EP4559071A1 - Elektroblechpaket-anordnung, statorblechpaket-anordnung und statorvorrichtung für eine elektrische maschine, elektrische maschine und kraftfahrzeug - Google Patents

Elektroblechpaket-anordnung, statorblechpaket-anordnung und statorvorrichtung für eine elektrische maschine, elektrische maschine und kraftfahrzeug

Info

Publication number
EP4559071A1
EP4559071A1 EP23745465.7A EP23745465A EP4559071A1 EP 4559071 A1 EP4559071 A1 EP 4559071A1 EP 23745465 A EP23745465 A EP 23745465A EP 4559071 A1 EP4559071 A1 EP 4559071A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrical
lamination stack
stator
separating element
laminated core
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
EP23745465.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Björn BETZ
Patricia Modl
Magnus Reichert
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.)
ElringKlinger AG
Original Assignee
ElringKlinger AG
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 ElringKlinger AG filed Critical ElringKlinger AG
Publication of EP4559071A1 publication Critical patent/EP4559071A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/04—Details of the magnetic circuit characterised by the material used for insulating the magnetic circuit or parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
    • 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
    • H02K5/10—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with arrangements for protection from ingress, e.g. water or fingers
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    • 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
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to the field of electrical machines and in particular to stators for electrical machines, e.g. B. for electric motors.
  • Electric machines are increasingly being used to drive motor vehicles.
  • the term motor vehicle includes land motor vehicles, air motor vehicles and water motor vehicles.
  • Land motor vehicles include road motor vehicles and rail motor vehicles.
  • Road motor vehicles include in particular passenger cars and trucks.
  • Electric machines are increasingly being used to drive road vehicles. There is a great need to use the electrical energy stored on board the vehicle as efficiently as possible and thus ultimately contribute to increasing the vehicle's range.
  • Electric machines include stators and rotors. Typical stators and rotors each include electrical laminations.
  • the electrical sheet packages each include electrical sheets.
  • adjacent electrical laminations are connected via composite layers.
  • Composite layers can, for example, be baked lacquer layers, which are familiar to experts in the technical field of electrical machines.
  • electrical laminations of rotors or stators can be manufactured using welding or mechanical fasteners (rivets, screws, bolts and/or clinch points).
  • the present invention is based on the object of providing an efficient electrical machine, in particular for driving a motor vehicle, and components for such an electrical machine with little effort.
  • the electrical lamination stack can preferably comprise a plurality of electrical laminations, with a composite layer being arranged between two adjacent electrical laminations.
  • composite layer refers to a layer that connects the two adjacent electrical sheets between which the composite layer is arranged.
  • the electrical sheet thickness is not limited.
  • Preferred electrical sheets are each at least 0.03 mm, in particular at least 0.06 mm, for example at least 0.10 mm thick.
  • Preferred electrical sheets are at most 0.60 mm thick, in particular at most 0.50 mm thick, for example at most 0.35 mm thick.
  • Particularly preferred electrical sheets are 0.03 to 0.60 mm thick, in particular 0.06 to 0.50 mm thick, for example 0.10 to 0.35 mm thick.
  • the information on thickness can preferably apply to a majority of the electrical sheets, in particular to all electrical sheets of the electrical sheet stack.
  • the electrical lamination stack arrangement can include an electrical lamination stack carrier.
  • the electrical lamination stack arrangement does not include an electrical lamination stack carrier.
  • the separating element can be arranged on a surface of the electrical laminated core and/or on a surface of the electrical laminated core carrier. This can mean in particular that the separating element is arranged on a surface of the electrical lamination stack. This is particularly preferred.
  • the separating element can be arranged on a surface of the electrical laminated core carrier.
  • the separating element can be arranged on a surface of the electrical laminated core and on a surface of the electrical laminated core carrier.
  • the separating element can be arranged, for example, between the electrical laminated core and the electrical laminated core carrier.
  • the electrical lamination stack can advantageously comprise a front surface of the electrical lamination stack and a shell-side surface of the electrical lamination stack.
  • front and shell side refer to the assembled state of the electrical machine.
  • the electrical machine has an axis of rotation.
  • a front surface can in particular be axially aligned.
  • a shell-side surface can in particular be aligned radially.
  • the electrical lamination stack can have an internal shell-side surface and an external shell-side surface.
  • the inner shell-side surface can surround the electrical lamination stack recess and the Be facing the axis of rotation.
  • the external shell-side surface can limit the electrical lamination stack in the radial direction to the outside.
  • the separating element can be arranged on the surface of the electrical lamination stack and/or on the surface of the electrical lamination stack carrier, preferably on the surface of the electrical lamination stack, for example in such a way that the separating element at least partially separates two spaces from one another.
  • the spaces can be open to the outside, particularly in the radial direction.
  • the separating element extends along the surface of the electrical lamination stack and/or along the surface of the electrical lamination stack carrier, preferably along the surface of the electrical lamination stack. This can mean that a temperature control fluid can be guided directly on the surface of the electrical laminated core along the separating element through a space that is at least partially separated from another space by the separating element.
  • Tempoture can preferably mean “cool” in connection with the invention.
  • the temperature control fluid can preferably be a cooling fluid. Because there is typically a need for cooling electrical machines.
  • temperature control fluid can preferably be temperature control liquid, e.g. B. coolant.
  • the temperature control liquid can contain gaseous components, especially if the temperature control liquid is hot.
  • the heat transfer liquid can be watery.
  • the heat transfer fluid can be a non-electrically conductive heat transfer fluid.
  • the separating element can support the surface of the electrical lamination stack and/or the surface of the electrical lamination stack carrier, preferably the surface of the electrical lamination stack, against a further device element of an electrical machine that can be produced with the electrical lamination stack arrangement. The separating element then functions as a separating support element. At least one of the spaces can be covered radially outwards by the further device element.
  • a support of the surface against another device element can be effected solely or partially by the separating element.
  • the support of the surface against the further device element is preferably only partially effected by the separating element.
  • the support of the surface against the further device element can be effected in particular by one or more anti-rotation elements that are different from the separating element.
  • the surface supported against a further device element can preferably be a front surface of the electrical lamination stack or the electrical lamination stack carrier, e.g. B. be a front surface of the electrical sheet metal package.
  • the surface supported against a further device element can preferably be a shell-side surface of the electrical lamination stack or the electrical lamination stack carrier, e.g. B. a shell-side surface of the electrical lamination stack.
  • the separating element can advantageously have a radially inwardly oriented separating element inner surface and/or a radially inwardly oriented separating element inner edge.
  • This can mean in particular that the separating element can have a radially inwardly oriented separating element inner surface and that the separating element can alternatively or additionally have an inwardly oriented separating element inner edge.
  • the separating element inner surface and/or the separating element inner edge, preferably the separating element inner surface can preferably extend along a shell-side surface of the electrical lamination stack or the electrical lamination stack carrier, preferably of the electrical lamination stack.
  • An extension direction of at least part of the separating element inner surface and/or the separating element inner edge in the shell-side surface can preferably be inclined or orthogonal to an axis of rotation defined by the electrical laminated core arrangement.
  • the axis of rotation defined by the electrical lamination stack arrangement corresponds to the rotation axis of an electrical machine for which the electrical lamination stack arrangement can be used.
  • an extension direction of at least part of the separating element inner surface and/or the separating element inner edge in the shell-side surface is inclined to the axis of rotation.
  • the direction of extension can in particular be orthogonal to the axis of rotation.
  • the direction of extension is inclined to the axis of rotation over the entire length of the separating element.
  • a spiral-shaped separating element In the case of a spiral-shaped separating element, two spaces adjacent to a section of the separating element are at least partially separated from one another by the section of the separating element. However, these two spaces are connected to one another in a spiral-shaped circumferential manner, since they represent two areas of a spiral-shaped temperature control channel, the temperature control channel being defined by the spiral-shaped separating element and the shell-side surface.
  • the temperature control channel can preferably be a cooling channel.
  • the inclination of an extension direction of a first part of the separating element to the axis of rotation can preferably be different than an inclination of an extension direction of a second part of the separating element to the axis of rotation.
  • This can be particularly advantageous because it enables a change in direction of a temperature control channel running along the separating element in the shell-side surface. This allows, in particular, a meandering guidance of the temperature control fluid in the shell-side surface.
  • the separating element is positioned in a desired separating element position by at least one positioning element.
  • the positioning element can be a depression.
  • the separating element is a sealing element. This can cause the separating element to separate the two spaces from one another in a substantially fluid-tight manner.
  • the spaces at least partially separated from one another by the separating element are intended for different fluids, e.g. B. a temperature control fluid in one of the rooms and air in another of the rooms, and the separating element is a sealing element.
  • B. a temperature control fluid in one of the rooms and air in another of the rooms and the separating element is a sealing element.
  • a leakage of fluid via the separating element from one space to the other is then undesirable, so that the sealing effect of the sealing element is particularly advantageous.
  • the sealing element can be, for example, a sealing ring. It can be particularly advantageous if the sealing element consists entirely or partially of a metal.
  • the surface of the metal can be completely or partially coated with an electrically insulating material. It can be particularly advantageous if the electrically insulating material is arranged between the surface of the metal and the surface of the electrical lamination stack.
  • the electrically insulating material may contain an elastomer. This can have the additional advantage that the sealing effect can be increased.
  • the separating element is a spring element or comprises a spring element.
  • the spring element can preferably be a spring washer or a spring ring.
  • the spring element can advantageously consist of a flat material or comprise a flat material.
  • the spring element can preferably consist of a metal flat material or comprise a metal flat material.
  • the spring element can z. B. consist of a metal sheet or include a metal sheet.
  • the metal flat material can be the metal from which the sealing element is made entirely or partially.
  • metal used herein also includes metal alloys.
  • the metal can be, for example, iron, aluminum, copper, nickel, cobalt or titanium or a or contain several of these metals.
  • the metal is a magnetizable metal and/or a metal that conducts electricity well.
  • steel can be provided as the metal, e.g. B. a spring steel or a stainless steel, especially an austenitic stainless steel.
  • the iron can e.g. B. be an iron alloy.
  • the aluminum can e.g. B. be an aluminum alloy.
  • the copper can e.g. B. be a copper alloy.
  • the titanium can e.g. B. be a titanium alloy.
  • the cobalt can e.g. B. be a cobalt alloy.
  • the separating element can be profiled.
  • the separating element can be a sealing element and a spring element or can be a sealing element and include the spring element.
  • the separating element which is preferably a spring element or comprises a spring element and which can be, for example, a sealing element, can comprise a plurality of legs.
  • the legs can in particular be legs that can be seen in the profile cross section of the separating element.
  • one leg of the separating element is arranged on the surface of the electrical laminated core and/or on the surface of the electrical laminated core carrier, preferably on the surface of the electrical laminated core.
  • a second leg of the separating element can advantageously be spaced from the surface of the electrical lamination stack and/or from the surface of the electrical lamination stack carrier, preferably from the surface of the electrical lamination stack.
  • the separating element can preferably comprise a leg connection area from which legs, for example the two legs, can extend.
  • the separating element can e.g. B. have a C-shaped, U-shaped, V-shaped, N-shaped and / or W-shaped profile cross section.
