EP4320704A1 - Elektrische maschine - Google Patents

Elektrische maschine

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Publication number
EP4320704A1
EP4320704A1 EP22718054.4A EP22718054A EP4320704A1 EP 4320704 A1 EP4320704 A1 EP 4320704A1 EP 22718054 A EP22718054 A EP 22718054A EP 4320704 A1 EP4320704 A1 EP 4320704A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator
insulating coating
electrical machine
electrical
air gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22718054.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Menhart
Stefan Riess
Johann Oswald
Carsten Sonntag
Andrä Carotta
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4320704A1 publication Critical patent/EP4320704A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
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    • H02K3/345—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation between conductor and core, e.g. slot insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
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    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/10—Applying solid insulation to windings, stators or rotors, e.g. applying insulating tapes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil

Definitions

  • the present invention relates to an electrical machine, in particular an electrical axial flow machine.
  • An electrical axial flow machine is known from WO 01/11755 A1, which has a disk-shaped rotor arranged on a shaft and two stators arranged coaxially to the rotor.
  • the rotor has permanent magnets.
  • the permanent magnets are positively connected to a surrounding plastic. Together with the permanent magnets and the shaft, the plastic forms a dimensionally stable unit.
  • electrical axial flow machines are known in different designs with one or more stators and one or more rotors.
  • the electric powertrain has components for storing energy, converting energy, and conducting energy.
  • the components for converting energy have an electrical machine, for example an axial flux machine.
  • an insulating coating on the conductors for example a copper wire, is used to insulate conductors of stator windings from a stator.
  • an insulating paper can be used to line stator slots in which the conductors are located.
  • the insulating paper protrudes from the stator slot on both sides by at least 2 to 4 mm, depending on the voltage level.
  • the air gap surface is cylindrical in electrical radial flow machines and has a constant distance from a main axis of the electrical radial flow machine, a protrusion of the insulating paper on both sides reduces a power and torque density linearly.
  • the air gap area is an annular area which is arranged around a main axis of the electric axial flux machine. Insulation paper protruding radially from a stator slot on both sides consequently reduces the electromagnetically active area quadratically and acts on a power density approximately to the third power.
  • the protruding insulating paper significantly reduces the power density, particularly on an outer diameter of a stator of the electrical axial flow machine.
  • an electric machine in one aspect, includes a stator, a rotor, and an air gap between the stator and the rotor.
  • the stator includes a stator body, a stator winding, an insulating coating disposed between the stator winding and the stator body to provide electrical insulation between the stator winding and the stator body, and a local depression provided in the stator body.
  • the insulating coating is placed in the local depression.
  • the local depression is arranged on a side of the stator body facing the air gap.
  • the insulation coating is arranged exclusively in the local depression on the side of the stator body that faces the air gap.
  • the electric machine is designed as an electric axial flux machine and the stator and the rotor with the air gap in between are arranged coaxially to one another in a direction axial to a main axis of the electric axial flux machine.
  • the local depression is formed such that in the direction axial to the main axis a common height of the stator body and the insulation coating arranged in the local depression is less than or equal to a height of the stator body outside a region of the local depression.
  • the stator body has a stator tooth and a stator yoke, and the local depression is provided in the stator tooth.
  • the insulating coating is provided on the stator yoke on a side of the stator yoke facing the air gap.
  • the insulating coating is arranged directly on the stator.
  • the insulating coating is provided on a side face of the stator tooth adjoining the stator yoke.
  • a spacer element for forming a cooling channel between the insulating coating and the stator winding is provided between the insulating coating, which is provided on the side face of the stator tooth adjacent to the stator yoke, and the stator winding.
  • the insulating coating is applied to the stator by painting or fluidized bed sintering or by injection molding around the stator, in particular by transfer molding or injection molding.
  • a compact electric machine is realized in which the dimensions of the electric machine and the dimensions of the individual components are optimized or minimized.
  • the electromagnetically active area is increased or maximized in order to increase a power density within a predetermined installation space of the electrical machine.
  • a conventionally used insulating paper can be dispensed with completely or at least partially.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of an electric axial flow machine according to an embodiment
  • FIG. 2 is a schematic exploded view of the axial flux electric machine according to the embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a part of a stator body with a stator winding of the electric axial flux machine according to the embodiment
  • Fig. 4 is a schematic sectional view of a portion taken along a section BB in Fig. 3 according to the embodiment.
