EP4500673A1 - Stator - Google Patents

Stator

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Publication number
EP4500673A1
EP4500673A1 EP23713573.6A EP23713573A EP4500673A1 EP 4500673 A1 EP4500673 A1 EP 4500673A1 EP 23713573 A EP23713573 A EP 23713573A EP 4500673 A1 EP4500673 A1 EP 4500673A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator
shell element
cooling fluid
stator body
outlet openings
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
EP23713573.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian Nachtmann
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 EP4500673A1 publication Critical patent/EP4500673A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • 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 a stator for an electrical machine, comprising a stator body with a plurality of circumferentially distributed stator teeth and stator slots formed between the stator teeth and extending in the axial direction through the stator body, stator windings being arranged in the stator slots, the stator body having an outer one Has lateral surface, which is at least partially covered in the direction of gravity above the outer lateral surface by a irrigation device carrying a cooling fluid.
  • Electric motors are increasingly being used to drive motor vehicles in order to create alternatives to combustion engines that require fossil fuels.
  • Significant efforts have already been made to improve the suitability of electric drives for everyday use and to offer users the usual driving comfort.
  • This article describes a drive unit for an axle of a vehicle, which includes an electric motor which is arranged concentrically and coaxially to a bevel gear differential, with a switchable 2-speed planetary gear set being arranged in the power train between the electric motor and the bevel gear differential, which is also is positioned coaxially to the electric motor or the bevel gear differential or spur gear differential.
  • the drive unit has a very compact design and, thanks to the switchable 2-speed planetary gear set, allows a good compromise between climbing ability, acceleration and energy consumption.
  • Such drive units are also referred to as e-axles or electrically operated drive trains.
  • hybrid drive trains are also known.
  • Such drive trains of a hybrid vehicle usually include a combination of an internal combustion engine and a Electric motor, and enable - for example in metropolitan areas - purely electric operation with sufficient range and availability, especially for cross-country journeys. There is also the possibility of being driven simultaneously by the internal combustion engine and the electric motor in certain operating situations.
  • a stator for an electrical machine comprising a stator body with a plurality of circumferentially distributed stator teeth and stator slots formed between the stator teeth and extending in the axial direction through the stator body, stator windings being arranged in the stator slots, the stator body having a has an outer lateral surface, which is covered at least in sections in the direction of gravity above the outer lateral surface by a irrigation device carrying a cooling fluid, the irrigation device having a first cylindrical ring segment-shaped shell element with play on the outer lateral surface and a plurality of outlet openings for the cooling fluid, so that cooling fluid in the direction of gravity can be applied from the outlet openings to the outer lateral surface of the stator body, and the irrigation device further has a second shell element connected in the direction of gravity above the first shell element and connected to the first shell element, so that between the first shell element and the second shell element there is a Space leading to cooling fluid covering outlet openings is defined.
  • the two-part nature of the irrigation device means it can be manufactured and assembled particularly easily.
  • the irrigation device also allows a leak test of the irrigation device before installation with the stator body, so that possible leaks can be easily discovered during series production.
  • the two-part irrigation device can be assembled in a particularly simple manner, for example by pushing the already pre-assembled irrigation device from above onto the stator body and then installing the irrigation device with the stator assembly in the motor housing.
  • the invention can thus contribute to reducing costs, for example by eliminating the need for screwing the two shell elements and resulting optimization of the assembly process, as well as improving the efficiency of the electrical machine through effective stator back cooling.
  • the risk of leaks can be avoided through a design with comparatively few joints between the shell elements and a leak test before installing the sprinkler system.
  • the stator according to the invention is preferably designed for use in a radial flux machine.
  • a stator for a radial flux machine is usually cylindrical in design and usually consists of electrical sheets that are electrically insulated from one another and constructed in layers and packaged into laminated cores. Distributed over the circumference, are essentially in the electrical sheet Grooves are arranged parallel to the rotor shaft and accommodate the stator winding or parts of the stator winding.
  • Stator windings are embedded in the stator slots of the stator according to the invention.
  • a stator winding is an electrically conductive conductor whose length is significantly larger than its diameter.
  • the stator winding can basically have any cross-sectional shape. Rectangular cross-sectional shapes are preferred because they allow high packing and therefore high power densities to be achieved.
  • a stator winding is very particularly preferably made of copper.
  • a stator winding preferably has insulation.
  • mica paper which can be reinforced by a glass fabric support for mechanical reasons, can be wound in tape form around one or more stator windings, which are impregnated using a hardening resin. In principle, it is also possible to use a curable lacquer layer without mica paper to insulate a stator winding.
  • the stator according to the invention also has a stator body.
  • the stator body can be designed in one piece or in several parts, in particular in segments.
  • a one-piece stator body is characterized by the fact that the entire stator body is designed in one piece, viewed circumferentially.
  • the stator body is generally formed from a large number of stacked laminated electrical sheets, each of the electrical sheets being designed to be closed to form a circular ring.
  • a segmented stator body is characterized by the fact that it is made up of individual stator segment parts.
  • the stator body can be constructed from individual stator teeth or stator tooth groups, whereby each individual stator tooth or each individual stator tooth group can be formed from a plurality of stacked laminated electrical sheets, each of the electrical sheets being designed as a stator segment sheet metal part.
  • the stator body is preferably formed from one or more stator laminated cores.
  • a stator lamination stack is understood to mean a plurality of laminated individual sheets or stator laminations, usually made from electrical steel, which are placed one above the other to form a stack, the so-called stator lamination stack are layered and packaged. The individual sheets can then remain held together in the sheet metal package by gluing, welding or screwing.
  • stator teeth of the stator are preferably formed in the stator body.
  • Components of the stator body are referred to as stator teeth, which are designed as parts of the stator body that are circumferentially spaced and directed radially inwards (inner rotor) like teeth and an air gap for the magnetic field is formed between their free ends and a rotor body.
  • the gap existing between the rotor and the stator is called the air gap. In a radial flux machine, this is a substantially circular gap with a radial width that corresponds to the distance between the rotor body and the stator body.
  • the stator is intended in particular for use in an electric machine within a drive train of a motor vehicle.
  • the electric machine is intended in particular for use within a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle.