  • the separating element preferably has a C-shaped, U-shaped and/or V-shaped profile cross section. This can be particularly advantageous since a smaller number of legs can promote a laminar flow of a temperature control fluid that can be guided along the separating element. This allows the efficiency of electrical machines to be increased. Because for the operation of a temperature control pump, e.g. B. coolant pump, less energy is then required. Ultimately, particularly low production costs can be achieved and the range of a motor vehicle can be further increased.
  • a temperature control pump e.g. B. coolant pump
  • two legs each extend from a leg connection area.
  • Each leg connection area can be elastic.
  • the number of legs that the separating element comprises is preferably two. These can extend from a leg connection area.
  • the separating element comprises several legs that merge into one another in the area of a bead. It can be advantageous if the separating element comprises several legs that merge into one another in the area of a half bead.
  • the half bead or the bead can then represent the leg connection area.
  • stator laminated core arrangement with the features of claim 14.
  • the electrical lamination stack is preferably a stator lamination stack.
  • the stator laminated core can preferably have an electrical laminated core recess for receiving a rotor.
  • the stator laminated core does not have to have an electrical laminated core recess to accommodate a rotor.
  • stator laminated core arrangement is intended for an electrical machine in the design of an external rotor
  • electrical laminated core recess for receiving a rotor is unnecessary.
  • the separating element forms a fluid barrier that covers a space, e.g. B. a temperature control zone, which is z. B. can extend through the electrical lamination stack or along a surface of the electrical lamination stack, delimited from the electrical lamination stack recess.
  • the temperature control zone can preferably be a cooling zone.
  • the room e.g. B. the temperature control zone, preferably extends along a surface of the electrical lamination stack.
  • the room, e.g. B. the temperature control zone can preferably be a temperature control channel or extend into a temperature control channel or through a temperature control channel.
  • the room e.g. B. the temperature control zone, extends through the electrical sheet metal package.
  • the electrical lamination stack arrangement or the stator lamination stack arrangement comprises a plurality of separating elements.
  • a separating element can be arranged offset in the axial direction from another separating element.
  • a separating element can form a fluid barrier at one end of the space. Another separating element can form a fluid barrier at another end of the room.
  • the two ends of the room are preferred, e.g. B. the temperature control zone, offset from one another in the axial direction.
  • a section of a separating element forms a fluid barrier and another section of the same separating element forms a further fluid barrier.
  • the portions of the separating element that form the fluid barriers may be spaced apart in the axial direction.
  • the sections of the separating element that form the fluid barriers can be a space, e.g. B. define a temperature control zone.
  • the room, e.g. B. the temperature control zone can then lie in particular between the sections of the separating element that form the fluid barriers. This would be e.g. B. conceivable with a spiral-shaped separating element.
  • the electrical lamination stack arrangement or stator lamination stack arrangement comprises a plurality of separating elements, it can be advantageous if at least two separating elements are arranged on the shell-side surface of the electrical lamination stack.
  • the electrical lamination stack arrangement or the stator lamination stack arrangement comprises a plurality of separating elements, it can be advantageous if at least one separating element is arranged on a front surface of the electrical lamination stack and another separating element is arranged on a shell-side surface of the electrical lamination stack.
  • the electrical lamination stack arrangement or the stator lamination stack arrangement comprises a plurality of separating elements, it can be advantageous if at least one separating element is arranged on one front surface of the electrical lamination stack and at least one other separating element is arranged on another front surface of the electrical lamination stack.
  • At least one separating element included in the electrical lamination stack arrangement can have a wide edge and a narrow edge.
  • the narrow edge and the wide edge of the separating element can be offset from one another in the axial direction.
  • An inside diameter of the separating element on the narrow edge can differ from the outside diameter of the separating element on the narrow edge to a lesser extent than an inside diameter of the separating element on the wide edge differs from the outside diameter of the separating element on the wide edge.
  • the profile cross section of the separating element can be thicker on the wide edge than on the narrow edge.
  • the thickness of the profile cross section at its edges is measured in particular in the direction towards the axis of rotation.
  • the separating element can have spaced apart legs on the wide edge.
  • the separating element can have a leg connection area on the narrow edge.
  • the separating element has the wider edge described herein and the narrower edge, since it is then possible to insert the separating element with the narrow edge first into a gap between a surface of the electrical lamination stack and a further device element, e.g. B. a housing to introduce.
  • the electrical lamination stack arrangement or the stator lamination stack arrangement comprises several separating elements, it can be advantageous if the separating elements are oriented in the same direction.
  • the narrow edge of both separating elements can be oriented in one direction and the wide edge of both separating elements can be oriented in another direction.
  • the two directions mentioned can be opposite axial directions.
  • a particularly advantageous electrical laminated core arrangement or stator laminated core arrangement comprises a plurality of separating elements oriented in the same direction, which are spaced apart from one another and arranged on a shell-side surface of the electrical laminated core.
  • a further particularly advantageous electrical laminated core arrangement or stator laminated core arrangement comprises a separating element, with several sections of the separating element being oriented in the same direction and arranged at a distance from one another on a shell-side surface of the electrical laminated core.
  • the object is also achieved according to the invention by the stator device with the features of claim 17.
  • the stator laminated core arrangement comprised by the stator device is preferably a stator laminated core arrangement which has an electrical laminated core recess for receiving a rotor.
  • the stator device comprises a further stator device element, in which the stator laminated core arrangement can be at least partially accommodated.
  • the further stator device element can z. B. be a housing.
  • a room e.g. B. a temperature control zone, between the stator laminated core and the further stator device element along a surface of the stator laminated core.
  • the further stator device element can z. B. be a housing part, in particular a housing cover, or a stator carrier.
  • the positioning element which z. B. be a recess, can be on the further stator device element, e.g. B. on the housing cover.
  • the separating element can be arranged at least partially in the recess.
  • the room e.g. B. the temperature control zone, a space described herein in connection with the electrical laminated core arrangement or the stator laminated core arrangement or a temperature control zone described in this context.
  • the room e.g. B. the temperature control zone, can preferably be limited by at least one separating element, a surface of the stator laminated core and a surface of the further stator device element.
  • the separating element can be arranged between a surface of the stator laminated core and an inner surface of the further stator device element.
  • An inner surface of the further stator device element is understood to mean a surface of the further stator device element which faces the surface of the stator laminated core.
  • one leg of the separating element is arranged on a surface of the stator laminated core and another leg of the separating element is arranged on a surface of the further stator device element.
  • the separating element is arranged on a front surface of the stator laminated core, the separating element being a shrinkage compensator which is able to compensate for shrinkage of the stator laminated core that occurs in the laminated core stacking direction of the stator laminated core.
  • the sheet stacking direction preferably runs parallel to the axis of rotation.
  • the separating element described in connection with the electrical laminated core arrangement and the stator laminated core arrangement can also be a shrinkage compensator, which is able to compensate for shrinkage of the laminated core that occurs in the laminated core stacking direction of the laminated core.
  • This aspect of the invention is based on the observation that the composite layers can shrink due to the thermal stress during operation of an electrical machine. This can lead to shrinkage of the electrical lamination stack arrangement in the sheet stacking direction. As a result, a prestressing force that acts in the sheet stack direction can decrease.
  • the preload force can be built up using screw connections that are arranged in or on a housing of a stator device or electrical machine. The decreasing preload force as a result of the shrinkage of the stator can lead to screw connections becoming loose.
  • the shrinkage compensator is able to compensate for shrinkage of the stator laminated core that occurs in the laminated metal stacking direction of the stator laminated core, a preload force can be maintained and thereby a particularly reliable hold of the Screw connections must be ensured. Ultimately, this makes it possible to increase the operational reliability of an electrical machine constructed with the shrinkage compensator and to reduce its maintenance intensity.
  • the shrinkage compensator can also compensate for heat-related increases in length of the stator laminated core.
  • the shrinkage compensator can transmit a force which presses the composite layers between the adjacent electrical sheets, which are connected via the composite layers, in the sheet stack direction.
  • the shrinkage compensator is preferably able to compensate for shrinkage of the stator laminated core that occurs in the sheet stacking direction of the stator laminated core in that a remaining force, which can press the composite layers between the adjacent electrical laminations and which the shrinkage compensator can transmit after the stator laminated core has shrunk to 98% of the original length of the stator laminated core, is at least 10% of the original force that the shrinkage compensator was able to transmit before the stator laminated core shrank.
  • the remaining force that the shrinkage compensator can transmit after the stator laminated core has shrunk to 98% of the original length of the stator laminated core is at least 15%, e.g. B. at least 20% of the original force.
  • the shrinkage compensator can in particular be or comprise a spring element described herein in connection with the separating element.
  • the shrinkage compensator can preferably comprise several legs.
  • stator laminated core has shrunk to 98% of the original length of the stator laminated core at least 10%, preferably at least 15%, e.g. B. at least 20% of the original force acts, which presses the composite layers between the adjacent electrical sheets.
  • At least one of the composite layers comprises a synthetic resin.
  • the composite layers of the electrical lamination stack can preferably shrink to a maximum of 98% of the original length of the electrical lamination stack under test conditions.
  • the electrical lamination stack shrinks to a maximum of 98% of the original length of the electrical lamination stack, particularly in the sheet stack direction.
  • Test conditions can mean, in particular, that the electrical lamination stack is exposed to air whose temperature is, for example, approximately 130, for a period of at least approximately 50 hours, preferably at least approximately 100 hours, and/or at most approximately 200 hours, for example at least approximately 168 hours °C. This can e.g. B. done in an oven.
  • At least one of the composite layers can contain a connecting material or consist of a connecting material.
  • the connecting material can contain an elastomer.
  • the elastomer can be contained in the form of elastomer particles in the at least one composite layer be.
  • the elastomer can be a natural or a synthetic rubber, e.g. B. a nitrile butadiene rubber (NBR).
  • the connecting material can preferably contain an adhesion promoter, e.g. B. a Si-based adhesion promoter.
  • a preferred Si-based adhesion promoter is an organically functionalized silane, the organically functionalized silane e.g. B. can be an aminosilane or an epoxysilane.
  • the adhesion promoter can promote a fluid-tight layer connection of the electrical sheets, so that penetration of temperature control fluid between the electrical sheets can be prevented even more reliably.
  • the connecting material may preferably contain: an elastomer, preferably a natural or synthetic rubber, e.g. B. a nitrile-butadiene rubber, a thermoset and / or a thermoplastic, preferably a thermoset, e.g. B. a novolak, and an adhesion promoter described herein, preferably a Si-based adhesion promoter, e.g. B. an aminosilane.
  • an elastomer preferably a natural or synthetic rubber, e.g. B. a nitrile-butadiene rubber, a thermoset and / or a thermoplastic, preferably a thermoset, e.g. B. a novolak, and an adhesion promoter described herein, preferably a Si-based adhesion promoter, e.g. B. an aminosilane.
  • the mass fraction of the elastomer in the connecting material can preferably be 12 to 60% by weight, e.g. B. 15 to 60% by weight, the mass fraction of the thermoset and / or thermoplastic 4 to 35% by weight, e.g. B. 5 to 35% by weight, and the mass fraction of the adhesion promoter 2 to 20% by weight, e.g. B. 3 to 15% by weight.
