EP4736296A1 - Stator, elektrische maschine und elektrischer antriebsstrang - Google Patents

Stator, elektrische maschine und elektrischer antriebsstrang

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EP4736296A1
EP4736296A1 EP24733872.6A EP24733872A EP4736296A1 EP 4736296 A1 EP4736296 A1 EP 4736296A1 EP 24733872 A EP24733872 A EP 24733872A EP 4736296 A1 EP4736296 A1 EP 4736296A1
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EP
European Patent Office
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stator
fluid
section
fluid guide
cooling
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Application number
EP24733872.6A
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English (en)
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Patrick Gramann
Nils Kirstein
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1) für eine elektrische Maschine (2), insbesondere für eine elektrische Maschine (2) innerhalb eines Antriebsstrangs (3) eines Kraftfahrzeugs (4), umfassend einen Statorkörper (5) mit einer Vielzahl von umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne (6) und zwischen den Statorzähnen (6) gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Statorkörper (5) erstreckender Statornuten (7), wobei in den Statornuten (7) elektrische Leiter (8) einer Statorwicklung (9) angeordnet sind, die wenigstens unter Ausbildung eines Wickelkopfes (10) stirnseitig aus dem Statorkörper (5) austreten, wobei der Wickelkopf (10) im Betrieb der elektrischen Maschine (2) von einem die Statornuten (7) durchströmenden Kühlfluid (11) beaufschlagbar, und der Statorkörper (5) eine in Schwerkraftrichtung betrachtet obere Hälfte (12) und untere Hälfte (13) aufweist, wobei an dem zylinderringartigen Wickelkopf (10) ein Fluidleitring (15) positioniert ist.

Description

Stator, elektrische Maschine und elektrischer Antriebsstranq
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine elektrische Maschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Statorkörper mit einer Vielzahl von umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne und zwischen den Statorzähnen gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Statorkörper erstreckender Statornuten, wobei in den Statornuten elektrische Leiter einer Statorwicklung angeordnet sind, die wenigstens unter Ausbildung eines Wickelkopfes stirnseitig aus dem Statorkörper austreten, wobei der Wickelkopf im Betrieb der elektrischen Maschine von einem die Statornuten durchströmenden Kühlfluid beaufschlagbar, und der Statorkörper eine in Schwerkraftrichtung betrachtet obere Hälfte und untere Hälfte aufweist. Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Maschine und einen elektrischen Antriebsstrang.
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.
In diesem Zusammenhang sind sogenannte direkte Nutkühlungen und Wickelkopfkühlungen bekannt geworden, die mit einem direkt umspülenden flüssigen Kühlmedium in den Nuten eine sehr effektive Kühlung der elektrischen Leiter sowie durch Beaufschlagung der Wickelköpfe mit dem Kühlmedium eine gute Wärmeabfuhr aus den Wickelköpfen erreichen können. Hierbei ist es in der Regel notwendig, die entsprechenden Wickelköpfe für die Führung des Kühlmediums einzuhausen.
Bei Statoren mit einer direkten Nutkühlung und einem nicht gekapselten Wickelkopf ist die gleichmäßige Kühlung der Wickelköpfe nicht automatisch gewährleistet. Im Gegensatz zu geschlossenen/gekapselten Wickelköpfen, kann das Kühlfluid aufgrund der Schwerkraft und der fehlenden Kanalführung abtropfen, bevor es alle zu kühlenden Flächen des Wickelkopfes erreicht hat. Eine offene Kühlung kann jedoch vorteilhaft sein, da die technisch aufwendige Abdichtung des gesamten Wickelkopfes entfällt und dadurch die Kosten im Vergleich zu einer vollständig gekapselten Maschine sinken.