  • the electric machine is dimensioned such that vehicle speeds greater than 50 km/h, preferably greater than 80 km/h and in particular greater than 100 km/h can be achieved.
  • the electric machine particularly preferably has a power greater than 30 kW, preferably greater than 50 kW and in particular greater than 70 kW. It is further preferred that the electric machine provides speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, most preferably greater than 12,500 rpm.
  • the stator can be accommodated in a motor housing of the electrical machine.
  • a motor housing can in particular be formed from a metallic material.
  • the motor housing can be formed from a metallic cast material, such as cast aluminum, die-cast aluminum, gray cast iron or cast steel. In principle, it is also conceivable to make the motor housing entirely or partially from a plastic.
  • the irrigation device of the stator according to the invention is flowed through by a cooling fluid during operation of the electrical machine. In the electrical machine, the cooling fluid has the function of dissipating heat as efficiently as possible from areas of the electrical machine that are heating up and avoiding undesirable overheating of these areas.
  • the cooling fluid can also provide lubrication and corrosion protection for the moving parts and the metal surfaces of the cooling system of the electrical machine. In addition, it can also remove impurities (for example from abrasion), water and air.
  • the hydraulic fluid is preferably a liquid.
  • the cooling fluid can in particular be an oil. In principle, however, it is also conceivable to use aqueous hydraulic fluids, for example emulsions.
  • the second shell element has a connection for a hydraulic line for supplying cooling fluid, so that the irrigation device can be connected to a hydraulic circuit of the electrical machine, preferably also having a diaphragm in and / or on the connection is designed to reduce the flow cross section.
  • a further advantage of this design is that the connection of the irrigation device to the cooling fluid circuit can be realized in one of the shell elements, which, for example in combination with a seal, can ensure a liquid-tight main oil circuit up to the aperture under all tolerances. The connection is therefore also suitable for blind installation.
  • the first shell element projects in the axial direction at least on one side beyond the stator body and in the section that projects in the axial direction beyond the stator body has outlet openings, by means of which a winding head located below the outlet openings in the direction of gravity the stator windings can be supplied with cooling fluid.
  • this can also provide effective cooling of the winding head, which is subject to high thermal stress, which means that Cooling efficiency for the entire stator is significantly improved.
  • both winding heads of the stator can be acted upon with a cooling fluid by a section that projects beyond the stator body in the axial direction.
  • first shell element and the second shell element are connected to one another by means of a positive connection, in particular a snap connection, which has proven to be particularly easy to install and safe to install.
  • the first shell element and / or the second shell element are / is manufactured by means of a plastic injection molding process, which is particularly favorable from a manufacturing perspective in order to also produce comparatively complex structural designs of the irrigation device cost-effectively to be able to.
  • a sprinkler system made of plastic can contribute to the lightweight construction of the stator.
  • the invention can also be further developed in such a way that the second shell element has at least one outlet opening on a section extending in the radial direction, by means of which busbars connected to the winding head can be acted upon with cooling fluid, which also allows the cooling of the electrical machine to be further optimized .
  • the stator body has at least two fastening openings running axially through the stator body and the first shell element has a through opening aligned with a fastening opening at its distal ends in the circumferential direction, the fastening openings and the through openings of each one pen-like Fastening means are penetrated and by means of which the first shell element can be fixed to the stator body and the stator body in a motor housing.
  • the irrigation device can be fixed relative to the stator body without having to form further constructive measures on the stator body by using the fastening openings that are usually already present in the stator body for this purpose.
  • outlet openings are arranged along an axially extending straight line, which promotes cooling that is as uniform as possible over the axial extent of the stator body.
  • the outlet openings are located on the highest section of the shell element when viewed in the direction of gravity.
  • an outlet opening is arranged on a section extending in the radial direction, by means of which the busbars connected to the winding head can be acted upon with cooling fluid are, which also contributes to improved cooling of the electrical machine.
  • the invention can also be advantageously designed in such a way that the second shell element has two parallel, arcuate channel sections which are hydraulically connected to one another by at least one axially extending channel section.
  • the advantage that results from this is, in particular, that the two winding heads of the stator can be acted upon with cooling fluid via the parallel arcuate channel sections, while the axially extending channel section ensures the cooling of the outer lateral surface of the stator body by applying cooling fluid to the lateral surface .
  • Figure 1 shows an electrical machine in a schematic cross-sectional view
  • Figure 2 shows a stator with a sprinkler device in the unassembled state in a front view
  • FIG. 3 shows a stator with a sprinkler device in the assembled state in a perspective view
  • FIG. 5 shows a stator with a sprinkler device in a schematic axial sectional view
  • FIG. 6 shows a two-part irrigation device in an unassembled and an assembled state, each in a perspective view
  • FIG. 10 shows a detailed representation of the irrigation device in a perspective view.
  • 1 shows a stator 1 for an electrical machine 2, comprising a stator body 3 with a plurality of circumferentially distributed stator teeth 4 and stator slots 5 formed between the stator teeth 4 and extending in the axial direction through the stator body 3, with 5 stator windings in the stator slots 6 are arranged.
  • a stator 1 is already basically known from the prior art.
  • stator 1 With an outer lateral surface 7, which is covered at least in sections in the direction of gravity above the outer lateral surface 7 by a sprinkling device 9 carrying a cooling fluid 8.
  • a sprinkling device 9 carrying a cooling fluid 8.
  • Such a sprinkler device 9 is sometimes also referred to as a stator shower.
  • the second shell element 12 also has a connection 14 for a hydraulic line for supplying cooling fluid 8. Since a gap 30 is formed in the radial direction between the first shell element 10 and the lateral surface 7 of the stator body 3, the cooling fluid 8 can be distributed over the lateral surface 7 in the axial and circumferential directions over the stator body 3.
  • Cooling fluid 8 is introduced into this gap 30 through the outlet openings 11 at the highest point of the stator body 3 in the direction of gravity.
  • the comparatively narrow gap 30 ensures optimal wetting of the outer lateral surface 7 of the stator body 3 with cooling fluid 8 over the entire axial Extension of the stator body 3 can be achieved.
