EP4639734A1 - Elektrische axialflussmaschine - Google Patents

Elektrische axialflussmaschine

Info

Publication number
EP4639734A1
EP4639734A1 EP23798341.6A EP23798341A EP4639734A1 EP 4639734 A1 EP4639734 A1 EP 4639734A1 EP 23798341 A EP23798341 A EP 23798341A EP 4639734 A1 EP4639734 A1 EP 4639734A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
positioning means
stator
housing cover
axial flow
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.)
Withdrawn
Application number
EP23798341.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Dinger
Aurelie Keller
Stephan Maienschein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4639734A1 publication Critical patent/EP4639734A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/128—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas using air-gap sleeves or air-gap discs
    • 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
    • H02K1/182—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to stators axially facing the rotor, i.e. with axial or conical air gap
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets

Definitions

  • the present invention relates to an electric axial flux machine, in particular for use within a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle, comprising a stator and a rotor separated from the stator by an air gap.
  • Electric motors are increasingly being used to power motor vehicles in order to create alternatives to combustion engines that require fossil fuels.
  • Considerable efforts have already been made to improve the suitability of electric drives for everyday use and to offer users the same driving comfort they are used to.
  • An axial flux machine is a dynamoelectric machine in which the magnetic flux between the rotor and stator runs parallel to the axis of rotation of the rotor. Both the stator and the rotor are often largely disk-shaped. Axial flux machines are particularly advantageous when the axial space available in a given application is limited. This is often the case, for example, in the electric drive systems for electric vehicles described above.
  • another advantage of the axial flux machine is its comparatively high torque density. The reason for this is the larger air gap area compared to radial flux machines, which for a given installation space is available. Furthermore, a smaller iron volume is required compared to conventional machines, which has a positive effect on the efficiency of the machine.
  • an axial flow machine Due to its disk-shaped main components, an axial flow machine is particularly well suited for applications where a very short length of the electric motor is important and where a relatively large motor diameter is still acceptable. When developing corresponding axial flow machines, it is therefore usually sensible to aim for the shortest possible design, although the outer diameter of the axial flow machine should not be larger than absolutely necessary. Axial flow machines for motor vehicles also always have to meet the requirements of low weight, high power density and low costs.
  • an electric axial flow machine in particular for use within a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle, comprising a stator and a rotor separated from the stator by an air gap, wherein the stator is accommodated in a pot-like annular housing with a housing base extending in the radial direction, wherein the housing base extends through the air gap between the stator and the rotor and the housing is closed on the side axially opposite the housing base by a housing cover, wherein the housing cover has at least one first positioning means protruding in the axial direction from the housing cover or at least one first positioning means protruding in the axial direction into the housing cover, which cooperates with a corresponding second positioning means on the stator such that the position of the stator relative to the housing cover is fixed, and/or the housing cover has at least one third positioning means protruding in the axial direction from the housing cover or at least one third positioning means protruding in the axial direction into the housing cover, which cooperates with a
  • stator and housing are positioned directly via the corresponding positioning means, which are designed, for example, as moldings or features on the housing cover.
  • the tolerance chains between the stator and housing cover and also between the housing and the stator or housing cover can be made as short as possible by this measure. No further assembly aids are required in the tool, which can also have a positive effect on ease of assembly and manufacturing costs.
  • the magnetic flux in an electric axial flux machine is directed axially to a direction of rotation of the rotor of the axial flux machine in the air gap between stator and rotor.
  • an axial flow machine in an I-arrangement or an H-arrangement.
  • the rotor is arranged axially next to a stator or between two stators.
  • two rotors are arranged on opposite axial sides of a stator.
  • the axial flow machine according to the invention is preferably configured in an I-arrangement.
  • I-type and/or H-type are arranged axially next to each other.
  • I-type rotor-stator configurations next to one another in the axial direction.
  • H-type and/or I-type rotor-stator configurations it is also preferable for the H-type and/or I-type rotor-stator configurations to be essentially identical, so that they can be combined in a modular manner to form an overall configuration.
  • Such rotor-stator configurations can in particular be arranged coaxially to one another and connected to a common rotor shaft or to several rotor shafts.
  • the stator of the electric axial flow machine preferably has a stator body with several stator windings arranged in the circumferential direction.
  • the stator body can be designed as a single piece or in segments when viewed in the circumferential direction.
  • the stator body can be formed from a stator lamination package with several laminated electrical laminations.
  • the stator body can also be formed from a pressed soft magnetic material, such as the so-called SMC material (Soft Magnetic Compound).
  • the stator is housed in a housing.
  • the housing can be made of one or more parts.
  • the housing is particularly preferably made of plastic.
  • the housing can be closed on all sides. It is also possible to provide openings in the housing, for example to reduce weight or to provide access to a component.
  • the rotor of an electric axial flux machine can be designed at least in part as a laminated rotor.
  • a laminated rotor is designed to be layered in the axial direction.
  • the rotor of an axial flux machine can alternatively also have a rotor carrier which is equipped with magnetic sheets and/or SMC material and with magnetic elements designed as permanent magnets.
  • the permanent magnets can preferably be introduced into the pockets of the rotor core.
  • a single larger rotor magnet designed as a bar magnet or several smaller rotor magnets designed as permanent magnet elements can be provided per pocket.
  • the rotor preferably has a plurality of rotor bodies.
  • the rotor bodies are particularly preferably formed from essentially the same parts, in particular essentially identical. It is highly preferred that the rotor bodies are formed from identical, in particular essentially identical rotor laminations.
  • the rotor bodies are therefore particularly preferably formed from a rotor lamination stack, which is composed of a plurality of laminated individual laminations or rotor laminations, usually made from electrical steel, which are layered and packaged one above the other to form a stack, the so-called rotor lamination stack.
  • the individual laminations can remain held together in the rotor lamination stack by gluing, welding or screwing.
  • a rotor lamination stack can in particular also have permanent magnets introduced into the pockets of the rotor lamination stack or fixed to the circumference of the rotor lamination stack.
  • a rotor shaft is a rotatably mounted shaft of an electrical machine to which the rotor or rotor body is rotationally fixedly coupled.
  • the electric axial flow machine can also have a control device.
  • a control device as can be used in the present invention serves in particular for the electronic control and/or regulation of one or more technical systems of the electric axial flow machine.