  • the object is also achieved by the electrical machine with the features of claim 24.
  • the object is also achieved by a motor vehicle with the features of claim 25.
  • features described in connection with an object according to the invention ie in connection with the electrical lamination stack arrangement, the stator lamination stack arrangement, the stator device, the electrical machine and/or the motor vehicle, can also be features of another object according to the invention.
  • Fig. 1 a schematic representation of a stator device
  • Fig. 2 a schematic representation of an electrical laminated core carrier
  • Fig. 3 a schematic representation of another stator device
  • Fig. 4 a schematic representation of another stator device with shrinkage compensator and spring ring
  • Fig. 5 a schematic representation of a further stator device with two spring rings aligned in the same direction;
  • Fig. 6 a schematic representation of a further stator device with shrinkage compensators arranged on both sides;
  • Fig. 7 a schematic representation of an electrical lamination stack with anti-rotation elements
  • Fig. 8 a housing cover with a separating element
  • Fig. 9 a housing cover with another separating element
  • Fig. 10 a housing cover with a separating element that has a half bead
  • Fig. 11 a housing cover without a separating element.
  • Fig. 1 shows a stator device 200.
  • the stator device comprises an electrical lamination stack 100.
  • the electrical lamination stack 100 is a stator lamination stack 102.
  • the stator device 200 includes a stator device element 104.
  • the stator device element 104 is a housing 106.
  • the stator device 200 also includes an electrical lamination stack carrier 108.
  • the electrical laminated core carrier 108 is a stator laminated core carrier 110.
  • the stator device 200 includes two separating elements 112, which are arranged on surfaces 114 of the electrical laminated core carrier 108.
  • the separating elements 112 each serve to seal between two spaces 120.
  • the two spaces 120 are separated from one another by the respective separating element 112.
  • Temperature control channels 122 extend along a surface of the electrical lamination stack 100. One of the spaces 120 extends through the temperature control channels 122.
  • Fig. 2 shows the electrical laminated core carrier 108 from FIG.
  • the electrical sheet metal package carrier 108 is essentially lent hollow cylindrical.
  • Wall elements 126 extend on an inner surface of the electrical laminated core carrier 108.
  • the temperature control channels 122 extend between the wall elements 126.
  • the stator device 200 comprises an electrical lamination stack 100, which is a stator lamination stack 102. It includes electrical sheets 128. Adjacent electrical sheets 128 are connected via composite layers 130.
  • the stator device shown in Fig. 3 also includes separating elements 112.
  • the separating elements 112 serve to seal between spaces 120.
  • the stator device 200 includes stator device elements 104. These include the housing jacket 132 of the housing 106 and the housing cover 134.
  • the separating elements 112 are arranged on a surface 116 of the electrical lamination stack.
  • the separating elements 112 are arranged between the surface 116 of the electrical lamination stack and a surface 118 of a stator device element 104.
  • the surface 118 of the stator device element 104 is an inner surface 136 of the housing 106.
  • the stator device 200 includes an electrical laminated core carrier 108, which is a stator laminated core carrier 110. This is located in the radial direction between the electrical laminated core 100 and the housing 106 and in the axial direction between the two separating elements 112.
  • Fig. 4 shows a stator device 200.
  • the stator device comprises an electrical laminated core 100, which is a stator laminated core 102.
  • the stator device 200 comprises two separating elements 112.
  • the separating elements 112 are ring-shaped sealing elements 138, ie sealing rings 140.
  • the separating element 112 shown on the left in FIG. 4 is a spring element 142.
  • the spring element 142 is designed as a spring ring 144.
  • the separating element 112 shown on the right in FIG. 4 is a spring element 142.
  • the spring element 142 is designed as a spring washer 146.
  • the spring ring 144 can have a resilient effect in the radial direction.
  • the spring washer 146 can have a resilient effect in the axial direction.
  • An axial direction runs parallel to the sheet stacking direction 148 indicated in FIG. 4.
  • a radial direction runs orthogonally to the sheet stacking direction 148 shown in FIG. 4.
  • the stator device 200 shown in Fig. 4 includes further stator device elements 104.
  • the further stator device elements 104 include a housing jacket 132 and a housing cover 134, which can be understood as a further housing part 150.
  • the housing cover 134 includes a recess 152.
  • the electrical lamination package 100 has a shell-side surface 154 and two front surfaces 156.
  • the two separating elements 112 are arranged on different surfaces of the electrical lamination stack.
  • a separating element 112 is arranged between the shell-side surface 154 of the electrical lamination stack 100 and the inner surface 136 of the housing.
  • the other separating element is arranged between the front surface 156 of the electrical lamination stack 100 and an inner surface of the housing cover 134 in its recess 152.
  • Both separating elements 112 lie between two rooms 120.
  • One of the spaces 120 extends along the shell-side surface 154.
  • This space 120 can extend into a temperature control channel 122 or through one Temperature control channel 122 extend, the temperature control channels not being shown in the simplified schematic representation of FIG.
  • the space 120 extending along the shell-side surface 154 is sealed by the separating elements 112 from the other two spaces 120, which extend along the two front surfaces 156.
  • Both separating elements 112 have a radially inwardly oriented separating element inner surface 158.
  • the stator device 200 is braced in the sheet stacking direction 148 by tie rods 160, which are indicated only schematically by lines. As a result, a front surface 156 can be pressed onto the spring washer 146 and the spring washer 146 can be prestressed.
  • the electrical sheet stack 100 includes electrical sheets, not shown here, which can be connected via composite layers, also not shown here.
  • the electrical sheets and the composite layers extend orthogonally to the sheet stacking direction 148.
  • the electrical lamination stack 100 can heat up. Substances can be discharged from the composite layers. As a result, the thickness of the composite layers can decrease and the electrical sheet stack 100 can shrink in the sheet stacking direction 148.
  • the spring washer 146 can act as a shrinkage compensator 162. If the spring washer 146 is prestressed, it can also rest on the shrunken electrical lamination package 100 (in a less strongly prestressed state of the spring washer). As a result, a seal of the space 120 extending on the shell-side surface 154 can be maintained by the spring washer 146 despite the shrinkage that has occurred in the electrical laminated core.
  • 5 shows a further stator device 200. It differs from the stator device 200 shown in FIG. 4 only in that it comprises a second spring ring 144 instead of the spring washer 146.
  • both spring rings 144 are aligned in the same direction.
  • both spring rings include two legs 166.
  • the alignment in the same direction can be seen in FIG. 5 from the fact that in both spring rings the leg connection area is arranged on the right and the two legs 166 on the left.
  • the leg connection area 164 defines a narrow edge 168.
  • the two ends of the legs 166 define a wide edge 170.
  • the alignment of the spring rings 144 in the same direction shown in Fig. 5 can be particularly advantageous, since the two spring rings with the narrow edge 168 in front can be inserted one after the other into a gap between the housing jacket 132 and the jacket-side surface 154 of the electrical lamination stack.
  • the two legs When inserting the respective spring ring into the gap, the two legs can be moved towards each other and the spring ring can thus be converted into a prestressed state when it is inserted into the gap.
  • Fig. 6 shows a further stator device 200.
  • the stator device shown in Fig. 6 differs from the stator device shown in Fig. 4 in that a second spring washer 146 is installed instead of the spring ring 144.
  • the two spring washers 146 are arranged on the two front surfaces of the electrical lamination stack 100.
  • the stator device 200 shown in Fig. 6 also includes anti-rotation elements 172.
  • the anti-rotation elements 172 are between the shell-side surface 154 of the electrical lamination stack 100 and the inner surface 136 of the Housing arranged. They bind the electrical sheet metal package 100 to the housing jacket 132 in a rotationally fixed manner.
  • the electrical lamination stack 100 has an electrical lamination stack recess 174.
  • the electrical laminated core 100 is a stator laminated core 102.
  • the stator laminated core has a stator laminated core recess 176.
  • a rotor, not shown in FIG. 7, can be accommodated in the stator laminated core recess 176.
  • the stator device element 104 shows a stator device element 104 with a separating element 112 arranged thereon.
  • the stator device element can be a housing part 150, in particular a housing cover 134.
  • the stator device element 104 has a recess 152.
  • the separating element 112 is in the recess 152 arranged.
  • the separating element 112 can serve as a shrinkage compensator 162.
  • the recess may be a compensator receiving groove 178 that defines a compensator receiving area 180.
  • the separating element 112 can be a sealing element 138, in particular a seal 140.
  • the separating element is a spring element 142 designed as a spring washer 146.
  • the spring element 142 comprises a leg connection region 164, from which two legs 166 extend. The ends of the legs each form a separating element inner edge 182.
  • a front surface 156 of an electrical sheet stack 100 can, for. B. by tie rods 160, be pressed onto the legs 166, which are not included in the recess 152. As a result, the spring element 142 can be prestressed.
  • the housing cover 134 can act as an abutment 184.
  • FIG. 9 shows a stator device element 104 and a separating element 112 arranged thereon. Deviating from FIG. 8, in the illustration in FIG. 9 the legs 166 extend radially outwards from the leg connection region 164. The arrangement shown in Fig. 9 therefore corresponds to the arrangements in Fig. 4 and Fig. 6.
  • the 10 shows a stator device element 104 and a separating element 112 arranged thereon.
  • the separating element 112 shown there can also be a sealing element 138, in particular a seal 140. It has two legs 166, which extend from a half bead 188.
  • the separating element 112 is a spring element 142 designed as a spring washer 146, which can function as a shrinkage compensator 162.
  • the elastic deformability of the spring element 142 depends on what material the spring element 142 is made of and how thick the material is. The person skilled in the art can choose the material and the thickness of the material so that the spring element 142 can compensate for the shrinkage of an electrical lamination stack.
  • Fig. 11 shows the housing cover of the arrangements from Figs. 8 to 10 without separating element 112.

Landscapes

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Abstract

Elektroblechpaket-Anordnung für eine elektrische Maschine, wobei die Elektroblechpaket-Anordnung Folgendes umfasst: ein Elektroblechpaket (100), das Elektrobleche (128) umfasst und worin benachbarte Elektrobleche (128) über Verbundschichten (130) verbunden sind, ein Trennelement (112) und optional einen Elektroblechpaket-Träger (108), wobei das Trennelement (112) an einer Oberfläche (116) des Elektroblechpakets (100) und/oder an einer Oberfläche (114) des Elektroblechpaket-Trägers (108) angeordnet ist.

Description

Elektroblechpaket-Anordnung, Statorblechpaket-Anordnung und Statorvorrichtung für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine und Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der elektrischen Maschinen und insbesondere der Statoren für elektrische Maschinen, z. B. für Elektromotoren.
Elektrische Maschinen dienen zunehmend dem Antrieb von Kraftfahrzeugen. Der Begriff Kraftfahrzeug umfasst Land-Kraftfahrzeuge, Luft-Kraftfahrzeuge und Wasser-Kraftfahrzeuge. Land-Kraftfahrzeuge umfassen Straßen-Kraftfahrzeuge und Schienen-Kraftfahrzeug. Straßen-Kraftfahrzeuge umfassen insbesondere Personenkraftwagen und Lastkraftwagen.
