WO2012085281A2 - Method for producing an electrical machine and machine comprising a fibre can - Google Patents

Method for producing an electrical machine and machine comprising a fibre can Download PDF

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WO2012085281A2
WO2012085281A2 PCT/EP2011/073980 EP2011073980W WO2012085281A2 WO 2012085281 A2 WO2012085281 A2 WO 2012085281A2 EP 2011073980 W EP2011073980 W EP 2011073980W WO 2012085281 A2 WO2012085281 A2 WO 2012085281A2
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stator
machine axis
laminated core
machine
extending
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Inventor
Martin Krompass
Herbert Liebl
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Avl Trimerics Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/128—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas using air-gap sleeves or air-gap discs

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing an electric machine with a cylindrical stator according to the preamble of claim 1 and to an electric machine having a cylindrical stator according to the preamble of claim 10.
  • Electric machines which can be operated, for example, as electric motors to convert electrical energy into mechanical energy or as electrical generators to convert mechanical energy into electrical energy, are known from the well-known state of the art.
  • These electric machines which can also be distinguished in synchronous or asynchronous machines or in DC, AC or three-phase machines, preferably have a stator or a stator element and a rotor or a rotor element.
  • the stator is the stationary, immovable part of the electric machine and in some machines also the housing of the electric machine.
  • the stator which is constructed of a plurality of iron sheets forming the core of the induction coils, may either completely surround the rotor or preferably be completely surrounded by the rotor.
  • the rotor on the other hand, is the rotating part of the machine, which is alternatively referred to as a rotor.
  • stator consist, for example, of a permanent magnet with pole shoes in the case of a DC motor and of an electromagnetic motor in the case of an AC motor. Then, when electrical energy is passed through this electromagnet, a magnetic field is created in the stator.
  • the rotor In the case of the DC motor, the rotor consists of a coil with iron core and is rotatably mounted in the magnetic field between the pole pieces of the stator.
  • the air gap of an electric machine represents a magnetic heat resistance. This resistance is the higher, the larger the air gap. Therefore, this air gap should be kept as small as possible so as not to degrade the machine more than necessary.
  • a split tube is usually introduced into this air gap in order to achieve a seal.
  • a canned increases the air gap of the machine. Consequently, to negatively influence the magnetic properties of the machine as little as possible, it is necessary to make the wall thickness of this split tube as small as possible.
  • such split tubes are preferably used in so-called canned pumps, ie pump drives, which serve to convey liquids and in which accordingly the space filled with the conveyor must be hermetically sealed to the outside.
  • This sealing is achieved by means of the can, which is arranged between the rotor, which is, for example, flushed with the conveyor and the stator, in order to prevent penetration of the liquid into the stator, which has, for example, a laminated core with a corresponding winding.
  • the gap tube is subjected to a radially outwardly directed pressure force, ie an internal pressure, whereby the gap tube is pressed against the stator and as a result is supported by the laminated core of the stator. Consequently, as a counterpressure, a deformation of the preferably very thin-walled split tube is avoided by the uniformly distributed internal pressure load and the circumferential support function made possible by the stator.
  • a method for producing an electric machine with a cylindrical stator which has a central and along the machine axis extending stator bore and at least one Wecklung, which is a plurality of machine axis distributed and each in parallel along the machine axis extending grooves of a cylindrical Laminated laminated core of the stator recorded winding sections or conductors, comprises, claimed.
  • a fiber-reinforced, essentially cylindrical and at least partially thin-walled split tube substantially becomes pressed concentrically to the machine axis in the stator bore of the stator by means of an interference fit to seal the stator against a lying within the stator bore rotor element fluid-tight.
  • the stator has a laminated core with a winding arranged correspondingly in the grooves of the sheet metal pact, the winding heads of the winding extending out of the laminated core.
  • the essentially cylindrical stator preferably also completely surrounds the likewise cylindrical rotor, wherein a machine gap or an air gap is formed between the stator and the rotor.
  • the electric machine can be operated, for example, as an electric motor or as an electric generator, wherein the electric motor can be configured, for example, as an AC motor or as a DC or (three-phase) three-phase motor.