Es ist die Aufgabe der Erfindung einen Stator bereitzustellen, der eine hohe Leistungsdichte aufweist, einen hohen Grad der System integration besitzt und einfach zu montieren ist. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung eine verbesserte elektrische Maschine sowie einen optimierten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu realisieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine elektrische Maschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Statorkörper mit einer Vielzahl von umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne und zwischen den Statorzähnen gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Statorkörper erstreckender Statornuten, wobei in den Statornuten elektrische Leiter einer Statorwicklung angeordnet sind, die wenigstens unter Ausbildung eines Wickelkopfes stirnseitig aus dem Statorkörper austreten, wobei der Wickelkopf im Betrieb der elektrischen Maschine von einem die Statornuten durchströmenden Kühlfluid beaufschlagbar, und der Statorkörper eine in Schwerkraftrichtung betrachtet obere Hälfte und untere Hälfte aufweist, wobei an dem zylinderringartigen Wickelkopf ein Fluidleitring positioniert ist, der einen ersten zylinderringabschnittsartigen Fluidführungsabschnitt aufweist, dessen äußerer Durchmesser kleiner ist als der innere Durchmesser des Wickelkopfes und der eine axiale Überschneidung mit dem Wickelkopf aufweist und der sich ferner in Umfangsrichtung des Fluidleitrings wenigstens durch die obere Hälfte des Statorkörpers erstreckt, wobei der Fluidleitring des Weiteren einen zweiten zylinderringabschnittsartigen Fluidführungsabschnitt aufweist, dessen innerer Durchmesser größer ist als der äußere Durchmesser des Wickelkopfs und der eine axiale Überschneidung mit dem Wickelkopf aufweist und der sich ferner in Umfangsrichtung des Fluidleitrings zumindest abschnittsweise durch die untere Hälfte des Statorkörpers erstreckt und eine erste Fluiddurchgangsöffnung aufweist, aus der Kühlfluid schwerkraftbewirkt abfließen kann.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass auf einen vollständig gekapselten Wickelkopf verzichtet werden kann und dennoch eine gute Kühlfluidführung und -benetzung über den Wickelkopf gewährleistet werden kann.
Der Fluidleitring kann aus einem Kunststoff gebildet sein. Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass der Fluidleitring spanlos aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist, beispielsweise aus einem Blech mittels Umformverfahren.
Als Kunststoff zur Ausformung des Kunststoffspritzgusselements könnte z.B. ein Duroplast, wie beispielsweise ein Epoxidharz, verwendet werden, aber auch andere Kunststoffe sind grundsätzlich denkbar. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Fluidleitring auch aus mehreren, voneinander verschiedenen Kunststoffen gebildet sein kann, beispielsweise mittels eines Bi-Injektions-Spritzgussverfahrens. Der Fluidleitring ist bevorzugt einstückig ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Fluidleitring mehrteilig ausgebildet ist, wobei es dann weiter bevorzugt ist, dass die mehreren Teile des Fluidleitrings aus dem gleichen Kunststoff geformt sind.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine direkte fluidische Kühlung eines thermisch hochbelasteten Bereichs des Stators, nämlich einem Wickelkopf, bereitgestellt werden kann, wobei der hierzu bereitgestellte Fluidleitring besonders einfach und montagefreundlich am Statorkörper befestigt werden kann. Hierzu wird das bei einem fluidgekühlten Stator vorhandene Kühlfluid in den Bereich des Wickelkopfs geleitet, so dass dieser direkt mit dem Kühlfluid beaufschlagt werden kann. Hierdurch wird eine hocheffiziente Kühlung der thermisch hoch belasteten Wickelkopfbereiche ermöglicht, was zur Realisierung hoher Leistungsdichtung und reduzierten Verlusten in der elektrischen Maschine beitragen kann.
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.
Der Stator kann des Weiteren ein hydraulisches Kühlsystem aufweisen. Das hydraulische Kühlsystem weist neben einer direkten Nutkühlung besonders bevorzugt auch eine Wickelkopfkühlung auf, mittels derer wenigstens ein Wickelkopf, zumindest abschnittsweise mit dem Kühlfluid beaufschlagbar ist.
Der Stator kann in einem Motorgehäuse aufgenommen sein, das den Stator bzw. die elektrische Maschine umhaust. Ein Motorgehäuse kann darüber hinaus auch die Steuer- und Leistungselektronik aufnehmen. Das Motorgehäuse kann darüber hinaus auch Bestandteil eines Kühlsystems für die elektrische Maschine und derart ausgebildet sein, dass Kühlfluid über das Motorgehäuse der elektrischen Maschine zugeführt werden und/oder die Wärme über die Gehäuseflächen nach außen abgeführt werden kann. Darüber hinaus schützt das Motorgehäuse die elektrische Maschine sowie die ggf. vorhandene Elektronik vor äußeren Einflüssen.
