EP4699205A1

EP4699205A1 - Axialflussmaschine mit einem stator und optimierter kühlung der polschuhe

Info

Publication number: EP4699205A1
Application number: EP24726926.9A
Authority: EP
Inventors: Christian Dinger; Stephan Maienschein; Toros GÜLLÜK
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2023-04-19
Filing date: 2024-04-05
Publication date: 2026-02-25
Also published as: CN120836133A; WO2024217625A1; DE102023109865A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1 ) für eine Axialflussmaschine (2), mit einem Statorzahn (3), der von einem in Windungen (4) angeordneten Leiter (5) umgeben ist, wobei die Windungen (4) an der Außenseite (6) des Statorzahns (3) angeordnet sind, wobei Mittel (7) eingesetzt sind, um zwischen dem Statorzahn (3) und der Windung (4) einen Kühlkanal (8) freizuhalten. Auch betrifft die Erfindung eine Axialflussmaschine (2) mit einem Rotor (15), der im Betrieb mit einem besagten Stator (1) zusammenwirkt.

Description

Axialflussmaschine mit einem Stator und optimierter Kühlung der Polschuhe

Die Erfindung betrifft einen Stator für eine Axialflussmaschine, mit einem Statorzahn, der von einem in Windungen angeordneten Leiter umgeben ist, wobei die Windungen an der Außenseite des Statorzahns angeordnet sind.

Die Axialflussmaschine hat in den vergangenen Jahren eine erhöhte Nachfrage erfahren, vor allem aufgrund ihrer vorbringenden Vorteile durch eine verkürzte axiale Länge, die Bauraum und Kosten einspart, aber auch aufgrund ihrer hohen Effizienz, bei der höhere Drehmomente bzw. eine höhere Leistungsdichte im Vergleich zu Maschinen mit radialer Bauform erlangt werden. Die Axialflussmaschine ist vor allem durch eine scheibenförmige Bauform der Statoren und Rotoren gekennzeichnet, wobei die Anzahl der genutzten Statoren und Rotoren je nach gewählten Aufbau der Axialflussmaschine verschieden ist. Bekanntermaßen sind an dem Stator, genauer an dem Statorjoch, Statorzähne ausgebildet, welche beispielsweise als Blechpakete ausgeformt sind, um die mit der Erwärmung einbringende Verluste, beispielsweise Wirbelstromverluste, zu verringern. An dem Statorzahn ist ein Polschuh ausgebildet, der die magnetischen Feldlinien des um den Statorzahn gewickelten Leiters heraustreten lässt und an den Rotor verteilt. Die Form eines Polschuhs ist in der Regel ankerförmig. Der Polschuh wird nicht von der Erregerwicklung umschlossen. Ist der Statorzahn nun mit Wicklungen umschlossen, liegen die Wicklungen nahe am Statorzahn an und dementsprechend auch nahe am Polschuh an. Da die Wicklung sehr eng an dem Statorzahn anliegt, ist eine Kühlung zur Reduzierung der Erwärmung notwendig, um die durch eine Erwärmung verbringenden Verluste weiter zu minimieren.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die angesprochenen Nachteile zu beseitigen oder zumindest teilweise zu lindern. Im Fokus steht dabei die verbesserte Kühlung der Polschuhe.

Dies wird bei einem gattungsgemäßen Stator für eine Axialflussmaschine dadurch gelöst, dass Mittel eingesetzt sind, um zwischen dem Statorzahn und der Windung einen Kühlkanal freizuhalten. Um den Kühlkanal zwischen Statorzahn und der Windung zu bilden, ist zumindest ein Abstand zwischen Statorzahn und Windung herzustellen. Dieser Abstand ist dann nutzbar, um Kühlflüssigkeit mittels einer Kühlölzuführ an den Polschuh zu leiten.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.

