EP4674036A1 - Stator und elektrische maschine - Google Patents

Stator und elektrische maschine

Info

Publication number
EP4674036A1
EP4674036A1 EP24705352.3A EP24705352A EP4674036A1 EP 4674036 A1 EP4674036 A1 EP 4674036A1 EP 24705352 A EP24705352 A EP 24705352A EP 4674036 A1 EP4674036 A1 EP 4674036A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator
connection
groove
fluid guide
shaped
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
EP24705352.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Aurelien Grauss
Stephan Penner
Wolfgang Haas
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 EP4674036A1 publication Critical patent/EP4674036A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/32—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation
    • H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation
    • H02K3/345—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation between conductor and core, e.g. slot insulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator

Definitions

  • the present invention relates to a stator for an electrical machine, in particular within a drive train of a motor vehicle, wherein the stator is designed in the form of a cylindrical ring with an inner diameter in which a rotor with an outer diameter can be inserted to form a cylindrical ring-shaped air gap, and the stator has a plurality of stator teeth which in the circumferential direction between adjacent stator teeth each define a stator groove extending in the radial direction and running through the stator in the axial direction, with two groove side walls and a groove base, into which a current-carrying winding comprising a plurality of conductors is inserted, wherein a cooling fluid can flow through the stator from at least a first end face and a connecting body extending at least partially axially away from the first end face is arranged on the first end face.
  • the invention further relates to an electrical machine.
  • 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.
  • This article describes a drive unit for an axle of a vehicle, which includes an electric motor that is arranged concentrically and coaxially to a bevel gear differential, with a switchable 2-speed planetary gear set arranged in the power train between the electric motor and the bevel gear differential, which is also positioned coaxially to the electric motor or the bevel gear differential or spur gear differential.
  • the drive unit is very compact and, thanks to the switchable 2-speed planetary gear set, allows a good compromise between climbing ability, Acceleration and energy consumption.
  • Such drive units are also referred to as e-axles or electrically operated drive trains.
  • hybrid drive trains are also known.
  • Such drive trains in a hybrid vehicle usually comprise a combination of an internal combustion engine and an electric motor and enable - for example in urban areas - purely electric operation while at the same time providing sufficient range and availability, especially for cross-country journeys.
  • Jacket cooling and winding head cooling are known from the state of the art for cooling electrical machines using hydraulic fluids. While jacket cooling transfers the heat generated on the outer surface of the stator core into a cooling circuit, with winding head cooling the heat is transferred directly to the fluid at the conductors outside the stator core in the area of the winding heads.
  • stator windings In electrical machines that have a hollow cylindrical stator, i.e. are designed as an internal rotor machine, and that are configured for use as a traction drive for a motor vehicle, they often have a stator winding with a rectangular cross-section in order to achieve a high power density. In electrical machines that are intended for driving motor vehicles, the stator windings are therefore typically designed as windings. In this case, for example, essentially U-shaped wire segments are introduced into the stator slots from one end face of the stator and then formed on an opposite end face of the stator and connected, for example, by welding.
  • the object of the invention is therefore to provide a stator for an electrical machine that can provide a high power density and effective cooling. It is also the object of the invention to create a stator that can be manufactured cost-effectively and is easy to install while maintaining a high level of operational reliability. It is also the object of the invention to provide an optimized electrical machine.
  • stator for an electric machine, in particular within a drive train of a motor vehicle, wherein the stator is designed in the form of a cylindrical ring with an inner diameter in which a rotor with an outer diameter can be inserted to form a cylindrical ring-shaped air gap, and the stator has a plurality of stator teeth which in the circumferential direction between adjacent stator teeth each define a stator groove extending in the radial direction and running in the axial direction through the stator with two groove side walls and a groove base, in which has a current-carrying winding comprising a plurality of conductors inserted therein, wherein the stator can be flowed through by a cooling fluid from at least a first end face and a connecting body extending at least partially axially away from the first end face is arranged on the first end face, wherein the stator has a cylindrical ring-shaped fluid guide body with an annular base and an inner shell extending axially out of the base and an outer shell extending
  • the rotor can be implemented in a particularly simple manner by axially inserting it into the stator, whereby the stator is then already fully constructed and equipped with a fluidic cooling system.
  • the fluid guide body can first be connected to the stator's connection body using an easy-to-assemble adhesive process, and the stator's fluidic cooling system can be assembled in this way.
  • the rotor can then be inserted axially into the stator, which is operational to a certain extent, which simplifies assembly and production logistics.
  • a connection groove can preferably provide defined adhesive gaps as an adhesive joint, for example in a V shape.
  • the adhesive is applied as a continuous bead over the entire circumference into the base of a connection groove. This ensures that adhesive is present over the entire circumference.
  • the adhesive is then pressed into the connection groove over the entire circumference by means of a connection collar engaging in the connection groove, thus creating a closed adhesive ring in a connection groove, so that an oil-tight bond can be achieved.
  • This can in particular define a dry space inside the stator.
  • the fluid guide body can preferably be positioned precisely in the circumferential direction relative to the connection body by means of suitable centering means, so that, for example, a fluid connection of the fluid guide body can meet a corresponding counter bore without further tolerance compensation.
  • connection body is molded into or onto the stator body of the stator.
  • a plurality of individual sheets or sheet packages of the stator body of the stator are fixed in position to one another by means of the connecting body. This means that in particular, fixing/stabilization/packaging by means of baked varnish, clinching and/or welding can be dispensed with, since this is implemented by the connecting body.
  • thermosetting plastic such as an epoxy resin could be used as the plastic for forming the connecting body, but other plastics are also conceivable in principle.
  • the connecting body is preferably formed from a plastic. In principle, it is also conceivable that the connecting body can be formed from several different plastics, for example using a bi-injection molding process.
  • a connecting body is preferably formed in one piece.
  • the connecting body is formed in several parts, in which case it is further preferred that the several parts of the connecting body are formed from the same plastic.
  • several connecting bodies are present on or on the stator. It is highly preferred that the connection body is molded into or onto the stator body of the stator. This means that the connection body was formed in or onto the stator body during the injection molding process and was not subsequently arranged as a separate component in or onto the stator.
  • the stator slots each have slot side walls that extend in the radial direction in cross-section and a slot base, with the connecting body completely covering the slot side walls and the slot base.
  • the advantage of this embodiment is that by coating the side walls and the slot base with a plastic, the use of a separate insulating paper can be dispensed with. It goes without saying that the plastic has electrically insulating properties for this purpose.
  • the connecting body has a substantially uniform layer thickness on the slot side walls and the slot base. By completely covering the side walls and the slot base, it is also possible to form a liquid seal between the stator slots and the stator body, so that the stator can also have fluidic cooling of the stator slots.
  • the formation of the connecting body on the slot side walls and the slot base can support the fixing of the stator laminations or the stator lamination packages.
  • stator slots each have a slot opening that extends in the radial direction in cross section, with the connecting body closing the slot opening. This makes it possible to close the stator slots radially inwards by the connecting body and, for example, to dispense with the slot closure wedges that are otherwise usual.
  • the stator according to the invention is preferably designed for use in a radial flow machine.
  • a stator for a radial flow machine is usually cylindrical and generally consists of electrical sheets that are electrically insulated from one another and are layered and packaged to form sheet stacks. Distributed over the circumference, the electrical sheet contains essentially Slots are arranged parallel to the rotor shaft and accommodate the stator winding or parts of the stator winding.
  • the stator slots preferably have a substantially U-shaped cross-sectional contour. Most preferably, the stator slots have straight slot walls extending in the radial direction.
  • a winding with conductors can particularly preferably be embedded in the stator slots of the stator according to the invention.
  • a conductor is in particular an electrically conductive conductor with two parallel conductor sections whose length is significantly greater than their diameter.
  • the conductor sections can in principle have any cross-sectional shape other than a circular shape. Rectangular cross-sectional shapes are preferred, since these allow high packing and therefore power densities to be achieved.
  • a conductor is particularly preferably made of copper.
  • a conductor preferably has insulation.
  • mica paper which can be reinforced by a glass fabric carrier for mechanical reasons, can be wound in strip form around one or more windings which are impregnated by means of a hardening resin. In principle, it is also possible to use a hardening lacquer layer without mica paper to insulate a conductor.
  • the winding is designed as a hairpin winding or wave winding.
  • the conductors are designed as hairpin conductors.
  • the stator according to the invention preferably also has a stator body.
  • the stator body can be made of one piece or several pieces, in particular segmented.
  • a one-piece stator body is characterized in that the entire stator body is made of one piece when viewed circumferentially.
  • the stator body is generally formed from a large number of stacked laminated electrical sheets, each of the electrical sheets being closed to form a circular ring.
  • a segmented stator body is characterized in that it is made up of individual stator segment parts.
  • the stator body can be made up of individual stator teeth or stator tooth groups, each Each individual stator tooth or each individual stator tooth group can be formed from a plurality of stacked laminated electrical sheets, each of the electrical sheets being formed as a stator segment sheet part.
  • the stator body is preferably formed from one or more stator lamination packages.
  • a stator lamination package is understood to be a plurality of laminated individual sheets or stator laminations, usually made from electrical steel, which are layered and packaged on top of one another to form a stack, the so-called stator lamination package. The individual sheets can then remain held together in the lamination package, for example by gluing, welding or screwing.