  • the cooling fluid 8 in particular cannot - or at least only with difficulty - flow out of the gap 30 in the axial direction, since the first shell element 10 with its wall sections 32 rests on the end face of the stator body 3 and thus seals it. This results in an axial distribution of cooling fluid 8 within the gap 30, with the main flow direction of the cooling fluid 8 taking place circumferentially over the lateral surface 7 of the stator body 3 in the direction of gravity.
  • first shell element 10 projects beyond the stator body 3 in both axial directions and in the sections 15 which project beyond the stator body 3 in the axial direction, outlet openings 16 are formed, by means of which the outlet openings 16 located below the outlet openings 16 in the direction of gravity Winding heads 17 of the stator windings 6 can be acted upon with cooling fluid 8.
  • a diaphragm 36 is embedded in the hydraulic flow in the hydraulic connection 14 of the second shell element 12. In this way, a further increase in the robustness of the system can be achieved by a potential failure of the positive connection of the two shell elements 10, 12 after the oil volume is throttled by the aperture 36 provided in the connection 14. Such a hydraulic leak would therefore only affect the irrigation device 9 itself and not the entire cooling oil circuit.
  • the shell elements 10, 12 can be assembled into a sprinkler system 9 by pushing the shell elements 10, 12 onto the side.
  • the two Shell elements 10, 12 are clipped together, which can be achieved, for example, by hooks and corresponding openings in the wall sections 31, 34. However, this is not shown in the figures.
  • channels for the cooling fluid 8 then arise within the irrigation device 9, which extend in the circumferential direction along the winding heads 17 and in the axial direction over the stator body 3.
  • the negative-positive shape of the two shell elements 10, 12 with a large overlap of the radial wall sections 31, 34 achieves a high level of sealing and easy assembly.
  • FIG. 6 shows the two shell elements 10, 12 in an unassembled and assembled state.
  • the first shell element 10 and the second shell element 12 are connected to one another by means of a positive connection, in particular a snap connection, and then form a liquid-tight sprinkler device 9, as shown in the lower image of Figure 6.
  • the first shell element 10 and the second shell element 12 are manufactured using a plastic injection molding process.
  • the second shell element 12 has two outlet openings 19 on a section 18 extending in the radial direction, by means of which busbars 20 connected to the winding head 17 are connected Cooling fluid 8 can be acted upon, which can also be clearly seen from a combination of FIG. 3 and FIG. 10.
  • stator body 3 has at least two fastening openings 23 running axially through the stator body 3 and the first shell element 10 has at its circumferentially distal ends each a through opening 21 aligned with a fastening opening 23, the fastening openings 23 and the through openings 21 are each penetrated by a pin-like fastening means 22 and by means of which the first shell element 10 can be fixed to the stator body 3 and the stator body 3 can be fixed in a motor housing 24.
  • Figure 4 shows the stator body 3 in a corresponding assembled state.
  • FIG. 7 shows that the outlet openings 11 of the first shell element 10 are arranged along an axially extending straight line. 7 also shows that in the section 15 of the first shell element 10 which projects in the axial direction beyond the stator body 3, an outlet opening 25 is arranged on a section 26 extending in the radial direction, by means of which the busbars 20 connected to the winding head 17 can be acted upon with cooling fluid 8. As can be seen from the combination with Figure 3 or Figure 4, the busbars 20 are also connected to a control device 29 for energizing the stator winding.
  • the sections 15 which protrude in the axial direction beyond the stator body 3 have wall sections 31 which extend radially in the circumferential direction on their axially outer edge and, parallel to this, an axially spaced wall section 32, so that a trough-like reservoir for the cooling fluid 8 is formed.
  • the trough-like reservoir is delimited in the circumferential direction by the axially and radially extending wall-like sections 26,33.
  • the first shell element 10 is shaped in such a way that it can be manufactured as a plastic injection molded part.
  • Figure 8 also shows that the second shell element 12 has two parallel, arcuate channel sections 27, which are hydraulically connected to one another by at least one axially extending channel section 28.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1) für eine elektrische Maschine (2), umfassend einen Statorkörper (3) mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne (4) und zwischen den Statorzähnen (4) gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Statorkörper (3) erstreckender Statornuten (5), wobei in den Statornuten (5) Statorwicklungen (6) angeordnet sind, wobei der Statorkörper (3) eine äußere Mantelfläche (7) aufweist, welche zumindest abschnittsweise in Schwerkraftrichtung oberhalb der äußeren Mantelfläche (7) von einer ein Kühlfluid (8) führenden Beregnungseinrichtung (9) überdeckt ist, wobei die Beregnungseinrichtung (9) ein erstes an der äußeren Mantelfläche (7) spielbehaftet anliegendes zylinderringsegmentförmiges Schalenelement (10) mit einer Mehrzahl von Auslassöffnungen (11) für das Kühlfluid (8) aufweist, so dass Kühlfluid (8) in Schwerkraftrichtung aus den Auslassöffnungen (11) auf die äußere Mantelfläche (7) des Statorkörpers (3) applizierbar ist, und die Beregnungseinrichtung (9) ferner ein in Schwerkraftrichtung oberhalb des ersten Schalenelements (8) und mit dem ersten Schalenelement (8) verbundenes zweites Schalenelement (12) aufweist, so dass zwischen dem ersten Schalenelement (10) und dem zweiten Schalenelement (12) ein die Auslassöffnungen (11) überdeckender Kühlfluid (8) führender Raum (13) definiert ist.

Description

Stator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, umfassend einen Statorkörper mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne und zwischen den Statorzähnen gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Statorkörper erstreckender Statornuten, wobei in den Statornuten Statorwicklungen angeordnet sind, wobei der Statorkörper eine äußere Mantelfläche aufweist, welche zumindest abschnittsweise in Schwerkraftrichtung oberhalb der äußeren Mantelfläche von einer ein Kühlfluid führenden Beregnungseinrichtung überdeckt ist.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnradifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2- Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.
Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebsstränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.