  • a fiber-reinforced can which is preferably made of fiber-reinforced plastics, is inserted into the machine nip between the stator and the rotor such that the can is due to interference fit, i. a press fit, is pressed into the laminated core of the stator in the stator bore, so that the can and the stator or the stator bore are aligned centrally with each other.
  • the machine axis which extends through the stator bore of the stator, at the same time the axis of rotation about which rotates the preferably cylindrical rotor, which also extends along the machine axis.
  • the machine axis is preferably the centric centerline of the rotor, the stator and the can.
  • the split tube has an at least partially thin wall in order to negatively influence the magnetic properties of the electrical machine as negatively as possible.
  • this split tube or also called fiber split tube By means of this split tube or also called fiber split tube, a fluid-tight seal between the rotating and preferably to be kept dry rotor and the stator, which is cooled, for example by means of a preferably liquid cooling medium is generated. Accordingly, a transition of the cooling medium from the stator to the rotor is avoided.
  • Preference is / are consequently the laminated core and / or the coil by means of a liquid coolant, which is passed through the grooves of the laminated core and / or by separately arranged cooling channels of the sheet metal Pact, cooled.
  • the separately arranged cooling channels of the sheet metal pact are also preferably introduced to the line or for guiding or transporting coolant liquid or a cooling medium in the laminated core.
  • the coolant which is e.g. flows through the windings of the laminated core exerts, for example, at least partially a radially inwardly acting circumferential pressure or external pressure on the can, which is substantially less than a caused by the interference fit at least partially radially outwardly acting and caused by the compressive stress of the can compressive force.
  • the can With this interference fit of the can and the stator, the can is thus protected from damage and deformation at least as long as the external pressure acting on the can through the coolant is less or less than the radial compressive force, which is preferably caused by the interference caused by the interference fit Compressive stress is generated.
  • the split tube and the stator usually have very different stiffnesses, wherein the split tube is usually relatively low by the external pressure, caused by the coolant, claimed and consequently preferably continuously in contact with the stator or the stator bore or the laminated core of the stator , As long as this contact described exists, the split tube can also be subjected to an increased liquid pressure without deforming or buckling.
  • the minimum possible wall thickness of the split tube results here on the one hand from the requirement for the seal against the coolant and on the other hand from the
  • the pressure resistance of the can with respect to the external pressure caused by the coolant can be achieved by at least partially treating an outer surface of the can and / or an inner wall of the stator with a substantially pasty adhesive before the can Essentially concentric with the machine axis is pressed into the stator bore of the stator.
  • the can is not only pressed into the stator bore, but also bonded to the stator or to the laminated core.
  • the slots of the stator, in which the winding and preferably the copper winding is arranged, are not completely closed. Only a small part of the adhesive, which is displaced by the press-fitting of the can into the stator bore, is pushed into the grooves.
  • Such an additional non-positive connection can also be useful, for example, if the radial required preload of the can to compensate for the external pressure alone is no longer sufficient, because, for example, the limit of the permissible voltage in the can is exceeded.
  • the thick-walled split tube has a firmer and consequently less pressable wall, so that the thick-walled split tube can no longer have a corresponding interference fit with the stator bore, in which sufficient preload between the split tube and the stator is made possible.
  • the split tube is thus formed in the stator bore, for example, only as a transition fit, pressed.
  • an additional bonding of this can with the laminated core can lead to the required rigidity of the can, in order to avoid bulging of the can due to pressure forces arising from the coolant.
  • an end plate extending substantially parallel to the end faces and substantially centrally mounted with the machine axis annular end disk is connected to the laminated core, which evenly distributed around the machine axis and has radially outwardly extending recesses from the machine axis, through which the winding is guided as well as through the grooves of the laminated core and at which end plate in each case a centrally aligned to the machine axis pipe element is arranged for Wckelkopfabschottung.
  • the tubular element which can also be referred to as Wckelkopfabschottung, is arranged in a further preferred embodiment substantially rigid in the direction of the machine axis and / or substantially immovable along the machine axis and / or torsionally rigid about the machine axis in the region of a central bore of the end plate.
  • the end plates are preferably annular elements which have a central bore whose diameter is substantially equal to the diameter of the
  • Stator bore corresponds.
  • the central bore of the end plate has a larger diameter than the Statorbohrungs trimmesser.