  • Fig. 5 is a schematic sectional view of a portion along an A-A section in Fig. 3 according to the embodiment.
  • the embodiment shows an axial flux electric machine having two stators and a rotor located therebetween, the present invention is not limited to this embodiment. Rather, the present invention can be used on different types of electrical axial flow machines and on different types of electrical radial flow machines.
  • the electric machine of the present invention may be used in an electric powertrain of a motor vehicle.
  • the electric drive train has components for storing energy, for converting energy and for conduction of energy.
  • the electrical machine for example in the form of an axial flow machine, has the components for converting energy.
  • 1 to 5 are schematic views of an axial flux electric machine according to the embodiment.
  • reference numeral 1 denotes the axial flux electric machine
  • reference numeral 2 denotes a first stator
  • reference numeral 3 denotes a stator body having a stator winding
  • reference numeral 4 denotes a rotor
  • reference numeral 5 denotes a second stator 6 denotes a stator tooth
  • 7 denotes an insulating coating
  • 8 denotes the stator winding
  • 9 denotes a housing
  • 10 denotes a stator yoke
  • 11 denotes a local recess
  • 12 denotes a main axis
  • reference numeral 13 denotes an axial direction
  • reference numeral 14 denotes an air gap
  • reference numeral 15 denotes a spacer.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of the axial flux electric machine 1 according to the embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic exploded view of the axial flux electric machine 1 according to the embodiment.
  • the electrical axial flow machine 1 has a main axis 12 .
  • the main axis 12 is an axis around which the rotor 4 of the axial flux electric machine 1 rotates and around which the first stator 2 and the second stator 5 are arranged substantially concentrically.
  • the axial direction 13 is a direction that is axial to the main axis 12 .
  • the first stator, the second stator 5 and the rotor 4 are arranged coaxially with each other in a direction axial to the main axis 12 of the axial-flow electric machine 1 with the air gap 14 therebetween shown in FIGS. 4 and 5 .
  • Each of the first stator 2 and the second stator 5 has a respective stator body 3 on which a respective stator winding 8 is located.
  • Each respective stator body 3 has a plurality of stator teeth 6 and a stator yoke 10 as shown in FIG.
  • the respective stator windings 8 are formed from one or more electrical conductors, around which an electrical insulation layer is provided for electrical insulation of the electrical conductors from the environment.
  • stator 2 For the sake of simplicity, only one stator is assumed here below, with the following explanations applying to at least one of the first stator 2 and the second stator 5 .
  • stator tooth 6 only one stator tooth 6 is assumed below, with the following explanations applying to at least one of several stator teeth of both the first stator 2 and the second stator 5 as well as the first stator 2 and the second stator 5 .
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a part of the stator body 3 with the stator winding 8 of the electric axial flux machine 1 according to the embodiment.
  • the stator winding 8 is wound around the stator teeth 6 in a radial direction of the stator and a circumferential direction of the stator.
  • An insulating coating 7 is provided between the stator winding 8 and the stator tooth 6 in order to provide electrical insulation between the stator winding 7 and the stator tooth 6 .
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of a portion along a section BB in FIG. 3 according to the embodiment
  • FIG. 5 is a schematic sectional view of a portion along a section AA in FIG. 3 according to the embodiment of the embodiment shows.
  • the stator or the stator tooth 6 is non-rotatably coupled or connected to the housing 9 which is, for example, a housing of the electrical axial flow machine 1 .
  • the stator tooth 6 has a local depression 11 in which the insulating coating 7 is arranged.
  • the local depression 11 is provided on a side of the stator tooth 6 facing the air gap 14 . This means that the local indentation faces the rotor 4 across the air gap 14 .
  • the local recess 11 is formed in such a way that in the axial direction 13, i.e. the direction axial to the main axis (12), a common height of the stator body or stator tooth 6 and the insulating coating 7 arranged in the local recess 11 is preferably smaller or is equal to a height of the stator body or stator tooth 6 outside a region of the local depression 11 .
  • the insulating coating 7 can be provided on the stator yoke 10 on a side of the stator yoke 10 facing the air gap 14 .
  • the insulation coating 7 can be provided on a side face of the stator tooth 6 adjoining the stator yoke 10 .
  • the insulating coating 7 can also be arranged directly on the stator.