Ein Motorgehäuse kann insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Vorteilhafterweise kann das Motorgehäuse aus einem metallischen Gussmaterial, wie zum Beispiel Aluminiumdruckguss, Magnesiumdruckguss, Grauguss oder Stahlguss geformt sein.
Die elektrische Maschine kann mittels einer Leistungselektronik bestromt werden. Die bevorzugt in einem Invertergehäuse aufgenommene Leistungselektronik kann insbesondere für eine elektrische Maschine eines elektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an die elektrische Maschine des Achsantriebsstrang steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält die Leistungselektronik ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z. B. Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 100 W, bevorzugt mindestens 1000 W besonders bevorzugt mindestens 10000 W zu steuern oder regeln.
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 an dem ersten Fluidführungsabschnitt ein sich radial nach außen erstreckender, ringabschnittsartiger erster Wandabschnitt ausgebildet ist. Hierdurch kann die Fluidführung weiter verbessert werden, da am in Schwerkraftrichtung oberen Bereich des Statorkörpers, das Kühlfluid den ersten Fluidführungsabschnitt axial nicht überströmen kann sondern von dem ersten Wandabschnitt in eine umfängliche Fließrichtung um den Wickelkopf gezwungen wird.
Bevorzugt überstreicht der erste Fluidführungsabschnitt in Umfangsrichtung einen Winkel von 180-350°, bevorzugt 200-270°, was sich hinsichtlich einer effizienten Fluidführung und offenen Wickelkopfkühlung als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
Ferner ist es besonders zu bevorzugen, dass der erste Wandabschnitt in Umfangsrichtung einen Winkel von 20-180°, bevorzugt von 30-60° überstreicht, was ebenfalls zu einer optimierten Fluidführung und Wickelkopfkühlung beitragen kann, da entsprechend eine hinreichende Menge an Kühlfluid aus den in Schwerkraftrichtung oberen Bereichen des Stators auf eine Umfangsflussrichtung umgelenkt werden kann. Hierbei ist es ferner bevorzugt, dass der erste Wandabschnitt symmetrisch zu einer senkrecht auf der Trennebene zwischen der oberen Hälfte und der unteren Hälfte stehenden Ebene verläuft, wodurch eine in Umfangsrichtung gleichmäßige Kühlfluidverteilung über den ersten Fluidführungsabschnitt erreicht werden kann. Es ist des Weiteren auch vorteilhaft, wenn der erste Fluidführungsabschnitt symmetrisch zu einer senkrecht auf der Trennebene zwischen der oberen Hälfte und der unteren Hälfte stehenden Ebene verläuft, was ebenfalls zu einer über den Umfang besonders gleichmäßigen Kühlwirkung beitragen kann.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass an dem zweiten Fluidführungsabschnitt ein sich radial nach innen erstreckender, ringabschnittsartiger zweiter Wandabschnitt ausgebildet ist. Es kann hierdurch eine wannenartige Struktur im in Schwerkraftrichtung unteren Bereich des Stators bereitgestellt werden, dass das aus den in Schwerkraftrichtung oberen Bereichen herabströmende Kühlfluid teilweise auffängt und einer kontrollierten Ableitung zuführen kann. Auch diese Maßnahme führt zu einer verbesserten Kühlung des Wickelkopfes.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass der zweite Fluidführungsabschnitt in Umfangsrichtung einen Winkel von 10-180°, bevorzugt 90-160° überstreicht, um eine effiziente Fluidführung und offene Wickelkopfkühlung bereitstellen zu können. Es ist auch bevorzugt, dass die erste Fluiddurchgangsöffnung am in Schwerkraftrichtung tiefsten Punkt des zweiten Fluidführungsabschnitts positioniert ist.
