (5) in which the stator (4) is embedded, the tool being removed and the stator (4) embedded in the shell (5) being placed in a heated housing (2) designed as an extruded profile is pushed in axially, cooling of the housing (2) producing an at least non-positive connection between the laminated core (11) of the stator (4) and the housing (2).