  • stator teeth of the stator are preferably formed in the stator body.
  • Stator teeth are components of the stator body that are designed as circumferentially spaced, tooth-like, radially inward-directed parts of the stator body and between whose free ends and a rotor body an air gap for the magnetic field is formed.
  • the air gap is the gap that exists between the rotor and the stator. In a radial flow machine, this is an essentially circular ring-shaped gap with a radial width that corresponds to the distance between the rotor body and the stator body.
  • the stator is particularly intended for use in an electric machine within a drive train of a motor vehicle.
  • the electric machine is particularly intended 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 machine 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, very particularly preferably greater than 12,500 rpm.
  • the majority, preferably all, of the electrical conductors have a substantially rectangular contour in cross section.
  • the advantage of this embodiment is that electrical conductors that are generally available as standard can be used to form the stator winding, which is particularly favorable in terms of the manufacturing costs of the stator.
  • the cooling fluid in the stator according to the invention has the function of removing heat as efficiently as possible from areas of the stator that are heating up and of preventing undesirable overheating of these areas.
  • the cooling fluid can also provide lubrication and corrosion protection for moving parts and the metal surfaces of the cooling system of the electrical machine. In addition, it can also remove impurities (for example due to abrasion), water and air.
  • the cooling fluid is preferably a liquid.
  • the cooling fluid can in particular be an oil. In principle, however, it is also conceivable to use aqueous cooling fluids, for example emulsions such as water-glycol mixtures.
  • the cooling fluid of the stator can be connected to a hydraulic cooling system with a hydraulic cooling circuit.
  • a hydraulic cooling system serves to dissipate the heat generated within an electrical machine due to electrical losses.
  • Such a cooling system can have cooling channels within the rotor (rotor cooling channel) and/or stator (stator cooling channel) and in particular also a flow through the stator slots through which a corresponding cooling fluid is guided for the purpose of dissipating the heat.
  • the cooling fluid can particularly preferably be conveyed through the hydraulic circuit by means of a pump. It is fundamentally conceivable that a plurality of hydraulic circuits are designed to cool the electrical machine. In this case, it is highly preferred that the cooling channels of the stator are connected to a hydraulic cooling circuit or to various cooling circuits of the cooling system. In particular, by connecting to several cooling circuits, it is possible to provide more precise cooling, since, for example, the temperature of the cooling fluid when entering into the cooling channels of the stator, the flow velocity of the cooling fluid or even the type of cooling fluid (oil, emulsion) can be adjusted.
  • the stator slots are preferably closed by a slot closure means so that the cooling fluid cannot flow from the stator slots into the air gap between the rotor and stator.
  • the slot closure means is particularly preferably a slot closure wedge.
  • motor vehicles are land vehicles that are moved by mechanical power without being tied to railway tracks.
  • a motor vehicle can, for example, be selected from the group of passenger cars (PCs), lorries (HGVs), mopeds, light motor vehicles, motorcycles, buses (KOM) or tractors.
  • the inner diameter of the cylindrical ring-shaped fluid guide body is greater than or equal to the inner diameter of the stator.
  • the advantage of this embodiment is that a particularly large joining clearance can be provided for inserting the rotor, which also reduces the risk of damage to the fluid guide body during rotor assembly.
  • the fluid guide body has a fluid connection on its outer casing that extends radially out of the outer casing. This can achieve a mounting-technically A particularly convenient and accessible connection option for the fluid guide body, for example to a cooling circuit, can be realized.
  • connection body has a cylindrical ring-shaped inner connection section on the inner diameter of the stator, which extends axially out of the stator and to which the inner casing of the fluid guide body is fixed by means of the adhesive connection and/or the connection body has a cylindrical ring-shaped outer connection section, which extends axially out of the stator and to which the outer casing of the fluid guide body is fixed by means of the adhesive connection.
  • the outer connection section has a first connection groove, in which a first connection collar of the outer casing engages, or the outer casing has a first connection groove, in which a first connection collar of the outer connection section engages, wherein the adhesive connection is formed between the first connection groove and the first connection collar.
  • the first connection groove can preferably be designed to be closed all the way around. Accordingly, it is also preferred that the first connection collar is designed to be closed all the way around. It can also be preferred that the first connection groove and the first connection collar are designed to be ring-segment-shaped or ring-shaped.
  • the invention can also be further developed in such a way that the inner connection section has a circumferential second connection groove into which a circumferential second connection collar of the inner casing engages or the inner casing has a circumferential second connection groove into which a circumferential second connection collar of the inner connection section engages, the adhesive connection being formed between the second connection groove and the second connection collar.
  • the connection groove can contribute to an improvement of the adhesive connection.
  • the second connection groove can preferably be designed to be closed all the way around. Accordingly, it is also preferred that the second connection collar is designed to be closed all the way around. It can also be preferred that the second connection groove and the second connection collar are designed to be ring-segment-shaped or ring-shaped.
  • the first connection groove has a V-shaped contour in axial section, into which the first connection collar engages with a correspondingly shaped V-shaped contour and/or the second connection groove has a V-shaped contour in axial section, into which the second connection collar engages with a correspondingly shaped V-shaped contour.
  • first spacer ribs are formed on the first connection collar and/or the first connection groove, by means of which a first minimum adhesive gap between the connection collar and the first connection groove can be defined and/or second spacer ribs are formed on the second connection collar and/or the second connection groove, by means of which a second minimum adhesive gap between the connection collar and the first connection groove can be defined.
  • a first centering means is formed on the outer casing, which engages in a corresponding second centering means of the connecting body in such a way that the fluid guide body is fixed relative to the connecting body in the circumferential direction and/or in the radial direction.
  • the centering means are distributed asymmetrically over the circumference. This makes it possible for the two components to be positioned axially in their end positions relative to one another only in a predefined circumferential position.
  • the object of the invention is further achieved by an electric machine, in particular for a drive train of a motor vehicle, wherein the stator is designed in the manner of a cylindrical ring with an inner diameter in which a rotor with an outer diameter is rotatably mounted to form a cylindrical ring-shaped air gap, wherein the stator is designed according to one of claims 1-10.
  • Figure 1 shows a motor vehicle with an electric axle drive train in a schematic representation
  • Figure 2 an electrical machine in a cross-sectional view
  • Figure 3 shows a stator in a perspective axial section view
  • Figure 4 shows a first detailed view of an electrical machine with a bonded fluid guide body in an axial sectional view
  • Figure 5 is a detailed view of the outer shell of the fluid guide body in an axial section view
  • Figure 6 is a detailed view of a first embodiment of an inner shell of the fluid guide body in an axial sectional view
  • Figure 7 is a detailed view of a second embodiment of an inner shell of the fluid guide body in an axial sectional view
  • Figure 8 shows a detailed view of the fluid connection of the fluid guide body in a partial sectional view
  • Figure 9 A first detailed view of the connecting body with a centering device and a second detailed view of the fluid guide body with a centering device
  • Figure 10 is a perspective view of the stator body with a connecting body
  • Figure 11 is a perspective view of the fluid guide body.
  • FIG. 2 shows a stator 1 for an electric machine 2 within a drive train 3 of a motor vehicle 4, as can also be seen by way of example in Figure 1.
  • the stator 1 is designed like a cylindrical ring with an inner diameter 17, in which a rotor 20 with an outer diameter 21 can be inserted to form a cylindrical ring-shaped air gap 22.
  • the stator 1 also has a plurality of stator teeth 5, which in the circumferential direction between adjacent stator teeth 5 each define a stator slot 6 extending in the radial direction and running in the axial direction through the stator 1 with two slot side walls 7 and a slot base 8, into which a current-carrying winding 9 comprising a plurality of conductors 10 is inserted.
  • the electric machine 2 is configured as an internal rotor.
  • the stator 1 has a connection body 13 on the first end face 11 which extends at least partially axially away from the first end face 11.
  • This connection body 13 in turn has a first cylindrical ring-like connection section 23 which extends in the axial direction from the stator body of the stator 1 and runs radially below a winding head of the winding 9.
  • the connection body 13 also has a second cylindrical ring-like connection section 24 which extends in the axial direction from the stator body of the stator 1 and runs radially above the winding head of the winding 9.
  • FIG. 3 shows an embodiment in which a connecting body 13 is also formed on the end face of the stator 1 opposite the end face 11.
  • the connecting body 13 formed from a plastic is injection-molded onto the front side 11 of the stator 1, for example by means of a corresponding injection molding process.
  • the stator slots 6 with their slot side walls 7 and the respective slot base 8 are also correspondingly injection-molded at least in sections with a plastic coating which is formed monolithically with the connecting body 13.
  • the stator 1 can be flowed through by a cooling fluid 12 from at least a first end face 11.
  • the stator 1 has a cylindrical ring-shaped fluid guide body 14 with an annular base 15 and an inner jacket 16 extending axially from the base 15 and an outer jacket 26 extending axially from the base 15.
  • the fluid guide body 14 is reminiscent of a donut baking pan in this design.
  • the inner casing 16 has an inner diameter 18 which is greater than or equal to the outer diameter 21 of the rotor 20, so that the rotor 20 can be pushed axially into the stator 1 from the front side 11.
  • the inner diameter 18 of the cylindrical ring-shaped fluid guide body 14 can also be designed to be greater than or equal to the inner diameter 17 of the stator 1, which also enables the rotor 20 to be pushed in axially during assembly of the electrical machine 2.