Elektrische Maschinen dienen dabei insbesondere zunehmend dem Antrieb von Straßenfahrzeugen. Dabei besteht ein großes Bedürfnis, die an Bord des Fahrzeugs gespeicherte elektrische Energie möglichst effizient zu nutzen und damit letztlich zur Steigerung der Reichweite des Fahrzeugs beizutragen.
Elektrische Maschinen umfassen Statoren und Rotoren. Typische Statoren und Rotoren umfassen jeweils Elektroblechpakete. Die Elektroblechpakete umfassen jeweils Elektrobleche. In den Elektroblechpaketen sind benachbarte Elektrobleche über Verbundschichten verbunden. Verbundschichten können beispielsweise Backlackschichten sein, die Fachleuten im technischen Gebiet der elektrischen Maschinen geläufig sind.
Alternativ können Elektroblechpakete von Rotoren oder Statoren mittels Schweißen oder mechanischer Verbindungselemente (Nieten, Schrauben, Bolzen und/oder Clinchpunkte) hergestellt werden.
Bekannte Backlacke sind nach dem Aushärten häufig wenig elastisch. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effiziente elektrische Maschine, insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, und Komponenten für eine solche elektrische Maschine mit geringem Aufwand bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
In dem Elektroblechpaket sind benachbarte Elektrobleche über Verbundschichten verbunden. Bevorzugt kann das Elektroblechpaket eine Vielzahl an Elektroblechen umfassen, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Elektroblechen eine Verbundschicht angeordnet ist.
Der Begriff Verbundschicht bezeichnet eine Schicht, welche die beiden benachbarten Elektrobleche, zwischen denen die Verbundschicht angeordnet ist, verbindet.
Die Elektroblechdicke ist nicht begrenzt. Bevorzugte Elektrobleche sind je mindestens 0,03 mm, insbesondere je mindestens 0,06 mm, z.B. je mindestens 0,10 mm dick. Bevorzugte Elektrobleche sind je höchstens 0,60 mm, insbesondere je höchstens 0,50 mm, z.B. je höchstens 0,35 mm dick. Besonders bevorzugte Elektrobleche sind je 0,03 bis 0,60 mm, insbesondere je 0,06 bis 0,50 mm, z.B. je 0,10 bis 0,35 mm dick. Die Angaben zur Dicke können bevorzugt für eine Mehrzahl der Elektrobleche, insbesondere für alle Elektrobleche des Elektroblechpakets gelten.
Optional kann die Elektroblechpaket-Anordnung einen Elektroblechpaket-Träger umfassen. Bevorzugt umfasst die Elektroblechpaket-Anordnung keinen Elektro- blechpaket-Träger.
Das Trennelement kann an einer Oberfläche des Elektroblechpakets und/oder an einer Oberfläche des Elektroblechpaket-Trägers angeordnet sein. Dies kann insbesondere bedeuten, dass das Trennelement an einer Oberfläche des Elektroblechpakets angeordnet ist. Dies ist besonders bevorzugt.
Alternativ kann das Trennelement an einer Oberfläche des Elektroblechpaket- Trägers angeordnet sein.
Das Trennelement kann an einer Oberfläche des Elektroblechpakets und an einer Oberfläche des Elektroblechpaket-Trägers angeordnet sein. Das Trennelement kann z.B. zwischen dem Elektroblechpaket und dem Elektroblechpaket-Träger angeordnet sein.
Das Elektroblechpaket kann vorteilhaft eine stirnseitige Oberfläche des Elektroblechpakets und eine mantelseitige Oberfläche des Elektroblechpakets umfassen.
Der Elektroblechpaket-Träger kann vorteilhaft eine stirnseitige Oberfläche des Elektroblechpaket-Trägers und eine mantelseitige Oberfläche des Elektroblech- paket-Trägers umfassen.
Die Bezeichnungen stirnseitig und mantelseitig beziehen sich auf den zusammengebauten Zustand der elektrischen Maschine.
Die elektrische Maschine weist eine Rotationsachse auf.
Eine stirnseitige Oberfläche kann insbesondere axial ausgerichtet sein.
Eine mantelseitige Oberfläche kann insbesondere radial ausgerichtet sein.
Insbesondere bei einem Elektroblechpaket, das eine Elektroblechpaket- Ausnehmung aufweist, die z. B. zur Aufnahme eines Rotors dienen kann, kann das Elektroblechpaket eine innenliegende mantelseitige Oberfläche und eine außenliegende mantelseitige Oberfläche aufweisen. Die innenliegende mantelseitige Oberfläche kann die Elektroblechpaket-Ausnehmung umgeben und der Rotationsachse zugewandt sein. Die außenliegende mantelseitige Oberfläche kann das Elektroblechpaket in radialer Richtung nach außen begrenzen.
Das Trennelement kann an der Oberfläche des Elektroblechpakets und/oder an der Oberfläche des Elektroblechpaket-Trägers, bevorzugt an der Oberfläche des Elektroblechpakets, beispielsweise so angeordnet sein, dass das Trennelement zwei Räume wenigstens teilweise voneinander abtrennt. Bei der Elektroblech- paket-Anordnung können die Räume insbesondere in radialer Richtung nach außen hin offen sein.
Vorteilhaft kann es sein, wenn sich das Trennelement entlang der Oberfläche des Elektroblechpakets und/oder entlang der Oberfläche des Elektroblechpaket- Trägers, bevorzugt entlang der Oberfläche des Elektroblechpakets, erstreckt. Dies kann bewirken, dass ein Temperierfluid direkt an der Oberfläche des Elektroblechpakets entlang des Trennelements durch einen Raum geführt werden kann, der durch das Trennelement wenigstens teilweise von einem anderen Raum abgetrennt ist.
„Temperier“ kann im Zusammenhang mit der Erfindung bevorzugt „Kühl“ bedeuten.
Das Temperierfluid kann bevorzugt ein Kühlfluid sein. Denn typischerweise besteht ein Bedürfnis zur Kühlung elektrischer Maschinen.
Temperierfluid kann im Zusammenhang mit der Erfindung bevorzugt Temperierflüssigkeit, z. B. Kühlflüssigkeit, bedeuten. Die Temperierflüssigkeit kann gasförmige Anteile enthalten, insbesondere wenn die Temperierflüssigkeit heiß ist.
Die Temperierflüssigkeit kann wässrig. Alternativ kann die Temperierflüssigkeit eine nicht elektrisch leitfähige Temperierflüssigkeit sein. Das Trennelement kann die Oberfläche des Elektroblechpakets und/oder die Oberfläche des Elektroblechpaket-Trägers, bevorzugt die Oberfläche des Elektroblechpakets, gegen ein weiteres Vorrichtungselement einer elektrischen Maschine abstützen, die mit der Elektroblechpaket-Anordnung hergestellt werden kann. Das Trennelement fungiert dann als Trennstützelement. Wenigstens einer der Räume kann durch das weitere Vorrichtungselement radial nach außen hin abgedeckt sein.
Eine Abstützung der Oberfläche gegen ein weiteres Vorrichtungselement kann allein oder teilweise durch das Trennelement bewirkt werden.
Bevorzugt wird die Abstützung der Oberfläche gegen das weitere Vorrichtungselement nur teilweise durch das Trennelement bewirkt. Die Abstützung der Oberfläche gegen das weitere Vorrichtungselement kann insbesondere durch ein oder mehrere Drehsicherungselemente bewirkt werden, die vom Trennelement verschieden sind.
Die gegen ein weiteres Vorrichtungselement abgestützte Oberfläche kann bevorzugt eine stirnseitige Oberfläche des Elektroblechpakets oder des Elektroblechpaket-Trägers, z. B. eine stirnseitige Oberfläche des Elektroblechpakets, sein. Die gegen ein weiteres Vorrichtungselement abgestützte Oberfläche kann bevorzugt eine mantelseitige Oberfläche des Elektroblechpakets oder des Elektroblechpaket-Trägers, z. B. eine mantelseitige Oberfläche des Elektroblechpakets, sein.
Vorteilhaft kann das Trennelement eine radial nach innen orientierte Trennelement-Innenoberfläche und/oder einen radial nach innen orientierten Trennelement-Innenrand aufweisen. Das kann insbesondere bedeuten, dass das Trennelement eine radial nach innen orientierte Trennelement-Innenoberfläche aufweisen kann und dass das Trennelement alternativ oder zusätzlich einen nach innen orientierten Trennelement-Innenrand aufweisen kann. Die Trennelement-Innenoberfläche und/oder der Trennelement-Innenrand, bevorzugt die Trennelement-Innenoberfläche, kann sich bevorzugt entlang einer mantelseitigen Oberfläche des Elektroblechpakets oder des Elektroblechpaket- Trägers, bevorzugt des Elektroblechpakets, erstrecken.
Eine Erstreckungsrichtung wenigstens eines Teils der Trennelement-Innen- oberfläche und/oder des Trennelement-Innenrands in der mantelseitigen Oberfläche kann bevorzugt geneigt oder orthogonal zu einer durch die Elektro- blechpaket-Anordnung definierten Rotationsachse sein.
Die durch die Elektroblechpaket-Anordnung definierte Rotationsachse entspricht der Rotationsachse einer elektrischen Maschine, für welche die Elektroblechpaket- Anordnung verwendet werden kann.
Besonders bevorzugt kann es sein, wenn eine Erstreckungsrichtung wenigstens eines Teils der Trennelement-Innenoberfläche und/oder des Trennelement- Innenrands in der mantelseitigen Oberfläche geneigt zu der Rotationsachse ist.
Bei einem ringförmigen Trennelement kann die Erstreckungsrichtung insbesondere orthogonal zur Rotationsachse sein.
Bei einem durchgehend spiralförmig umlaufenden Trennelement ist die Erstreckungsrichtung über die gesamte Länge des Trennelements geneigt zur Rotationsachse.
Bei einem spiralförmig umlaufenden Trennelement sind je zwei an einen Abschnitt des Trennelements angrenzende Räume wenigstens teilweise voneinander durch den Abschnitt des Trennelements getrennt. Diese beiden Räume sind aber spiralförmig umlaufend miteinander verbunden, da sie zwei Bereiche eines spiralförmig umlaufenden Temperierkanals darstellen, wobei der Temperierkanal durch das spiralförmige Trennelement und die mantelseitige Oberfläche definiert ist. Der Temperierkanal kann bevorzugt ein Kühlkanal sein.
Die Neigung einer Erstreckungsrichtung eines ersten Teils des Trennelements zur Rotationsachse kann bevorzugt anders sein als eine Neigung einer Erstreckungsrichtung eines zweiten Teils des Trennelements zur Rotationsachse. Dies kann besonders vorteilhaft sein, da es eine Richtungsänderung eines entlang des Trennelements verlaufenden Temperierkanals in der mantelseitigen Oberfläche ermöglicht. Hierdurch kann insbesondere eine mäandrierende Führung des Temperierfluids in der mantelseitigen Oberfläche ermöglicht werden.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Neigung des ersten Teils des Trennelements entgegengesetzt zur Neigung des zweiten Teils des Trennelements ist.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Trennelement durch wenigstens ein Positionierelement in einer gewünschten Trennelement-Position positioniert ist. Das Positionierelement kann eine Vertiefung sein.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn das Trennelement ein Dichtelement ist. Dies kann bewirken, dass das Trennelement die beiden Räume im Wesentlichen fluiddicht voneinander abtrennt.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die durch das Trennelement wenigstens teilweise voneinander abgetrennten Räume für unterschiedliche Fluide bestimmt sind, z. B. ein Temperierfluid in einem der Räume und Luft in einem anderen der Räume, und das Trennelement ein Dichtelement ist. Dann ist eine Leckage von Fluid über das Trennelement von einem Raum in den anderen unerwünscht, so dass die Dichtwirkung des Dichtelements besonders vorteilhaft ist.