Des Weiteren können die Mittel zumindest einen Abstandshalter umfassen und/oder durch die Anordnung der Windungen auf der Außenseite des Statorzahns bestimmt sein. Die Umsetzung des Kühlkanals ist damit durch verschiedene Möglichkeiten abgedeckt. Mithilfe des Abstandshalters ist ein weiteres Element in der Baugruppe vorhanden, welches den Abstand zwischen Windung und Statorzahn herstellt. Je nach Ausführungsform kann der Abstandshalter an verschiedenen Elementen des Stators befestigt sein. Mithilfe der Anordnung der Windungen ist eine weitere Lösung vorhanden, die auf zusätzliche Elemente verzichtet, wodurch die Umgestaltung vorhandener Elemente vermieden ist. Für eine besonders zuverlässige Gestaltung des Abstandes zwischen Windung und Statorzahn sind beide Lösungen mithilfe des Abstandhalters und der Anordnung der Windung kombinierbar. Damit ist eine flexible Gestaltung, je nach Anwendungsfall, möglich.

Außerdem kann der Abstandshalter ein integraler Bestandteil des Statorzahns, einer Basisisolierung der Wicklung, einer Isolationsschicht des Statorzahns oder eines Statorcovers sein oder die Wicklung kann so relativ zu einander und der Oberfläche des Statorzahns ausgerichtet sein, dass der Kühlkanal erzwungen ist. Ist der Abstandshalter als ein integraler Bestandteil des Statorzahns ausgebildet, so ist dieser beispielsweise im Rahmen des Fertigungsverfahren des Polschuhs direkt an diesem ausgeformt. Der Abstandshalter ist vorzugsweise in Form einer Erhebung ausgeführt. Die geometrische Form der Erhebung im Querschnitt ist dabei beispielsweise rechteckig, halbrund oder spitz zulaufend. Die Höhe des Abstandsmittels, die die Größe, beispielsweise die Länge in Radialrichtung des Kühlkanals unter anderem definiert, ist nach der Menge an benötigtem Kühlölzufluss auszulegen. Dementsprechend kann der Abstand zwischen Statorzahn und Wicklung größer oder kleiner sein. Ist der Abstandshalter an der Basisisolierung der Wicklung ausgebildet, so ist dieser direkt durch das Umspritzen des gewickelten Leiters in Folge der Herstellung der Basisisolierung mitausgebildet. Ist am Statorzahn eine zusätzliche Isolation, beispielsweise in Folge einer Nutisolation, ausgebildet, kann die Isolationsschicht direkt mit Abstandshaltern ausgeführt sein. Ebenfalls kann der Abstandshalter direkt am Statorcover ausgebildet sein, wobei der Abstandshalter ebenfalls direkt im Herstellungsprozess des Statorcovers an diesem ausgebildet ist. Ist der Abstand zwischen Windung und Statorzahn ohne physischen Abstandshalter umgesetzt, so ist dies mit der Positionierung der Wicklung zueinander und zu der Oberfläche des Statorzahns umgesetzt. Je nach Wicklungsart, beispielsweise 1 -lagig oder 2-lagig, sind dabei voneinander verschiedene Anordnungen umsetzbar.

Von Vorteil ist, wenn der Abstandshalter in der Axialrichtung und/oder Radialrichtung auskragt. Je nach Ausführungsform ist eine Kombination bzw. eine Mehrzahl an Abstandshalter möglich, die in Axialrichtung und Radialrichtung ausgeformt sind. Ist der Abstandshalter vorzugsweise in Form einer Erhebung als integraler Bestandteil des Statorzahns ausgeführt, so ist dieser in Radialrichtung an der zur der zu den Wicklungen ausgerichteten Seite positioniert. Ist der Abstandshalter an dem Statorcover ausgebildet, so weist dieser eine zu der zuvor genannten Ausführungsform am Statorzahn vergleichbare Erhebung auf. Eine Kombination von Axialrichtung und Radialrichtung kann beispielsweise bei der Ausführung der Abstandshalter als integraler Bestandteil an der Basisisolierung der Wicklung ausgeführt sein. Zur Positionierung der Wicklung zwischen Statorjoch und Polschuh und der Ausbildung des Kühlkanals sind zwischen Basisisolierung und Unterseite des Polschuhs sowie zwischen Oberseite des Statorjochs und Basisisolierung Abstandshalter vorgesehen, die an der Basisisolierung ausgeformt sind. Zur Beabstandung der Wicklung zur Außenseite des Statorzahns sind in Axialrichtung weitere Abstandshalter an der Basisisolierung vorgesehen, die die Wicklung inklusive Basisisolierung von dem Statorzahn beabstanden. Von Vorteil ist, wenn zumindest zwei Abstandshalter in Axialrichtung ausgebildet sind, um eine stabile Anordnung zu gewährleisten. Von Vorteil ist, wenn die Wicklungen schräg zur Radial- und Axialrichtung angestellt sind. Bei einer einfachen Wicklung (1 -lagig) sind die Wicklungen mit einer Neigung schräg zu der Unterseite des Polschuhs gerichtet, wodurch ein Kühlkanal erzwungen ist. Bei einer doppelten Wicklung (2-lagig) können die beiden Lagen der Wicklungen zueinander verschiedenen positioniert werden. Beispielsweise weist die innere Wicklung einen Versatz zu der äußeren Wicklung auf, wodurch ein Hohlraum zu dem Polschuh entsteht, der als Kühlkanal nutzbar ist. Durch den Verzicht eines Elementes in Form des Abstandhalters als Mittel zur Freihaltung des Kühlkanals ist ein Verschleißteil weniger vorhanden.