  • the connecting body 13 is molded onto and fastened to the laminated core of the stator body of the stator 1.
  • the fluid guide body 14 is consequently glued to this connecting body 13 at two coaxially running cylindrical ring-like connecting sections 23, 24.
  • the adhesive connections between the connecting body 13 and the fluid guide body 14 are oil-tight, so that O-rings, for example, can be dispensed with.
  • the connecting body 13 and the fluid guide body 14 have centering means 35,36 in order to position them correctly in terms of rotation relative to each other, which will be explained in more detail later.
  • the fluid guide body 14 also has a fluid connection 19 on its outer casing 26 that extends radially out of the outer casing 26, via which the cooling fluid 12 can be guided through the fluid guide body 14 and via the connection body 13 into the stator slots 6, where it can cool the winding 9 of the stator 1 accordingly.
  • This is also referred to as direct slot cooling.
  • connection body 13 has a cylindrical ring-shaped inner connection section 23 on the inner diameter 17 of the stator 1, which extends axially out of the stator 1 and to which the inner casing 16 of the fluid guide body 14 is fixed by means of the adhesive connection.
  • connection body 13 also has a cylindrical ring-shaped outer connection section 24 which extends axially out of the stator 1 and to which the outer casing 26 of the fluid guide body 14 is also fixed by means of the adhesive connection.
  • the outer connection section 24 has a circumferential first connection groove 27, into which a circumferential first connection collar 28 of the outer casing 26 engages, wherein the adhesive connection is formed between the first connection groove 27 and the first connection collar 28.
  • First spacer ribs 32 are formed on the first connection collar 28 and/or the first connection groove 27, by means of which a first minimum adhesive gap 33 can be defined between the connection collar 28 and the first connection groove 27.
  • Figure 5 thus shows the outer bond, which has a similar V-shaped connection groove 27 to the inner bond, which will be explained below.
  • the fluid guide body 14 and the connecting body 13 have an annular stop 39 which extends radially above the minimum adhesive gap 33 and by means of which the axial position of the two components relative to one another is defined.
  • a precise adjustment of the adhesive gap and thus a certain tolerance compensation through axial positioning of the fluid guide body 14 to the connection body 13 can also be achieved by the first connection groove 27 having a V-shaped contour in axial section, into which the first connection collar 28 engages with a correspondingly shaped V-shaped contour.
  • Figures 6-7 show two embodiments of inner connection sections 23, wherein in the inner connection section 23 the inner casing 16 has a circumferential second connection groove 31, into which a circumferential second connection collar 30 of the inner connection section 23 engages, wherein the adhesive connection is then formed between the second connection groove 31 and the second connection collar 30.
  • Second spacer ribs 32 are also formed on the second connection collar 30 and/or the second connection groove 31, by means of which a second minimum adhesive gap 34 between the connection collar 30 and the first connection groove 31 can be defined.
  • Figure 6 shows a detailed view of a first embodiment of the internal bond.
  • end faces on the connecting body 13 and on the fluid guide body 14 serve as axial stops 37, 39.
  • the spacer ribs 32 were provided on the fluid guide body 14 so that a precisely defined minimum bonding gap 34 is formed, which is necessary for the bond to have the designed strength.
  • the bonding gap extending in the axial direction is uninterrupted in the circumferential and axial directions and is not impaired by spacer ribs 32. This ensures that the bond is sealed.
  • the spacer ribs 32 on the bonding gaps extending in the axial direction ensure in particular the necessary strength of the bond, while the radially running bonding gap primarily ensures the seal. Because the spacer ribs 32 of the fluid guide body 14 can come into contact with the surface of the connecting body 13, the tightness at these axially extending adhesive gaps cannot always be guaranteed.
  • the inner diameter of the fluid guide body 14 is also larger than the outer diameter 21 of the rotor 20 in order to ensure its assembly by axial insertion into the stator 1.
  • the air gap 22 between the rotor 20 and the stator 1 not only serves as a joining clearance during assembly, but also compensates for the deformation of the rotor 20 resulting from the centrifugal force and other tolerances.
  • the inner diameter 18 of the fluid guide body 14 can therefore also be smaller than the inner diameter 17 of the stator 1. This configuration is shown in Figures 4 and 6.
  • the clearance between the rotor 20 and the stator 1 can be larger or smaller.
  • the fluid guide body 14 must have an inner diameter 18 that is not significantly smaller than the inner diameter 17 of the stator 1. This is by the design of the internal bonding shown in Figure 7.
  • the lower side of the V-shaped connection groove 31 of the fluid guide body 14 was removed from the design variant known from Figure 6, whereby the adhesive principle remains unchanged. However, here the adhesive is no longer enclosed in the V-shaped connection groove 31, which may make the bonding process more difficult to manufacture.
  • this solution also works with very narrow air gaps between the rotor 20 and stator 1.
  • the V-shaped connection groove 31 from Figure 6 has the advantage due to its geometry that the adhesive is better forced or subjected to pressure. This pressure is a prerequisite for creating optimal bonding.
  • Figures 8-9 show that a first centering means 35 is formed on the outer casing 26, which engages in a corresponding second centering means 36 of the connecting body 13 in such a way that the fluid guide body 14 is fixed relative to the connecting body 13 in the circumferential direction and/or in the radial direction.
  • the adhesive connection is oil-tight in the embodiments shown. To ensure this, the adhesive layer must not be damaged during assembly of the fluid guide body 14. If the centering means 35 of the fluid guide body 14 does not immediately meet its corresponding centering means 36 on the connection body 13, the fluid guide body 14 could easily tip over due to the axially acting joining force and the other side of the section of the fluid guide body 14 to be glued could lose the corresponding Connection groove on the connection body 13. This could then "interrupt" the adhesive layer and thus cause leaks. It is therefore preferable to arrange several centering means 35, 36 in pairs distributed over the circumference of the stator 1. In Figures 10-11, there are three centering means 35, 36 distributed asymmetrically over the circumference, so that the fluid guide body 14 can only be mounted in a defined circumferential position to the connection body 13, which corresponds to a Poka Yoke solution.
  • FIG. 10 shows a possible arrangement of the slot-like centering means 36 on the connecting body 13, where the slots are rotated by 105, 120 and 135° relative to one another.
  • the solution with only one slot-like centering means 36 is also conceivable, in which case assembly using an auxiliary device is preferable in order to avoid tilting and thus contact of the sealing surfaces in the two V-grooves before rotational positioning.

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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1 ), wobei der Stator (1 ) zylinderringartig mit einem Innendurchmesser (17) ausgebildet ist, in welchem ein Rotor (20) mit einem Außendurchmesser (21 ) unter Ausbildung eines zylinderringförmigen Luftspalts (22) einsetzbar ist und der Stator (1 ) eine Mehrzahl von Statorzähnen (5) aufweist, wobei der Stator (1 ) von wenigstens einer ersten Stirnseite (11 ) aus von einem Kühlfluid (12) durchströmbar ist und an der ersten Stirnseite (11 ) ein sich zumindest abschnittsweise axial von der ersten Stirnseite weg erstreckender Anbindungskörper (13) angeordnet ist, wobei der Stator (1 ) einen zylinderringförmigen Fluidleitkörper (14) mit einem ringförmigen Boden (15) und einem sich aus dem Boden (15) axial herauserstreckenden inneren Mantel (16) und einen sich aus dem Boden (15) axial herauserstreckenden äußeren Mantel (26) aufweist, wobei der innere Mantel (16) einen Innendurchmesser (18) aufweist, der größer oder gleich dem Außendurchmesser (21) des Rotors (20) ist, und wobei der innere Mantel (16) und der äußere Mantel (26) des Fluidleitkörpers (14) mittels einer Klebverbindung an dem Anbindungskörper (13) fixiert ist.

Description

Stator und elektrische Maschine
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Stator zylinderringartig mit einem Innendurchmesser ausgebildet ist, in welchem ein Rotor mit einem Außendurchmesser unter Ausbildung eines zylinderringförmigen Luftspalts einsetzbar ist und der Stator eine Mehrzahl von Statorzähnen aufweist, welche in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Statorzähnen jeweils eine sich in radialer Richtung erstreckende sowie in axialer Richtung durch den Stator verlaufende Statornut mit zwei Nutseitenwänden und einem Nutgrund definieren, in welche eine bestrombare Wicklung umfassend eine Mehrzahl von Leitern eingelegt ist, wobei der Stator von wenigstens einer ersten Stirnseite aus von einem Kühlfluid durchströmbar ist und an der ersten Stirnseite ein sich zumindest abschnittsweise axial von der ersten Stirnseite weg erstreckender Anbindungskörper angeordnet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Maschine.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegel-raddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2- Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.
Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebsstränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.
Bei der Entwicklung der für E-Achsen oder Hybridmodule vorgesehenen elektrischen Maschinen besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung der elektrischen Maschinen wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine durchgesetzt.
Die Mantelkühlung sowie die Wickelkopfkühlung sind beispielsweise aus dem Stand der Technik für die Realisierung einer Kühlung von elektrischen Maschinen mittels Hydraulikflüssigkeiten bekannt. Während die Mantelkühlung die entstehende Wärme an der äußeren Oberfläche des Statorblechpakets in einen Kühlkreislauf überträgt, erfolgt bei der Wickelkopfkühlung der Wärmeübergang direkt an den Leitern außerhalb des Statorblechpakets im Bereich der Wickelköpfe in das Fluid.