  • the electric axial flow machine is intended in particular for use within a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle.
  • the electric machine is dimensioned such that vehicle speeds of greater than 50 km/h, preferably greater than 80 km/h and in particular greater than 100 km/h can be achieved.
  • the electric motor particularly preferably has an output of greater than 30 kW, preferably greater than 50 kW and in particular greater than 70 kW. It is further preferred that the electric machine provides speeds of greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, most particularly preferably greater than 12,500 rpm.
  • the electric axial flux machine can preferably also be installed in an electrically operated axle drive train.
  • An electric axle drive train of a motor vehicle comprises an electric axial flux machine and a transmission, wherein the electric axial flux machine and the transmission form a structural unit.
  • the electric axial flux machine and the transmission are arranged in a common drive train housing.
  • a drive train housing can also form a connection structure for the axial flux machine.
  • the electric axial flux machine it would of course also be possible for the electric axial flux machine to have a motor housing and the transmission to have a transmission housing, wherein the structural unit can then be effected by fixing the transmission relative to the electric axial flux machine.
  • This structural unit is sometimes also referred to as an E-axle.
  • the first positioning means and/or the third positioning means are formed in one piece, in particular monolithically, with the housing cover.
  • the advantage of this embodiment is that it allows the manufacturing costs to be further reduced and the ease of assembly to be further improved.
  • the first positioning means and/or the third positioning means are each designed as a component separate from the housing cover.
  • a separate component can be a feather key, for example.
  • the separate component has a feedthrough for at least one electrical conductor from the housing.
  • the advantageous effect of this embodiment is based on the fact that by integrating a further function in the separate component, a higher degree of system integration can be achieved, which can also contribute to simplified assembly and reduced production costs.
  • the first positioning means and the third positioning means are designed as one piece, which can also have a positive influence on the manufacturing costs.
  • the invention can also be further developed in such a way that the second positioning means is designed as a recess extending axially into the stator.
  • the advantage of this design is that such a recess can be implemented relatively easily in a stator, which can again contribute to cost-effective production of the axial flow machine.
  • the housing cover has a cylinder ring section extending in the axial direction towards the rotor, on which at least one fifth positioning means protruding in the radial direction into the cylinder ring section or extending out of the cylinder ring section, which cooperates with a corresponding sixth positioning means on the housing in such a way that the position of the housing relative to the housing cover is fixed.
  • the fifth positioning means is designed in one piece, in particular monolithically, with the cylinder ring section, which can again provide manufacturing advantages.
  • the fifth positioning means is designed as a component separate from the cylinder ring section, for example as a feather key.
  • the invention can also be advantageously implemented in such a way that the axial flow machine is configured in an I-arrangement.
  • the invention will be explained in more detail below with reference to figures without limiting the general inventive concept.
  • Figure 1 shows an electrical axial flow machine in a schematic axial section
  • Figure 2 shows a first embodiment of a stator of an electric axial flow machine in a schematic axial sectional view
  • Figure 3 shows a second embodiment of a stator of an electric axial flow machine in a schematic axial sectional view
  • Figure 4 shows a third embodiment of a stator of an electric axial flow machine in a schematic axial sectional view
  • Figure 5 shows a fourth embodiment of a stator of an electric axial flow machine in a schematic axial sectional view
  • Figure 6 shows a fifth embodiment of a stator of an electric axial flow machine in a schematic axial sectional view
  • Figure 7 shows a sixth embodiment of a stator of an electric axial flow machine in a schematic axial sectional view
  • Figure 8 shows a seventh embodiment of a stator of an electrical axial flow machine in a schematic axial sectional view and a stator body in a perspective view
  • Figure 9 shows an eighth embodiment of a stator of an electric axial flow machine in a schematic axial sectional view
  • Figure 10 shows a ninth embodiment of a stator of an electrical axial flow machine in a schematic axial section and a cross-sectional view
  • Figure 11 shows a tenth embodiment of a stator of an electrical axial flow machine in a schematic axial section and a cross-sectional view
  • Figure 12 shows an eleventh embodiment of a stator of an electric axial flow machine in a schematic axial sectional view
  • Figure 13 shows a twelfth embodiment of a stator of an electric axial flow machine in a schematic axial sectional view
  • Figure 14 shows a thirteenth embodiment of a stator of an electric axial flow machine in a schematic axial sectional view
  • Figure 15 shows a fourteenth embodiment of a stator of an electrical axial flux machine in a schematic axial sectional view.
  • Figure 1 shows an electric axial flux machine 1, in particular for use within a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle, comprising a stator 2 with a stator winding 23 and a rotor 4 separated from the stator 2 by an air gap 3.
  • the axial flux machine 1 is configured in an I arrangement, so that the axial flux machine 1 has a structure that is a mirror image of the radial plane of the rotor 4. For reasons of clarity, reference numerals have therefore been omitted for the right stator. It is understood, however, that this is essentially a mirror image of the left stator 2.
  • the stator 2 is housed in a pot-shaped annular housing 5 with a
  • Housing base 6 passes through the air gap 3 between stator 2 and rotor 4 and the housing 5 is closed by a housing cover 7 on the side axially opposite the housing base 6.
  • the housing 5 is thus pronounced of the shape of a donut.
  • the housing 5 is sealed against the housing cover 7 via the seal 28 and is axially secured by means of the locking ring 29.
  • the housing cover 7 has at least one first positioning means 8 protruding in the axial direction from the housing cover 7 or at least one protruding in the axial direction into the housing cover 7, which cooperates with a corresponding second positioning means 9 on the stator 2 such that the position of the stator 2 is fixed relative to the housing cover 7. Furthermore, the housing cover 7 can have at least one third positioning means 10 protruding in the axial direction from the housing cover 7 or at least one protruding in the axial direction into the housing cover 7, which cooperates with a corresponding fourth positioning means 9 on the housing 5 such that the position of the housing 5 relative to the housing cover 7 is fixed. This results in a series of configuration options, which are explained in more detail below with reference to Figures 2-11.
  • Figure 2 shows an embodiment in which the first positioning means 8 and the third positioning means 10 are each formed in one piece, in particular monolithically, with the housing cover 7 and protrude axially from the housing cover 7.
  • the positioning means 8, 10 can be formed, for example, by means of caulking.