  • the outer diameter of the end disks is substantially the same size with respect to the outer diameter of the stator or the laminated core of the stator, so that the Endusionn can be arranged on the end faces of the stator or the laminated core of the stator without forming a protrusion or depression to the outer diameter of the stator.
  • the recesses of the end disks which accordingly extend radially outwardly from the central bore of the end disk, have substantially the same shape as the grooves of the laminated core which are viewed in a cross section extending orthogonally to the machine axis. As a result, the recesses in arranging the end plates on the end faces of the laminated core form an extension of the grooves extending along the machine axis.
  • the end plates are preferably first arranged on the end faces of the laminated core, for example by means of a welded connection, before the winding is placed in the grooves and consequently also in the recesses of the end plates, the heads consequently not only outside the laminated core, but thus also except for
  • the end plates can not only by means of a joint welding process, such as inert gas welding, resistance welding, cold pressure welding, friction welding, laser beam welding, or electron beam welding, but also via solder joints or by forming joining processes, such as blind and / or Punch rivets are interconnected.
  • a joint welding process such as inert gas welding, resistance welding, cold pressure welding, friction welding, laser beam welding, or electron beam welding
  • solder joints or by forming joining processes such as blind and / or Punch rivets are interconnected.
  • the end plates are also arranged by means of an adhesive or by known screw or pin connections to the end faces of the laminated core.
  • a tubular element is arranged on each end disk, which extends in the machine axis and is aligned centrally with the machine axis.
  • This tube element is used to foreclose the winding heads, if in a preferred embodiment, a gap remaining between the gap tube and the tube element is filled up with a filling material. Accordingly, the outer surface of the can connects in the region of Wckelkmü with the inner surface of the tube element or the Wckelkopfabschottung via a corresponding filling compound, which preferably consists of polyurethane (PU).
  • PU polyurethane
  • the filling material or the filling material for example, from polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), polyvinyl acetate (PVA), sponge rubber or chloroprene rubber.
  • the tube element allows sufficient foreclosure of Wckelkexcellent compared to the filling material and at the same time represents a counter element to see the filling between the split tube and the pipe element to allow an additional frictional connection between the can and the stator or the laminated core.
  • the filling compound or the filling material is not only arranged in the gap between the can and the tubular element, but also additionally poured into the inserted between the grooves of the laminated core cover slide and the gap tube cavities to an additional frictional connection between to allow the can and the laminated core.
  • the cover slides which extend substantially parallel to the machine axis, are preferably introduced into each groove for closing the grooves in the direction of the machine axis.
  • the laminated core preferably has separate cooling channels which are preferably distributed uniformly around the machine axis and extend along the machine axis.
  • the laminated core may also have a plurality of rows of cooling channels arranged one behind the other as viewed in the radial direction, wherein the cooling channels are preferably arranged offset from one another.
  • cooling channels are distributed unsystematically around the machine axis.
  • the cooling channels are located behind the grooves in a radial direction as viewed from the machine axis.
  • the cooling channels viewed in the radial direction between the grooves of the laminated core i. are arranged in the so-called teeth of the laminated core.
  • the end disks also have holes whose position corresponds to the arrangement of the cooling channels in the laminated core, since these bores preferably form the inputs to the cooling channels via the end disks.
  • the supporting effect by the bias and / or adhesion of the can and / or by filling the gaps and voids with filler i. be given by the positive connection with the grooves, yet not sufficient.
  • the split tube is supported in the areas of Wckelkexcellent by arranged on an inner surface of the split tube end shields.
  • an electric machine with a cylindrical stator with at least one winding which has a multiplicity of winding sections or conductors distributed around the machine axis and in each case extending in parallel along the machine axis extending grooves of a cylindrical laminated core of the stator.
  • the stator of the machine according to the invention has a substantially centric and along the machine axis extending stator bore, in which a fiber-reinforced and substantially cylindrical and at least partially thin-walled canned tube is pressed by interference fit to a fluid-tight seal between the stator and inside allow the stator bore lying rotor element.
  • the machine according to the invention is, for example, an AC motor, the stator of which has a laminated core with grooves extending in the laminated core along the machine axis and radially outward grooves, and a washer running in the grooves.