Weitere Verbesserungen bieten getrennt ausgeführte Kühlkanäle, welche sowohl in das Blechpaket des Stators (siehe z. B. EP3157138 A1 ) als auch in die Nut zusätzlich zu den Leitern eingebracht werden (siehe z. B. Markus Schiefer: Indirekte Wicklungskühlung von hochausgenutzten permanenterregten Synchronmaschinen mit Zahnspulenwicklung, Dissertation, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2017). Es sind auch Konzepte bekannt, bei denen die Wicklungen direkt mit Hydraulikflüssigkeit umströmt werden, um die Leistungsdichte zu erhöhen. Eine verbesserte Kühlung mit direktem Kontakt von Hydraulikflüssigkeit und Leiter in der Nut ist bereits grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt beispielsweise DE102015013018 A1 eine Lösung für elektrische Maschinen mit Einzelzahnwicklung, wobei das Fluid direkt die Wicklungen, welche um die Zähne gewickelt sind, umströmt.
Bei elektrischen Maschinen, die einen hohlzylindrischen Stator aufweisen, also als Innenläufermaschine ausgebildet sind, und die für eine Anwendung als Traktionsantrieb eines Kraftfahrzeugs konfiguriert sind, weisen oftmals eine Statorwicklung mit einem rechteckigen Querschnitt auf, um eine hohe Leistungsdichte zu erreichen. Bei elektrischen Maschinen, welche für den Antrieb von Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, werden die Statorwicklungen daher typischerweise als Wicklungen ausgebildet. Hierbei werden beispielsweise im Wesentlichen U-förmige Drahtsegmente von einer Stirnseite des Stators aus in die Statornuten eingebracht und dann an einer gegenüberliegenden Stirnseite des Stators umgeformt und beispielsweise durch Schweißen verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Stator für eine elektrische Maschine bereitzustellen, der eine hohe Leistungsdichte und eine effektive Kühlung bereitstellen kann. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung einen Stator zu realisieren, der bei einer hohen Betriebssicherheit kostengünstig herstellbar und montagefreundlich ausgeführt ist. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung eine optimierte elektrische Maschine bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Stator zylinderringartig mit einem Innendurchmesser ausgebildet ist, in welchem ein Rotor mit einem Außendurchmesser unter Ausbildung eines zylinderringförmigen Luftspalts einsetzbar ist und der Stator eine Mehrzahl von Statorzähnen aufweist, welche in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Statorzähnen jeweils eine sich in radialer Richtung erstreckende sowie in axialer Richtung durch den Stator verlaufende Statornut mit zwei Nutseitenwänden und einem Nutgrund definieren, in welche eine bestrombare Wicklung umfassend eine Mehrzahl von Leitern eingelegt ist, wobei der Stator von wenigstens einer ersten Stirnseite aus von einem Kühlfluid durchströmbar ist und an der ersten Stirnseite ein sich zumindest abschnittsweise axial von der ersten Stirnseite weg erstreckender Anbindungskörper angeordnet ist, wobei der Stator einen zylinderringförmigen Fluidleitkörper mit einem ringförmigen Boden und einem sich aus dem Boden axial herauserstreckenden inneren Mantel und einen sich aus dem Boden axial herauserstreckenden äußeren Mantel aufweist, wobei der innere Mantel einen Innendurchmesser aufweist, der größer oder gleich dem Außendurchmesser des Rotors ist, und wobei der innere Mantel und der äußere Mantel des Fluidleitkörpers mittels einer Klebverbindung an dem Anbindungskörper fixiert ist
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass der Rotor auf besonders einfache Weise durch ein axiales Einschieben in den Stator realisieren lässt, wobei der Stator dann bereits soweit vollständig aufgebaut und mit einem fluidischen Kühlsystem versehen ist. Somit kann also zunächst der Fluidleitkörper durch ein montagefreundliches Klebverfahren an dem Anbindungskörper des Stators angebunden und hierdurch das fluidische Kühlsystem des Stators assembliert werden. Hiernach kann dann der Rotor in den soweit betriebsfähigen Stator axial eingesetzt werden, was die Montage- und Fertigungslogistik vereinfacht.
Besonders bevorzugt ist die Verklebung des Fluidleitkörpers mit dem Anbindungskörper öldicht ausgeführt, so dass beispielsweise auf zusätzliche Dichtungen wier O-Ringe verzichtet werden kann. Um dies zu erreichen kann bevorzugt eine Anbindungsnut als Klebefuge, beispielsweise in V-Form, definierte Klebespalte bereitstellen. Der Klebstoff wird dabei als durchgängige Raupe über den gesamten Umfang in den Grund einer Anbindungsnut aufgebracht. Dadurch ist sichergestellt, dass über den gesamten Umfang Klebstoff vorhanden ist. Bei der Montage des Fluidleitelements wird der Klebstoff dann mittels in die Anbindungsnut eingreifender Anbindungskragen über den gesamten Umfang in die Anbindungsnut gepresst und damit ein geschlossener Klebstoffring in einer Anbindungsnut erreicht, so dass eine öldichte Verklebung erzielt werden kann. Hierdurch kann insbesondere ein Trockenraum im Inneren des Stators definiert werden. Ferner kann bevorzugt durch geeignete Zentnermittel der Fluidleitkörper in Umfangsrichtung gegenüber dem Anbindungskörper exakt positioniert werden, sodass beispielsweise ein Fluidanschluss des Fluidleitkörpers ohne weiteren Toleranzausgleich eine korrespondierende Gegenbohrung treffen kann.
Die in den Statornuten eingesetzte Wicklung tritt bevorzugt unter Bildung von jeweils einem Wickelkopf an den beiden Stirnseiten des Stators aus diesem aus, wobei in oder an dem Statorkörper des Stators wenigstens ein Anbindungskörper in oder an dem Statorkörper des Stators angespritzt ist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass durch einen angespritzten Anbindungskörper eine Reihe von verschiedenen Funktionen in einem mittels Spritzgusses hergestelltem Bauteil bereitstellbar sind. Diese Funktionen des Anbindungskörpers können beispielsweise ausgewählt werden aus der Gruppe der Fixier-Funktionen, Verschluss-Funktionen, Isolations-Funktionen und/oder Abdichtungs-Funktionen.
Besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, dass eine Mehrzahl an Einzelblechen oder Blechpaketen des Statorkörpers des Stators mittels des Anbindungskörpers zueinander positionsfixiert ist. Hierdurch kann insbesondere auf eine Fixierung/Stabilisierung/Paketierung durch Backlack, Clinche und/oder Schweißungen verzichtet werden, da diese durch den Anbindungskörper realisiert ist.
Als Kunststoff zur Ausformung des Anbindungskörpers könnte z.B. ein Duroplast, wie beispielsweise ein Epoxidharz, verwendet werden, aber auch andere Kunststoffe sind grundsätzlich denkbar. Bevorzugt ist der Anbindungskörper aus einem Kunststoff geformt. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Anbindungskörper auch aus mehreren, voneinander verschiedenen Kunststoffen gebildet sein kann, beispielsweise mittels eines Bi-Injektions-Spritzgussverfahrens.
Ein Anbindungskörper ist bevorzugt einstückig ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Anbindungskörper mehrteilig ausgebildet ist, wobei es dann weiter bevorzugt ist, dass die mehreren Teile des Anbindungskörpers aus dem gleichen Kunststoff geformt sind. Grundsätzlich ist es denkbar, dass mehrere Anbindungskörper n oder an dem Stator vorhanden sind. Es ist höchst bevorzugt, dass der Anbindungskörper in oder an dem Statorkörper des Stators angespritzt ist. Dies bedeutet, dass der Anbindungskörper in oder an dem Statorkörper während des Spritzgussprozesses ausgebildet wurde und nicht nachträglich als separates Bauteil in oder an dem Stator angeordnet wurde.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Statornuten jeweils sich im Querschnitt in radialer Richtung erstreckende Nutseitenwände und einen Nutgrund aufweisen, wobei der Anbindungskörper die Nutseitenwände und den Nutgrund vollständig überdeckt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass durch die Beschichtung der Seitenwände und des Nutgrunds mit einem Kunststoff, auf die Verwendung eines separaten Isolationspapiers verzichtet werden kann. Es versteht sich, dass der Kunststoff hierzu elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist. Es ist des Weiteren in diesem Zusammenhang bevorzugt, dass der Anbindungskörper an den Nutseitenwänden und dem Nutgrund eine im Wesentlichen gleichförmige Schichtdicke aufweist. Durch die vollständige Überdeckung der Seitenwände und des Nutgrunds ist es ferner möglich, eine Flüssigkeitsabdichtung zwischen den Statornuten und dem Statorkörper auszubilden, so dass der Stator hierdurch auch über eine fluidische Kühlung der Statornuten verfügen kann. Ferner kann durch die Ausbildung des Anbindungskörpers an den Nutseitenwänden und dem Nutgrund eine Fixierung der Statorbleche bzw. der Statorblechpakete unterstützt werden.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Statornuten jeweils eine sich im Querschnitt in radialer Richtung erstreckende Nutöffnung aufweisen, wobei der Anbindungskörper die Nutöffnung verschließt. Es kann hierdurch erreicht werden, dass die Statornuten radial nach innen durch den Anbindungskörper verschlossen und beispielsweise auf die sonst üblichen die Nutverschlusskeile verzichtet werden können.