  • the positioning means 8, 10 have a pin-like design, with the first positioning means 8 engaging in a corresponding recess (second positioning means 9) of the stator 2 and the second positioning means 10 engaging in a corresponding recess (fourth positioning means 19) of the housing 5 formed on the radially inner circumference of the housing 5.
  • Figure 3 shows an embodiment slightly modified from Figure 2, in which the first positioning means 8 and the third positioning means 10 are designed as one piece and are positioned in the radially inner circumferential region of the housing 5.
  • the one-piece positioning means 8, 10 is also formed monolithically from the housing cover 7 by means of caulking.
  • FIG. 4 A modification of the solution known from Figure 3 is shown in Figure 4.
  • the first positioning means 8 and the third positioning means 10 are formed together but as a component 12 separate from the housing cover 7.
  • the separate component 12 is a feather key and is positioned in the radially inner region of the housing 5. Positioning in the radially outer region of the housing 5 is also possible, which is shown in Figure 6.
  • the separate component 12 has a feedthrough 14 for at least one electrical conductor 13 from the housing 5, wherein the electrical conductor 13 is provided for supplying current to the stator winding 23.
  • Figure 5 shows a slight modification of the embodiment already known from Figure 2.
  • the third positioning means 10 is designed as a recess into which a separate component 12 designed as a feather key engages and causes the positioning of the housing 5 relative to the housing cover 7. It is of course also possible for the separate component 12 to be designed as one piece with the housing 5 and then to engage as a pin-like positioning means 19 in the corresponding recess of the housing cover 7.
  • Figure 8 shows an alternative design in which the second positioning means 9 is designed as a recess 11 extending axially into the stator 2.
  • the second positioning means 9 is designed as a recess 11 extending axially into the stator 2.
  • a plurality of such recesses 11 can run in the radial direction through the ring-disk-like stator yoke 21 of the stator body 20, which serve as Cooling channels 24 function.
  • the stator body 20 also has stator teeth 22 extending in the axial direction from the stator yoke 21.
  • the cooling channels 24 can now be used to provide a recess 11 in the stator 2, into which the first positioning means 8 engages.
  • the recess 11 then forms the second positioning means 9.
  • a stator 2 wound from a sheet metal strip it makes sense to support the position between the housing cover 7 and the stator 2 as far radially inward as possible, since the wound stator 2 has the highest accuracy in this area.
  • the cooling fluid 25 can thus be guided through the housing cover 7 and fed to the cooling channels 24 through a cooling fluid inlet 26.
  • the cooling fluid 25 then leaves the stator area again through the outlet opening 27 in the radially upper area of the housing 5.
  • FIG. 9 corresponds essentially to that of Figure 8, but with the difference that here the cooling channel is formed in the housing cover 7.
  • a pin-like positioning means 9 for positioning is then provided on the stator 2, which engages in the cooling channel of the housing cover 7.
  • the cooling channel 24 thus represents the first positioning means 8 of the housing cover 7.
  • Figures 10-11 show two embodiments in which the housing cover 7 has a cylinder ring section 15 extending in the axial direction towards the rotor 4, on which at least one fifth positioning means 16 is formed, which protrudes in the radial direction into the cylinder ring section 15 or extends out of the cylinder ring section 15 and which interacts with a corresponding sixth positioning means 17 on the housing 5 in such a way that the position of the housing 5 relative to the housing cover 7 is fixed.
  • Figure 10 shows an embodiment in which the fifth positioning means 16 is formed in one piece, in particular monolithically, with the cylinder ring section 15. The positioning of the housing 5 can therefore be carried out, for example, via a spline (positive fit) on the cylinder ring section 15.
  • the axial flow machine 1 in the embodiment shown has a housing cover 7 and a hub connected to the housing cover 7 via a welded connection, which forms the cylinder ring section 15. If the housing cover 7 is to be centered over a diameter, one tooth-like positioning means 16 is sufficient to maintain the circumferential position, as shown in Figure 10. Otherwise, at least three tooth-like positioning means 16 are required to additionally center the housing 5.
  • the fifth positioning means 16 is designed as a component 18 separate from the cylinder ring section 15, for example as a feather key.
  • Figures 12-15 show further embodiments of the invention in which the housing base 6 and/or the housing cover 7 are also positioned above the stator 2. Otherwise, these embodiments correspond to those known from Figures 2-7.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Axialflussmaschine (1), insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator (2) und einen durch einen Luftspalt (3) vom Stator (2) getrennten Rotor (4), wobei der Stator (2) in einem topfartigen kreisringförmigen Gehäuse (5) mit einem sich in Radialrichtung erstreckenden Gehäuseboden (6) aufgenommen ist, wobei der Gehäuseboden (6) sich durch den Luftspalt (3) zwischen Stator (2) und Rotor (4) hindurch erstreckt und das Gehäuse (5) auf der dem Gehäuseboden (6) axial gegenüberliegenden Seite von einem Gehäusedeckel (7) verschlossen ist, wobei der Gehäusedeckel (7) wenigstens ein in axialer Richtung aus dem Gehäusedeckel (7) herausragendes oder wenigstens ein in axialer Richtung in den Gehäusedeckel (7) hineinragendes erstes Positionierungsmittel (8) aufweist, das mit einem korrespondierenden zweiten Positionierungsmittel (9) an dem Stator (2) so zusammenwirkt, dass die Position des Stators (2) gegenüber dem Gehäusedeckel (7) festgelegt ist.

Description

Elektrische Axialflussmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Axialflussmaschine, insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator und einen durch einen Luftspalt vom Stator getrennten Rotor.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibarer Antriebsstrang bezeichnet.
Zunehmend werden in derartigen E-Achsen auch Axialflussmaschinen eingesetzt. Eine Axialflussmaschine bezeichnet eine dynamoelektrische Maschine, bei der der magnetische Fluss zwischen Rotor und Stator parallel zur Drehachse des Rotors verläuft. Häufig sind sowohl Stator als auch Rotor weitgehend scheibenförmig ausgebildet. Axialflussmaschinen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn der axial zur Verfügung stehende Bauraum in einem gegebenen Anwendungsfall begrenzt ist. Dies ist beispielsweise vielfach beiden eingangs beschriebenen elektrischen Antriebsystemen für Elektrofahrzeuge der Fall. Neben der verkürzten axialen Baulänge liegt ein weiterer Vorteil der Axialflussmaschine in ihrer vergleichsweisen hohen Drehmomentdichte. Ursächlich hierfür ist die im Vergleich zu Radialflussmaschinen größere Luftspaltfläche, die bei einem gegebenen Bauraum zur Verfügung steht. Ferner ist auch ein geringeres Eisenvolumen im Vergleich zu konventionellen Maschinen notwendig, was sich positiv auf den Wirkungsgrad der Maschine auswirkt.