Weiter vorteilhaft ist, wenn der Abstandshalter wenigstens teilweise zwischen zwei Windungen verläuft oder mittig auf einer Windung wirkt. Sind die Abstandshalter in Axialrichtung angeordnet, so können die Abstandshalter so ausgeformt sein, dass diese einen Abstand zwischen den Windungen untereinander herstellen. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind an der Isolationschicht am Statorzahn ein oder mehrere Abstandshalter ausgeformt. Je nach Anwendungsfall weisen die Abstandshalter verschiedene Formen auf, die auf eine Windung wirken oder zwischen zwei Windungen verlaufen. Mit einem ersten Abstandshalter kann zwischen zwei Windungen, vorzugsweise der Windung, die zur Unterseite des Polschuhs orientiert ist, ein Abstand dieser Windung zu dessen benachbarten Windung hergestellt werden. Es können weitere Abstandshalter zwischen den weiteren Windungen positioniert werden. Bevorzugt weist der Abstandshalter eine zulaufende Form, beispielweise eine Spitze, auf, damit der Leiter mit den Windungen einfacher aufsteckbar und gesichert ist, und der Kühlkanal dadurch ausgebildet ist. In einer weiteren Ausführungsform wirkt ein Abstandhalter mittig auf eine Windung, damit diese in Axialrichtung über die anderen Windungen hinausragt und einen Kühlkanal freilegt.

Des Weiteren kann der Abstandshalter auf mehrere Windungen wirken. Ist der Abstandshalter so ausgeführt, dass dieser mittig auf eine Windung wirkt, können die jeweils benachbarten Windungen durch die Form des Abstandhalters in Radialrichtung zu der einen Windung beabstandet werden. Sind die Seitenflächen des Abstandhalter angeschrägt / geneigt, so bewirkt dies eine Versetzung der benachbarten Windungen und einer Positionierung der Wicklung zwischen Polschuh und Statorjoch.

Von Vorteil ist, wenn wenigstens ein Abstandshalter in Axialrichtung ausgerichtet ist und wenigstens ein weiterer Abstandshalter in Radialrichtung ausgerichtet ist. Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen zur Ausbildung des Kühlkanals mithilfe der Mittel sind miteinander kombinierbar.

Außerdem kann die Wicklung lokale Ausformungen zum Ausbilden wenigstens eines der Abstandshalter besitzen. Die lokalen Ausformungen sind dabei an der Windung der Wicklung des Leiters ausgeformt, die zu der Unterseite des Polschuhs orientiert ist. Die lokalen Ausformungen sind in einer Querrichtung entlang der Windung ausgebildet, das die Windung ein beispielsweise wellförmiges Profil bildet, welches den Kühlkanal ausbildet. Durch den Verzicht eines Elementes in Form eines angeformten Abstandhalters als Mittel zur Freihaltung des Kühlkanals ist ein Verschleißteil weniger vorhanden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Polschuh ein vom Statorzahn separates Element. Dabei kann der Polschuh in Form von Kantenelementen oder in Form einer Polschuhplatte separat mit dem Statorzahn verbunden sein, wobei die Kantenelemente und die Polschuhplatte so dimensioniert sind, dass diese in Axialrichtung jeweils in beiden Richtungen über den Statorzahn hinausragen, um die ankerförmige Form in Kombination mit dem Statorzahn abzubilden. Sind Statorzahn und Polschuh voneinander getrennte Elemente, so kann der Polschuh beispielsweise in den Statorcover eingespritzt werden, wodurch die Anordnung zum Statorzahn vereinfacht ist.