Der erfindungsgemäße Stator ist bevorzugt zur Verwendung in einer Radialflussmaschine ausgebildet. Ein Stator für eine Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch aufgebaut und besteht in der Regel aus gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen. Über den Umfang verteilt, sind in das Elektroblech im Wesentlichen parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnet Nuten eingelassen, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen. Die Statornuten besitzen bevorzugt eine im Wesentlichen U-förmige Querschnittskontur. Höchst bevorzugt weisen die Statornuten gerade, sich in radialer Richtung erstreckende Nutwände auf.
In die Statornuten des erfindungsgemäßen Stators kann besonders bevorzugt eine Wicklung mit Leitern eingelassen sein. Eine Leiter ist insbesondere ein elektrisch leitfähiger Leiter mit zwei parallel verlaufenden Leiterabschnitten, deren Längenerstreckung wesentlich größer sind als ihre Durchmesser. Die Leiterabschnitte können grundsätzlich jede beliebige Querschnittsform abseits einer Kreisform aufweisen. Bevorzugt sind rechteckige Querschnittsformen, da sich mit diesen hohe Packungs- und folglich Leistungsdichten erzielen lassen. Ganz besonders bevorzugt ist ein Leiter aus Kupfer gebildet. Bevorzugt weist ein Leiter eine Isolierung auf. Zur Isolierung der Leiter kann beispielsweise Glimmerpapier, welches aus mechanischen Gründen durch einen Glasgewebeträger verstärkt sein kann, in Bandform um eine oder mehrere Wicklungen gewickelt sein, welche mittels eines aushärtenden Harzes imprägniert sind. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine aushärtbare Lackschicht ohne ein Glimmerpapier zu verwenden, um einen Leiter zu isolieren.
Höchst bevorzugt ist die Wicklung als Hairpin-Wicklung oder Wellenwicklung ausgebildet. Es ist in diesem Zusammenhang ferner bevorzugt, dass die Leiter als Hairpin-Leiter ausgeführt sind.
Der erfindungsgemäße Stator besitzt ferner bevorzugt einen Statorkörper. Der Statorkörper kann einteilig oder mehrteilig, insbesondere segmentiert ausgebildet sein. Ein einteiliger Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Statorkörper umfänglich gesehen einteilig ausgebildet ist. Der Statorkörper ist dabei in der Regel aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet, wobei jedes der Elektrobleche zu einem Kreisring geschlossen ausgebildet ist. Ein segmentiert aufgebauter Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass er aus einzelnen Statorsegmentteilen aufgebaut ist. Der Statorkörper kann dabei aus einzelnen Statorzähnen oder Statorzahngruppen aufgebaut sein, wobei jeder einzelne Statorzahn oder jede einzelne Statorzahngruppe aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet sein kann, wobei jedes der Elektrobleche als Statorsegmentblechteil ausgebildet ist.
Der Statorkörper ist bevorzugt aus einem oder mehreren Statorblechpaketen gebildet. Als Statorblechpaket werden eine Mehrzahl von in der Regel aus Elektroblech hergestellten laminierten Einzelblechen bzw. Statorblechen verstanden, die übereinander zu einem Stapel, dem sog. Statorblechpaket geschichtet und paketiert sind. Die Einzelbleche können dann in dem Blechpaket beispielsweise durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten bleiben.
In dem Statorkörper sind bevorzugt die Statorzähne des Stators ausgebildet. Als Statorzähne werden Bestandteile des Statorkörpers bezeichnet, die als umfänglich beabstandete, zahnartig radial nach innen gerichtete Teile des Statorkörpers ausgebildet sind und zwischen deren freien Enden und einem Rotorkörper ein Luftspalt für das Magnetfeld gebildet ist. Als Luftspalt wird der zwischen dem Rotor und dem Stator existierende Spalt bezeichnet. Bei einer Radialflussmaschine ist das ein im Wesentlichen kreisringförmiger Spalt mit einer radialen Breite, die dem Abstand zwischen Rotorkörper und Statorkörper entspricht.
Der Stator ist insbesondere für die Verwendung in einer elektrischen Maschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist die elektrische Maschine eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5 000 /min, besonders bevorzugt größer als 10 000 /min, ganz besonders bevorzugt größer als 12 500 /min bereitstellt. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Mehrzahl, bevorzugt alle der elektrischen Leiter eine im Querschnitt im Wesentlichen rechteckige Kontur aufweisen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass auf in der Regel standardmäßig verfügbare elektrische Leiter zur Ausbildung der Statorwicklung zurückgegriffen werden kann, was hinsichtlich der Fertigungskosten des Stators besonders günstig ist.
Das Kühlfluid hat in dem erfindungsgemäßen Stator die Funktion, Wärme möglichst effizient aus sich erwärmenden Bereichen des Stators abzuführen und ein unerwünschtes Überhitzen dieser Bereiche zu vermeiden. Neben dieser Hauptaufgabe kann das Kühlfluid insbesondere auch die Schmierung und den Korrosionsschutz für bewegliche Teile und die Metalloberflächen des Kühlsystems der elektrischen Maschine bereitstellen. Außerdem kann es insbesondere auch Verunreinigungen (beispielsweise durch Abrieb), Wasser und Luft abführen. Das Kühlfluid ist bevorzugt eine Flüssigkeit. Das Kühlfluid kann insbesondere ein Öl sein. Grundsätzlich ist es allerdings auch denkbar, wässrige Kühlfluide, beispielsweise auch Emulsionen wie Wasser-Glykol-Mischungen, zu verwenden.
Das Kühlfluid des Stators kann an ein hydraulisches Kühlsystem mit einem hydraulischen Kühlkreislauf verbunden sein. Ein derartiges hydraulisches Kühlsystem dient der Abfuhr der innerhalb einer elektrischen Maschine durch elektrische Verluste erzeugten Wärme. Ein derartiges Kühlsystem kann Kühlkanäle innerhalb von Rotor (Rotorkühlkanal) und/oder Stator (Statorkühlkanal) und insbesondere auch eine Durchströmung der Statornuten aufweisen, durch die ein entsprechendes Kühlfluid zwecks Abtransports der Wärme geführt ist.
Das Kühlfluid kann insbesondere bevorzugt mittels einer Pumpe durch den hydraulischen Kreislauf gefördert werden. Es ist grundsätzlich denkbar, dass eine Mehrzahl von hydraulischen Kreisläufen zur Kühlung der elektrischen Maschine ausgebildet ist. Hierbei ist es dann höchst bevorzugt, dass die Kühlkanäle des Stators an einem hydraulischen Kühlkreislauf oder an verschiedenen Kühlkreisläufen des Kühlsystems angeschlossen sind. Insbesondere durch den Anschluss an mehrere Kühlkreisläufe ist es möglich, eine genauere Kühlung bereitstellen zu können, da beispielsweise die Temperatur des Kühlfluids bei Eintritt in die Kühlkanäle des Stators, die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids oder auch die Art des Kühlfluids (Öl, Emulsion) einstellbar ist.
Die Statornuten sind bevorzugt von einem Nutverschlussmittel verschlossen, so dass das Kühlfluid nicht aus den Statornuten in den Luftspalt zwischen Rotor und Stator einlaufen kann. Besonders bevorzugt ist das Nutverschlussmittel ein Nutverschlusskeil.
Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Innendurchmesser des zylinderringförmigen Fluidleitkörpers größer oder gleich dem Innendurchmesser des Stators ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass ein besonders großes Fügespiel zum Einsetzen des Rotors bereitgestellt werden kann, was auch die Gefahr einer Beschädigung des Fluidleitkörpers während der Rotormontage reduziert.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der Fluidleitkörper an seinem äußeren Mantel einen sich in radialer Richtung aus dem äußeren Mantel herauserstreckenden Fluidanschluss aufweist. Es kann hierdurch erreicht werden, dass eine montagetechnisch besonders günstige und zugänglich Anschlussmöglichkeit des Fluidleitkörpers, beispielsweise an einen Kühlkreislauf, realisieren lässt.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Anbindungskörper an dem Innendurchmesser des Stators einen sich axial aus dem Stator herauserstreckenden zylinderringförmigen inneren Anbindungsabschnitt aufweist, an welchem der innere Mantel des Fluidleitkörpers mittels der Klebverbindung fixiert ist und/oder der Anbindungskörper einen sich axial aus dem Stator herauserstreckenden zylinderringförmigen äußeren Anbindungsabschnitt aufweist, an welchem der äußere Mantel des Fluidleitkörpers mittels der Klebverbindung fixiert ist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass eine definierte, insbesondre auch umfänglich geschlossene Klebverbindung bereitgestellt werden kann.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der äußere Anbindungsabschnitt eine erste Anbindungsnut aufweist, in welche ein erster Anbindungskragen des äußeren Mantels eingreift oder der äußere Mantel eine erste Anbindungsnut aufweist, in welche ein erster Anbindungskragen des äußeren Anbindungsabschnitts eingreift, wobei die Klebeverbindung zwischen der ersten Anbindungsnut und dem ersten Anbindungskragen ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass durch die Anbindungsnuten die Qualität der Klebverbindung weiter verbessert werden kann. Die erste Anbindungsnut kann bevorzugt geschlossen um laufend ausgeführt sein. Entsprechend ist es auch bevorzugt, dass der erste Anbindungskragen um laufend geschlossen ausgeführt ist. Es kann ebenfalls bevorzugt sein, dass die erste Anbindungsnut und der erste Anbindungskragen ringsegmentförmig oder ringförmig ausgebildet sind.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der innere Anbindungsabschnitt eine um laufende zweite Anbindungsnut aufweist, in welche ein umlaufender zweiter Anbindungskragen des inneren Mantels eingreift oder der innere Mantel eine um laufende zweite Anbindungsnut aufweist, in welche ein umlaufender zweiter Anbindungskragen des inneren Anbindungsabschnitts eingreift, wobei die Klebeverbindung zwischen der zweiten Anbindungsnut und dem zweiten Anbindungskragen ausgebildet ist. Auch hier kann die Anbindungsnut zu einer Verbesserung der Klebverbindung beitragen. Die zweite Anbindungsnut kann bevorzugt geschlossen um laufend ausgeführt sein. Entsprechend ist es auch bevorzugt, dass der zweite Anbindungskragen um laufend geschlossen ausgeführt ist. Es kann ebenfalls bevorzugt sein, dass die zweite Anbindungsnut und der zweite Anbindungskragen ringsegmentförmig oder ringförmig ausgebildet sind.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Anbindungsnut eine im Axialschnitt V-artige Kontur aufweist, in die der erste Anbindungskragen mit einer korrespondierend ausgeformten V-artigen Kontur eingreift und/oder die zweite Anbindungsnut eine im Axialschnitt V-artige Kontur aufweist, in die der zweite Anbindungskragen mit einer korrespondierend ausgeformten V-artigen Kontur eingreift. Diese ermöglicht durch axiale Verschiebung eine genaue Einstellung des Klebespaltes und somit einen gewissen Toleranzausgleich.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass an dem ersten Anbindungskragen und/oder der ersten Anbindungsnut erste Distanzrippen ausgebildet sind, mittels derer ein erster Mindestklebespalt zwischen dem Anbindungskragen und der ersten Anbindungsnut definierbar ist und/oder an dem zweiten Anbindungskragen und/oder der zweiten Anbindungsnut zweite Distanzrippen ausgebildet sind, mittels derer ein zweiter Mindestklebespalt zwischen dem Anbindungskragen und der ersten Anbindungsnut definierbar ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Klebeverbindung eine definierte Schichtdicke und somit auch Tragfähigkeit bereitstellen kann.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass an dem äußeren Mantel ein erstes Zentriermittel ausgebildet ist, dass in ein korrespondierendes zweites Zentriermittel des Anbindungskörpers so eingreift, dass eine Festlegung des Fluidleitkörpers gegenüber dem Anbindungskörper in Umfangsrichtung und/oder in Radialrichtung bewirkt ist. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt, ist, dass ein Verdrehen des Fluidleitkörpers relativ zum Anbindungskörper während der Montage verhindert werden kann, bevor die beiden Teile die Verklebung ausbilden. So kann ein Verdrehen bei bereits mit der Verklebung in Kontakt stehenden Bauteilen verhindert werden.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Zentnermittel, asymmetrisch über den Umfang verteilt angeordnet sind. Hierdurch kann erreicht werden, dass die beiden Bauteile nur in einer vordefinierten umfänglichen Position zueinander axial in ihre Endlagen zueinander positionierbar sind.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei der Stator zylinderringartig mit einem Innendurchmesser ausgebildet ist, in welchem ein Rotor mit einem Außendurchmesser unter Ausbildung eines zylinderringförmigen Luftspalts drehbar gelagert ist, wobei der Stator nach einem der Ansprüche 1-10 ausgebildet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Achsantriebsstrang in einer schematischen Darstellung,
Figur 2 eine elektrische Maschine in einer Querschnittsansicht,
Figur 3 einen Stator in einer perspektivischen Axialschnittansicht,
Figur 4 eine erste Detailansicht einer elektrischen Maschine mit einem verklebten Fluidleitkörper in einer Axialschnittansicht,
Figur 5 eine Detailansicht des äußeren Mantels des Fluidleitkörpers in einer Axialschnittansicht, Figur 6 eine Detailansicht einer ersten Ausführungsform eines inneren Mantels des Fluidleitkörpers in einer Axialschnittansicht,
Figur 7 eine Detailansicht einer zweiten Ausführungsform eines inneren Mantels des Fluidleitkörpers in einer Axialschnittansicht,
Figur 8 eine Detailansicht auf den Fluidanschluss des Fluidleitkörpers in einer Teilschnittdarstellung,
Figur 9 Eine erste Detaildarstellung des Anbindungskörpers mit einem Zentriermittel und eine zweite Detaildarstellung des Fluidleitkörpers mit einem Zentnermittel,
Figur 10 eine perspektivische Ansicht des Statorkörpers mit einem Anbindungskörper,
Figur 11 eine perspektivische Ansicht des Fluidleitkörpers.
Die Figur 2 zeigt einen Stator 1 für eine elektrische Maschine 2 innerhalb eines Antriebsstrangs 3 eines Kraftfahrzeugs 4, wie es auch exemplarisch der Figur 1 entnommen werden kann. Der Stator 1 ist zylinderringartig mit einem Innendurchmesser 17 ausgebildet, in welchem ein Rotor 20 mit einem Außendurchmesser 21 unter Ausbildung eines zylinderringförmigen Luftspalts 22 einsetzbar ist. Der Stator 1 weist ferner eine Mehrzahl von Statorzähnen 5 auf, welche in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Statorzähnen 5 jeweils eine sich in radialer Richtung erstreckende sowie in axialer Richtung durch den Stator 1 verlaufende Statornut 6 mit zwei Nutseitenwänden 7 und einem Nutgrund 8 definieren, in welche eine bestrombare Wicklung 9 umfassend eine Mehrzahl von Leitern 10 eingelegt ist. In der gezeigten Konfiguration ist die elektrische Maschine 2 als Innenläufer konfiguriert. Wie in der Figur 3 dargestellt, besitzt der Stator 1 an der ersten Stirnseite 11 ein sich zumindest abschnittsweise axial von der ersten Stirnseite 1 1 weg erstreckenden Anbindungskörper 13. Dieser Anbindungskörper 13 weist seinerseits einen ersten sich in axialer Richtung aus dem Statorkörper des Stators 1 herauserstreckenden zylinderringartigen Anbindungsabschnitt 23 auf, welcher radial unterhalb eines Wickelkopfes der Wicklung 9 verläuft. Der Anbindungskörper 13 verfügt in der gezeigten Ausführungsform auch über einen zweiten sich in axialer Richtung aus dem Statorkörper des Stators 1 herauserstreckenden zylinderringartigen Anbindungsabschnitt 24, welcher radial oberhalb des Wickelkopfes der Wicklung 9 verläuft. Hierdurch wird der Wickelkopf von einem Ringraum eingefasst, der durch den inneren zylinderringartigen Anbindungsabschnitt 23 und dem äußeren zylinderringartigen Anbindungsabschnitt 24 definiert wird. Hierbei ist es möglich, dass die Anbindungsabschnitte 23,24 zweistückig ausgebildet sind und keine körperliche Verbindung zueinander besitzen, jedoch in dem gleichen Spritzgussprozess an den Statorkörper des Stators 1 angespritzt wurden. Hierbei sind die Anbindungsabschnitte 23,24 aus dem gleichen Kunststoff geformt. Die Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, in der an auch an der der Stirnseite 11 gegenüberliegenden Stirnseite des Stators 1 ein Anbindungskörper 13 ausgebildet ist.
In der gezeigten Ausführungsform der Figur 3 ist der aus einem Kunststoff geformte Anbindungskörper 13 an der Stirnseite 11 des Stators 1 angespritzt, beispielsweise mittels eines entsprechenden Spritzgussverfahrens. Auch die Statornuten 6 mit ihren Nutseitenwänden 7 und dem jeweiligen Nutgrund 8 sind entsprechend zumindest abschnittsweise mit einem Kunststoffüberzug angespritzt, der monolithisch mit dem Anbindungskörper 13 ausgebildet ist.
Wie insbesondere aus der Figur 4 ersichtlich wird, ist der Stator 1 von wenigstens einer ersten Stirnseite 11 aus von einem Kühlfluid 12 durchströmbar. Zur Zuführung des Kühlfluids 12 verfügt der Stator 1 einen zylinderringförmigen Fluidleitkörper 14 mit einem ringförmigen Boden 15 und einem sich aus dem Boden 15 axial herauserstreckenden inneren Mantel 16 und einen sich aus dem Boden 15 axial herauserstreckenden äußeren Mantel 26 aufweist. Der Fluidleitkörper 14 erinnert in dieser Ausbildung an eine Donut-Backform. Der innere Mantel 16 weist einen Innendurchmesser 18 auf, der größer oder gleich dem Außendurchmesser 21 des Rotors 20 ist, so dass der Rotor 20 von der Stirnseite 11 axial in den Stator 1 eingeschoben werden kann. Hierzu kann auch der Innendurchmesser 18 des zylinderringförmigen Fluidleitkörpers 14 größer oder gleich dem Innendurchmesser 17 des Stators 1 ausgeführt sein, was ebenfalls ein axiales Einschieben des Rotors 20 während der Montage der elektrischen Maschine 2 ermöglicht. Der Anbindungskörper 13 ist auf dem Blechpaket des Statorkörpers des Stators 1 angespritzt und befestigt. An diesen Anbindungskörper 13 ist der Fluidleitkörper 14 folglich an zwei koaxial verlaufenden zylinderringartigen Anbindungsabschnitten 23,24 angeklebt. Die Klebverbindungen zwischen dem Anbindungskörper 13 und dem Fluidleitkörper 14 sind öldicht, sodass beispielsweise auf O-Ringe verzichtet werden kann. Der Anbindungskörper 13 und der Fluidleitkörper 14 verfügen über Zentriermittel 35,36, um die beide zueinander rotatorisch korrekt zu positionieren, was später noch näher erläutert wird.