Das Dichtelement kann zum Beispiel ein Dichtring sein. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn das Dichtelement ganz oder teilweise aus einem Metall besteht. Die Oberfläche des Metalls kann ganz oder teilweise mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet sein. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn das elektrisch isolierende Material zwischen der Oberfläche des Metalls und der Oberfläche des Elektroblechpakets angeordnet ist.
Dies kann bewirken, dass Wirbelstromverluste reduziert werden, die ohne das elektrisch isolierendes Material auftreten würden. Die Effizienz einer elektrischen Maschine, die unter Verwendung der Elektroblechpaket-Anordnung erhältlich ist, kann dadurch weiter gesteigert werden. Eine weitergehende Reduktion der Wirbelströme kann insbesondere durch Verwendung von schlecht leitenden Edelstählen, insbesondere austenitischen Edelstählen, erhalten werden.
Das elektrisch isolierende Material kann ein Elastomer enthalten. Dies kann den zusätzlichen Vorteil mit sich bringen, dass die Dichtwirkung gesteigert werden kann.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Trennelement ein Federelement ist oder ein Federelement umfasst. Das Federelement kann bevorzugt eine Federscheibe oder ein Federring sein.
Vorteilhaft kann das Federelement aus einem Flachmaterial bestehen oder ein Flachmaterial umfassen. Bevorzugt kann das Federelement aus einem Metall- Flachmaterial bestehen oder ein Metall-Flachmaterial umfassen. Das Federelement kann z. B. aus einem Metallblech bestehen oder ein Metallblech umfassen.
Bei dem Metall-Flachmaterial kann es sich um das Metall handeln, aus dem das Dichtelement ganz oder teilweise besteht.
Der hierin verwendet Begriff Metall umfasst auch Metalllegierungen. Das Metall kann z.B. Eisen, Aluminium, Kupfer, Nickel, Kobalt oder Titan sein oder ein oder mehrere dieser Metalle enthalten. Vorzugsweise ist das Metall ein magnetisierbares Metall und/oder ein gut elektrisch leitendes Metall.
Insbesondere kann als Metall ein Stahl vorgesehen sein, z. B. ein Federstahl oder ein Edelstahl, insbesondere ein austenitischer Edelstahl.
Das Eisen kann z. B. eine Eisenlegierung sein.
Das Aluminium kann z. B. eine Aluminiumlegierung sein.
Das Kupfer kann z. B. eine Kupferlegierung sein.
Das Titan kann z. B. eine Titanlegierung sein.
Das Kobalt kann z. B. eine Kobaltlegierung sein.
Das Nickel kann z. B. eine Nickellegierung sein.
Das Trennelement kann profiliert sein.
Das Trennelement kann Dichtelement und Federelement sein oder Dichtelement sein und das Federelement umfassen.
Das Trennelement, das vorzugsweise ein Federelement ist oder ein Federelement umfasst und das zum Beispiel ein Dichtelement sein kann, kann mehrere Schenkel umfassen. Bei den Schenkeln kann es sich insbesondere um Schenkel handeln, die im Profilquerschnitt des Trennelements erkennbar sind.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn ein Schenkel des Trennelements an der Oberfläche des Elektroblechpakets und/oder an der Oberfläche des Elektro- blechpaket-Trägers, bevorzugt an der Oberfläche des Elektroblechpakets, angeordnet ist.
Vorteilhaft kann ein zweiter Schenkel des Trennelements zu der Oberfläche des Elektroblechpakets und/oder zu der Oberfläche des Elektroblechpaket-Trägers, bevorzugt zu der Oberfläche des Elektroblechpakets, beabstandet sein. Das Trennelement kann bevorzugt einen Schenkelverbindungsbereich umfassen, von dem aus sich Schenkel, z.B. die beiden Schenkel, erstrecken können.
Das Trennelement kann z. B. einen C-förmigen, U-förmigen, V-förmigen, N-förmigen und/oder W-förmigen Profilquerschnitt aufweisen.
Bevorzugt weist das Trennelement einen C-förmigen, U-förmigen und/oder V-förmigen Profilquerschnitt auf. Dies kann besonders vorteilhaft sein, da eine geringere Zahl an Schenkeln eine laminare Strömung eines entlang des Trennelements führbaren Temperierfluids begünstigen kann. Dadurch lässt sich ein Wirkungsgrad von elektrischen Maschinen steigern. Denn für den Betrieb einer Temperiermittelpumpe, z. B. Kühlflüssigkeitspumpe, ist dann weniger Energie erforderlich. Letztlich kann so ein besonders geringer Herstellungsaufwand erreicht und die Reichweite eines Kraftfahrzeugs weiter gesteigert werden.
Bei einem C-förmigen, U-förmigen und V-förmigen Profilquerschnitt erstrecken sich jeweils zwei Schenkel von einem Schenkelverbindungsbereich.
Bei einem N-förmigen Profilquerschnitt erstrecken sich drei Schenkel von zwei Schenkelverbindungsbereichen.
Bei einem W-förmigen Profilquerschnitt erstrecken sich vier Schenkel von drei Schenkelverbindungsbereichen.
Jeder Schenkelverbindungsbereich kann elastisch sein.
Bevorzugt beträgt die Zahl der Schenkel, die das Trennelement umfasst, zwei. Diese können sich ausgehend von einem Schenkelverbindungsbereich erstrecken.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Trennelement mehrere Schenkel umfasst, die im Bereich einer Sicke ineinander übergehen. Vorteilhaft kann es sein, wenn das Trennelement mehrere Schenkel umfasst, die im Bereich einer Halbsicke ineinander übergehen.
Die Halbsicke oder die Sicke kann dann den Schenkelverbindungsbereich darstellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch die Statorblechpaket-Anordnung mit den Merkmalen von Anspruch 14 gelöst.
Das Elektroblechpaket ist bevorzugt ein Statorblechpaket. Das Statorblechpaket kann bevorzugt eine Elektroblechpaket-Ausnehmung zur Aufnahme eines Rotors aufweisen.
Das Statorblechpaket muss keine Elektroblechpaket-Ausnehmung zur Aufnahme eines Rotors aufweisen.
Insbesondere wenn die Statorblechpaket-Anordnung für eine elektrische Maschine in der Bauform eines Außenläufers bestimmt ist, ist die Elektroblechpaket-Ausnehmung zur Aufnahme eines Rotors entbehrlich.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Trennelement eine Fluidbarriere bildet, die einen Raum, z. B. eine Temperierzone, der sich z. B. durch das Elektroblechpaket oder entlang einer Oberfläche des Elektroblechpakets erstrecken kann, von der Elektroblechpaket-Ausnehmung abgrenzt.
Die Temperierzone kann bevorzugt eine Kühlzone sein.
Der Raum, z. B. die Temperierzone, erstreckt sich bevorzugt entlang einer Oberfläche des Elektroblechpakets. Der Raum, z. B. die Temperierzone, kann bevorzugt ein Temperierkanal sein oder sich bis in einen Temperierkanal hinein oder durch einen Temperierkanal hindurch erstrecken.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der Raum, z. B. die Temperierzone, sich durch das Elektroblechpaket erstreckt.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Elektroblechpaket-Anordnung oder die Statorblechpaket-Anordnung mehrere Trennelemente umfasst.
Ein Trennelement kann in axialer Richtung versetzt zu einem anderen Trennelement angeordnet sein.
Ein Trennelement kann an einem Ende des Raumes eine Fluidbamere bilden. Ein weiteres Trennelement kann an einem anderen Ende des Raumes eine Fluidbarriere bilden.
Bevorzugt sind die beiden Enden des Raumes, z. B. der Temperierzone, in axialer Richtung zueinander versetzt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn ein Abschnitt eines Trennelements eine Fluidbarriere bildet und ein weiterer Abschnitt desselben Trennelements eine weitere Fluidbamere bildet. Die Abschnitte des Trennelements, die die Fluidbarrieren bilden, können in axialer Richtung beabstandet sein.
Die Abschnitte des Trennelements, die die Fluidbarrieren bilden, können einen Raum, z. B. eine Temperierzone, definieren. Der Raum, z. B. die Temperierzone, kann dann insbesondere zwischen den Abschnitten des Trennelements liegen, die die Fluidbarrieren bilden. Dies wäre z. B. bei einem spiralförmigen Trennelement denkbar. Wenn die Elektroblechpaket-Anordnung oder Statorblechpaket-Anordnung mehrere Trennelemente umfasst, kann es vorteilhaft sein, wenn wenigstens zwei Trennelemente an der mantelseitigen Oberfläche des Elektroblechpakets angeordnet sind.
Wenn die Elektroblechpaket-Anordnung oder die Statorblechpaket-Anordnung mehrere Trennelemente umfasst, kann es vorteilhaft sein, wenn wenigstens ein Trennelement an einer stirnseitigen Oberfläche des Elektroblechpakets angeordnet ist und ein anderes Trennelement an einer mantelseitigen Oberfläche des Elektroblechpakets angeordnet ist.
Wenn die Elektroblechpaket-Anordnung oder die Statorblechpaket-Anordnung mehrere Trennelemente umfasst, kann es vorteilhaft sein, wenn wenigstens ein Trennelement an der einen stirnseitigen Oberfläche des Elektroblechpakets angeordnet ist und wenigstens ein anderes Trennelement an einer anderen stirnseitigen Oberfläche des Elektroblechpakets angeordnet ist.
Wenigstens ein von der Elektroblechpaket-Anordnung umfasstes Trennelement kann einen breiten Rand und einen schmalen Rand aufweisen. Der schmale Rand und der breite Rand des Trennelements können in axialer Richtung zueinander versetzt sein.
Ein Innendurchmesser des Trennelements am schmalen Rand kann sich vom Außendurchmesser des Trennelements am schmalen Rand weniger stark unterscheiden, als sich ein Innendurchmesser des Trennelements am breiten Rand vom Außendurchmesser des Trennelements am breiten Rand unterscheidet.
Am breiten Rand kann der Profilquerschnitt des Trennelements dicker sein als am schmalen Rand. Die Dicke des Profilquerschnitts an dessen Rändern wird dabei insbesondere in Richtung hin zur Rotationsachse gemessen. Am breiten Rand kann das Trennelement beabstandete Schenkel aufweisen.
Am schmalen Rand kann das Trennelement einen Schenkelverbindungsbereich aufweisen.