Außerdem kann ein Kühlkanal in Form einer Kühlnut, die in dem Polschuh ausgeformt ist, gebildet sein. Dies sind Freisparungen am Polschuh, welche den Zulauf des Kühlöls hinter den Polschuh zu den Statorzähnen gewähren. Sind die Statorzähne aus Elektroblechpaketen erzeugt, besteht die Möglichkeit, diese Kanäle durch gezieltes Ausstempeln weniger benachbarter Blechlagen zu erzielen. Auch betrifft die Erfindung eine Axialflussmaschine mit einem Rotor, der im Betrieb mit einem Stator zusammenwirkt.

Verschiedene vorteilbehaftete Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung mit Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Axialflussmaschine mit einem erfindungsgemäßen Stator,

Fig. 2 eine Statorhälfte des erfindungsgemäßen Stators nach Fig. 1 ,

Fig. 3 die Statorhälfte inklusive Wicklungen um einzelne Statorzähne,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines einzelnen Statorzahn mit umspritzter Wicklung,

Fig. 5 eine Detailansicht nach Fig. 4 mit Kühlkanal mittels Abstandshalter,

Fig. 6 den Statorzahn nach Fig. 4 mit umspritzter 2-lagiger Wicklung,

Fig. 7 den am Polschuh des Statorzahns ausgebildeten Abstandshalter,

Fig. 8 den an einer Isolationsschicht des Statorzahns in Radialrichtung ausgebildeten Abstandshalter,

Fig. 9 den an einer Isolationsschicht des Statorzahns ausgebildeten Abstandshalter, der zwischen zwei Windungen angeordnet ist,

Fig. 10 mehrere an der Isolationsschicht des Statorzahns in Axialrichtung ausgebildete Abstandshalter, die zwischen den Windungen angeordnet sind, Fig. 11 den an der Isolationsschicht des Statorzahns ausgebildeten Abstandshalter, der mittig auf eine Windung wirkt,

Fig. 12 den Statorzahn mit separaten Polschuhen in Form von Kantenelementen mit einem Kühlkanal nach Fig. 6,

Fig. 13 den Statorzahn mit separaten Polschuhen in Form einer Polschuhplatte mit einem Kühlkanal nach Fig. 6,

Fig. 14 den Abstandshalter an der Polschuhkante oder Polschuhplatte,

Fig. 15 den an dem Statorcover ausgebildeten Abstandshalter mit eingespritzten Polschuh in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 16 den am Statorcover ausgebildeten Abstandshalter mit gefülltem Hohlraum,

Fig. 17 eine 2-lagige Wicklung mit einer am Polschuh anstehenden abgesetzten äußeren Windung,

Fig. 18 eine Polschuhkühlung durch Kühlnuten am Polschuh,

Fig. 19 die Polschuhkühlung durch leicht angestellte Windungen,

Fig. 20 den an dem Statorcover ausgebildeten Abstandshalter mit eingespritzten Polschuh in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 21 den Kühlkanal mittels lokalen Ausformungen in der Windung,