  • the electric machine according to the invention is a DC or three-phase machine or a synchronous or asynchronous machine, which can be operated as a motor or as a generator.
  • the machine axis is preferably the axis of rotation of the rotor or of the rotor element about which the cylindrical rotor rotates, and consequently the center centric line which extends through the stator bore.
  • the outer surface of the thin-walled split tube and / or the inner surface of the stator bore or the stator or the laminated core are / is coated in a preferred embodiment with an adhesive, which consequently after pressing the can into the stator bore partially into the grooves of the Can displace Blechpaktes.
  • an adhesive which consequently after pressing the can into the stator bore partially into the grooves of the Can displace Blechpaktes.
  • the gap tube preferably has a length extending along the machine axis, which length is substantially longer than a length of the laminated core extending along the machine axis.
  • the split tube preferably extends not only within the laminated core, but also outside in the field of winding heads.
  • stator has on the end sides additionally borrowed parallel to the end faces extending end plates on which in the region of a running around the machine axis stator bore of the stator in each case a substantially centered with the machine axis and aligned substantially orthogonal to the end plate and the pipe element extending away from the stator element is arranged to form a wedge head bulkhead.
  • the arrangement and design or training of the end plates corresponds to the above-described arrangement and design of the end plates.
  • the end disks essentially have projections which extend radially inwardly from the central bore and are distributed essentially around the machine axis, which projections are in recesses or a groove of the pipe element extending essentially in the circumferential direction of the pipe element and preferably continuous which preferably extends radially inwardly from the outer surface of the tubular element, engage to substantially rigidly lock the tubular element with respect to the end plate and immovably along the machine axis and also, for example, torsionally rigid with the end plate with respect to the end plate.
  • the number and arrangement of the machine axis distributed around the projections and / or the corresponding recesses is not fixed and can be made variable depending on the constructive or dimensional design of the end plates or the tubular element.
  • the split tube is preferably supported in the region of Wckelkée of end shields, which are arranged on the inner surface or on the inside of the can.
  • the end shields are therefore preferably a part of the electric machine according to the invention.
  • the can has at least one section with a greater wall thickness in the areas of the winding heads than in the areas of the laminated core. This is due to a critical bridging length between the end shields or between the end shields and the canned area located in the laminated core, in which the support of the can through the end shields is no longer sufficient. Consequently, reducing or preventing an increase in the wall thickness of the can in the region of the winding heads deforming or deforming the can or the can ends in the winding heads.
  • the increase in the wall thickness can be done, for example, radially inward or radially outward. It is in any case to ensure the assembly of the rotor in the wall thickness increase or to observe.
  • the bridging length can be reduced by further insertion of the end shields, for example even into the vicinity of or in the region of the laminated core, but care must be taken to avoid the flow of wrinkles in the end shields.
  • 1a shows a schematic diagram of a can with an external pressure acting thereon
  • 1 b is a schematic diagram of a deformed split tube with external pressure acting thereon
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a detail of a laminated core of the stator with a pressed-in can;
  • Fig. 3 is a tension diagram of the uncooled and thus not pressurized by cooling fluid, i. pressureless electrical machine;
  • Figure 4 is a tension diagram of the cooled and thus pressurized by the cooling liquid, i. pressurized electric machine;
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a section of a laminated core of the stator with glued split tube
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a section of a laminated core of the stator
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a section of a laminated core of the stator with on
  • FIG. 9 shows a schematic diagram of a section of a laminated core of the stator with
  • FIG. 1a shows a schematic diagram of a split tube 1 with external pressure acting on it, which acts uniformly in the radial direction towards the can 1 in a gap tube 1 inserted uniformly in the circumferential direction around the can 1 in a stator bore (not shown here). If the can 1 as shown in Figures 1a and 1b shown not pressed into a stator, the can 1 has no additional forces, as resulting from the material properties and the stiffness of the can 1 forces the external pressure p aU SEN to oppose.
  • This external pressure is caused for example by a cooling liquid, which is passed through the grooves of the laminated core (not shown here), for example, for cooling the winding and / or for transporting the cooling liquid and thus impinges on the outer surface 1a of the can 1.