Der Fluidleitkörper 14 besitzt des Weiteren an seinem äußeren Mantel 26 einen sich in radialer Richtung aus dem äußeren Mantel 26 herauserstreckenden Fluidanschluss 19, über den das Kühlfluid 12 durch den Fluidleitkörper 14 und über den Anbindungskörper 13 in die Statornuten 6 geführt werden kann, wo es die Wicklung 9 des Stators 1 entsprechend kühlen kann. Dies wird auch als direkte Nutkühlung bezeichnet.
Der innere Mantel 16 und der äußere Mantel 26 des Fluidleitkörpers 14 sind hierbei mittels einer Klebverbindung an dem Anbindungskörper 13 fixiert. Hierzu besitzt der Anbindungskörper 13 an dem Innendurchmesser 17 des Stators 1 einen sich axial aus dem Stator 1 herauserstreckenden zylinderringförmigen inneren Anbindungsabschnitt 23, an welchem der inneren Mantel 16 des Fluidleitkörpers 14 mittels der Klebverbindung fixiert ist. Ferner weist der Anbindungskörper 13 einen sich axial aus dem Stator 1 herauserstreckenden zylinderringförmigen äußeren Anbindungsabschnitt 24 auf, an welchem der äußere Mantel 26 des Fluidleitkörpers 14 ebenfalls mittels der Klebverbindung fixiert ist. Aus der Figur 5 ist zu erkennen, dass der äußere Anbindungsabschnitt 24 eine um laufende erste Anbindungsnut 27 aufweist, in welche ein um laufender erster Anbindungskragen 28 des äußeren Mantels 26 eingreift, wobei die Klebeverbindung zwischen der ersten Anbindungsnut 27 und dem ersten Anbindungskragen 28 ausgebildet ist. An dem ersten Anbindungskragen 28 und/oder der ersten Anbindungsnut 27 sind erste Distanzrippen 32 ausgebildet, mittels derer ein erster Mindestklebespalt 33 zwischen dem Anbindungskragen 28 und der ersten Anbindungsnut 27 definierbar ist. Figur 5 zeigt somit die äußere Verklebung, die über eine ähnliche V-förmige Anbindungsnut 27 verfügt, wie die innere Verklebung, was nachfolgend noch erläutert wird. Der Fluidleitkörper 14 und der Anbindungskörper 13 besitzen einen radial oberhalb des Mindestklebespalts 33 verlaufenden ringförmigen Anschlag 39, mittels dessen die axiale Position der beiden Bauteile zueinander definiert ist.
Eine genaue Einstellung des Klebespaltes und somit einen gewissen Toleranzausgleich durch eine axiale Positionierung des Fluidleitkörpers 14 zum Anbindungskörper 13 kann auch dadurch erreicht werden, dass die erste Anbindungsnut 27 eine im Axialschnitt V-artige Kontur aufweist, in die der erste Anbindungskragen 28 mit einer korrespondierend ausgeformten V-artigen Kontur eingreift. Gleiches gilt für die zweite Anbindungsnut 31 , welche ebenfalls eine im Axialschnitt V-artige Kontur aufweist, in die der zweite Anbindungskragen 30 mit einer korrespondierend ausgeformten V-artigen Kontur eingreift. Hierdurch entstehen, wie in den Figuren 5-6 gezeigt, jeweils V-förmige Klebenuten, mit einem ersten axial verlaufenden Nutabschnitt, an dem sich ein radial verlaufender Nutabschnitt anschließt, gefolgt von einem zweiten axial verlaufenden Nutabschnitt.
In den Figuren 6-7 sind zwei Ausführungsformen inneren Anbindungsabschnitte 23 gezeigt, wobei bei dem inneren Anbindungsabschnitt 23 jeweils der innere Mantel 16 eine umlaufende zweite Anbindungsnut 31 aufweist, in welche ein umlaufender zweiter Anbindungskragen 30 des inneren Anbindungsabschnitts 23 eingreift, wobei dann die Klebeverbindung zwischen der zweiten Anbindungsnut 31 und dem zweiten Anbindungskragen 30 ausgebildet ist. Auch an dem zweiten Anbindungskragen 30 und/oder der zweiten Anbindungsnut 31 sind zweite Distanzrippen 32 ausgebildet, mittels derer ein zweiter Mindestklebespalt 34 zwischen dem Anbindungskragen 30 und der ersten Anbindungsnut 31 definierbar ist.
Figur 6 zeigt eine Detailansicht einer ersten Ausführungsform der inneren Verklebung. Hierbei dienen Stirnflächen am Anbindungskörper 13 und an dem Fluidleitkörper 14 als axiale Anschläge 37,39. Die Distanzrippen 32 wurden an dem Fluidleitkörper 14 vorgesehen, damit sich ein genau definierter Mindestklebespalt 34 ausbildet, welcher notwendig ist, damit die Verklebung die ausgelegte Festigkeit aufweist. Der sich in axiale Richtung erstreckende Klebepalt ist in Umfangs- wie in Axialrichtung ununterbrochen und wird nicht durch Distanzrippen 32 beeinträchtigt. Somit wird die Abdichtung der Verklebung sichergestellt. Die Distanzrippen 32 an den sich in Axialrichtung erstreckenden Klebespalten gewährleisten insbesondere die notwendige Festigkeit der Verklebung, während der radial verlaufende Klebespalt vor allem die Abdichtung sicherstellt. Weil die Distanzrippen 32 des Fluidleitkörpers 14 in Berührung mit der Oberfläche des Anbindungskörpers 13 kommen können, kann die Dichtheit an diesen axial verlaufenden Klebespalten nicht immer gesichert gewährleistet werden.
Auch in dieser Ausgestaltungsvariante der Figur 6 ist der Innendurchmesser des Fluidleitkörpers 14 größer als der Außendurchmesser 21 des Rotors 20, um seine Montage durch ein axiales Einschieben in den Stator 1 zu gewährleisten. Der Luftspalt 22 zwischen Rotor 20 und Stator 1 dient nicht nur als Fügespiel während der Montage, sondern gleicht auch die aus der Fliehkraft resultierenden Verformung des Rotors 20 und sonstige Toleranzen aus. Da aber der Rotor 20 während des Betriebs der elektrischen Maschine 2 nicht innerhalb des Fluidleitkörpers 14 liegt und rotiert, wird hier nur das Fügespiel für die Montage benötigt. Der Innendurchmesser 18 der des Fluidleitkörpers 14 kann also auch grundsätzlich kleiner sein als der Innendurchmesser 17 des Stators 1. Diese Konfiguration ist in der Figur 4 und der Figur 6 gezeigt.
Je nach Auslegung der elektrischen Maschine 2 kann das Spiel zwischen dem Rotor 20 und dem Stator 1 größer oder kleiner sein. Bei eng montierten Rotoren 20 muss der Fluidleitkörper 14 allerdings einen Innendurchmesser 18 aufweisen, der nicht wesentlich kleiner als der Innendurchmesser 17 des Stators 1 ist. Dies wird durch die in der Figur 7 dargestellte Ausführung der inneren Verklebung gelöst. Die untere Seite der V-förmigen Anbindungsnut 31 des Fluidleitkörpers 14 wurde hierbei aus der aus Figur 6 bekannten Ausführungsvariante entfernt, wobei das Klebeprinzip unverändert bleibt. Allerdings bleibt hier der Klebstoff nicht mehr in der V-förmigen Anbindungsnut 31 eingeschlossen, was den Klebevorgang ggf. schwieriger in der Herstellung werden lässt. Dafür funktioniert diese Lösung jedoch auch mit sehr engen Luftspalten zwischen Rotor 20 und Stator 1 . Die V-förmige Anbindungsnut 31 aus der Figur 6 hat durch ihre Geometrie den Vorteil, dass der Klebestoff besser gedrängt bzw. auf Druck belastet wird. Dieser Druck ist eine Voraussetzung, um eine optimale Verklebung zu schaffen.
Die Figuren 8-9 zeigen, dass an dem äußeren Mantel 26 ein erstes Zentriermittel 35 ausgebildet ist, dass in ein korrespondierendes zweites Zentriermittel 36 des Anbindungskörpers 13 so eingreift, dass eine Festlegung des Fluidleitkörpers 14 gegenüber dem Anbindungskörper 13 in Umfangsrichtung und/oder in Radialrichtung bewirkt ist.
Bei der Montage des Fluidleitkörpers 14 muss dieser über ein radial nach innen hervorspringendes Zentriermittel 35 zunächst in ein korrespondierendes schlitzartiges Zentriermittel 36 im Anbindungskörper 13 eingreifen, damit die Verklebungen auch ihre Anbindungsnuten 27,31 in einem zweiten Schritt treffen können. Diese Reihenfolge ist notwendig, um eine optimale Verklebung zu gewährleisten. Sollten die beiden Kontaktflächen der beiden Verklebungen vor rotatorischer Positionierung schon in Kontakt sein, dann müssten diese Flächen wegen der Rotation des Fluidleitkörpers 14 während der Montage zueinander gleiten, was die Klebeschicht beeinträchtigen könnte.