Fig. 22 den Kühlkanal gemäß Fig.21 in einer Seitenansicht.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsformen lassen sich untereinander austauschen und alternativ / kumulativ einsetzen.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Stator 1 für eine Axialflussmaschine 2, wobei die Fig. 1 den kompletten Zusammenbau der Axialflussmaschine 2 zeigt. Der Stator 1 weist einen Statorzahn 3 auf, der von einem in Windungen 4 angeordneten Leiter 5 umgeben ist, wobei die Windungen 4 an der Außenseite 6 des Statorzahns 3 angeordnet sind. Es sind Mittel 7 (dargestellt in Fig. 4) eingesetzt, um zwischen dem Statorzahn 3 und der Windung 4 einen Kühlkanal 8 (ab Fig. 5 dargestellt) freizuhalten. Der Stator 1 ist entlang einer Drehachse A angeordnet. Der Stator 1 weist zwei Statorhälften 9, 10 auf, eine linke Statorhälfte 9 und eine rechte Statorhälfte 10. Die linke Statorhälfte 9 und die rechte Statorhälfte 10 weisen Leiter 5 mit Windungen 4 auf. Die Statorhälften 9, 10 sind dabei von jeweils einem Statorcover 11 , 12 und einem Gehäusedeckel 13, 14 umgeben, wobei die Statorhälften 9, 10 mit dem jeweilig zugehörigen Gehäusedeckel 13, 14 verbunden sind. Zwischen den Statorcovern 11 , 12, somit auch zwischen den Statorhälften 9, 10, ist ein Rotor 15 angeordnet. Die Gehäusedeckel 13, 14 sind dabei mit Hilfe von Lagern 16, 17, 18 an dem Rotor 15 gelagert. Im radialen äußeren Bereich ist zwischen den Gehäusedeckeln 13, 14 ein Spacer 19 ausgebildet.

Die Fig. 2 zeigt nun den Aufbau der Statorhälften 9, 10 des Stators 1 . Die Statorhälfte 9, 10 weist ein Statorjoch 20 auf, an dem die einzelnen Statorzähne 3 in Umfangsrichtung angeordnet sind. Zwischen den einzelnen Statorzähnen 3 sind Nuten 21 ausgebildet, die den Freiraum zwischen den einzelnen Statorzähnen 3 für die in Windungen 4 gewickelten Leiter 5 freihalten.

In Fig. 3 ist die aus Fig. 2 bekannte Statorhälfte 9, 10 mit an den Statorzähnen 3 gewickelten Leitern 5 mit den Windungen 4 angeordnet. Außerdem weist jeder Statorzahn 3 nun einen Polschuh 22 auf. Die Polschuhe 22 liegen dabei auf der oberen Fläche des jeweiligen Statorzahns 3 auf und begrenzen die Wicklung.

In Fig. 4 ist eine Einzelansicht eines Statorzahns 3 in einem Schnitt dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Leiter 5 mit seinen Windungen 4 in einer umspritzten Form dargestellt. Mittels dieser umspritzten Form weist der Leiter 5 eine Basisisolierung 23 auf. An diese Basisisolierung 23 sind nun die Mittel 7, hier in Form von Abstandshaltem 24, ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Abstandshalter 24 radial und axial an der Basisisolierung 23 ausgebildet. Die Abstandshalter 24 in Radialrichtung sind mit jeweils einer Erhebung an der Basisisolierung 23 zwischen dem gewickelten Leiter 5 und der Unterseite des Polschuhs 22 und auf der anderen Seite zwischen dem gewickelten Leiter 5 und der Oberseite des Statorjochs 20 ausgeformt. Die Abstandshalter 24 in Axialrichtung sind an der Basisisolierung 23 zwischen dem gewickelten Leiter 5 und der Außenseite 6 des Statorzahns 3 ausgeformt und in Radialrichtung zueinander beabstandet.

In Fig. 5 ist die aus Fig. 4 bekannte Anordnung in einer detaillierten Darstellung in Bezug auf die als Mittel 7 ausgeführten Abstandshalter 24 dargestellt. Mit Hilfe der Abstandshalter 24 ist eine optimierte Kühlölzufuhr mit Hilfe von des Kühlkanals 8 dargestellt. Der Weg des Kühlkanals 8 verläuft zwischen der Unterseite des Polschuhs 22 und der gegenüberliegenden Windung 4 des gewickelten Leiters 5 in Axialrichtung zur Außenseite 6 des Statorzahns 3, und dann in Radialrichtung entlang dieser Außenseite 6 in Schwerkraftrichtung von oben nach unten.