Bei der Entwicklung der für E-Achsen oder Hybridmodule vorgesehenen elektrischen Maschinen besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung der elektrischen Maschinen wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine durchgesetzt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Stator für eine elektrische Maschine bereitzustellen, der eine verbesserte kühlfluidbasierte Kühlung aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine, umfassend einen Statorkörper mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne und zwischen den Statorzähnen gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Statorkörper erstreckender Statornuten, wobei in den Statornuten Statorwicklungen angeordnet sind, wobei der Statorkörper eine äußere Mantelfläche aufweist, welche zumindest abschnittsweise in Schwerkraftrichtung oberhalb der äußeren Mantelfläche von einer ein Kühlfluid führenden Beregnungseinrichtung überdeckt ist, wobei die Beregnungseinrichtung ein erstes an der äußeren Mantelfläche spielbehaftet anliegendes zylinderringsegmentförmiges Schalenelement mit einer Mehrzahl von Auslassöffnungen für das Kühlfluid aufweist, so dass Kühlfluid in Schwerkraftrichtung aus den Auslassöffnungen auf die äußere Mantelfläche des Statorkörpers applizierbar ist, und die Beregnungseinrichtung ferner ein in Schwerkraftrichtung oberhalb des ersten Schalenelements und mit dem ersten Schalenelement verbundenes zweites Schalenelement aufweist, so dass zwischen dem ersten Schalenelement und dem zweiten Schalenelement ein die Auslassöffnungen überdeckender Kühlfluid führender Raum definiert ist.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine flächige Kühlung der Mantelfläche des Statorkörpers ermöglicht wird, was insbesondre bei Statoren mit einer vergleichsweisen großen axialen Erstreckung vorteilhaft ist. Dabei kann eine derartige flächige Kühlung der Mantelfläche des Statorkörpers beispielsweise durch den Spalt zwischen dem ersten Schalenelement und der Mantelfläche des Statorkörpers eingestellt werden.
Ferner kann durch die Zweiteiligkeit der Beregnungseinrichtung diese besonders einfach gefertigt und montiert werden. So erlaubt die Beregnungseinrichtung beispielsweise auch eine Dichtheitsprüfung der Beregnungseinrichtung vor Verbau mit dem Statorkörper, so dass mögliche Undichtigkeiten bei einer Serienproduktion einfach entdeckt werden können.
Die Montage der zweiteiligen Beregnungseinrichtung kann auf besonders einfache Weise erfolgen, beispielsweise indem die bereits vormontierte Beregnungseinrichtung von oben auf den Statorkörper geschoben wird und die Beregnungseinrichtung anschließend mit der Statorbaugruppe im Motorgehäuse verbaut wird.
Die Erfindung kann somit dazu beitragen, die Kosten, beispielsweise auch durch den Entfall einer Verschraubung der beiden Schalenelemente und eine daraus resultierende Optimierung des Montageprozesses, zu senken, sowie die Effizienz der elektrischen Maschine durch eine effektive Statorrückenkühlung zu verbessern. Darüber hinaus kann das Risiko von Leckagen durch eine Ausgestaltung mit vergleichsweise wenigen Trennfugen zwischen den Schalenelementen und einer Dichtigkeitsprüfung vor Verbau der Beregnungseinrichtung vermieden werden.
Der erfindungsgemäße Stator ist bevorzugt zur Verwendung in einer Radialflussmaschine ausgebildet. Ein Stator für eine Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch aufgebaut und besteht in der Regel aus gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen. Über den Umfang verteilt, sind in das Elektroblech im Wesentlichen parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnet Nuten eingelassen, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen.
In die Statornuten des erfindungsgemäßen Stators sind Statorwicklungen eingelassen. Eine Statorwicklung ist ein elektrisch leitfähiger Leiter, dessen Längenerstreckung wesentlich größer ist als sein Durchmesser. Die Statorwicklung kann grundsätzlich jede beliebige Querschnittsform aufweisen. Bevorzugt sind rechteckige Querschnittsformen, da sich mit diesen hohe Packungs- und folglich Leistungsdichten erzielen lassen. Ganz besonders bevorzugt ist eine Statorwicklung aus Kupfer gebildet. Bevorzugt weist eine Statorwicklung eine Isolierung auf. Zur Isolierung der Statorwicklung kann beispielsweise Glimmerpapier, welches aus mechanischen Gründen durch einen Glasgewebeträger verstärkt sein kann, in Bandform um eine oder mehrere Statorwicklungen gewickelt sein, welche mittels eines aushärtenden Harzes imprägniert sind. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine aushärtbare Lackschicht ohne ein Glimmerpapier zu verwenden, um eine Statorwicklung zu isolieren.
Der erfindungsgemäße Stator besitzt ferner einen Statorkörper. Der Statorkörper kann einteilig oder mehrteilig, insbesondere segmentiert ausgebildet sein. Ein einteiliger Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Statorkörper umfänglich gesehen einteilig ausgebildet ist. Der Statorkörper ist dabei in der Regel aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet, wobei jedes der Elektrobleche zu einem Kreisring geschlossen ausgebildet ist. Ein segmentiert aufgebauter Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass er aus einzelnen Statorsegmentteilen aufgebaut ist. Der Statorkörper kann dabei aus einzelnen Statorzähnen oder Statorzahngruppen aufgebaut sein, wobei jeder einzelne Statorzahn oder jede einzelne Statorzahngruppe aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet sein kann, wobei jedes der Elektrobleche als Statorsegmentblechteil ausgebildet ist.
Der Statorkörper ist bevorzugt aus einem oder mehreren Statorblechpaketen gebildet. Als Statorblechpaket werden eine Mehrzahl von in der Regel aus Elektroblech hergestellten laminierten Einzelblechen bzw. Statorblechen verstanden, die übereinander zu einem Stapel, dem sog. Statorblechpaket geschichtet und paketiert sind. Die Einzelbleche können dann in dem Blechpaket durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten bleiben.
In dem Statorkörper sind bevorzugt die Statorzähne des Stators ausgebildet. Als Statorzähne werden Bestanteile des Statorkörpers bezeichnet, die als umfänglich beabstandete, zahnartig radial nach innen (Innenläufer) gerichtete Teile des Statorkörpers ausgebildet sind und zwischen deren freien Enden und einem Rotorkörper ein Luftspalt für das Magnetfeld gebildet ist. Als Luftspalt wird der zwischen dem Rotor und dem Stator existierende Spalt bezeichnet. Bei einer Radialflussmaschine ist das ein im Wesentlichen kreisringförmiger Spalt mit einer radialen Breite, die dem Abstand zwischen Rotorkörper und Statorkörper entspricht.