Es kann besonders vorteilhaft sein, wenn das Trennelement den hierin beschriebenen breiteren Rand und den schmaleren Rand aufweist, da es dann möglich ist, das Trennelement mit dem schmalen Rand voran in einen Spalt zwischen einer Oberfläche des Elektroblechpakets und eines weiteren Vorrichtungselements, z. B. eines Gehäuses, einzuführen.
Wenn die Elektroblechpaket-Anordnung oder die Statorblechpaket-Anordnung mehrere Trennelemente umfasst, kann es vorteilhaft sein, wenn die Trennelemente gleichsinnig orientiert sind. Bei gleichsinnig orientierten Trennelementen kann insbesondere der schmale Rand beider Trennelemente in eine Richtung und der breite Rand beider Trennelemente in eine andere Richtung orientiert sein. Die beiden genannten Richtungen können einander entgegengesetzte axiale Richtungen sein.
Eine besonders vorteilhafte Elektroblechpaket-Anordnung oder Statorblechpaket- Anordnung umfasst mehrere gleichsinnig orientierte Trennelemente, die voneinander beabstandet und an einer mantelseitigen Oberfläche des Elektroblechpakets angeordnet sind.
Eine weitere besonders vorteilhafte Elektroblechpaket-Anordnung oder Stator- blechpaket-Anordnung umfasst ein Trennelement, wobei mehrere Abschnitte des Trennelements gleichsinnig orientiert sind und voneinander beabstandet an einer mantelseitigen Oberfläche des Elektroblechpakets angeordnet sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch die Statorvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 17 gelöst. Die von der Statorvorrichtung umfasste Statorblechpaket-Anordnung ist bevorzugt eine Statorblechpaket-Anordnung, die eine Elektroblechpaket-Ausnehmung zur Aufnahme eines Rotors aufweist.
Die Statorvorrichtung umfasst ein weiteres Statorvorrichtungselement, in das die Statorblechpaket-Anordnung wenigstens teilweise aufgenommen sein kann. Das weitere Statorvorrichtungselement kann z. B. ein Gehäuse sein.
Bevorzugt kann sich ein Raum, z. B. eine Temperierzone, zwischen dem Statorblechpaket und dem weiteren Statorvorrichtungselement entlang einer Oberfläche des Statorblechpakets erstrecken.
Das weitere Statorvorrichtungselement kann z. B. ein Gehäuseteil, insbesondere ein Gehäusedeckel, oder ein Statorträger sein.
Das Positionierelement, das z. B. eine Vertiefung sein, kann an dem weiteren Statorvorrichtungselement, z. B. an dem Gehäusedeckel, ausgebildet sein. Das Trennelement kann wenigstens teilweise in der Vertiefung angeordnet sein.
Bevorzugt kann der Raum, z. B. die Temperierzone, eine hierin in Verbindung mit der Elektroblechpaket-Anordnung oder der Statorblechpaket-Anordnung beschriebener Raum oder eine in diesem Zusammenhang beschriebene Temperierzone sein. Der Raum, z. B. die Temperierzone, kann bevorzugt durch wenigstens ein Trennelement, eine Oberfläche des Statorblechpakets und eine Oberfläche des weiteren Statorvorrichtungselements begrenzt sein.
Insbesondere kann das Trennelement zwischen einer Oberfläche des Statorblechpakets und einer Innenoberfläche des weiteren Statorvorrichtungselements angeordnet sein. Unter einer Innenoberfläche des weiteren Statorvorrichtungselements wird eine Oberfläche des weiteren Statorvorrichtungselements verstanden, die der Oberfläche des Statorblechpakets zugewandt ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn ein Schenkel des Trennelements an einer Oberfläche des Statorblechpakets und ein weiterer Schenkel des Trennelements an einer Oberfläche des weiteren Statorvorrichtungselements angeordnet ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Trennelement an einer stirnseitigen Oberfläche des Statorblechpakets angeordnet ist, wobei das Trennelement ein Schrumpfkompensator ist, der ein in Blechstapelrichtung des Statorblechpakets auftretendes Schrumpfen des Statorblechpakets auszugleichen vermag.
Bevorzugt verläuft die Blechstapelrichtung parallel zur Rotationsachse. Auch das in Zusammenhang mit der Elektroblechpaket-Anordnung und der Statorblech- paket-Anordnung beschriebene Trennelement kann ein Schrumpfkompensator sein, der ein in Blechstapelrichtung des Blechpakets auftretendes Schrumpfen des Blechpakets auszugleichen vermag.
Dieser Aspekt der Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass die Verbundschichten aufgrund der thermischen Belastung beim Betrieb einer elektrischen Maschine schrumpfen können. Dies kann zu einem Schrumpfen der Elektroblechpaket-Anordnung in Blechstapelrichtung führen. Dadurch kann eine Vorspannkraft, die in Blechstapelrichtung wirkt, abnehmen. Die Vorspannkraft kann mit Hilfe von Verschraubungen aufgebaut werden, die in oder an einem Gehäuse einer Statorvorrichtung oder elektrischen Maschine angeordnet sind. Die infolge des Schrumpfens des Stators nachlassende Vorspannkraft kann dazu führen, dass sich Verschraubungen lösen können.
Da der Schrumpfkompensator ein in Blechstapelrichtung des Statorblechpakets auftretendes Schrumpfen des Statorblechpakets auszugleichen vermag, kann eine Vorspannkraft aufrechterhalten und dadurch ein besonders zuverlässiger Halt der Verschraubungen sichergestellt werden. Letztlich kann es dadurch ermöglicht werden, die Betriebssicherheit einer mit dem Schrumpfkompensator aufgebauten elektrischen Maschine zu steigern und deren Wartungsintensität zu verringern.
Vorzugsweise kann der Schrumpfkompensator ebenfalls wärmebedingte Längenzunahmen des Statorblechpakets kompensieren.
Zudem kann der Schrumpfkompensator eine Kraft übertragen, welche die Verbundschichten zwischen den benachbarten Elektroblechen, die über die Verbundschichten verbunden sind, in Blechstapelrichtung verpresst.
Bevorzugt vermag der Schrumpfkompensator ein in Blechstapelrichtung des Statorblechpakets auftretendes Schrumpfen des Statorblechpakets dadurch auszugleichen, dass eine verbleibende Kraft, welche die Verbundschichten zwischen den benachbarten Elektroblechen verpressen kann und die der Schrumpfkompensator nach einem Schrumpfen des Statorblechpakets auf 98 % der ursprünglichen Länge des Statorblechpakets übertragen kann, wenigstens 10 % der ursprünglichen Kraft beträgt, welche der Schrumpfkompensator vor dem Schrumpfen des Statorblechpakets übertragen konnte.
Bevorzugt beträgt die verbleibende Kraft, die der Schrumpfkompensator nach einem Schrumpfen des Statorblechpakets auf 98 % der ursprünglichen Länge des Statorblechpakets übertragen kann, wenigstens 15 %, z. B. wenigstens 20 %, der ursprünglichen Kraft.
Eine solche verbleibende Kraft kann vollkommen ausreichend sein, um ein Lockern von Verschraubungen zu verhindern und dadurch die Betriebssicherheit einer mit der Statorvorrichtung aufgebauten elektrischen Maschine weiter zu steigern und/oder deren Wartungsintensität weiter zu verringern. Der Schrumpfkompensator kann insbesondere ein hierin im Zusammenhang mit dem Trennelement beschriebenes Federelement sein oder umfassen. Bevorzugt kann der Schrumpfkompensator mehrere Schenkel umfassen.
Wenn sie in Kenntnis der Erfindung sind, können Fachleute das Federelement, dessen Flachmaterial, dessen Form, Größe und die Neigung der Schenkel sowie die Vorspannung mit geringem Aufwand gezielt so einstellen, dass auch nach einem Schrumpfen des Statorblechpakets auf 98 % der ursprünglichen Länge des Statorblechpakets noch wenigstens 10 %, bevorzugt wenigstens 15 %, z. B. wenigstens 20 % der ursprünglichen Kraft wirkt, welche die Verbundschichten zwischen den benachbarten Elektroblechen verpresst.
Bevorzugt umfasst wenigstens eine der Verbundschichten ein Kunstharz.
Die Verbundschichten des Elektroblechpakets können unter Testbedingungen vorzugsweise auf höchstens 98 % der ursprünglichen Länge des Elektroblechpakets schrumpfen. Das Elektroblechpaket schrumpft dabei insbesondere in Blechstapelrichtung auf höchstens 98 % der ursprünglichen Länge des Elektroblechpakets.
Mit „Testbedingungen“ kann insbesondere gemeint sein, dass das Elektroblechpaket über einen Zeitraum von mindestens ungefähr 50 Stunden, vorzugsweise mindestens ungefähr 100 Stunden, und/oder höchstens ungefähr 200 Stunden, beispielsweise zumindest näherungsweise 168 Stunden, Luft ausgesetzt wird, deren Temperatur beispielsweise ungefähr 130 °C beträgt. Dies kann z. B. in einem Ofen erfolgen.
Wenigstens eine der Verbundschichten kann ein Verbindungsmaterial enthalten oder aus einem Verbindungsmaterial bestehen.
Das Verbindungsmaterial kann ein Elastomer enthalten. Das Elastomer kann in Form von Elastomerpartikeln in der wenigstens einen Verbundschicht enthalten sein. Das Elastomer kann ein natürlicher oder ein synthetischer Kautschuk sein, z. B. ein Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR).
Das Verbindungsmatenal kann bevorzugt einen Haftvermittler enthalten, z. B. einen Si-basierten Haftvermittler. Ein bevorzugter Si-basierter Haftvermittler ist ein organisch funktionalisiertes Silan, wobei das organisch funktionalisierte Silan z. B. ein Aminosilan oder ein Epoxysilan sein kann.
Der Haftvermittler kann eine fluiddichte Schichtverbindung der Elektrobleche begünstigen, so dass ein Eindringen von Temperierfluid zwischen die Elektrobleche noch zuverlässiger verhindert werden kann.
Das Verbindungsmatenal kann bevorzugt enthalten: ein Elastomer, bevorzugt einen natürlichen oder synthetischen Kautschuk, z. B. einen Nitril-Butadien-Kautschuk, ein Duroplast und/oder ein Thermoplast, bevorzugt ein Duroplast, z. B. ein Novolak, und einen hierin beschriebenen Haftvermittler, bevorzugt einen Si-basierten Haftvermittler, z. B. ein Aminosilan.