  • a spacer element 15 can be provided for forming a cooling channel between the insulating coating 7 and the stator winding 8 .
  • the spacer 15 is provided between the insulating coating 7 provided on the side face of the stator tooth 6 adjacent to the stator yoke 10 and the stator winding 8 .
  • the insulating coating 7 can be a coating that can be applied to the areas to be coated in a continuous layer, for example in an automated process. The coating can be applied, for example, by painting or fluidized bed coating.
  • the insulating coating 7 can be applied by overmolding the stator in a tool, in particular by transfer molding or injection molding.
  • the insulation coating 7 is preferably applied directly to the areas of the stator to be coated, so that the insulation coating 7 is firmly connected to the areas of the stator to be coated, creating a mechanical and thermal connection between the insulation coating 7 and surfaces of the areas of the stator to be coated .
  • an insulating coating 7 is provided between the stator winding 8 and the stator 2, 5 in an electrical machine, preferably an axial flow machine, of any design.
  • the main function of the insulating coating 7 is to implement an additional second insulating measure that effectively electrically insulates the electrical conductor insulated with the insulating layer in the event of a fault in the insulating layer of the electrical conductor, i.e. a winding insulation, from the stator and adjacent electrically conductive components.
  • the insulating coating 7 covers or envelops with a sufficient thickness the areas in which clearances and creepage distances are not reached in the event of a fault in the winding insulation. Areas include, but are not limited to, surfaces of the stator tooth, the stator yoke, and generally adjacent and near surfaces of electrically conductive components.
  • stator body is exposed locally to accommodate the insulating coating 7, so that the insulating coating does not increase the dimensions of the electromagnetically active components or increases them only slightly or only locally in relation to a mechanical air gap of the machine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Eine elektrische Maschine weist einen Stator, einen Rotor und einen sich zwischen dem Stator und dem Rotor befindenden Luftspalt (14) auf. Der Stator weist einen Statorkörper (6, 10), eine Statorwicklung (8), eine zwischen der Statorwicklung (8) und dem Statorkörper (6, 10) angeordnete Isolationsbeschichtung (7) zum Vorsehen einer elektrischen Isolation zwischen der Statorwicklung (7) und dem Statorkörper (6, 10) und eine in dem Statorkörper (6, 10) vorgesehene lokale Vertiefung (11) auf. Die Isolationsbeschichtung (7) ist in der lokalen Vertiefung (11) angeordnet ist. Die lokale Vertiefung (11) ist an einer dem Luftspalt (14) zugewandten Seite des Statorkörpers (6, 10) angeordnet.

Description

Beschreibung
Bezeichnung der Erfindung
Elektrische Maschine
Gebiet der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Axialflussmaschine.
Stand der Technik
Aus der WO 01/11755 A1 ist eine elektrische Axialflussmaschine bekannt, die einen an einer Welle angeordneten scheibenförmigen Rotor und zwei koaxial zu dem Rotor angeordnete Statoren aufweist. Der Rotor weist Permanentmagnete auf. Die Permanentmagnete sind formschlüssig mit einem umgebenden Kunststoff verbunden. Der Kunststoff bildet zusammen mit den Permanentmagneten und der Welle eine formstabile Einheit.
Allgemein sind elektrische Axialflussmaschinen in unterschiedlichen Bauformen mit einem oder mehreren Statoren und einem oder mehreren Rotoren bekannt.
Ebenso ist ein elektrischer Antriebsstrang bekannt. Der elektrische Antriebsstrang weist Komponenten zum Speichern von Energie, zum Wandeln von Energie und zum Leiten von Energie auf. Die Komponenten zum Wandeln von Energie weisen eine elektrische Maschine, zum Beispiel eine Axialflussmaschine, auf.
Bei einer derartigen elektrischen Maschine dient zum Isolieren von Leitern von Statorwicklungen gegenüber einem Stator eine Isolationsbeschichtung der Leiter, zum Beispiel eines Kupferdrahts. Weiterhin kann ein Isolierpapier zum Auskleiden von Statornuten verwendet werden, in denen sich die Leiter befinden. Dadurch wird in einem Fehlerfall der Isolationsbeschichtung der Leiter eine Isolationswirkung weiter aufrechterhalten, da der aufgrund des Fehlerfalls freiliegende Leiter durch das Isolationspapier gegenüber angrenzenden elektrisch leitenden Bauteilen eines anderen elektrischen Potentials, insbesondere dem Stator, elektrisch isoliert wird.