Durch seine scheibenförmigen Hauptbaugruppen eignet sich eine Axialflussmaschine besonders gut für Anwendungen, bei denen es auf eine sehr kurze Baulänge des Elektromotors ankommt und bei denen ein relativ großer Motordurchmesser noch akzeptabel ist. Bei der Entwicklung von entsprechenden Axialflussmaschinen ist es daher regemäßig sinnvoll, eine möglichst kurze Bauweise anzustreben, wobei der Außendurchmesser der Axialflussmaschine jedoch nicht größer werden sollte als unbedingt nötig. Bei Axialflussmaschinen für Kraftfahrzeuge bestehen zusätzlich auch immer die Anforderungen nach geringem Gewicht, hoher Leistungsdichte und geringen Kosten.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine elektrische Axialflussmaschine bereitzustellen, die kostengünstig herstellbar und einfach montierbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Axialflussmaschine, insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator und einen durch einen Luftspalt vom Stator getrennten Rotor, wobei der Stator in einem topfartigen kreisringförmigen Gehäuse mit einem sich in Radialrichtung erstreckenden Gehäuseboden aufgenommen ist, wobei der Gehäuseboden sich durch den Luftspalt zwischen Stator und Rotor hindurch erstreckt und das Gehäuse auf der dem Gehäuseboden axial gegenüberliegenden Seite von einem Gehäusedeckel verschlossen ist, wobei der Gehäusedeckel wenigstens ein in axialer Richtung aus dem Gehäusedeckel herausragendes oder wenigstens ein in axialer Richtung in den Gehäusedeckel hineinragendes erstes Positionierungsmittel aufweist, das mit einem korrespondierenden zweiten Positionierungsmittel an dem Stator so zusammenwirkt, dass die Position des Stators gegenüber dem Gehäusedeckel festgelegt ist, und/oder der Gehäusedeckel wenigstens ein in axialer Richtung aus dem Gehäusedeckel herausragendes oder wenigstens ein in axialer Richtung in den Gehäusedeckel hineinragendes drittes Positionierungsmittel aufweist, das mit einem korrespondierenden vierten Positionierungsmittel an dem Gehäuse so zusammenwirkt, dass die Position des Gehäuses gegenüber dem Gehäusedeckel festgelegt ist.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass Bauteile der Axialflussmaschine direkt über diese Bauteile selbst zueinander positioniert werden können, wodurch sich insbesondere kürzere Toleranzketten und in der Folge auch eine effizientere Bauraumausnutzung realisieren lassen. Hierzu erfolgt die Positionierung von Stator und Gehäuse direkt über die entsprechenden Positionierungsmittel, die beispielsweise als Ausformungen oder Ausprägungen am Gehäusedeckel ausgebildet sind. Die Toleranzketten zwischen Stator und Gehäusedeckel sowie auch zwischen Gehäuse und Stator bzw. Gehäusedeckel können durch diese Maßnahme so kurz wie möglich dargestellt werden. Es werden hierzu auch keine weiteren Montagehilfen im Werkzeug benötigt, was die Montagefreundlichkeit und die Herstellkosten ebenfalls positiv beeinflussen kann.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Der magnetische Fluss in einer elektrischen Axialflussmaschine (AFM), wie beispielsweise eine als Axialflussmaschine ausgebildete elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, ist im Luftspalt zwischen Stator und Rotor axial zu einer Rotationsrichtung des Rotors der Axialflussmaschine gerichtet.
Es kann, je nach Anwendungsgebiet, vorteilhaft sein, eine Axialflussmaschine in I- Anordnung oder H-Anordnung auszubilden. Bei einer I-Anordnung ist der Rotor axial neben einem Stator oder zwischen zwei Statoren angeordnet. Bei einer H- Anordnung sind zwei Rotoren auf gegenüberliegenden axialen Seiten eines Stators angeordnet. Die erfindungsgemäße Axialflussmaschine ist bevorzugt in I- Anordnung konfiguriert.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass eine Mehrzahl von Rotor-Stator-
Konfigurationen als I-Typ und/oder H-Typ axial nebeneinander angeordnet sind. Auch wäre es in diesem Zusammenhang möglich, mehrere Rotor-Stator- Konfigurationen des I-Typs in axialer Richtung nebeneinander anzuordnen. Insbesondere ist es auch zu bevorzugen, dass die Rotor-Stator-Konfiguration des H-Typs und/oder des I-Typs jeweils im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, so dass diese modulartig zu einer Gesamtkonfiguration zusammengefügt werden können. Derartige Rotor-Stator-Konfigurationen können insbesondere koaxial zueinander angeordnet sein sowie mit einer gemeinsamen Rotorwelle oder mit mehrere Rotorwellen verbunden sein.
Der Stator der erfindungsgemäßen elektrischen Axialflussmaschine weist bevorzugt einen Statorkörper mit mehreren in Umfangsrichtung angeordneten Statorwicklungen auf. Der Statorkörper kann in Umfangsrichtung gesehen einteilig oder segmentiert ausgebildet sein. Der Statorkörper kann aus einem Statorblechpaket mit mehreren laminierten Elektroblechen gebildet sein. Alternativ kann der Statorkörper auch aus einem verpressten weichmagnetischen Material, wie dem sogenannten SMC-Material (Soft Magnetic Compound) gebildet sein.
Der Stator ist in einem Gehäuse aufgenommen. Das Gehäuse kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist das Gehäuse aus einem Kunststoff gefertigt. Das Gehäuse kann allseitig geschlossen ausgeführt sein. Auch ist es möglich, Öffnungen in dem Gehäuse vorzusehen, beispielsweise zur Gewichtsreduktion oder für einen Zugang zu einem Bauteil.