Der Stator ist insbesondere für die Verwendung in einer elektrischen Maschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist die elektrische Maschine eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.
Der Stator kann in einem Motorgehäuse der elektrischen Maschine aufgenommen sein. Ein Motorgehäuse kann insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Vorteilhafter Weise kann das Motorgehäuse aus einem metallischen Gussmaterial, wie zum Beispiel Aluminiumguss, Aluminiumdruckguss, Grauguss oder Stahlguss geformt sein. Grundsätzlich ist es auch denkbar, das Motorgehäuse ganz oder teilweise aus einem Kunststoff auszubilden. Die Beregnungseinrichtung des erfindungsgemäßen Stators wird im Betrieb der elektrischen Maschine von einem Kühlfluid durchströmt. Das Kühlfluid hat in der elektrischen Maschine die Funktion, Wärme möglichst effizient aus sich erwärmenden Bereichen der elektrischen Maschine abzuführen und ein unerwünschtes Überhitzen dieser Bereiche zu vermeiden. Neben dieser Hauptaufgabe kann das Kühlfluid insbesondere auch die Schmierung und den Korrosionsschutz für die beweglichen Teile und die Metalloberflächen des Kühlsystems der elektrischen Maschine bereitstellen. Außerdem kann es insbesondere auch Verunreinigungen (beispielsweise durch Abrieb), Wasser und Luft abführen. Das Hydraulikfluid ist bevorzugt eine Flüssigkeit. Das Kühlfluid kann insbesondere ein Öl sein. Grundsätzlich ist es allerdings auch denkbar, wässrige Hydraulikfluide, beispielsweise auch Emulsionen, zu verwenden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zweite Schalenelement einen Anschluss für eine Hydraulikleitung zur Zufuhr von Kühlfluid aufweist, so dass die Beregnungseinrichtung an einen hydraulischen Kreislauf der elektrischen Maschine angeschlossen werden kann, wobei bevorzugt ferner eine Blende in und/oder an dem Anschluss zur Reduktion des Strömungsquerschnitts ausgebildet ist. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass die Anbindung der Beregnungseinrichtug an den Kühlfluidkreislauf in einem der Schalenelemente realisiert werden kann, womit beispielsweise in Kombination mit einem Dichtung ein flüssigkeitsdichter Hauptölkreislauf bis zur Blende unter allen Toleranzen gewährleistet werden kann. Die Anbindung ist damit auch für eine Blindmontage geeignet.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das erste Schalenelement in axialer Richtung zumindest einseitig über den Statorkörper hinausragt und in dem in axialer Richtung über den Statorkörper hinausragenden Abschnitt Auslassöffnungen aufweist, mittels derer ein in Schwerkraftrichtung unterhalb der Auslassöffnungen befindlicher Wickelkopf der Statorwicklungen mit Kühlfluid beaufschlagbar ist. Es kann hierdurch insbesondere neben der Kühlung der Mantelfläche des Statorkörpers, auch eine effektive Kühlung des thermisch stark beanspruchten Wickelkopfes bereitgestellt werden, was die Kühleffizienz für den gesamten Stator deutlich verbessert. In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, dass beide Wickelköpfe des Stators durch jeweils einen in axialer Richtung über den Statorkörper hinausragenden Abschnitt mit einem Kühlfluid beaufschlagbar sind.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das erste Schalenelement und das zweite Schalenelement mittels einer formschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schnappverbindung, miteinander verbunden sind, was sich als besonders montagefreundlich und montagesicher erwiesen hat.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das erste Schalenelement und/oder das zweite Schalenelement mittels eines Kunststoffspritzgussverfahrens hergestellt sind/ist, was aus fertigungstechnischer Sicht besonders günstig ist, um auch vergleichsweise komplexe konstruktive Ausgestaltungen der Beregnungseinrichtung noch kostengünstig fertigen zu können. Darüber hinaus kann eine aus Kunststoff gefertigte Beregnungseinrichtung zum Leichtbau des Stators beitragen. Selbstverständlich wäre es auch möglich, ein Schalenelement mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, wie etwa einem 3D-Druck, herzustellen.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das zweite Schalenelement an einem sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitt wenigstens eine Auslassöffnung aufweist, mittels derer mit dem Wickelkopf verbundene Stromschienen mit Kühlfluid beaufschlagbar sind, wodurch sich ebenfalls die Kühlung der elektrischen Maschine weiter optimieren lässt.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Statorkörper wenigstens zwei axial durch den Statorkörper verlaufende Befestigungsöffnungen aufweist und das erste Schalenelement an seinen in Umfangsrichtung distalen Enden jeweils eine mit einer Befestigungsöffnung fluchtende Durchgangsöffnung aufweist, wobei die Befestigungsöffnungen und die Durchgangsöffnungen von jeweils einem stiftartigen Befestigungsmittel durchgriffen sind und mittels dessen das erste Schalenelement an dem Statorkörper und der Statorkörper in einem Motorgehäuse fixierbar sind. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Beregnungseinrichtung gegenüber dem Statorkörper fixiert werden kann, ohne hierfür weitere konstruktive Maßnahmen am Statorkörper ausbilden zu müssen, indem die üblicherweise bereits vorhandenen Befestigungsöffnungen im Statorkörper hierfür genutzt werden.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Auslassöffnungen entlang einer axial verlaufenden Gerade angeordnet sind, was eine möglichst gleichmäßige Kühlung über die axiale Erstreckung des Statorkörpers begünstigt. Es ist in diesem Zusammenhang ferner bevorzugt, dass die Auslassöffnungen an dem in Schwerkraftrichtung betrachtet höchsten Abschnitt des Schalenelements befinden.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass in dem in axialer Richtung über den Statorkörper hinausragenden Abschnitt des ersten Schalenelements eine Auslassöffnung an einem sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitt angeordnet ist, mittels derer die mit dem Wickelkopf verbundenen Stromschienen mit Kühlfluid beaufschlagbar sind, was ebenfalls zu einer verbesserten Kühlung der elektrischen Maschine beiträgt.
Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass das zweite Schalenelement zwei parallel verlaufende, bogenabschnittsförmige Kanalabschnitte aufweist, welche hydraulisch durch wenigstens einen axial verlaufenden Kanalabschnitt miteinander verbunden sind. Der Vorteil, der sich hierdurch ergibt, ist insbesondere, dass über die parallel verlaufenden bogenabschnittsförmigen Kanalabschnitte die beiden Wickelköpfe des Stators mit Kühlfluid beaufschlagbar sind, während der axial verlaufende Kanalabschnitt für die Kühlung der äußeren Mantelfläche des Statorkörpers sorgt, indem die Mantelfläche mit Kühlfluid beaufschlagt wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Es zeigt:
Figur 1 eine elektrische Maschine in einer schematischen Querschnittsansicht,
Figur 2 einen Stator mit einer Beregnungseinrichtung im unmontierten Zustand in einer stirnseitigen Aufsicht,
Figur 3 einen Stator mit einer Beregnungseinrichtung im montierten Zustand in einer perspektivischen Darstellung,
Figur 4 eine elektrische Maschine in einem in einem Motorgehäuse verbauten Zustand in einer stirnseitigen Aufsicht,
Figur 5 einen Stator mit einer Beregnungseinrichtung in einer schematischen Axialschnittansicht,
Figur 6 eine zweiteilige Beregnungseinrichtung in einem unmontierten und einem montierten Zustand in jeweils einer perspektivischen Darstellung,
Figur 7 ein ersten Schalenelement der Beregnungseinrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 8 ein zweites Schalenelement der Beregnungseinrichtung in zwei perspektivischen Ansichten,
Figur 9 eine Beregnungseinrichtung in einer Axialschnittansicht,
Figur 10 eine Detaildarstellung der Beregnungseinrichtung in einer perspektivischen Ansicht. Die Figur 1 zeigt einen Stator 1 für eine elektrische Maschine 2, umfassend einen Statorkörper 3 mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne 4 und zwischen den Statorzähnen 4 gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Statorkörper 3 erstreckender Statornuten 5, wobei in den Statornuten 5 Statorwicklungen 6 angeordnet sind. Ein derartiger Stator 1 ist bereits grundsätzlich aus dem Stand der Technik vorbekannt.
Figur 2 zeigt nun einen Stator 1 mit einer äußeren Mantelfläche 7, welche zumindest abschnittsweise in Schwerkraftrichtung oberhalb der äußeren Mantelfläche 7 von einer ein Kühlfluid 8 führenden Beregnungseinrichtung 9 überdeckt ist. Eine derartige Beregnungseinrichtung 9 wird gelegentlich auch als Statordusche bezeichnet.
Wie sich beispielsweise anhand der Figur 5 nachvollziehen lässt, weist die Beregnungseinrichtung 9 ein erstes an der äußeren Mantelfläche 7 spielbehaftet anliegendes zylindemngsegmentförmiges Schalenelement 10 mit einer Mehrzahl von Auslassöffnungen 11 für das Kühlfluid 8 auf, so dass Kühlfluid 8 in Schwerkraftrichtung aus den Auslassöffnungen 11 auf die äußere Mantelfläche 7 des Statorkörpers 3 applizierbar ist, was in der Figur 5 durch die entsprechenden gestrichelten Pfeile angedeutet ist. Die Beregnungseinrichtung 9 besitzt ferner ein in Schwerkraftrichtung oberhalb des ersten Schalenelements 10 und mit dem ersten Schalenelement 10 verbundenes zweites Schalenelement 12, so dass zwischen dem ersten Schalenelement 10 und dem zweiten Schalenelement 12 ein die Auslassöffnungen 11 überdeckender Kühlfluid 8 führender Raum 13 definiert ist.
Das zweite Schalenelement 12 weist ferner einen Anschluss 14 für eine Hydraulikleitung zur Zufuhr von Kühlfluid 8 auf. Da in radialer Richtung zwischen dem ersten Schalenelement 10 und der Mantelfläche 7 des Statorkörpers 3 ein Spalt 30 ausgebildet ist, kann sich das Kühlfluid 8 so über der Mantelfläche 7 in axialer wie in umfänglicher Richtung über den Statorkörper 3 verteilen.
In diesen Spalt 30 wird am in Schwerkraftrichtung höchsten Punkt des Statorkörpers 3 Kühlfluid 8 durch die Auslassöffnungen 11 eingeleitet. Durch den vergleichsweise engen Spalt 30 wird eine optimale Benetzung der äußeren Mantelfläche 7 des Statorkörpers 3 mit Kühlfluid 8 über die gesamte axiale Erstreckung des Statorkörpers 3 erzielbar. Das Kühlfluid 8 kann insbesondere auch nicht - oder zumindest nur schwer - in axialer Richtung aus dem Spalt 30 abfließen, da das erste Schalenelement 10 mit seinen Wandabschnitten 32 stirnseitig an dem Statorkörper 3 anliegt und diesen so abdichtet. Daher ergibt sich eine axiale Verteilung an Kühlfluid 8 innerhalb des Spalts 30, wobei die Hauptflussrichtung des Kühlfluids 8 in Schwerkraftrichtung umfänglich über die Mantelfläche 7 des Statorkörpers 3 erfolgt.
Der Figur 5 ist auch gut entnehmbar, dass das erste Schalenelement 10 in beiden axialen Richtungen über den Statorkörper 3 hinausragt und in den in axialer Richtung über den Statorkörper 3 hinausragenden Abschnitten 15 Auslassöffnungen 16 ausgebildet sind, mittels derer die in Schwerkraftrichtung unterhalb der Auslassöffnungen 16 befindlichen Wickelköpfe 17 der Statorwicklungen 6 mit Kühlfluid 8 beaufschlagbar sind.
In dem hydraulischen Anschluss 14 des zweiten Schalenelements 12 ist eine Blende 36 im Hydraulikfluss eingelassen. Hierdurch kann eine weitere Erhöhung der Robustheit des Systems erreicht werden, indem ein potenzieller Ausfall des Formschlusses der zwei Schalenelemente 10,12 nach der Ölvolumendrosselung durch die im Anschluss 14 vorgesehene Blende 36 erfolgt. Eine derartige hydraulische Undichtigkeit würde sich somit nur die Beregnungseinrichtung 9 selbst und nicht auf den kompletten Kühlölkreislauf auswirken.