Bevorzugt kann im Verbindungsmatenal der Massenanteil des Elastomers 12 bis 60 Gew.-%, z. B. 15 bis 60 Gew.-%, der Massenanteil des Duroplasts und/oder Thermoplasts 4 bis 35 Gew.-%, z. B. 5 bis 35 Gew.-%, und der Massenanteil des Haftvermittlers 2 bis 20 Gew.-%, z. B. 3 bis 15 Gew.-% betragen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch die elektrische Maschine mit den Merkmalen von Anspruch 24 gelöst.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 25 gelöst. Selbstverständlich können im Zusammenhang mit einem erfindungsgemäßen Gegenstand, d. h. in Zusammenhang mit der Elektroblechpaket-Anordnung, der Statorblechpaket-Anordnung, der Statorvorrichtung, der elektrischen Maschine und/oder dem Kraftfahrzeug, beschriebene Merkmale auch Merkmale eines anderen erfindungsgemäßen Gegenstands sein.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Statorvorrichtung;
Fig. 2: eine schematische Darstellung eines Elektroblechpaket-Trägers;
Fig. 3: eine schematische Darstellung einer weiteren weitere Statorvorrichtung;
Fig. 4: eine schematische Darstellung einer weiteren Statorvorrichtung mit Schrumpfkompensator und Federring;
Fig. 5: eine schematische Darstellung einer weiteren Statorvorrichtung mit zwei gleichsinnig ausgerichteten Federringen;
Fig. 6: eine schematische Darstellung einer weiteren Statorvorrichtung mit beidseitig angeordneten Schrumpfkompensatoren;
Fig. 7: eine schematische Darstellung eines Elektroblechpakets mit Drehsicherungselementen;
Fig. 8: einen Gehäusedeckel mit Trennelement; Fig. 9: einen Gehäusedeckel mit einem anderen Trennelement;
Fig. 10: einen Gehäusedeckel mit einem Trennelement, das eine Halbsicke aufweist; und
Fig. 11 : einen Gehäusedeckel ohne Trennelement.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine Statorvorrichtung 200. Die Statorvorrichtung umfasst ein Elektroblechpaket 100. Das Elektroblechpaket 100 ist ein Statorblechpaket 102. Die Statorvorrichtung 200 umfasst ein Statorvorrichtungselement 104. Das Statorvorrichtungselement 104 ist ein Gehäuse 106. Zudem umfasst die Statorvorrichtung 200 einen Elektroblechpaket-Träger 108. Der Elektroblechpaket-Träger 108 ist ein Statorblechpaket-Träger 110.
Die Statorvorrichtung 200 umfasst zwei Trennelemente 112, die an Oberflächen 114 des Elektroblechpaket-Trägers 108 angeordnet sind.
Die Trennelemente 112 dienen jeweils zur Abdichtung zwischen zwei Räumen 120. Die beiden Räume 120 werden durch das jeweilige T rennelement 112 voneinander getrennt.
Entlang einer Oberfläche des Elektroblechpakets 100 erstrecken sich Temperierkanäle 122. Einer der Räume 120 erstreckt sich durch die Temperierkanäle 122 hindurch.
Fig. 2 zeigt den Elektroblechpaket-Träger 108 aus Fig. 1. Dabei handelt es sich um einen Statorblechpaket-Träger 110. Der Elektroblechpaket-Träger 108 umfasst eine Träger-Ausnehmung 124, die zur Aufnahme des Elektroblechpakets 100 oder Statorblechpakets 102 dient. Der Elektroblechpaket-Träger 108 ist im Wesent- liehen hohlzylindrisch. An einer inneren Oberfläche des Elektroblechpaket-Trägers 108 erstrecken sich Wandelemente 126. Die Temperierkanäle 122 erstrecken sich zwischen den Wandelementen 126.
Fig. 3 zeigt eine weitere Statorvorrichtung 200. Die Statorvorrichtung 200 umfasst ein Elektroblechpaket 100, das ein Statorblechpaket 102 ist. Es umfasst Elektrobleche 128. Benachbarte Elektrobleche 128 sind über Verbundschichten 130 verbunden.
Auch die in Fig. 3 gezeigte Statorvorrichtung umfasst Trennelemente 112. Die Trennelemente 112 dienen zur Abdichtung zwischen Räumen 120.
Die Statorvorrichtung 200 umfasst Statorvorrichtungselemente 104. Diese umfassen den Gehäusemantel 132 des Gehäuses 106 sowie den Gehäusedeckel 134.
Die Trennelemente 112 sind an einer Oberfläche 116 des Elektroblechpakets angeordnet. Die Trennelemente 112 sind zwischen der Oberfläche 116 des Elektroblechpakets und einer Oberfläche 118 eines Statorvorrichtungselements 104 angeordnet. Die Oberfläche 118 des Statorvorrichtungselements 104 ist eine Innenoberfläche 136 des Gehäuses 106.
Die Statorvorrichtung 200 umfasst einen Elektroblechpaket-Träger 108, bei dem es sich um einen Statorblechpaket-Träger 110 handelt. Dieser befindet sich in radialer Richtung zwischen dem Elektroblechpaket 100 und dem Gehäuse 106 sowie in axialer Richtung zwischen den beiden Trennelementen 112.
Fig. 4 zeigt eine Statorvorrichtung 200. Die Statorvorrichtung umfasst ein Elektroblechpaket 100, das ein Statorblechpaket 102 ist. Die Statorvorrichtung 200 umfasst zwei Trennelemente 112. Die Trennelemente 112 sind ringförmig umlaufende Dichtelemente 138, d. h. Dichtringe 140. Das in Fig. 4 links dargestellte Trennelement 112 ist ein Federelement 142. Das Federelement 142 ist als Federring 144 ausgeführt. Das in Fig. 4 rechts dargestellte Trennelement 112 ist ein Federelement 142. Das Federelement 142 ist als Federscheibe 146 ausgeführt.
Der Federring 144 kann in radialer Richtung federnd wirken.
Die Federscheibe 146 kann in axialer Richtung federnd wirken.
Eine axiale Richtung verläuft parallel zu der in Fig. 4 angegebenen Blechstapelrichtung 148.
Eine radiale Richtung verläuft orthogonal zu der in Fig. 4 dargestellten Blechstapelrichtung 148.
Die in Fig. 4 gezeigte Statorvorrichtung 200 umfasst weitere Statorvorrichtungselemente 104. Die weiteren Statorvorrichtungselemente 104 umfassen einen Gehäusemantel 132 und einen Gehäusedeckel 134, der als ein weiteres Gehäuseteil 150 aufgefasst werden kann. Der Gehäusedeckel 134 umfasst eine Vertiefung 152. Das Elektroblechpaket 100 weist eine mantelseitige Oberfläche 154 und zwei stirnseitige Oberflächen 156 auf.
Die beiden Trennelemente 112 sind an unterschiedlichen Oberflächen des Elektroblechpakets angeordnet. Ein Trennelement 112 ist zwischen der mantelseitigen Oberfläche 154 des Elektroblechpakets 100 und der Innenoberfläche 136 des Gehäuses angeordnet. Das andere Trennelement ist zwischen der stirnseitigen Oberfläche 156 des Elektroblechpakets 100 und einer Innenoberfläche des Gehäusedeckels 134 in dessen Vertiefung 152 angeordnet.
Beide Trennelemente 112 liegen zwischen zwei Räumen 120.
Einer der Räume 120 erstreckt sich entlang der mantelseitigen Oberfläche 154. Dieser Raum 120 kann sich bis in einen Temperierkanal 122 oder durch einen Temperierkanal 122 erstrecken, wobei die Temperierkanäle in der vereinfachten schematischen Darstellung der Fig. 4 nicht gezeigt sind.
Der sich entlang der mantelseitigen Oberfläche 154 erstreckende Raum 120 ist durch die Trennelemente 112 zu den beiden anderen Räumen 120, die sich entlang der beiden stirnseitigen Oberflächen 156 erstrecken, abgedichtet.
Beide Trennelemente 112 weisen eine radial nach innen orientierte Trennelement- Innenoberfläche 158 auf.
Die Statorvorrichtung 200 ist durch lediglich schematisch durch Linien angedeutete Zuganker 160 in Blechstapelrichtung 148 verspannt. Dadurch kann eine stirnseitige Oberfläche 156 auf die Federscheibe 146 gepresst und die Federscheibe 146 vorgespannt sein.
Das Elektroblechpaket 100 umfasst hier nicht dargestellte Elektrobleche, die über hier ebenfalls nicht dargestellte Verbundschichten verbunden sein können. Die Elektrobleche und die Verbundschichten erstrecken sich orthogonal zur Blechstapelrichtung 148.
Bei der Verwendung der in Fig. 4 gezeigten Statorvorrichtung 200 in einer elektrischen Maschine kann sich das Elektroblechpaket 100 erhitzen. Dabei können aus den Verbundschichten Substanzen ausgetragen werden. Dadurch kann sich die Stärke der Verbundschichten verringern und das Elektroblechpaket 100 in Blechstapelrichtung 148 schrumpfen. Die Federscheibe 146 kann als Schrumpfkompensator 162 wirken. Wenn die Federscheibe 146 vorgespannt ist, kann sie auch am geschrumpften Elektroblechpaket 100 (in einem weniger stark vorgespannten Zustand der Federscheibe) anliegen. Dadurch kann eine Abdichtung des sich an der mantelseitigen Oberfläche 154 erstreckenden Raums 120 durch die Federscheibe 146 trotz des aufgetretenen Schrumpfens des Elektroblechpakets aufrechterhalten werden. Fig. 5 zeigt eine weitere Statorvorrichtung 200. Sie unterscheidet sich von der in Fig. 4 gezeigten Statorvorrichtung 200 lediglich darin, dass sie statt der Federscheibe 146 einen zweiten Federring 144 umfasst.
Die beiden Federringe 144 sind gleichsinnig ausgerichtet. Ausgehend von einem Schenkelverbindungsbereich 164 umfassen beide Federringe zwei Schenkel 166. Die gleichsinnige Ausrichtung ist in Fig. 5 daran zu erkennen, dass bei beiden Federringen der Schenkelverbindungsbereich rechts und die beiden Schenkel 166 links angeordnet sind.
Der Schenkelverbindungsbereich 164 definiert einen schmalen Rand 168. Die beiden Enden der Schenkel 166 definieren einen breiten Rand 170.
Die in Fig. 5 gezeigte gleichsinnige Ausrichtung der Federringe 144 kann besonders vorteilhaft sein, da die beiden Federringe mit dem schmalen Rand 168 voran nacheinander in einen Spalt zwischen Gehäusemantel 132 und der mantelseitigen Oberfläche 154 des Elektroblechpakets eingebracht werden können.
Beim Einbringen des jeweiligen Federrings in den Spalt können die beiden Schenkel aufeinander zubewegt und der Federring somit beim Einbringen in den Spalt in einen vorgespannten Zustand überführt werden.
Fig. 6 zeigt eine weitere Statorvorrichtung 200. Die in Fig. 6 gezeigte Statorvorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 4 gezeigten Statorvorrichtung darin, dass anstelle des Federrings 144 eine zweite Federscheibe 146 verbaut ist.
Die beiden Federscheiben 146 sind an den beiden stirnseitigen Oberflächen des Elektroblechpakets 100 angeordnet.
Die in Fig. 6 gezeigte Statorvorrichtung 200 umfasst zudem Drehsicherungselemente 172. Die Drehsicherungselemente 172 sind zwischen der mantelseitigen Oberfläche 154 des Elektroblechpakets 100 und der Innenoberfläche 136 des Gehäuses angeordnet. Sie binden das Elektroblechpaket 100 rotationsfest am Gehäusemantel 132 an.
Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung drei übergroß dargestellte Drehsicherungselemente 172, die an der mantelseitigen Oberfläche 154 eines Elektroblechpakets 100 angeordnet sind. Das Elektroblechpaket 100 weist eine Elektroblech- paket-Ausnehmung 174 auf. Das Elektroblechpaket 100 ist ein Statorblechpaket 102. Das Statorblechpaket weist eine Statorblechpaket-Ausnehmung 176 auf. Ein in Fig. 7 nicht dargestellter Rotor kann in die Statorblechpaket-Ausnehmung 176 aufgenommen werden.