In diesem Zusammenhang ist es des Weiteren besonders vorteilhaft, wenn der zweite Wandabschnitt in Umfangsrichtung einen Winkel von 10-180°, bevorzugt von 90-160° überstreicht, wodurch eine hinreichend große Aufnahmekapazität für den wannenartigen Bereich am in Schwerkraftrichtung unteren Ende des Stators bereitgestellt werden kann, wodurch die Effizienz der Wickelkopfkühlung weiter optimierbar ist. Um eine über den Umfang gleichmäßige Kühlwirkung zu bewirken, kann es des Weiteren bevorzugt sein, wenn der zweite Wandabschnitt symmetrisch zu einer senkrecht auf der Trennebene zwischen der oberen Hälfte und der unteren Hälfte stehenden Ebene verläuft. Um die Kühlleistung in Umfangsrichtung weiter zu optimieren kann der zweite Fluidführungsabschnitt auch symmetrisch zu einer senkrecht auf der Trennebene zwischen der oberen Hälfte und der unteren Hälfte stehenden Ebene verlaufen.
Um die Fluidführung und Wickelkopfkühlung weiter zu optimieren kann auch vorgesehen werden, dass der erste Fluidführungsabschnitt und der zweite Fluidführungsabschnitt in Umfangsrichtung zwei Überdeckungsbereiche aufweisen. Dies stellt sicher, dass über den ersten Fluidführungsabschnitt geführtes und in Schwerkraftrichtung herabströmendes Kühlfluid sicher von dem zweiten Fluidführungsabschnitt aufgefangen und kontrolliert einer weiteren Wickelkopfbenetzung zugeführt wird, ohne dass es bei dem Übergang zu größeren Verlusten an Kühlfluid kommt. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass an dem ersten Wandabschnitt eine zweite Fluiddurchgangsöffnung ausgebildet ist, über die das Kühlfluid über einen Fluidpfad einem Wälzlager zuführbar ist. Hierdurch kann beispielsweise eine Ankopplung an einen Fluidpfad an einen in Schwerkraftrichtung oberen Fluidpfad erfolgen, der von dem Kühlfluid dann in Schwerkraftrichtung durchflossen werden kann. Der Fluidpfad kann das Kühlfluid anderen zu kühlenden oder zu schmierenden Komponenten zugeführt werden.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass der Fluidpfad in einem Lagerschild ausgebildet ist, welches das Wälzlager trägt, wobei der Fluidpfad bevorzugt das Wälzlager zu dessen Schmierung und Kühlung durchläuft.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass in Umfangsrichtung beidseits der ersten Fluiddurchgangsöffnung jeweils eine weitere Fluiddurchgangsöffnung, ausgebildet sind, wobei der Strömungsquerschnitt der ersten Fluiddurchgangsöffnung größer ist als die Strömungsquerschnitte der in Umfangsrichtung benachbarten Fluiddurchgangsöffnungen. Hierdurch kann das Abflussverhalten des aufgefangenen Kühlfluids aus dem in Schwerkraftrichtung unten liegenden Bereich des Flu idleitrings in einer vergleichmäßigten Weise abgeführt werden, was ebenfalls zu einer optimierten Kühlung des Wickelkopfes beitragen kann. In diesem Zusammenhang kann es des Weiteren vorteilhaft sein, wenn die in Umfangsrichtung benachbarten Fluiddurchgangsöffnungen in Umfangsrichtung symmetrisch zu der ersten Fluiddurchgangsöffnung angeordnet sind, wodurch eine in Umfangsrichtung vergleichmäßigte Kühlwirkung erzielt werden kann. Die weiteren Fluiddurchgangsöffnungen besitzen bevorzugt einen mit dem größer werdendem Abstand in Umfangsrichtung zur ersten Fluiddurchgangsöffnung kleiner werdende Strömungsquerschnitte auf. Dadurch wird gewährleistet, dass der größte Volumenstrom an der ersten Fluiddurchgangsöffnung austritt und somit eine bestmögliche Kühlung des Wickelkopfes auf dieser Position erreicht wird. In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der erste Fluidführungsabschnitt, der zweite Fluidführungsabschnitt, der erste Wandabschnitt und der zweite Wandabschnitt einstückig, insbesondere monolithisch, ausgeformt sind. Hierdurch kann die Montagefreundlichkeit des Fl uidleitrings weiter verbessert werden, da dieser als ein bereits fertig konfektioniertes Bauteil an den Statorkörper angebracht werden kann. Grundsätzlich wäre es jedoch auch möglich, den Fluidleitring mehrteilig auszubilden, insbesondere den ersten Fluidführungsabschnitt und/oder den zweiten Fluidführungsabschnitt und/oder den ersten Wandabschnitt und/oder den zweiten Wandabschnitt jeweils separat auszubilden.