Bei Verwendung von Isolationspapier ist es lediglich möglich, eine einzelne Statornut einer einfachen Geometrie abzudecken. Dreidimensionale Geometrien sind lediglich schwer oder gar nicht abzudecken. Zum Einhalten von Luft und Kriechstrecken und zum Kompensieren von Fertigungs- und Positionierungenauigkeiten wird abhängig von einer Spannungslage ein beidseitiger Überstand des Isolierpapiers aus der Statornut von üblicherweise mindestens 2 bis 4mm vorgesehen.
Für eine hohe Leistungs- und Drehmomentdichte ist es notwendig, in einem gegebenen Bauraum eine elektromagnetisch aktive Fläche in einem Luftspalt der elektrischen Maschine zu maximieren. Da bei elektrischen Radialflussmaschinen die Luftspaltfläche zylinderförmig ausgebildet ist und einen konstanten Abstand zu einer Hauptachse der elektrischen Radialflussmaschine aufweist, verringert ein beidseitiger Überstand des Isolierpapiers eine Leistungs- und Drehmomentdichte linear. Bei Axialflussmaschinen ist die Luftspaltfläche eine Kreisringfläche, die um eine Hauptachse der elektrischen Axialflussmaschine angeordnet ist. Ein beidseitig radial aus einer Statornut überstehendes Isolationspapier verringert folglich die elektromagnetisch aktive Fläche folglich quadratisch und wirkt auf eine Leistungsdichte ungefähr mit der dritten Potenz ein. Insbesondere an einem Außendurchmesser eines Stators der elektrischen Axialflussmaschine verringert das überstehende Isolationspapier die Leistungsdichte erheblich.
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Es ist demgemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Maschine, insbesondere eine Axialflussmaschine, zu schaffen bei der innerhalb eines vorbestimmten Bauraums eine elektromagnetisch aktive Fläche in einem Luftspalt erhöht ist, ohne Abmessungen des Stators oder der elektrischen Maschine zu erhöhen.
Technische Lösung
Die Aufgabe wir mit den in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Maßnahmen gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt weist eine elektrische Maschine einen Stator, einen Rotor und einen sich zwischen dem Stator und dem Rotor befindenden Luftspalt auf. Der Stator weist einen Statorkörper, eine Statorwicklung, eine zwischen der Statorwicklung und dem Statorkörper angeordnete Isolationsbeschichtung zum Vorsehen einer elektrischen Isolation zwischen der Statorwicklung und dem Statorkörper und eine in dem Statorkörper vorgesehene lokale Vertiefung auf. Die Isolationsbeschichtung ist in der lokalen Vertiefung angeordnet ist. Die lokale Vertiefung ist an einer dem Luftspalt zugewandten Seite des Statorkörpers angeordnet.
Gemäß einer Ausgestaltung ist die Isolationsbeschichtung an der dem Luftspalt zugewandten Seite des Statorkörpers ausschließlich in der lokalen Vertiefung angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die elektrische Maschine als elektrische Axialflussmaschine ausgebildet ist und sind der Stator und der Rotor mit dem sich dazwischen befindenden Luftspalt koaxial zueinander in einer Richtung axial zu einer Hauptachse der elektrischen Axialflussmaschine angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die lokale Vertiefung derart ausgebildet, dass in der Richtung axial zu der Hauptachse eine gemeinsame Höhe des Statorkörpers und der in der lokalen Vertiefung angeordneten Isolationsbeschichtung kleiner oder gleich einer Höhe des Statorkörpers außerhalb eines Bereichs der lokalen Vertiefung ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Statorkörper einen Statorzahn und ein Statorjoch auf und ist die lokale Vertiefung in dem Statorzahn vorgesehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Isolationsbeschichtung an einer dem Luftspalt zugewandten Seite des Statorjochs auf dem Statorjoch vorgesehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Isolationsbeschichtung direkt auf dem Stator angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Isolationsbeschichtung auf einer an das Statorjoch angrenzenden Seitenfläche des Statorzahns vorgesehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist zwischen der Isolationsbeschichtung, die auf der an das Statorjoch angrenzenden Seitenfläche des Statorzahns vorgesehen ist, und der Statorwicklung ein Abstandselement zum Ausbilden eines Kühlkanals zwischen der Isolationsbeschichtung und der Statorwicklung vorgesehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Isolationsbeschichtung durch Lackieren oder Wirbelsintern oder durch Umspritzen des Stators, insbesondere durch Spritzpressen bzw. Transfer Molding oder Spritzgießen, auf den Stator aufgebracht.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß dem Aspekt und dessen Ausgestaltungen wird eine kompakte elektrische Maschine realisiert, bei der Abmessungen der elektrischen Maschine und Abmessungen der einzelnen Komponenten optimiert bzw. minimiert werden.