Der Rotor einer elektrischen Axialflussmaschine kann zumindest in Teilen als geblechter Rotor ausgebildet sein. Ein geblechter Rotor ist in axialer Richtung geschichtet ausgebildet. Der Rotor einer Axialflussmaschine kann alternativ auch einen Rotorträger aufweisen, der entsprechend mit Magnetblechen und/oder SMC- Material und mit als Permanentmagneten ausgebildeten Magnetelementen bestückt ausgebildet ist.
Die Permanentmagnete können bevorzugt in die Taschen des Rotorblechpakets eingebracht sein. Dabei kann pro Tasche ein einziger größerer, als Stabmagnet ausgebildeter Rotormagnet oder mehrere kleinere Permanentmagnetelemente ausgebildete Rotormagnete vorgesehen werden. Der Rotor weist bevorzugt eine Mehrzahl von Rotorkörpern auf. Besonders bevorzugt sind die Rotorkörper im Wesentlichen gleichteilig, insbesondere im Wesentlichen identisch, ausgebildet. Höchst bevorzugt ist es, dass die Rotorkörper aus gleichteiligen, insbesondere im Wesentlichen identischen Rotorblechen gebildet sind. Die Rotorkörper sind also insbesondere bevorzugt aus einem Rotorblechpaket gebildet, welche aus einer Mehrzahl von in der Regel aus Elektroblech hergestellten laminierten Einzelblechen bzw. Rotorblechen zusammengesetzt sind, die übereinander zu einem Stapel, dem sog. Rotorblechpaket geschichtet und paketiert sind. Die Einzelbleche können in dem Rotorblechpaket durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten bleiben. Ein Rotorblechpaket kann insbesondere auch in die Taschen des Rotorblechpakets eingebrachte oder den umfänglich an dem Rotorblechpaket fixierte Permanentmagnete aufweisen.
Als Rotorwelle wird eine drehbar gelagerte Welle einer elektrischen Maschine bezeichnet, mit der der Rotor bzw. Rotorkörper drehfest gekoppelt ist.
Die elektrische Axialflussmaschine kann ferner eine Steuereinrichtung aufweisen. Eine Steuereinrichtung, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, dient insbesondere der elektronischen Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer technischer Systeme der elektrischen Axialflussmaschine.
Die elektrische Axialflussmaschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/rnin, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/rnin, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/rnin bereitstellt. Die elektrische Axialflussmaschine kann bevorzugt auch in einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang verbaut sein. Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Axialflussmaschine und ein Getriebe, wobei die elektrische Axialflussmaschine und das Getriebe eine bauliche Einheit bilden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Axialflussmaschine und das Getriebe in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Insbesondere bevorzugt kann ein derartiges Antriebsstranggehäuse auch eine Anschlussstruktur für die Axialflussmaschine bilden. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Axialflussmaschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung des Getriebes gegenüber der elektrischen Axialflussmaschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Positionierungsmittel und/oder das dritte Positionierungsmittel einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem Gehäusedeckel ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass sich hierdurch die Fertigungskosten weiter reduzieren lassen und auch die Montagefreundlichkeit weiter verbessert werden kann.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das erste Positionierungsmittel und/oder das dritte Positionierungsmittel jeweils als ein von dem Gehäusedeckel separates Bauteil ausgebildet ist. Bei einem derartigen separaten Bauteil kann es sich beispielsweise um eine Passfeder handeln.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das separate Bauteil eine Durchführung für wenigstens einen elektrischen Leiter aus dem Gehäuse aufweist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass durch die Integration einer weiteren Funktion in dem separaten Bauteil ein höherer Grad der System integration realisierbar ist, was ebenfalls zu einer vereinfachten Montage und reduzierten Fertigungskosten beitragen kann. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das erste Positionierungsmittel und das dritte Positionierungsmittel einstückig ausgeführt ist, was ebenfalls einen positiven Einfluss auf die Fertigungskosten haben kann.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das zweite Positioniermittel als eine sich axial in den Stator hineinerstreckende Vertiefung ausgeführt ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass sich eine derartige Vertiefung vergleichsweise einfach in einem Stator realisieren lässt, was erneut zu einer kostengünstigen Herstellung der Axialflussmaschine beitragen kann.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Gehäusedeckel einen sich in axialer Richtung zum Rotor hin erstreckenden Zylinderringabschnitt aufweist an dem sich wenigstens ein in radialer Richtung in dem Zylinderringabschnitt hineinragendes oder aus dem Zylinderringabschnitt herauserstreckendes fünftes Positionierungsmittel aufweist, dass mit einem korrespondierenden sechsten Positioniermittel an dem Gehäuse so zusammenwirkt, dass die Position des Gehäuses gegenüber dem Gehäusedeckel festgelegt ist. Auch hierdurch kann eine fertigungstechnisch günstige Variante zur Positionierung der Bauteile zueinander bereitgestellt werden.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das fünfte Positionierungsmittel einstückig, insbesondere monolithisch mit dem Zylinderringabschnitt ausgebildet ist, was erneut fertigungstechnische Vorteile bereitstellen kann. Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das fünfte Positionierungsmittel als ein vom Zylinderringabschnitt separates Bauteil ausgebildet ist, beispielsweise als eine Passfeder.
Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass die Axialflussmaschine in I-Anordnung konfiguriert ist. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 eine elektrische Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittdarstellung,
Figur 2 eine erste Ausführungsform eines Stators einer elektrischen Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht,
Figur 3 eine zweite Ausführungsform eines Stators einer elektrischen Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht,
Figur 4 eine dritte Ausführungsform eines Stators einer elektrischen Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht,
Figur 5 eine vierte Ausführungsform eines Stators einer elektrischen Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht,
Figur 6 eine fünfte Ausführungsform eines Stators einer elektrischen Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht,
Figur 7 eine sechste Ausführungsform eines Stators einer elektrischen Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht,
Figur 8 eine siebte Ausführungsform eines Stators einer elektrischen Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht und ein Statorkörper in einer perspektivischen Darstellung,
Figur 9 eine achte Ausführungsform eines Stators einer elektrischen Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht, Figur 10 eine neunte Ausführungsform eines Stators einer elektrischen Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnitt- und einer Querschnittsansicht,
Figur 11 eine zehnte Ausführungsform eines Stators einer elektrischen Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnitt- und einer Querschnittsansicht,
Figur 12 eine elfte Ausführungsform eines Stators einer elektrischen Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht,
Figur 13 eine zwölfte Ausführungsform eines Stators einer elektrischen Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht,
Figur 14 eine dreizehnte Ausführungsform eines Stators einer elektrischen Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht,
Figur 15 eine vierzehnte Ausführungsform eines Stators einer elektrischen Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht.