Die Klebeverbindung ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen öldicht ausgeführt. Um dies zu gewährleisten, darf die Klebeschicht während der Montage des Fluidleitkörpers 14 nicht beschädigt werden. Sollte das Zentriermittel 35 Des Fluidleitkörpers 14 nicht sofort sein korrespondierendes Zentriermittel 36 am Anbindungskörper 13 treffen, dann könnte der Fluidleitkörper 14 wegen der anliegenden axial wirkenden Fügekraft leicht umkippen und die andere Seite des zu klebenden Abschnittes des Fluidleitkörpers 14 könnte die entsprechende Anbindungsnut am Anbindungskörper 13 schon treffen. Dies könnte dann die Klebeschicht „unterbrechen“ und somit undicht machen. Daher ist es zu bevorzugen, mehrere paarweise korrespondierende Zentriermittel 35,36 über den Umfang des Stators 1 verteilt anzuordnen. In den Figuren 10-11 sind drei asymmetrisch über den Umfang verteilt angeordnete Zentriermittel 35,36 vorhanden, sodass der Fluidleitkörper 14 nur in einer definierten umfänglichen Position zum Anbindungskörper 13 montiert werden kann, was einer Poka Yoke Lösung entspricht.
Solange die paarweise korrespondierenden Zentriermittel 35,36 nicht in ihrer definierten umfänglichen Fügeposition zueinander angeordnet sind, kommt der zu klebenden Abschnitt des Fluidleitkörpers 14 nicht in Kontakt mit den V-förmigen Anbindungsnuten 27,31 des Anbindungskörpers 13. Somit bleibt die Klebeschicht ununterbrochen. Figur 10 zeigt eine mögliche Anordnung der schlitzartigen Zentnermittel 36 am Anbindungskörper 13, wo die Schlitze um 105, 120 und 135° zueinander gedreht sind. Die Lösung mit nur einem schlitzartigen Zentnermittel 36 ist auch denkbar, wobei hier die Montage dann anhand einer Hilfsvorrichtung zu bevorzugen ist, um das Verkippen und somit die Berührung der abdichtenden Flächen in den beiden V-Nuten vor Drehpositionierung zu vermeiden.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen. Bezuqszeichenliste
1 Stator
2 elektrische Maschine
3 Antriebsstrang
4 Kraftfahrzeug
5 Statorzähne
6 Statornut
7 Nutseitenwände
8 Nutgrund
9 Wicklung
10 Leiter
11 Stirnseite
12 Kühlfluid
13 Anbindungskörper
14 Fluidleitkörper
15 Boden
16 innerer Mantel
17 Innendurchmesser
18 Innendurchmesser
19 Fluidanschluss
20 Rotor
21 Außendurchmesser
22 Luftspalt
23 Anbindungsabschnitt
24 Anbindungsabschnitt
26 äußerer Mantel
27 Anbindungsnut
28 Anbindungskragen
30 Anbindungskragen
31 Anbindungsnut
32 Distanzrippen
33 Mindestklebespalt Mindestklebespalt Zentriermittel Zentnermittel Anschlag Anschlag

Claims

Ansprüche
1 . Stator (1 ) für eine elektrische Maschine (2), insbesondere innerhalb eines Antriebsstrangs (3) eines Kraftfahrzeugs (4), wobei der Stator (1 ) zylinderringartig mit einem Innendurchmesser (17) ausgebildet ist, in welchem ein Rotor (20) mit einem Außendurchmesser (21 ) unter Ausbildung eines zylinderringförmigen Luftspalts (22) einsetzbar ist und der Stator (1 ) eine Mehrzahl von Statorzähnen (5) aufweist, welche in Umfangsrichtung zwischen benachbarten Statorzähnen (5) jeweils eine sich in radialer Richtung erstreckende sowie in axialer Richtung durch den Stator (1) verlaufende Statornut (6) mit zwei Nutseitenwänden (7) und einem Nutgrund (8) definieren, in welche eine bestrombare Wicklung (9) umfassend eine Mehrzahl von Leitern
(10) eingelegt ist, wobei der Stator (1 ) von wenigstens einer ersten Stirnseite
(11 ) aus von einem Kühlfluid (12) durchströmbar ist und an der ersten Stirnseite (11 ) ein sich zumindest abschnittsweise axial von der ersten Stirnseite weg erstreckender Anbindungskörper (13) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1 ) einen zylinderringförmigen Fluidleitkörper (14) mit einem ringförmigen Boden (15) und einem sich aus dem Boden (15) axial herauserstreckenden inneren Mantel (16) und einen sich aus dem Boden (15) axial herauserstreckenden äußeren Mantel (26) aufweist, wobei der innere Mantel (16) einen Innendurchmesser (18) aufweist, der größer oder gleich dem Außendurchmesser (21 ) des Rotors (20) ist, und wobei der innere Mantel (16) und der äußere Mantel (26) des Fluidleitkörpers (14) mittels einer Klebverbindung an dem Anbindungskörper (13) fixiert ist
2. Stator (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (18) des zylinderringförmigen Fluidleitkörpers (14) größer oder gleich dem Innendurchmesser (17) des Stators (1 ) ist.
3. Stator (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidleitkörper (14) an seinem äußeren Mantel (26) einen sich in radialer Richtung aus dem äußeren Mantel (26) herauserstreckenden Fluidanschluss (19) aufweist.
4. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungskörper (13) an dem Innendurchmesser (17) des Stators (1 ) einen sich axial aus dem Stator (1 ) herauserstreckenden zylinderringförmigen inneren Anbindungsabschnitt (23) aufweist, an welchem der innere Mantel (16) des Fluidleitkörpers (14) mittels der Klebverbindung fixiert ist und/oder der Anbindungskörper (13) einen sich axial aus dem Stator (1 ) herauserstreckenden zylinderringförmigen äußeren Anbindungsabschnitt (24) aufweist, an welchem der äußere Mantel (26) des Fluidleitkörpers (14) mittels der Klebverbindung fixiert ist.
5. Stator (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Anbindungsabschnitt (24) eine erste Anbindungsnut (27) aufweist, in welche ein erster Anbindungskragen (28) des äußeren Mantels (26) eingreift oder der äußere Mantel (26) eine erste Anbindungsnut (27) aufweist, in welche ein erster Anbindungskragen (28) des äußeren Anbindungsabschnitts (24) eingreift, wobei die Klebeverbindung zwischen der ersten Anbindungsnut (27) und dem ersten Anbindungskragen (28) ausgebildet ist.
6. Stator (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Anbindungsabschnitt (23) eine zweite Anbindungsnut (31 ) aufweist, in welche ein zweiter Anbindungskragen (30) des inneren Mantels (16) eingreift oder der innere Mantel (16) eine zweite Anbindungsnut (31 ) aufweist, in welche ein zweiter Anbindungskragen (30) des inneren Anbindungsabschnitts (23) eingreift, wobei die Klebeverbindung zwischen der zweiten Anbindungsnut (31 ) und dem zweiten Anbindungskragen (30) ausgebildet ist.
7. Stator (1 ) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anbindungsnut (27) eine im Axialschnitt V-artige Kontur aufweist, in die der erste Anbindungskragen (28) mit einer korrespondierend ausgeformten V- artigen Kontur eingreift und/oder die zweite Anbindungsnut (31 ) eine im Axialschnitt V-artige Kontur aufweist, in die der zweite Anbindungskragen (30) mit einer korrespondierend ausgeformten V-artigen Kontur eingreift.
8. Stator (1 ) nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Anbindungskragen (28) und/oder der ersten Anbindungsnut (27) erste Distanzrippen (32) ausgebildet sind, mittels derer ein erster
Mindestklebespalt (33) zwischen dem Anbindungskragen (28) und der ersten Anbindungsnut (27) definierbar ist und/oder an dem zweiten Anbindungskragen (30) und/oder der zweiten Anbindungsnut (31 ) zweite Distanzrippen (32) ausgebildet sind, mittels derer ein zweiter Mindestklebespalt (34) zwischen dem Anbindungskragen (30) und der ersten Anbindungsnut (31 ) definierbar ist.
9. Stator (1 ) nach einem der Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass an dem äußeren Mantel (26) ein erstes Zentnermittel (35) ausgebildet ist, dass in ein korrespondierendes zweites Zentriermittel (36) des Anbindungskörpers (13) so eingreift, dass eine Festlegung des Fluidleitkörpers (14) gegenüber dem Anbindungskörper (13) in Umfangsrichtung und/oder in Radialrichtung bewirkt ist.
10. Stator (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentnermittel (35,36) asymmetrisch über den Umfang verteilt angeordnet sind.
11 . Elektrische Maschine (2), insbesondere für einen Antriebsstrang (3) eines Kraftfahrzeugs (4), wobei der Stator (1 ) zylinderringartig mit einem Innendurchmesser (17) ausgebildet ist, in welchem ein Rotor (20) mit einem Außendurchmesser (21 ) unter Ausbildung eines zylinderringförmigen Luftspalts (22) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (1 ) nach einem der Ansprüche 1 -10 ausgebildet ist.
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