Genauer gesagt wird zum Erhöhen einer Leistungsdichte innerhalb eines vorbestimmten Bauraums der elektrischen Maschine die elektromagnetisch aktive Fläche erhöht bzw. maximiert. Ebenso kann vollständig oder mindestens teilweise auf ein herkömmlich verwendetes Isolierpapier verzichtet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer elektrischen Axialflussmaschine gemäß einer Ausführungsform;
Fig. 2 eine schematische Explosionsansicht der elektrischen Axialflussmaschine gemäß der Ausführungsform;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Teils eines Statorkörpers mit einer Statorwicklung der elektrischen Axialflussmaschine gemäß der Ausführungsform;
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht eines Bereichs entlang eines Schnitts B- B in Fig. 3 gemäß der Ausführungsform; und
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht eines Bereichs entlang eines Schnitts A- A in Fig. 3 gemäß der Ausführungsform.
Beschreibung der Ausführungsform
Bevor detailliert auf die Beschreibung der Ausführungsform eingegangen wird, ist anzumerken, dass, obgleich die Ausführungsform eine elektrische Axialflussmaschine mit zwei Statoren und einem sich dazwischen befindenden Rotor zeigt, die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist. Vielmehr ist die vorliegende Erfindung an unterschiedlichen Typen von elektrischen Axialflussmaschinen und an unterschiedlichen Typen von elektrischen Radialflussmaschinen anwendbar.
Die elektrische Maschine der vorliegenden Erfindung kann in einem elektrischen Antriebsstrang eines Kraftahrzeugs verwendet werden. Der elektrische Antriebsstrang weist Komponenten zum Speichern von Energie, zum Wandeln von Energie und zum Leiten von Energie auf. Die Komponenten zum Wandeln von Energie weisen die elektrische Maschine, zum Beispiel in Form einer Axialflussmaschine, auf.
Fig. 1 bis Fig. 5 zeigen schematische Ansichten einer elektrischen Axialflussmaschine gemäß der Ausführungsform.
In Fig. 1 bis Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 1 die elektrische Axialflussmaschine, bezeichnet das Bezugszeichen 2 einen ersten Stator, bezeichnet das Bezugszeichen 3 einen Statorkörper mit einer Statorwicklung, bezeichnet das Bezugszeichen 4 einen Rotor, bezeichnet das Bezugszeichen 5 einen zweiten Stator, bezeichnet das Bezugszeichen 6 einen Statorzahn, bezeichnet das Bezugszeichen 7 eine Isolationsbeschichtung, bezeichnet das Bezugszeichen 8 die Statorwicklung, bezeichnet das Bezugszeichen 9 ein Gehäuse, bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Statorjoch, bezeichnet das Bezugszeichen 11 eine lokale Vertiefung, bezeichnet das Bezugszeichen 12 eine Flauptachse, bezeichnet das Bezugszeichen 13 eine axiale Richtung, bezeichnet das Bezugszeichen 14 einen Luftspalt und bezeichnet das Bezugszeichen 15 ein Abstandselement.
Es wird auf Fig. 1 und Fig. 2 verwiesen, wobei Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht der elektrischen Axialflussmaschine 1 gemäß der Ausführungsform und Fig. 2 eine schematische Explosionsansicht der elektrischen Axialflussmaschine 1 gemäß der Ausführungsform zeigt.
Die elektrische Axialflussmaschine 1 weist eine Hauptachse 12 auf. Die Hauptachse 12 ist eine Achse, um die sich der Rotor 4 der elektrischen Axialflussmaschine 1 dreht und um die der erste Stator 2 und der zweite Stator 5 im Wesentlichen konzentrisch angeordnet sind. Die axiale Richtung 13 ist eine Richtung, die axial zu der Hauptachse 12 verläuft.