In Fig. 6 ist die aus Fig. 4 bekannte Anordnung mit den als Mittel 7 genutzten Abstandshalter 24 in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Die zweite Ausführungsform zeigt den Leiter 5 in einer zweifachen Wicklung. Die zweifache Wicklung des Leiters 5 ist durch die in Axialrichtung 2-lagige Wicklung gekennzeichnet. Die Gestaltung der Abstandshalter 24 entspricht der aus Fig. 4

In Fig. 7 ist der Abstandshalter 24 direkt am der Unterseite des Polschuhs 22 ausgeformt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Abstandshalter 24 zwischen dem Polschuh 22 und der Windung 4 des Leiters 5 angeordnet. Mit Hilfe des Abstandshalters 24 ist der Kühlkanal 8 gebildet. Im Vergleich zu den beiden vorherigen Ausführungsformen ist in dieser dargestellten Ausführungsform der Fig. 7 keine umspritzte Form des Leiters 5 vorhanden, jedoch bleibt die Basisisolierung 23 um den Leiter 5 erhalten. In Fig. 8 ist der Abstandshalter 24 mit Hilfe einer Isolationsschicht 26 am Statorzahn 3 ausgeformt. Die Isolationsschicht 26 beginnt teilweise an der Oberfläche des Statorzahns 3 und verläuft dann entlang der Kontur des Polschuhs 22 an der Unterseite des Polschuhs 22 in Richtung Außenseite 6 des Statorzahns 3 und folgt in Radialrichtung in Schwerkraftrichtung nach unten entlang dieser Außenseite 6. Der Abstandshalter 24, der an der Isolationsschicht 26 des Statorzahns 3 ausgeformt ist, ist erneut zwischen Polschuh 22 und dem Leiter 5 angeordnet. Der Kühlkanal 8 entspricht dem Kühlkanal 8 aus der vorherigen Ausführungsform gemäß den Fign. 6 und 7.

In Fig. 9 ist der Abstandshalter 24 erneut an der Isolationsschicht 26 des Statorzahns 3 ausgeformt, jedoch mit dem Unterschied, dass der Abstandshalter 24 zwischen den Windungen 4 des Leiters 5 angeordnet ist. Der Abstandshalter 24, hier ein so genannter Snap-fit, hat die Form einer zulaufenden Spitze. Der gewickelte Leiter 5 ist mit diesem Snap-fit ebenfalls gesichert und stellt einen Abstand zwischen zwei Windungen 4 sowie zwischen Polschuh 22 und Windung 4 her, wodurch der Kühlkanal 8 gebildet ist.

In Fig. 10 ist die aus der Fig. 9 bekannte Ausführungsform von Abstandshaltern 24, die zwischen zwei Windungen 4 des Leiters 5 angeordnet sind, auf eine zweite Ausführungsform erweitert, indem zwischen jeder Windung 4 des Leiters 5 Abstandshalter 24 in Form der zuvor genannten Snap-fits angeordnet sind und an der Isolationsschicht 26 des Statorzahns 3 direkt ausgeformt sind. Somit sind die Kühlkanäle aus Fig. 9 um Kühlkanäle 8 zwischen jeder benachbarten Windung 4 erweitert.

In Fig. 11 ist der bereits aus den Fign. 9 und 10 bekannte Abstandshalter 24, der lediglich aus der Isolationsschicht 26 des Statorszahns 3 ausgeformt ist, in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Der Abstandshalter 24 steht axial hervor und ist mittig zu einer der Windungen 4, in der gezeigten Ausführungsform in Radialrichtung der zweiten Windung 4 von oben, positioniert, so dass diese Windung 4 des Leiters 5 aus der geordneten Form hervorsteht und im Vergleich zu den anderen Windungen 4 in Axialrichtung verschoben ist. Der Abstandshalter 24 weist an beiden Seitenflächen eine schräge / geneigte Abkantung auf, wodurch die benachbarten Windungen 4 der verschobenen Windung 4 ebenfalls in Radialrichtung einen Abstand zueinander aufweisen. Mit Hilfe dieser größeren breiteren Form des Abstandhalters 24 ist der gewickelte Leiter 5 in der Position gehalten. Durch die Verschiebung der Windung 4 ist sind die Kühlkanäle 8 gebildet, die zwischen den Windungen 4 verlaufen.