Die Figur 8 zeigt das zweite Schalenelement 12, bei dem zwei parallel verlaufende und axial beabstandete, in radialer Richtung erstreckende Wandabschnitte 34 ausgeformt sind. Im zusammengebauten Zustand der Beregnungseinrichtung 9 liegen die Wandabschnitte 34 des zweiten Schalenelements 12 an den korrespondierenden Wandabschnitten 31 des ersten Schalenelements 10 an und dichten hierdurch die Beregnungseinrichtung 9 gegenüber dem Kühlfluid 8 ab. Dies lässt sich ach gut aus der entsprechenden Zusammenschau von Figur 5-9 erkennen.
Die Montage der Schalenelemente 10,12 zu einer Beregnungseinrichtung 9 kann durch seitliches Aufschieben der Schalenelemente 10,12 erfolgen. Die beiden Schalenelemente 10,12 werden durch Verclipsen, welches beispielsweise durch Haken und korrespondierende Öffnungen in den Wandabschnitten 31 ,34 bewirkt sein kann. Dies ist jedoch in den Figuren nicht dargestellt. Nach der Montage der Schalenelemente 10,12 ergeben sich dann innerhalb der Beregnungseinrichtung 9 Kanäle für das Kühlfluid 8, welche sich in Umfangsrichtung entlang der Wickelköpfe 17 sowie in axialer Richtung in über den Statorkörper 3 erstrecken. Wie sich aus der Zusammenschau der Figuren 5-9 weiter erkennen lässt, wird durch die Negativ- Positiv-Form der beiden Schalenelemente 10,12 mit einer großen Überlappung der radialen Wandabschnitte 31 ,34 eine hohe Dichtheit bei guter Montierbarkeit erzielt.
Wie sich aus den Figuren 2-3 ergibt, ist die Beregnungseinrichtung 9 so gestaltet, dass sie in Schwerkraftrichtung von oben auf den Rücken des Statorkörpers 3 aufgesetzt werden kann. Es können an der Beregnungseinrichtung 9 auch Formschlussmittel vorhanden sein, mittels derer die Beregnungseinrichtung 9 formschlüssig gegenüber dem Statorkörper 3 festlegbar ist, so dass beispielsweise eine Verliersicherung während der Montage ausgebildet werden kann. Durch die Befestigungsmittel 22, beispielsweise Schrauben, wird die Beregnungseinrichtung 9 dann mit dem Statorkörper 3 verbunden. Die Beregnungseinrichtung 9 wird im Anschluss zusammen mit dem Stator 1 ins Motorgehäuse 24 eingesetzt und dort mit den Befestigungsmitteln 22 fixiert.
Die Zweiteiligkeit der Beregnungseinrichtung lässt sich auch noch einmal gut anhand der Figur 6 erläutern, welches die beiden Schalenelemente 10,12 in einem unmontierten und montierten Zustand zeigt. Das erste Schalenelement 10 und das zweite Schalenelement 12 werden mittels einer formschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schnappverbindung, miteinander verbunden und bilden dann eine flüssigkeitsdichte Beregnungseinrichtung 9 aus, wie sie in dem unteren Bild der Figur 6 gezeigt ist. Das erste Schalenelement 10 und das zweite Schalenelement 12 sind mittels eines Kunststoffspritzgussverfahrens hergestellt.
Aus der Figur 10 lässt sich entnehmen, dass das zweite Schalenelement 12 an einem sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitt 18 zwei Auslassöffnungen 19 aufweist, mittels derer mit dem Wickelkopf 17 verbundene Stromschienen 20 mit Kühlfluid 8 beaufschlagbar sind, was sich auch gut aus einer Zusammenschau der Figur 3 mit der Figur 10 ergibt.
Der Figur 3 kann insbesondere entnommen werden, dass der Statorkörper 3 wenigstens zwei axial durch den Statorkörper 3 verlaufende Befestigungsöffnungen 23 aufweist und das erste Schalenelement 10 an seinen in Umfangsrichtung distalen Enden jeweils eine mit einer Befestigungsöffnung 23 fluchtende Durchgangsöffnung 21 aufweist, wobei die Befestigungsöffnungen 23 und die Durchgangsöffnungen 21 von jeweils einem stiftartigen Befestigungsmittel 22 durchgriffen sind und mittels dessen das erste Schalenelement 10 an dem Statorkörper 3 und der Statorkörper 3 in einem Motorgehäuse 24 fixierbar sind. Figur 4 zeigt den Statorkörper 3 in einem entsprechenden Montagezustand.
In der Figur 7 ist gezeigt, dass die Auslassöffnungen 11 des ersten Schalenelements 10 entlang einer axial verlaufenden Gerade angeordnet sind. Ersichtlich ist aus der Figur 7 ferner, dass in dem in axialer Richtung über den Statorkörper 3 hinausragenden Abschnitt 15 des ersten Schalenelements 10 eine Auslassöffnung 25 an einem sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitt 26 angeordnet ist, mittels derer die mit dem Wickelkopf 17 verbundenen Stromschienen 20 mit Kühlfluid 8 beaufschlagbar sind. Wie aus der Zusammenschau mit Figur 3 oder Figur 4 ersichtlich wird, sind die Stromschienen 20 ferner mit einer Steuereinrichtung 29 zur Bestromung der Statorwicklung verbunden.
Ferner wird anhand der Figur 7 auch nochmal gut ersichtlich, dass in den in axialer Richtung über den Statorkörper 3 hinausragenden Abschnitten 15 eine Mehrzahl an Auslassöffnungen 16 entlang der Umfangsrichtung des ersten Schalenelements 10 ausgebildet sind, mittels derer die in Schwerkraftrichtung unterhalb der Auslassöffnungen 16 befindlichen Wickelköpfe 17 der Statorwicklungen 6 mit Kühlfluid 8 beaufschlagbar sind. Somit kann eine Kühlung des Statorrückens bzw. der Mantelfläche 7 sowie der Wickelköpfe 17 durch die Beregnungseinrichtung 9 bereitgestellt werden. Die in axialer Richtung über den Statorkörper 3 hinausragenden Abschnitte 15 besitzen an ihrem jeweils axial äußeren Rand in Umfangsrichtung radial erstreckende Wandabschnitte 31 und parallel hierzu jeweils einen axial beabstandeten Wandabschnitt 32, so dass sich ein wannenartiges Reservoir für das Kühlfluid 8 ausbildet. Das wannenartige Reservoir wird in Umfangsrichtung durch die sich axial, wie radial erstreckenden wandartigen Abschnitte 26,33 begrenzt. Dabei ist das erste Schalenelement 10 so ausgeformt, dass eine Herstellung als Kunststoffspritzgussteil möglich ist.