Der erste Stator, der zweite Stator 5 und der Rotor 4 sind mit dem sich dazwischen befindenden Luftspalt 14, der in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt ist, koaxial zueinander in einer Richtung axial zu der Hauptachse 12 der elektrischen Axialflussmaschine 1 angeordnet. Jeder des ersten Stators 2 und des zweiten Stators 5 weist einen jeweiligen Statorkörper 3 auf, auf dem sich eine jeweilige Statorwicklung 8 befindet. Jeder jeweilige Statorkörper 3 weist mehrere Statorzähne 6 und ein Statorjoch 10 auf, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Die jeweiligen Statorwicklungen 8 sind aus einem oder mehreren elektrischen Leitern ausgebildet, um die herum zur elektrischen Isolation der elektrischen Leiter gegenüber einer Umgebung eine elektrische Isolationsschicht vorgesehen ist.
Im weiteren Verlauf wird hier zur Vereinfachung lediglich von einem Stator ausgegangen, wobei die nachfolgenden Ausführungen für mindestens einen des ersten Stators 2 und des zweiten Stators 5 gelten.
Weiterhin wird im weiteren Verlauf lediglich von einem Statorzahn 6 ausgegangen, wobei die nachfolgenden Ausführungen für mindestens einen von mehreren Statorzähnen sowohl des ersten Stators 2 oder des zweiten Stators 5 als auch des ersten Stators 2 und des zweiten Stators 5 gelten.
Es wird auf Fig. 3 verwiesen, wobei Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Teils des Statorkörpers 3 mit der Statorwicklung 8 der elektrischen Axialflussmaschine 1 gemäß der Ausführungsform zeigt.
Die Statorwickung 8 ist in einer radialen Richtung des Stators und einer Umfangsrichtung des Stators um den Statorzahn 6 gewickelt.
Zwischen der Statorwicklung 8 und dem Statorzahn 6 ist eine Isolationsbeschichtung 7 zum Vorsehen einer elektrischen Isolation zwischen der Statorwicklung 7 und dem Statorzahn 6 vorgesehen.
Es wird auf Fig. 4 und Fig. 5 verwiesen, wobei Fig. 4 eine schematische Schnittansicht eines Bereichs entlang eines Schnitts B-B in Fig. 3 gemäß der Ausführungsform und Fig. 5 eine schematische Schnittansicht eines Bereichs entlang eines Schnitts A-A in Fig. 3 gemäß der Ausführungsform zeigt. Der Stator bzw. der Statorzahn 6 ist mit dem Gehäuse 9, das zum Beispiel ein Gehäuse der elektrischen Axialflussmaschine 1 ist, drehfest gekoppelt oder verbunden.
Der Statorzahn 6 weist eine lokale Vertiefung 11 auf, in der die Isolationsbeschichtung 7 angeordnet ist. Die lokale Vertiefung 11 ist an einer dem Luftspalt 14 zugewandten Seite des Statorzahns 6 vorgesehen. Das heißt, dass die lokale Vertiefung über den Luftspalt 14 dem Rotor 4 gegenüberliegt.
Die lokale Vertiefung 11 ist derart ausgebildet, dass in der axialen Richtung 13 , das heißt, der Richtung axial zu der Hauptachse (12), eine gemeinsame Höhe des Statorkörpers bzw. Statorzahns 6 und der in der lokalen Vertiefung 11 angeordneten Isolationsbeschichtung 7 vorzugsweise kleiner oder gleich einer Höhe des Statorkörpers bzw. Statorzahns 6 außerhalb eines Bereichs der lokalen Vertiefung 11 ist.
Zusätzlich zum Vorsehen der Isolationsbeschichtung 7 an der dem Luftspalt 14 zugewandten Seite des Statorzahns 6 kann die Isolationsbeschichtung 7 an einer dem Luftspalt 14 zugewandten Seite des Statorjochs 10 auf dem Statorjoch 10 vorgesehen sein.
Weiterhin kann die Isolationsbeschichtung 7 auf einer an das Statorjoch 10 angrenzenden Seitenfläche des Statorzahns 6 vorgesehen sein.
Die Isolationsbeschichtung 7 kann weiterhin direkt auf dem Stator angeordnet sein.