Die Figur 1 zeigt eine elektrische Axialflussmaschine 1 , insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator 2 mit einer Statorwicklung 23 und einen durch einen Luftspalt 3 vom Stator 2 getrennten Rotor 4. Die Axialflussmaschine 1 ist in I-Anordnung konfiguriert, so dass sich ein zur Radialebene des Rotors 4 spiegelbildlicher Aufbau der Axialflussmaschine 1 ergibt. Daher wurde aus Übersichtlichkeitsgründen auf die Verwendung von Bezugszeichen für den rechten Stator verzichtet. Es versteht sich aber, dass dieser im Wesentlichen spiegelbildlich zu dem linken Stator 2 ausgebildet ist.
Der Stator 2 ist in einem topfartigen kreisringförmigen Gehäuse 5 mit einem sich in
Radialrichtung erstreckenden Gehäuseboden 6 aufgenommen, wobei der
Gehäuseboden 6 sich durch den Luftspalt 3 zwischen Stator 2 und Rotor 4 hindurch erstreckt und das Gehäuse 5 auf der dem Gehäuseboden 6 axial gegenüberliegenden Seite von einem Gehäusedeckel 7 verschlossen ist. Das Gehäuse 5 erinnert somit an die Form eines Donuts.
Das Gehäuse 5 ist gegenüber dem Gehäusedeckel 7 über den Dichtung 28 gedichtet und mittels des Sicherungsrings 29 axial gesichert.
Der Gehäusedeckel 7 weist wenigstens ein in axialer Richtung aus dem Gehäusedeckel 7 herausragendes oder wenigstens ein in axialer Richtung in den Gehäusedeckel 7 hineinragendes erstes Positionierungsmittel 8 auf, das mit einem korrespondierenden zweiten Positionierungsmittel 9 an dem Stator 2 so zusammenwirkt, dass die Position des Stators 2 gegenüber dem Gehäusedeckel 7 festgelegt ist. Ferner kann der Gehäusedeckel 7 wenigstens ein in axialer Richtung aus dem Gehäusedeckel 7 herausragendes oder wenigstens ein in axialer Richtung in den Gehäusedeckel 7 hineinragendes drittes Positionierungsmittel 10 aufweisen, das mit einem korrespondierenden vierten Positionierungsmittel 9 an dem Gehäuse 5 so zusammenwirkt, dass die Position des Gehäuses 5 gegenüber dem Gehäusedeckel 7 festgelegt ist. Hieraus ergeben sich eine Reihe von Konfigurationsmöglichkeiten, die nachfolgend anhand der Figuren 2-11 näher erläutert werden.
In der Figur 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der das erste Positionierungsmittel 8 und das dritte Positionierungsmittel 10 jeweils einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem Gehäusedeckel 7 ausgebildet sind und axial aus dem Gehäusedeckel 7 herausragen. Die Positioniermittel 8,10 können beispielsweise mittels einer Verstemmung ausgebildet werden. Hierdurch besitzen die Positioniermittel 8,10 eine pin-artige Ausbildung, wobei das erste Positioniermittel 8 in eine korrespondierende Aussparung (zweites Positioniermittel 9) des Stators 2 eingreift und das zweite Positioniermittel 10 in eine am radial inneren Umfang des Gehäuses 5 ausgebildeten, korrespondierenden Aussparung (viertes Positioniermittel 19) des Gehäuses 5. Um auch eine Zentrierung der Bauteile zueinander zu erreichen, empfiehlt es sich mindestens drei pin-artige Positioniermittel 8,10 am Umfang des Gehäusedeckels 7 auszubilden. Liegt eine Zentrierung z.B. über einen Zentnerdurchmesser vor, reicht jeweils ein pin-artiges Positioniermittel 8,10 für die umfängliche Positionierung des entsprechenden Bauteils.
Die Figur 3 zeigt eine zu Figur 2 leicht abgewandelte Ausführungsform, bei der das erste Positionierungsmittel 8 und das dritte Positionierungsmittel 10 einstückig ausgeführt und im radial inneren Umfangsbereich des Gehäuses 5 positioniert sind. Das einstückige Positioniermittel 8,10 ist hierbei ebenfalls monolithisch aus dem Gehäusedeckel 7 mittels einer Verstemmung gebildet.
Eine Abwandlung der aus der Figur 3 bekannten Lösung ist in der Figur 4 gezeigt. Hierbei ist das erste Positionierungsmittel 8 und das dritte Positionierungsmittel 10 gemeinsam aber als ein von dem Gehäusedeckel 7 separates Bauteil 12 ausgebildet. Das separate Bauteil 12 ist hierbei eine Passfeder und im radial inneren Bereich des Gehäuses 5 positioniert. Es ist auch eine Positionierung am radial äußeren Bereich des Gehäuses 5 möglich, was in der Figur 6 gezeigt ist.
Wie in der Figur 7 zu erkennen ist, besitzt in dieser Ausführungsform das separate Bauteil 12 eine Durchführung 14 für wenigstens einen elektrischen Leiter 13 aus dem Gehäuse 5, wobei der elektrische Leiter 13 zur Bestromung der Statorwicklung 23 vorgesehen ist.
In der Figur 5 ist eine leichte Abwandlung der bereits aus der Figur 2 bekannten Ausführungsform zu sehen. Hier ist jedoch der das dritte Positionierungsmittel 10 als eine Vertiefung ausgebildet, in welche ein als Passfeder ausgeführtes separates Bauteil 12 eingreift und die Positionierung des Gehäuses 5 gegenüber dem Gehäusedeckel 7 bewirkt. Es ist natürlich aus möglich, dass das separate Bauteil 12 einstückig mit dem Gehäuse 5 ausgeführt ist und dann als pin-artiges Positionierungsmittel 19 in die korrespondierende Vertiefung des Gehäusedeckels 7 eingreift.