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der Fluidleitring aus einem Kunststoff gebildet ist, was fertigungstechnisch besonders günstig sein kann. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, den Fluidleitring aus einem metallischen Material zu formen, beispielsweise aus einem Blech mittels Umformverfahren. Selbstverständlich kann der Fluidleitring auch aus verschiedenen Materialen ausgebildet werden, beispielsweise können der erste Fluidführungsabschnitt und/oder der zweite Fluidführungsabschnitt und/oder der erste Wandabschnitt und/oder der zweite Wandabschnitt aus einem Kunststoff oder der erste Fluidführungsabschnitt und/oder der zweite Fluidführungsabschnitt und/oder der erste Wandabschnitt und/oder der zweite Wandabschnitt aus einem Metall geformt sein. Der Kunststoff kann insbesondere auch ein faserverstärkter Kunststoff sein, was Vorteile hinsichtlich der Schwingungsdämpfung mit sich bringen kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine elektrische Maschine umfassend einen Stator nach einem der Ansprüche 1-8 und einen drehbar gegenüber dem Stator gelagerten Rotor
Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst werden durch einen elektrischen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfassend eine elektrische Maschine nach Anspruch 9. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsstrang in einer schematischen Darstellung,
Figur 2 eine elektrische Maschine in einer Querschnittsansicht,
Figur 3 eine elektrische Maschine in einer schematischen
Axialschnittdarstellung,
Figur 4 einen Stator mit einem Fluidleitring und einem Lagerschild in einer Explosionsdarstellung,
Figur 5 einen Stator mit einem Fluidleitring in einer perspektivischen Darstellung,
Figur 6 einen Stator mit einem Fluidleitring und einem Lagerschild in einer perspektivischen Teilaxialschnittdarstellung,
Figur 7 ein Leitring in einer ersten perspektivischen Ansicht,
Figur 8 ein Leitring in einer zweiten perspektivischen Ansicht.
Die Figuren 2-6 zeigen einen Stator 1 für eine elektrische Maschine 2, insbesondere für eine elektrische Maschine 2 innerhalb eines Antriebsstrangs 3 eines Kraftfahrzeugs 4, wie es auch in der Figur 1 skizziert ist. Die elektrische Maschine 2 ist als eine Radialflussmaschine konfiguriert und umfasst einen hohlzylindrischen Stator 1 in dem ein drehbar gegenüber dem Stator 1 gelagerter Rotor 34 angeordnet ist, was sich gut anhand der Figuren 2-3 nachvollziehen lässt. Der Stator 1 umfasst einen Statorkörper 5 mit einer Vielzahl von umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne 6 und zwischen den Statorzähnen 6 gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Statorkörper 5 erstreckender Statornuten 7. In den Statornuten 7 sind elektrische Leiter 8 einer Statorwicklung 9 angeordnet, die wenigstens unter Ausbildung eines Wickelkopfes 10 stirnseitig aus dem Statorkörper 5 austreten. Die Statornuten 7 und/oder auch die elektrischen Leiter 8 sind dabei direkt von einem Kühlfluid 11 gekühlt. Die Statornuten 7 sind hierzu von einem nicht explizit dargestellten Nutverschlussmittel verschlossen, um das Kühlfluid 11 durch die Statornuten 7 zu führen. Das Kühlfluid 11 kann beispielsweise mittels einer Fluidpumpe durch die Statornuten 7 geführt werden.
Der Wickelkopf 10 ist im Betrieb der elektrischen Maschine 2 von dem die Statornuten 7 durchströmenden Kühlfluid 11 beaufschlagbar. Hierbei tritt das Kühlfluid 11 dann axial aus den Statornuten 7 aus.
Der Statorkörper 5 weist eine in Schwerkraftrichtung betrachtet obere Hälfte 12 und untere Hälfte 13 auf. Der Statorkörper 5 ist also in seiner verbauten Lage in genau eine obere Hälfte 12 und eine untere Hälfte 13 geteilt, wobei sich die Trennungsebene axial durch den Statorkörper 5 erstreckt. Die beiden Hälften 12,13 sind somit im Wesentlichen spiegelsymmetrisch an der Trennungsebene ausgebildet.