In Fig. 12 ist der Statorzahn 3 mit separaten Polschuhen 22, in Form von Kantenelementen, dargestellt. Die Polschuhe 22 sind in der vorliegenden Ausführungsform als ein von dem Statorzahn 3 separates Bauteil ausgeformt. Die Polschuhe 22 sind mit dem Statorzahn 3 verbunden. Der Statorzahn 3 und der Statorjoch 20 sind zusammen einteilig ausgeführt. Die Ausführung der Abstandshalter 24 ist identisch zu der Ausführung aus Fig. 6.

In Fig. 13 sind die Polschuhe 22 mittels einer Polschuhplatte 27 ausgeformt. Die Pohlschuhplatte 27 ist so ausgeformt, das sie sich in Axialrichtung über den Statorzahn 3 hinaus erstreckt, damit die im Vergleich zum Statorzahn 3 hinrauskragende Erstreckung in Axialrichtung den Polschuh 22 abbildet.

In Fig. 14 ist der Abstandshalter 24 an dem Polschuh 22 gemäß Fig. 7 ausgeformt und der Polschuh gemäß Fig. 12 ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform kann der Abstandshalter 24 ebenfalls an dem Polschuh 22 gemäß der Fig. 13 von der Polschuhplatte 27 ausgeformt sein. Der Velauf des Kühlkanals 8 enspricht der Anordnung von Fig. 7.

In Fig. 15 ist der Abstandshalter 24 an dem Statorcover 11 , 12 ausgeformt. Der Statorcover 11 , 12 ist um den Polschuh 22 ausgebildet. Um den Polschuh 22 mit Hilfe des Statorcovers 11 , 12 zu isolieren, kann der Polschuh 22 in den Statorcover 11 , 12 eingespritzt werden. Die Positionierung und Form des Abstandshalters 24 entspricht dem Abstandshalter 24 gemäß Fig. 7.

In Fig. 16 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der der Abstandshalter 24 am

Statorcover 11 , 12 alleinig ausgeführt ist und im Vergleich zu Fig. 15 ist der

Polschuh 22 nicht vom Statorcover 11 , 12 umspritzt. Der Statorcover 11 , 12 ist dabei so ausgeführt, dass dieser, wie aus den vorherigen Ausführungsformen bis Fig. 14, nicht nur oberhalb in Radialrichtung auf den Polschuhen 22 aufliegt, sondern in dieser Ausführungsform füllt der Statorcover 11 , 12 einen Hohlraum, der zwischen den Polschuhen 22 zwei verschiedener, benachbarter Statorzähne 3 gebildet ist. Der Abstandshalter 24 ist so positioniert, dass dieser zum äußeren Rand der Windungen 4 des Leiters 5 positioniert ist. Der Kühlkanal 8 verläuft zwischen der oberen Windung 4 und der Unterseite des Polschuhs 22.

In Fig. 17 ist der Kühlkanal 8 mittels der verschieden angeordneten Windungen 4 des Leiters 5 gebildet. Der Leiter 5 ist mit einer 2-lagigen Windung 4 ausgebildet. Die inneren Windungen 4 des Leiters 5 bilden durch einen Versatz zu den äußeren Windungen 4 des Leiters 5 einen kleinen Hohlraum zu den Polschuhen 22, durch welchen das Kühlöl entlang des Kühlkanals 8 strömt.

In Fig. 18 ist die Kühlung mit Hilfe des durch Kühlnuten 28 ausgeformten Kühlkanals 8 definiert. Die Kühlnut 28 ist eine Freisparung am Polschuh 22, welche den Zulauf des Kühlöls hinter dem Polschuh 22 zu den Statorzähnen 3 gewährt.

In Fig. 19 ist die Kühlung der Polschuhe 22 mit Hilfe von geneigt positionierten Windungen 4 umgesetzt. Der innere Teil der Windungen 4 steht zu der Unterseite des Polschuhs 22 an. Der Kühlkanal 8 fließt von außen in Axialrichtung nach innen bis zum angestellten inneren Teil der Windung 4.