Schließlich zeigt die Figur 8 auch, dass das zweite Schalenelement 12 zwei parallel verlaufende, bogenabschnittsförmige Kanalabschnitte 27 aufweist, welche hydraulisch durch wenigstens einen axial verlaufenden Kanalabschnitt 28 miteinander verbunden sind.
Anhand der Figur 9 ist auch gut erkennbar, dass die potentiellen Leckagestellen 35 an den in Schwerkraftrichtung höchsten Stellen der Kanalabschnitte 27,28 angelegt sind. Die Auslassöffnungen 11 ,16 sind in Schwerkraftrichtung tiefer positioniert, so dass sie im Falle eines Leckagefalls noch mit Kühlfluid 8 versorgt würden.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen. Bezuqszeichenliste
1 Stator
2 elektrische Maschine
3 Statorkörper
4 Statorzähne
5 Statornuten
6 Statorwicklungen
7 Mantelfläche
8 Kühlfluid
9 Beregnungseinrichtung
10 Schalenelement
11 Auslassöffnungen
12 Schalenelement
13 Raum
14 Anschluss
15 Abschnitt
16 Auslassöffnungen
17 Wickelkopf
18 Abschnitt
19 Auslassöffnung
20 Stromschienen
21 Durchgangsöffnung
22 Befestigungsmittel
23 Befestigungsöffnungen
24 Motorgehäuse
25 Auslassöffnung
26 Abschnitt
27 Kanalabschnitte
28 Kanalabschnitt
29 Steuereinrichtung
30 Spalt
31 Wandabschnitt
32 Wandabschnitt Abschnitt Wandabschnitt Leckagestelle Blende

Claims

Ansprüche Stator (1 ) für eine elektrische Maschine
(2), umfassend einen Statorkörper (3) mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne (4) und zwischen den Statorzähnen (4) gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Statorkörper (3) erstreckender Statornuten (5), wobei in den Statornuten (5) Statorwicklungen (6) angeordnet sind, wobei der Statorkörper (3) eine äußere Mantelfläche (7) aufweist, welche zumindest abschnittsweise in Schwerkraftrichtung oberhalb der äußeren Mantelfläche (7) von einer ein Kühlfluid (8) führenden Beregnungseinrichtung (9) überdeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beregnungseinrichtung (9) ein erstes an der äußeren Mantelfläche (7) spielbehaftet anliegendes zylindemngsegmentförmiges Schalenelement (10) mit einer Mehrzahl von Auslassöffnungen (11 ) für das Kühlfluid (8) aufweist, so dass Kühlfluid (8) in Schwerkraftrichtung aus den Auslassöffnungen (11 ) auf die äußere Mantelfläche (7) des Statorkörpers (3) applizierbar ist, und die Beregnungseinrichtung (9) ferner ein in Schwerkraftrichtung oberhalb des ersten Schalenelements (10) und mit dem ersten Schalenelement (10) verbundenes zweites Schalenelement (12) aufweist, so dass zwischen dem ersten Schalenelement (10) und dem zweiten Schalenelement (12) ein die Auslassöffnungen (11 ) überdeckender Kühlfluid (8) führender Raum (13) definiert ist. Stator (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schalenelement (12) einen Anschluss (14) für eine Hydraulikleitung zur Zufuhr von Kühlfluid (8) aufweist, wobei bevorzugt ferner eine Blende (36) in und/oder an dem Anschluss (14) zur Reduktion des Strömungsquerschnitts ausgebildet ist.
3. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schalenelement (10) in axialer Richtung zumindest einseitig über den Statorkörper (3) hinausragt und in dem in axialer Richtung über den Statorkörper (3) hinausragenden Abschnitt (15) Auslassöffnungen (16) aufweist, mittels derer ein in Schwerkraftrichtung unterhalb der Auslassöffnungen (16) befindlicher Wickelkopf (17) der Statorwicklungen (6) mit Kühlfluid (8) beaufschlagbar ist.
4. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schalenelement (10) und das zweite Schalenelement (12) mittels einer formschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schnappverbindung, miteinander verbunden sind.
5. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schalenelement (10) und/oder das zweite Schalenelement (12) mittels eines Kunststoffspritzgussverfahrens hergestellt sind/ist.
6. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schalenelement (12) an einem sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitt (18) wenigstens eine Auslassöffnung (19) aufweist, mittels derer mit dem Wickelkopf (17) verbundene Stromschienen (20) mit Kühlfluid (8) beaufschlagbar sind.
7. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorkörper (3) wenigstens zwei axial durch den Statorkörper (3) verlaufende Befestigungsöffnungen (23) aufweist und das erste Schalenelement (10) an seinen in Umfangsrichtung distalen Enden jeweils eine mit einer Befestigungsöffnung (23) fluchtende Durchgangsöffnung (21 ) aufweist, wobei die Befestigungsöffnungen (23) und die Durchgangsöffnungen (21 ) von jeweils einem stiftartigen Befestigungsmittel (22) durchgriffen sind und mittels dessen das erste Schalenelement (10) an dem Statorkörper (3) und der Statorkörper (3) in einem Motorgehäuse (24) fixierbar sind. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnungen (11 ) entlang einer axial verlaufenden Gerade angeordnet sind. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem in axialer Richtung über den Statorkörper (3) hinausragenden Abschnitt (15) des ersten Schalenelements (10) eine Auslassöffnung (25) an einem sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitt (26) angeordnet ist, mittels derer die mit dem Wickelkopf (17) verbundenen Stromschienen (20) mit Kühlfluid (8) beaufschlagbar sind. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schalenelement (12) zwei parallel verlaufende, bogenabschnittsförmige Kanalabschnitte (27) aufweist, welche hydraulisch durch wenigstens einen axial verlaufenden Kanalabschnitt (28) miteinander verbunden sind.
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