Anhand der Figuren 3-6 ist gut zu erkennen, dass an dem zylinderringartigen Wickelkopf 10 ein Fluidleitring 15 positioniert ist. Dieser besitzt einen ersten zylinderringabschnittsartigen Fluidführungsabschnitt 16, dessen äußerer Durchmesser 17 kleiner ist als der innere Durchmesser 18 des Wickelkopfes 10 und der eine axiale Überschneidung mit dem Wickelkopf 10 aufweist. Dieser erste Fluidführungsabschnitt 16 erstreckt sich ferner in Umfangsrichtung des Fluidleitrings 15 vollständig durch die obere Hälfte 12 des Statorkörpers 5.
Der Fluidleitring 15 verfügt des Weiteren über einen zweiten zylinderringabschnittsartigen Fluidführungsabschnitt 19, dessen innerer Durchmesser 20 größer ist als der äußere Durchmesser 21 des Wickelkopfs 10 und der eine axiale Überschneidung mit dem Wickelkopf 10 aufweist. Der zweite Fluidführungsabschnitt 19 erstreckt sich ferner in Umfangsrichtung des Fluidleitrings 15 abschnittsweise durch die untere Hälfte 13 des Statorkörpers 5. Der Fluidführungsabschnitt 19 weist ferner eine erste Fluiddurchgangsöffnung 22 auf, aus der Kühlfluid 11 schwerkraftbewirkt abfließen kann.
Das Kühlfluid 11 aus der oberen Hälfte 12 des Stators 1 wird so über den ersten Fluidführungsabschnitt 16 in Schwerkraftrichtung nach unten geführt, und dann durch Abtropfen bzw. Abfließen an den zweiten Fluidführungsabschnitt 19 übergeben, von wo aus das Kühlfluid 11 dann durch die erste Fluiddurchgangsöffnung 22 abfließen kann.
Die Strömung des Kühlfluids 11 kann so am Wickelkopf 10 des Stators 1 mit seiner direkter Nutkühlung durch den Fluidleitring 15 gezielt gelenkt und hierdurch die Wickelkopfkühlung entsprechend optimiert werden.
Auch wenn es nicht gezeigt ist, so ist es dennoch denkbar, dass der erste Fluidführungsabschnitt 16 auch als ein in Umfangsrichtung geschlossener Ring ausgeführt ist, der in seinem in Schwerkraftrichtung unteren Abschnitt wenigstens eine Öffnung aufweist, aus der das Kühlfluid 11 austreten und an den zweiten Fluidführungsabschnitt 19 übergeben werden kann.
Der erste Fluidführungsabschnitt 16 ist symmetrisch zu einer senkrecht auf der Trennebene zwischen der oberen Hälfte 12 und der unteren Hälfte 13 stehenden Ebene 33 ausgerichtet. An dem ersten Fluidführungsabschnitt 16 ist ein sich radial nach außen erstreckender, ringabschnittsartiger erster Wandabschnitt 23 ausgebildet. Der erste Wandabschnitt 23 überstreicht in Umfangsrichtung einen Winkel von 20-180°, bevorzugt von 30-60° und ist symmetrisch zu einer senkrecht auf der Trennebene zwischen der oberen Hälfte 12 und der unteren Hälfte 13 stehenden Ebene 33 an dem ersten Fluidführungsabschnitt 16 angeordnet.