In Fig. 20 ist der Abstandshalter 24 gemäß einer Kombination der Ausführungsformen aus Fig. 15 und Fig. 16 dargestellt. Dabei ist der Polschuh 22 in den Statorcover 11 , 12 eingespritzt und der Statorcover 11 , 12 füllt den Hohlraum, der zwischen den Polschuhen 22 zweier verschiedener, benachbarter Statorzähne 3 gebildet ist, aus. Der Abstandshalter 24 ist bei der Dimensionierung an der Fig. 15 orientiert. Dadurch das im Vergleich zu Fig.15 nicht nur die Kontur des Polschuhs 22 umspritzt ist, sondern der Bereich vollflächiger mit Material ausgespritzt ist, kann dieser Bereich für die Positionierung des Abstandshalter 24 genutzt werden. In Fign. 21 und 22 ist eine weitere Ausführungsform für die Ausbildung des Kühlkanals 8 dargestellt. In Fig. 21 sind in der oberen Windung 4 des Leiters 5 lokale Ausformungen 25 gebildet, die in der Seitenansicht gemäß Fig. 22 genauer dargestellt sind. Diese Ausformungen 25 sind in Richtung der Unterseite des Polschuhs 22 ausgeformt. Der Kühlkanal 8 umströmt dadurch den Polschuh 22. Ebenfalls kann der Statorzahn 3 mittels des Kühlkanals 8 gekühlt werden.

Bezuqszeichenliste

1 Stator

Axialflussmaschine

3 Statorzahn

Windung

5 Leiter

6 Außenseite

7 Mittel

8 Kühlkanal

9 linke Statorhälfte

10 rechte Statorhälfte

11 linker Statorcover

12 rechter Statorcover

13 linker Gehäusedeckel

14 rechter Gehäusedeckel

15 Rotor

16 Lager

17 Lager

18 Lager

19 Spacer

20 Statorjoch

21 Statornut

22 Polschuh

23 Basisisolierung

24 Abstandshalter

25 lokale Ausformung

26 Isolationsschicht des Statorzahns

27 Polschuhplatte

28 Kühlnut

A Drehachse

Claims

Patentansprüche

1 . Stator (1 ) für eine Axialflussmaschine (2), mit einem Statorzahn (3), der von einem in Windungen (4) angeordneten Leiter (5) umgeben ist, wobei die Windungen (4) an der Außenseite (6) des Statorzahns (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (7) eingesetzt sind, um zwischen dem Statorzahn (3) und der Windung (4) einen Kühlkanal (8) freizuhalten.

2. Stator (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (7) zumindest einen Abstandshalter (24) umfassen und/oder durch die Anordnung der Windungen (4) auf der Außenseite (6) des Statorzahns (3) bestimmt sind.

3. Stator (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (24) ein integraler Bestandteil des Statorzahns (3), einer Basisisolierung (23) der Wicklung, einer Isolationsschicht (26) des Statorzahns (3) oder eines Statorcovers (11 , 12) ist oder die Wicklung so relativ zueinander und der Oberfläche des Statorzahns (3) ausgerichtet sind, dass der Kühlkanal (8) erzwungen ist.

4. Stator (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (24) in Axialrichtung oder Radialrichtung auskragt.

5. Stator (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen schräg zur Radial- und Axialrichtung angestellt sind.

6. Stator (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (24) wenigstens teilweise zwischen zwei Windungen (4) verläuft oder mittig auf eine Windung (4) wirkt.

7. Stator (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandshalter (24) auf mehrere Windungen (4) wirkt.

8. Stator (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abstandshalter (24) in Axialrichtung ausgerichtet ist und wenigstens ein weiterer Abstandshalter (24) in Radialrichtung ausgerichtet ist.

9. Stator (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung lokale Ausformungen (25) zum Ausbilden wenigstens eines der Abstandshalter (24) besitzen.

10. Axialflussmaschine (2) mit einem Rotor (15), der im Betrieb mit einem Stator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zusammenwirkt.