Fig. 8 zeigt ein Statorvorrichtungselement 104 mit daran angeordnetem Trennelement 112. Das Statorvorrichtungselement kann ein Gehäuseteil 150 sein, insbesondere ein Gehäusedeckel 134. Das Statorvorrichtungselement 104 weist eine Vertiefung 152 auf. Das Trennelement 112 ist in der Vertiefung 152 angeordnet. Das Trennelement 112 kann als Schrumpfkompensator 162 dienen. Die Vertiefung kann eine Kompensatoraufnahmenut 178 sein, die einen Kompensatoraufnahmebereich 180 definiert.
Das Trennelement 112 kann ein Dichtelement 138, insbesondere ein Dichtung 140, sein. Das Trennelement ist ein als Federscheibe 146 ausgeführtes Federelement 142. Das Federelement 142 umfasst einen Schenkelverbindungsbereich 164, von dem aus sich zwei Schenkel 166 erstrecken. Die Enden der Schenkel bilden jeweils einen Trennelement-Innenrand 182.
Eine stirnseitige Oberfläche 156 eines Elektroblechpakets 100 kann, z. B. durch Zuganker 160, auf die Schenkel 166 aufgepresst sein, die nicht in die Vertiefung 152 aufgenommen sind. Dadurch kann das Federelement 142 vorgespannt sein. Der Gehäusedeckel 134 kann hierbei als Widerlager 184 wirken.
Er kann als Widerlager für eine Kraft wirken, die hin zur Gehäusedeckelinnenoberfläche 186 wirkt. Fig. 9 zeigt ein Statorvorrichtungselement 104 und ein daran angeordnetes Trennelement 112. Abweichend von Fig. 8, erstrecken sich bei der Darstellung in Fig. 9 die Schenkel 166 von dem Schenkelverbindungsbereich 164 radial nach außen. Die in Fig. 9 gezeigte Anordnung entspricht somit den Anordnungen in Fig. 4 und Fig. 6.
Fig. 10 zeigt ein Statorvorrichtungselement 104 und ein daran angeordnetes Trennelement 112. Auch das dort gezeigte Trennelement 112 kann ein Dichtelement 138, insbesondere ein Dichtung 140, sein. Es weist zwei Schenkel 166 auf, die sich ausgehend von einer Halbsicke 188 erstrecken. Es handelt sich bei dem Trennelement 112 um ein als Federscheibe 146 ausgeführtes Federelement 142, das als Schrumpfkompensator 162 fungieren kann. Selbstverständlich hängt die elastische Verformbarkeit des Federelements 142 davon ab, aus welchem Material das Federelement 142 besteht und wie dick das Material ist. Der Fachmann kann das Material und die Dicke des Materials so wählen, dass das Federelement 142 den Schrumpf eines Elektroblechpakets kompensieren kann.
Fig. 11 zeigt den Gehäusedeckel der Anordnungen aus Fig. 8 bis 10 ohne Trennelement 112.
Bezugszeichenliste
Elektroblechpaket
Statorblechpaket
Statorvorrichtungselement
Gehäuse
Elektroblechpaket-Träger
Statorblechpaket-T räger
Trennelement
Oberfläche des Elektroblechpaket-Trägers
Oberfläche des Elektroblechpakets
Oberfläche des Statorvorrichtungselements
Raum
Temperierkanal
Träger-Ausnehmung
Wandelement
Elektroblech
Verbundschicht
Gehäusemantel
Gehäusedeckel
Innenoberfläche des Gehäuses
Dichtelement
Dichtung
Federelement
Federring
Federscheibe
Blechstapelrichtung
Gehäuseteil
Vertiefung mantelseitige Oberfläche stirnseitige Oberfläche
T rennelement-lnnenoberfläche Zuganker Schrumpfkompensator Schenkelverbindungsbereich Schenkel schmaler Rand breiter Rand
Drehsicherungselement
Elektroblechpaket-Ausnehmung Statorblechpaket-Ausnehmung Kompensatoraufnahmenut Kompensatoraufnahmebereich T rennelement-lnnenrand Widerlager
Gehäusedeckelinnenoberfläche Halbsicke
Statorvorrichtung

Claims

Patentansprüche Elektroblechpaket-Anordnung für eine elektrische Maschine, wobei die Elektroblechpaket-Anordnung Folgendes umfasst: ein Elektroblechpaket (100), das Elektrobleche (128) umfasst und worin benachbarte Elektrobleche (128) über Verbundschichten (130) verbunden sind, ein Trennelement (112) und optional einen Elektroblechpaket-Träger (108), wobei das Trennelement (112) an einer Oberfläche (116) des Elektroblechpakets (100) und/oder an einer Oberfläche (114) des Elektroblechpaket-Trägers (108) angeordnet ist. Elektroblechpaket-Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich das Trennelement (112) entlang der Oberfläche (116) des Elektroblechpakets (100) und/oder entlang der Oberfläche (114) des Elektroblechpaket-Trägers (108) erstreckt. Elektroblechpaket-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (116, 114) eine stirnseitige Oberfläche (156) des Elektroblechpakets (100) oder des Elektroblechpaket-Trägers (108) ist. Elektroblechpaket-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (116, 114) eine mantelseitige Oberfläche (154) des Elektroblechpakets (100) oder des Elektroblechpaket-Trägers (108) ist. Elektroblechpaket-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (112) eine radial nach innen orientierte Trennelement-Innenoberfläche (158) und/oder einen radial nach innen orientierten Trennelement-Innenrand (182) aufweist, wobei die Trennelement-Innenoberfläche (158) und/oder der Trennelement-Innenrand (182) sich bevorzugt entlang einer mantelseitigen Oberfläche (154) des Elektroblechpakets (100) oder des Elektroblechpaket-Trägers (108) erstrecken kann, wobei eine Erstreckungsrichtung wenigstens eines Teils der Trennelement-Innenoberfläche (158) und/oder des Trennelement- Innenrands (182) in der mantelseitigen Oberfläche (154) bevorzugt geneigt oder orthogonal zu einer durch die Elektroblechpaket-Anordnung definierten Rotationsachse sein kann. Elektroblechpaket-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (112) ein Dichtelement (138) ist. Elektroblechpaket-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (138) ein Dichtring (140) ist. Elektroblechpaket-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (112) ein Federelement (142) ist oder ein Federelement (142) umfasst, wobei das Federelement (142) bevorzugt eine Federscheibe (146) oder ein Federring (144) sein kann. Elektroblechpaket-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (142) aus einem Flachmaterial besteht oder ein Flachmaterial umfasst, bevorzugt aus einem Metall-Flachmaterial besteht oder ein Metall-Flachmaterial umfasst, z. B. aus einem Metallblech besteht oder ein Metallblech umfasst. Elektroblechpaket-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (112) mehrere Schenkel (166) umfasst. Elektroblechpaket-Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel (166) des Trennelements (112) an der Oberfläche (116) des Elektroblechpakets (100) und/oder an der Oberfläche (114) des Elektroblechpaket-Trägers (108) angeordnet ist. Elektroblechpaket-Anordnung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel (166) des Trennelements (112), z. B. ein zweiter Schenkel (166) des Trennelements (112), zu der Oberfläche (116) des Elektroblechpakets (100) und/oder zu der Oberfläche (114) des Elektroblechpaket-Trägers (108) beabstandet ist. Elektroblechpaket-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (112) einen C-förmigen, U-förmigen, V-förmigen, N-förmigen und/oder W-förmigen Profilquerschnitt aufweist. Statorblechpaket-Anordnung für eine elektrische Maschine, wobei die Statorblechpaket-Anordnung Folgendes umfasst: eine Elektroblechpaket-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Elektroblechpaket (100) bevorzugt ein Statorblechpaket (102) ist, das eine Elektroblechpaket-Ausnehmung (174) zur Aufnahme eines Rotors aufweisen kann. Statorblechpaket-Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (112) eine Fluidbarriere bildet, die einen Raum (120), z. B. eine Temperierzone, der sich z. B. durch das Elektroblechpaket (100) oder entlang einer Oberfläche (116) des Elektroblechpakets (100) erstrecken kann, von der Elektroblechpaket-Ausnehmung (174) abgrenzt. Statorblechpaket-Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Raum (120), z. B. die Temperierzone, durch das Elektroblechpaket (100) erstreckt. Statorvorrichtung (200) für eine elektrische Maschine, wobei die Statorvorrichtung (200) Folgendes umfasst: eine Statorblechpaket-Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 16 und ein weiteres Statorvorrichtungselement (104), z. B. ein Gehäuse (106), in das die Statorblechpaket-Anordnung wenigstens teilweise aufgenommen sein kann. Statorvorrichtung (200) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Raum (120), z. B. die Temperierzone, zwischen dem Statorblechpaket (102) und dem weiteren Statorvorrichtungselement (104) entlang einer Oberfläche des Statorblechpakets (102) erstreckt. Statorvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Trennelement (112) zwischen einer Oberfläche des Statorblechpakets (102) und einer Innenoberfläche des weiteren Statorvorrichtungselements (104) angeordnet ist. Statorvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (112) an einer stirnseitigen Oberfläche (156) des Statorblechpakets (102) angeordnet ist, und dass das Trennelement (112) ein Schrumpfkompensator (162) ist, der ein in Blechstapelrichtung (148) des Statorblechpakets (102) auftretendes Schrumpfen des Statorblechpakets (102) auszugleichen vermag. Statorvorrichtung (200) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrumpfkompensator (162) ein in Blechstapelrichtung des Statorblechpakets (102) auftretendes Schrumpfen des Statorblechpakets (102) dadurch auszugleichen vermag, dass eine verbleibende Kraft, welche die Verbundschichten (130) zwischen den benachbarten Elektroblechen (128) verpressen kann und die der Kompensator nach einem Schrumpfen des Statorblechpakets (102) auf 98 % der ursprünglichen Länge des Statorblechpakets (102) übertragen kann, wenigstens 10 %, bevorzugt wenigstens 15 %, z. B. wenigstens 20 %, der ursprünglichen Kraft beträgt, welche der Schrumpfkompensator (162) vor dem Schrumpfen des Statorblechpakets (102) übertragen konnte. Statorvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Verbundschichten (130) ein Kunstharz umfasst. Statorvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbundschichten (130) unter Testbedingungen bei zumindest näherungsweise 130°C über einen Zeitraum von mindestens ungefähr 50 Stunden, vorzugsweise mindestens ungefähr 100 Stunden, und/oder höchstens ungefähr 200 Stunden, so verändern, dass das Elektroblechpaket (100) auf höchstens 98 % der ursprünglichen Länge des Elektroblechpakets (100) schrumpft. Elektrische Maschine, wobei die elektrische Maschine Folgendes umfasst: eine Elektroblechpaket-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, eine Statorblechpaket-Anordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, oder eine Statorvorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 17 bis 23. Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug eine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs dienende elektrische Maschine nach Anspruch 24 umfasst.
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