An dem zweiten Fluidführungsabschnitt 19 ist ein sich radial nach innen erstreckender, ringabschnittsartiger zweiter Wandabschnitt 24 ausgebildet. Der zweite Wandabschnitt 24 überstreicht in Umfangsrichtung einen Winkel von 10- 180°, bevorzugt von 90-160° und ist symmetrisch zu einer senkrecht auf der Trennebene zwischen der oberen Hälfte 12 und der unteren Hälfte 13 stehenden Ebene 33 an dem zweiten Fluidführungsabschnitt 19 positioniert. Die erste Fluiddurchgangsöffnung 22 ist am in Schwerkraftrichtung tiefsten Punkt des zweiten Fluidführungsabschnitts 19 angeordnet. Dabei sind die in Umfangsrichtung benachbarten Fluiddurchgangsöffnungen 29,30 in Umfangsrichtung symmetrisch zu der ersten Fluiddurchgangsöffnung 22 ausgerichtet. Der zweite Wandabschnitt 24 ist einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem ersten Fluidführungsabschnitt 16 ausgeformt. Der zweite Wandabschnitt 24 verläuft symmetrisch zu einer senkrecht auf der Trennebene zwischen der oberen Hälfte 12 und der unteren Hälfte 13 stehenden Ebene 33.
In Umfangsrichtung beidseits der ersten Fluiddurchgangsöffnung 22 ist jeweils eine weitere Fluiddurchgangsöffnung 29,30 ausgebildet, wobei der Strömungsquerschnitt der ersten Fluiddurchgangsöffnung 22 größer ist als die Strömungsquerschnitte der in Umfangsrichtung benachbarten Fluiddurchgangsöffnungen 29,30.
An dem ersten Wandabschnitt 23 ist eine zweite Fluiddurchgangsöffnung 25 ausgebildet, über die das Kühlfluid 11 über einen Fluidpfad 26 einem Wälzlager 27 zuführbar ist, was gut aus der Zusammenschau der Figur 6 mit der Figur 3 nachvollzogen werden kann. Der Fluidpfad 26 ist hierbei in einem Lagerschild 28 ausgebildet, welches das Wälzlager 27 trägt.
In der gezeigten Ausführungsform des Fluidleitrings 15, wie er auch in den Figuren 7-8 zu sehen ist, sind der erste Fluidführungsabschnitt 16, der zweite Fluidführungsabschnitt 19, der erste Wandabschnitt 23 und der zweite Wandabschnitt 24 einstückig, insbesondere monolithisch, aus einem Kunststoff ausgeformt.
Anhand der Figuren 7-8 ist des Weiteren gut zu erkennen, dass der erste Fluidführungsabschnitt 16 in Umfangsrichtung einen Winkel von 180-350°, bevorzugt 200-270° und der zweite Fluidführungsabschnitt 19 in Umfangsrichtung einen Winkel von 10-180°, bevorzugt 90-160° überstreicht.
Man erkennt ferner, dass der erste Fluidführungsabschnitt 16 und der zweite Fluidführungsabschnitt 19 in Umfangsrichtung zwei Überdeckungsbereiche 31 ,32 aufweisen, was die sichere Fluidübergabe vom ersten Fluidführungsabschnitt 16 zum zweiten Fluidführungsabschnitt 19 begünstigen kann.
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 Statorkörper
6 Statorzähne
7 Statornuten
8 Leiter
9 Statorwicklung
10 Wickelkopf
11 Kühlfluid
12 Hälfte
13 Hälfte
15 Fluidleitring
16 Fluidführungsabschnitt
17 Durchmesser
18 Durchmesser
19 Fluidführungsabschnitt
20 Durchmesser
21 Durchmesser
22 Fluiddurchgangsöffnung
23 Wandabschnitt
24 Wandabschnitt
25 Fluiddurchgangsöffnung
26 Fluidpfad
27 Wälzlager
28 Lagerschild
29 Fluiddurchgangsöffnung
30 Fluiddurchgangsöffnung
31 Überdeckungsbereich
32 Überdeckungsbereich
33 Ebene
34 Rotor

Claims

Ansprüche
1 . Stator (1 ) für eine elektrische Maschine (2), insbesondere für eine elektrische Maschine (2) innerhalb eines Antriebsstrangs (3) eines Kraftfahrzeugs (4), umfassend einen Statorkörper (5) mit einer Vielzahl von umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne (6) und zwischen den Statorzähnen (6) gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Statorkörper (5) erstreckender Statornuten (7), wobei in den Statornuten (7) elektrische Leiter (8) einer Statorwicklung (9) angeordnet sind, die wenigstens unter Ausbildung eines Wickelkopfes (10) stirnseitig aus dem Statorkörper (5) austreten, wobei der Wickelkopf (10) im Betrieb der elektrischen Maschine (2) von einem die Statornuten (7) durchströmenden Kühlfluid (1 1 ) beaufschlagbar, und der Statorkörper (5) eine in Schwerkraftrichtung