Figur 8 zeigt eine Ausgestaltungsalternative, bei der das zweite Positioniermittel 9 als eine sich axial in den Stator 2 hineinerstreckende Vertiefung 11 ausgeführt ist. Es können auf der dem Gehäusedeckel 7 zugewandten Seite des Stators 2 eine Vielzahl von derartigen Vertiefungen 11 in radialer Richtung durch das ringscheibenartige Statorjoch 21 des Statorkörpers 20 verlaufen, welche als Kühlkanäle 24 fungieren. Der Statorkörper 20 weist auch sich in Axialrichtung aus dem Statorjoch 21 herauserstreckende Statorzähne 22 auf. Die Kühlkanäle 24 können nun also dazu verwendet werden, eine Vertiefung 11 im Stator 2 bereitzustellen, in welche das erste Positionierungsmittel 8 eingreift. Die Vertiefung 11 bildet dann das zweite Positionierungsmittel 9 aus. Bei einem aus einem Blechstreifen aufgewickelten Stator 2 macht es Sinn, die Position zwischen Gehäusedeckel 7 und Stator 2 so weit wie möglich radial innen abzufangen, da der gewickelte Stator 2 in diesem Bereich die höchste Genauigkeit aufweist.
Durch einen Kühlfluideinlass 26 kann das Kühlfluid 25 so durch den Gehäusedeckel 7 hindurchgeführt und den Kühlkanälen 24 zugeführt werden. Das Kühlfluid 25 verlässt den Statorbereich dann wieder durch die Auslassöffnung 27 im radial oberen Bereich des Gehäuses 5.
Die Ausführungsform der Figur 9 entspricht im Wesentlichen der der Figur 8 jedoch mit dem Unterschied, dass hier ist der Kühlkanal in den Gehäusedeckel 7eingeformt. Ein pin-artiges Positionierungsmittel 9 zum Positionieren wird dann am Stator 2 bereitgestellt, welches in den Kühlkanal des Gehäusedeckels 7 eingreift. Der Kühlkanal 24 stellt somit das erste Positionierungsmittel 8 des Gehäusedeckels 7 dar.
Die Figuren 10-11 zeigen zwei Ausführungsvarianten, bei denen der Gehäusedeckel 7 einen sich in axialer Richtung zum Rotor 4 hin erstreckenden Zylinderringabschnitt 15 aufweist, an dem sich wenigstens ein in radialer Richtung in dem Zylinderringabschnitt 15 hineinragendes oder aus dem Zylinderringabschnitt 15 herauserstreckendes fünftes Positionierungsmittel 16 ausgebildet ist, dass mit einem korrespondierenden sechsten Positioniermittel 17 an dem Gehäuse 5 so zusammenwirkt, dass die Position des Gehäuses 5 gegenüber dem Gehäusedeckel 7 festgelegt ist. Die Figur 10 zeigt eine Ausgestaltung, bei der das fünfte Positionierungsmittel 16 einstückig, insbesondere monolithisch mit dem Zylinderringabschnitt 15 ausgebildet ist. Die Positionierung des Gehäuses 5 kann also beispielsweise über eine Steckverzahnung (Formschluss) am Zylinderringabschnitt 15 erfolgen. Wie aus den Figuren zu erkennen ist, besitzt die Axialflussmaschine 1 in der gezeigten Ausführungsform einen Gehäusedeckel 7 und eine mit dem Gehäusedeckel 7 über eine Schweißverbindung verbundene Nabe auf, welche den Zylinderringabschnitt 15 bildet. Sollte der Gehäusedeckel 7 über einen Durchmesser zentriert sein, reicht - wie in der Figur 10 gezeigt, ein zahnartiges Positionierungsmittel 16 aus, um die umfängliche Position zu erhalten. Ansonsten sind mindestens drei zahnartige Positionierungsmittel 16 erforderlich, um das Gehäuse 5 zusätzlich zu zentrieren.
In der Ausführungsform der Figur 11 ist das fünfte Positionierungsmittel 16 als ein vom Zylinderringabschnitt 15 separates Bauteil 18 ausgebildet, beispielsweise als Passfeder.
In den Figuren 12-15 werden weitere Ausführungsformen der Erfindung gezeigt, bei denen der Gehäuseboden 6 und/oder der Gehäusedeckel 7 auch über den Stator 2 positioniert sind. Ansonsten entsprechen diese Ausführungsformen den aus den Figuren 2-7 bekannten.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezuqszeichenliste
1 Axialflussmaschine
2 Stator
3 Luftspalt
4 Rotor
5 Gehäuse
6 Gehäuseboden
7 Gehäusedeckel
8 Positionierungsmittel
9 Positionierungsmittel
10 Positionierungsmittel
11 Vertiefung
12 Bauteil
13 Leiter
14 Durchführung
15 Zylinderringabschnitt
16 Positionierungsmittel
17 Positioniermittel
18 Bauteil
19 Positionierungsmittel
20 Statorkörper
21 Statorjoch
22 Statorzähne
23 Statorwicklung
24 Kühlkanäle
25 Kühlfluid
26 Kühlfluideinlass
27 Kühlfluidauslass
28 Dichtungsring
29 Sicherungsring

Claims

Ansprüche
1 . Elektrische Axialflussmaschine (1 ), insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator (2) und einen durch einen Luftspalt (3) vom Stator (2) getrennten Rotor (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) in einem topfartigen kreisringförmigen Gehäuse (5) mit einem sich in Radialrichtung erstreckenden Gehäuseboden (6) aufgenommen ist, wobei der Gehäuseboden (6) sich durch den Luftspalt (3) zwischen Stator (2) und Rotor (4) hindurch erstreckt und das Gehäuse (5) auf der dem Gehäuseboden (6) axial gegenüberliegenden Seite von einem Gehäusedeckel (7) verschlossen ist, wobei der Gehäusedeckel (7) wenigstens ein in axialer Richtung aus dem Gehäusedeckel (7) herausragendes oder wenigstens ein in axialer Richtung in den Gehäusedeckel (7) hineinragendes erstes Positionierungsmittel (8) aufweist, das mit einem korrespondierenden zweiten Positionierungsmittel (9) an dem Stator (2) so zusammenwirkt, dass die Position des Stators (2) gegenüber dem Gehäusedeckel (7) festgelegt ist, und/oder der Gehäusedeckel (7) wenigstens ein in axialer Richtung aus dem Gehäusedeckel (7) herausragendes oder wenigstens ein in axialer Richtung in den Gehäusedeckel (7) hineinragendes drittes Positionierungsmittel (10) aufweist, das mit einem korrespondierenden vierten Positionierungsmittel (19) an dem Gehäuse (5) so zusammenwirkt, dass die Position des Gehäuses (5) gegenüber dem Gehäusedeckel (7) festgelegt ist.
2. Axialflussmaschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Positionierungsmittel (8) und/oder das dritte Positionierungsmittel (10) einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem Gehäusedeckel (7) ausgebildet ist.
3. Axialflussmaschine (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Positionierungsmittel (8) und/oder das dritte Positionierungsmittel (10) jeweils als ein von dem Gehäusedeckel (7) separates Bauteil (12) ausgebildet ist.
4. Axialflussmaschine (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das separate Bauteil (12) eine Durchführung (14) für wenigstens einen elektrischen Leiter (13) aus dem Gehäuse (5) aufweist.
5. Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Positionierungsmittel (8) und das dritte Positionierungsmittel (10) einstückig ausgeführt ist.
6. Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Positioniermittel (9) als eine sich axial in den Stator (2) hineinerstreckende Vertiefung (11 ) ausgeführt ist.
7. Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (7) einen sich in axialer Richtung zum Rotor (4) hin erstreckenden Zylinderringabschnitt (15) aufweist an dem sich wenigstens ein in radialer Richtung in dem Zylinderringabschnitt (15) hineinragendes oder aus dem Zylinderringabschnitt (15) herauserstreckendes fünftes Positionierungsmittel (16) aufweist, dass mit einem korrespondierenden sechsten Positioniermittel (17) an dem Gehäuse (5) so zusammenwirkt, dass die Position des Gehäuses (5) gegenüber dem Gehäusedeckel (7) festgelegt ist.
8. Axialflussmaschine (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Positionierungsmittel (16) einstückig, insbesondere monolithisch mit dem Zylinderringabschnitt (15) ausgebildet ist.
9. Axialflussmaschine (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Positionierungsmittel (16) als ein vom Zylinderringabschnitt (15) separates Bauteil (18) ausgebildet ist.
10. Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialflussmaschine (1 ) in I-Anordnung konfiguriert ist.
EP23798341.6A 2022-12-19 2023-10-19 Elektrische axialflussmaschine Withdrawn EP4639734A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022133850.9A DE102022133850A1 (de) 2022-12-19 2022-12-19 Elektrische Axialflussmaschine
PCT/DE2023/100779 WO2024132005A1 (de) 2022-12-19 2023-10-19 Elektrische axialflussmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4639734A1 true EP4639734A1 (de) 2025-10-29

Family

ID=88600347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23798341.6A Withdrawn EP4639734A1 (de) 2022-12-19 2023-10-19 Elektrische axialflussmaschine

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4639734A1 (de)
CN (1) CN120226240A (de)
DE (1) DE102022133850A1 (de)
WO (1) WO2024132005A1 (de)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2273655B1 (de) * 2009-07-07 2012-03-21 Dietz-motoren GmbH & Co. KG Elektrische Maschine
TWI412213B (zh) * 2010-10-12 2013-10-11 Ind Tech Res Inst 薄型馬達之強化結構
DE112016005510T5 (de) * 2015-12-03 2019-02-14 Mitsubishi Electric Corporation Rotierende elektrische Maschine mit Axialspalt und Verfahren zu deren Herstellung
CN112889202A (zh) * 2018-12-18 2021-06-01 住友电气工业株式会社 铁芯、定子及旋转电机
US12255508B2 (en) * 2020-02-26 2025-03-18 Amotech Co., Ltd. Axial gap type motor and water pump using same
DE102021108951A1 (de) * 2021-04-10 2022-10-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische Maschine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024132005A1 (de) 2024-06-27
DE102022133850A1 (de) 2024-06-20
CN120226240A (zh) 2025-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69116160T2 (de) Ein elektrischer leistungsantrieb für fahrzeuge
EP1380094B1 (de) Elektromotor, insbesondere elektronisch kommutierter gleichstrommotor
EP4449586A1 (de) Rotor für eine elektrische maschine mit einem kühlkanal in einem poltrenner
EP4191837A1 (de) Kompakter rotor für eine elektrische maschine mit induktivem übertrager sowie elektrische maschine und fahrzeug dazu
EP0685122A1 (de) Elektrische maschine mit mindestens einer kupplung.
DE102013102184A1 (de) Magnetmodulationsmotor und elektrische Transmission
DE102020129142B4 (de) Läufer für eine rotierende elektrische Maschine
DE102020113905A1 (de) Axial-Fluss-Maschine
DE102010029248A1 (de) Lenkantrieb für ein Kraftfahrzeug
DE102010043970A1 (de) Elektrische Maschine für einen Lenkantrieb
DE102021134614A1 (de) Rotor für eine elektrische Maschine mit Fließbarrieren für Kühlmittel
DE10153578A1 (de) Wechselstromgenerator für Fahrzeuge mit Permanentmagneten im Rotor und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102020116423A1 (de) Rotor und elektromechanischer Energiewandler mit toroidaler Erregerspule und Kraftfahrzeug
WO2022127975A1 (de) Elektrische maschine
WO2023143659A1 (de) Stator
DE4218888C2 (de) Elektrische Maschine
EP2319164B1 (de) Rotor für eine elektrische maschine mit reduziertem rastmoment
WO2022161575A1 (de) Elektrische maschine mit in radialrichtung aus dem stator herausragenden befestigungsabschnitten
EP4639734A1 (de) Elektrische axialflussmaschine
WO2024230883A1 (de) Stator, elektrische maschine und antriebsstrang
EP4639732A1 (de) Stator und verfahren zur herstellung eines stators
DE102023117716A1 (de) Blechpaketanordnung, Rotor, Stator und elektrische Maschine
EP4480073A1 (de) Elektrische axialflussmaschine
DE102022114610B4 (de) Stator, elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung eines Stators
DE102021123696A1 (de) Elektrische Axialflussmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250721

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20260129