Um ein Kühlen der Statorwicklung 8 mittels eines Kühlfluids, zum Beispiel eines Kühlöls, zuzulassen, kann ein Abstandselement 15 zum Ausbilden eines Kühlkanals zwischen der Isolationsbeschichtung 7 und der Statorwicklung 8 vorgesehen sein. Vorzugsweise ist das Abstandselement 15 zwischen der Isolationsbeschichtung 7, die auf der an das Statorjoch 10 angrenzenden Seitenfläche des Statorzahns 6 vorgesehen ist, und der Statorwicklung 8 vorgesehen. Die Isolationsbeschichtung 7 kann eine Beschichtung sein, die zum Beispiel in einem automatisierten Verfahren in einer durchgängigen Schicht auf die zu beschichteten Bereiche auftragbar ist. Die Beschichtung kann zum Beispiel durch Lackieren oder Wirbelsintern aufgetragen sein.
Weiterhin kann die Isolationsbeschichtung 7 durch Umspritzen des Stators in einem Werkzeug, insbesondere durch Spritzpressen bzw. Transfer Molding oder Spritzgießen, aufgetragen sein.
Die Isolationsbeschichtung 7 ist vorzugsweise direkt auf die zu beschichtenden Bereiche des Stators aufgetragen, so dass die Isolationsbeschichtung 7 fest mit den zu beschichtenden Bereichen des Stators verbunden ist, wodurch eine mechanische und thermische Anbindung zwischen der Isolationsbeschichtung 7 und Flächen der zu beschichtenden Bereiche des Stators entsteht.
Aus den vorhergehenden Ausführungen ist ersichtlich, dass eine Isolationsbeschichtung 7 zwischen der Statorwicklung 8 und dem Stator 2, 5 in einer elektrischen Maschine, vorzugsweise einer Axialflussmaschine, in beliebiger Bauform, vorgesehen ist. Die Hauptfunktion der Isolationsbeschichtung 7 ist ein Realisieren einer zusätzlichen zweiten Isolationsmaßnahme, die den mit der Isolationsschicht isolierten elektrischen Leiter im Fehlerfall der Isolationsschicht des elektrischen Leiters, das heißt, einer Wicklungsisolation, gegenüber dem Stator und angrenzenden elektrisch leitenden Bauteilen wirksam elektrisch isoliert. Die Isolationsbeschichtung 7 bedeckt bzw. umhüllt die Bereiche, in denen ein Unterschreiten von Luft- und Kriechstrecken im Fehlerfall der Wicklungsisolation vorliegt, mit einer ausreichenden Dicke. Zu den Bereichen zählen unter anderem Flächen des Statorzahns, des Statorjochs und allgemein angrenzende und nahe Flächen elektrisch leitender Bauteile.
Der Statorkörper ist zum Unterbringen der Isolationsbeschichtung 7 lokal freigestellt, so dass die Isolationsbeschichtung die Abmessungen der elektromagnetisch aktiven Komponenten nicht vergrößert bzw. im Verhältnis zu einem mechanischen Luftspalt der Maschine lediglich geringfügig oder lediglich lokal vergrößert. Obgleich die vorliegende Erfindung vorhergehend anhand von Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass verschiedene Ausgestaltungen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich auf die Offenbarung der Zeichnung verwiesen.
Liste der Bezugszeichen
1 elektrische Axialflussmaschine
2 erster Stator
3 Statorkörper mit Statorwicklung
4 Rotor
5 zweiter Stator
6 Statorzahn
7 Isolationsbeschichtung
8 Statorwicklung
9 Gehäuse
10 Statorjoch
11 lokale Vertiefung
12 Hauptachse
13 Axiale Richtung
14 Luftspalt
15 Abstandselement

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Maschine (1), die einen Stator (2, 5), einen Rotor (4) und einen sich zwischen dem Stator (2, 5) und dem Rotor (4) befindenden Luftspalt (14) aufweist, wobei der Stator (2, 5) aufweist: einen Statorkörper (6, 10); eine Statorwicklung (8); eine zwischen der Statorwicklung (8) und dem Statorkörper (6, 10) angeordnete Isolationsbeschichtung (7) zum Vorsehen einer elektrischen Isolation zwischen der Statorwicklung (7) und dem Statorkörper (6, 10); und eine in dem Statorkörper (6, 10) vorgesehene lokale Vertiefung (11), wobei die Isolationsbeschichtung (7) in der lokalen Vertiefung (11) angeordnet ist, und die lokale Vertiefung (11) an einer dem Luftspalt (14) zugewandten Seite des Statorkörpers (6, 10) angeordnet ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 , wobei die Isolationsbeschichtung (7) an der dem Luftspalt (14) zugewandten Seite des Statorkörpers (6, 10) ausschließlich in der lokalen Vertiefung (11) angeordnet ist.
3. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrische Maschine als elektrische Axialflussmaschine (1) ausgebildet ist und der Stator (2, 5) und der Rotor (4) mit dem sich dazwischen befindenden Luftspalt (14) koaxial zueinander in einer Richtung axial zu einer Hauptachse (12) der elektrischen Axialflussmaschine (1) angeordnet sind.
4. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 3, wobei die lokale Vertiefung (11) derart ausgebildet ist, dass in der Richtung axial zu der Hauptachse (12) eine gemeinsame Höhe des Statorkörpers (6, 10) und der in der lokalen Vertiefung (11) angeordneten Isolationsbeschichtung (7) kleiner oder gleich einer Höhe des Statorkörpers (6, 10) außerhalb eines Bereichs der lokalen Vertiefung (11) ist.
5. Elektrische Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Statorkörper einen Statorzahn (6) und ein Statorjoch (10) aufweist, und die lokale Vertiefung (11) in dem Statorzahn (6) vorgesehen ist.
6. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 5, wobei die Isolationsbeschichtung (7) an einer dem Luftspalt (14) zugewandten Seite des Statorjochs (10) auf dem Statorjoch (10) vorgesehen ist.
7. Elektrische Machine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolationsbeschichtung (7) direkt auf dem Stator (2, 5) angeordnet ist.
8. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die
Isolationsbeschichtung (7) auf einer an das Statorjoch (10) angrenzenden Seitenfläche des Statorzahns (6) vorgesehen ist.
9. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 8, wobei zwischen der Isolationsbeschichtung (7), die auf der an das Statorjoch (10) angrenzenden Seitenfläche des Statorzahns (6) vorgesehen ist, und der Statorwicklung (8) ein Abstandselement (15) zum Ausbilden eines Kühlkanals zwischen der Isolationsbeschichtung (7) und der Statorwicklung (8) vorgesehen ist.
10. Elektrische Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolationsbeschichtung (7) durch Lackieren oder Wirbelsintern oder durch Umspritzen des Stators (2,5), insbesondere durch Spritzpressen bzw. Transfer Molding oder Spritzgießen, auf den Stator aufgebracht ist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102024003603A1 (de) * 2024-10-31 2026-04-30 Mercedes-Benz Group AG Stator für eine Axialflussmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie Axialflussmaschine

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100702369B1 (ko) 1999-08-09 2007-04-02 페름 모터 게엠베하 전기 축류장치와 그 제조방법
JP3674523B2 (ja) * 2001-03-15 2005-07-20 三菱電機株式会社 回転電機の固定子及びその製造方法
JP3828015B2 (ja) 2002-01-08 2006-09-27 三菱電機株式会社 永久磁石形モータ及び永久磁石形モータの製造方法及び圧縮機及び冷凍サイクル装置
JP4993883B2 (ja) 2005-07-20 2012-08-08 ヤマハ発動機株式会社 回転電機及び電動車椅子
FR2998112B1 (fr) * 2012-11-12 2017-03-03 Renault Sas Support de bobine d'un stator d'une machine electrique rotative, stator comportant un tel support, machine electrique et vehicule associes
US20150091410A1 (en) 2013-10-02 2015-04-02 Regal Beloit Australia Pty Ltd. Axial flux electrical machines and methods of manufacturing the same.
EP3163717B1 (de) * 2014-06-24 2024-04-03 Kubota Corporation Stator eines elektromotors und kühlstruktur für eine dynamoelektrische maschine
DE102015212011A1 (de) * 2015-06-29 2016-12-29 Robert Bosch Gmbh Isolierprofil und Elektromotor
EP3223394A1 (de) 2016-03-22 2017-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Fluidgekühltes aktivteil, elektrische maschine und antriebssystem
US10916984B2 (en) 2018-03-27 2021-02-09 Regal Beloit America, Inc. Axial flux rotor and axial flux electric machine
DE102018219817A1 (de) * 2018-11-19 2020-05-20 Mahle International Gmbh Elektrische Maschine, insbesondere für ein Fahrzeug

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