betrachtet obere Hälfte (12) und untere Hälfte (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zylinderringartigen Wickelkopf (10) ein Fluidleitring (15) positioniert ist, der einen ersten zylinderringabschnittsartigen Fluidführungsabschnitt (16) aufweist, dessen äußerer Durchmesser (17) kleiner ist als der innere Durchmesser (18) des Wickelkopfes (10) und der eine axiale Überschneidung mit dem Wickelkopf (10) aufweist und der sich ferner in Umfangsrichtung des Fluidleitrings (15) wenigstens durch die obere Hälfte (12) des Statorkörpers (5) erstreckt, wobei der Fluidleitring (15) des Weiteren einen zweiten zylinderringabschnittsartigen Fluidführungsabschnitt (19) aufweist, dessen innerer Durchmesser (20) größer ist als der äußere Durchmesser (21 ) des Wickelkopfs (10) und der eine axiale Überschneidung mit dem Wickelkopf (10) aufweist und der sich ferner in Umfangsrichtung des Fluidleitrings (15) zumindest abschnittsweise durch die untere Hälfte (13) des Statorkörpers (5) erstreckt und eine erste Fluiddurchgangsöffnung (22) aufweist, aus der Kühlfluid (11 ) schwerkraftbewirkt abfließen kann.
2. Stator (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Fluidführungsabschnitt (16) ein sich radial nach außen erstreckender, ringabschnittsartiger erster Wandabschnitt (23) ausgebildet ist.
3. Stator (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Fluidführungsabschnitt (19) ein sich radial nach innen erstreckender, ringabschnittsartiger zweiter Wandabschnitt (24) ausgebildet ist.
4. Stator (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Wandabschnitt (23) eine zweite Fluiddurchgangsöffnung (25) ausgebildet ist, über die das Kühlfluid (11 ) über einen Fluidpfad (26) einem Wälzlager (27) zuführbar ist.
5. Stator (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidpfad (26) in einem Lagerschild (28) ausgebildet ist, welches das Wälzlager (27) trägt.
6. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung beidseits der ersten Fluiddurchgangsöffnung (22) jeweils eine weitere Fluiddurchgangsöffnung (29,30) ausgebildet sind, wobei der Strömungsquerschnitt der ersten Fluiddurchgangsöffnung (22) größer ist als die Strömungsquerschnitte der in Umfangsrichtung benachbarten Fluiddurchgangsöffnungen (29,30).
7. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluidführungsabschnitt (16), der zweite Fluidführungsabschnitt (19), der erste Wandabschnitt (23) und der zweite Wandabschnitt (24) einstückig, insbesondere monolithisch, ausgeformt sind.
8. Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidleitring (15) aus einem Kunststoff gebildet ist.
9. Elektrische Maschine (2) umfassend einen Stator (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche und einen drehbar gegenüber dem Stator (1 ) gelagerten Rotor (34)
10. Elektrischer Antriebsstrang (3) eines Kraftfahrzeugs (4) umfassend eine elektrische Maschine (2) nach Anspruch 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3661529B2 (ja) * 1999-11-17 2005-06-15 日産自動車株式会社 モータの冷却装置
US8593021B2 (en) * 2010-10-04 2013-11-26 Remy Technologies, Llc Coolant drainage system and method for electric machines
DE102015013018A1 (de) 2015-10-07 2017-04-13 Audi Ag Stator für eine elektrische Maschine
EP3157138B1 (de) 2015-10-12 2018-07-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur kühlung eines blechpakets, blechpaket, rotor, stator und elektrische maschine
US20170310189A1 (en) * 2016-04-25 2017-10-26 Ford Global Technologies, Llc Stator Cooling For Electric Machines
DE102019113091A1 (de) * 2019-05-17 2020-11-19 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Führungsvorrichtung für ein Wicklungsköpfe einer elektrische Maschine umfließendes Kühlfluid und elektrische Maschine
DE102021113691A1 (de) * 2021-05-27 2022-12-01 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Stator einer elektrischen Antriebsmaschine und Verfahren zum Herstellen desselben

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