  • the can 1 would not deform due to its location in the stator bore (not shown here) the gap tube 1 with its outer surface 1a on the laminated core (not shown here) would rest, which consequently supports the split tube 1 by sufficient counterforce forces can be opposed to the internal pressure by the contact with the laminated core.
  • a pump drive in which the liquid to be conveyed flows around the rotor and exerts a radially outwardly directed internal pressure on the split tube.
  • the laminated core 2 shows a schematic diagram of a detail of a laminated core 2 of the stator with pressed-in can 1.
  • the laminated core 2 has a multiplicity of grooves 3 distributed in the circumferential direction around the machine axis M and extending radially outward from the machine axis M and along the machine axis M, into which groove (not shown here) or the copper winding is introduced becomes.
  • the can 1 is inserted into the stator bore of the laminated core 2 by means of an interference fit, i. Pressed a press fit.
  • corresponding forces Fg compressive forces or compressive force
  • Fg compressive forces or compressive force
  • the can 1 is supported by the laminated core 2 through this interference fit of the can 1 and the laminated core 2.
  • this support of the can 1 effective against the laminated core 2 as long as the external pressure, ie the forces acting in the region of the grooves 3 radially inward Fp of the coolant are smaller than the forces Fg, ie the radial compressive stress of the can.
  • FIG. 3 shows a bracing diagram of the uncooled and thus not pressurized by cooling liquid, ie pressureless electrical machine, ie the state of bias of the pressed into the stator bore gap before the entire electrical machine and preferably the laminated core are acted upon with coolant, wherein the coolant is preferably performed by the grooves of the laminated core and / or by additional cooling channels of the laminated core.
  • the change in length f or the change in diameter f of the split tube fspaitrohr and the stator f Stato r or laminated core f S t a tor is applied, wherein on the Y-axis, the pressure p and in this case the joining pressure p Au SEN, quiet is applied.
  • the joining pressure p of the can increases, while at the same time the can, as illustrated by the reference symbol fspaitrohr , is continuously compressed or compressed.
  • the stator or the sheet metal package is continuously stretched, this is indicated by the reference numeral tator f S.
  • the joining pressure p Au Shen, operation is sufficient, however, to prevent deformation or buckling of the can during the operation of the electric machine. Ahead- However, for this there is a sufficient preload, ie a sufficient joining pressure PAußen, rest when pressing the can into the stator bore.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a section of a laminated core 2 of the stator is shown with a bonded can 1, wherein the can 1 is pressed in this embodiment in the stator bore of the laminated core 1 and the stator by means of interference fit or by means of, for example, a transitional fit in the Stator bore was inserted.
  • the can 1 has one on the outer surface in both variants
  • Statorbohrung or the laminated core 2 and preferably the inner wall areas between the grooves 3 of the laminated core 2 are covered with an adhesive before the split tube 1 is introduced into the stator bore. It is also conceivable that additionally or alternatively, after the introduction of the can 1 in the stator bore of the laminated core 2, an adhesive is introduced into the grooves 3 of the laminated core 2, which the outer surface 1 a of the can 1 with the grooves 3 and preferably with the open in the direction of the machine axis M region of the grooves 3 connects.
  • the laminated core 2 as shown in FIG. 6, may have an end plate 4 with a tube element 5 arranged on the end plate 4 on each of its end faces 2a.
  • the annular end plate 4 extends parallel to the end face 2a of the laminated core 2 and is preferably welded to the laminated core 2.
  • Each end disk has a central through-bore, from which projections 4a extend radially inwards, which are preferably distributed uniformly in the circumferential direction about the machine axis M.
  • a tubular element 5 is preferably arranged such that the projections 4 a of the end plate 4 in recesses 5 a or a circumferential groove 5 a of the tubular element 5, which extend from the outer surface 5 b radially inward or extends, intervene.
  • the tubular element 5 is preferably connected rigidly and / or rotationally rigidly to the end disk 4 and advantageously immovably along the machine axis M to the end disk 4.
  • the tubular element 5 in this case serves to seal off the winding heads 6, which extend parallel to the machine axis M from the laminated core 2 or the grooves (not shown here) of the Blechpa- ketes 2 and consequently also from the end plate 4 out.
  • the parallel to the machine axis M extending length of the tubular element 5 is at least as long and preferably even longer than the length of parallel to the machine axis M Wckelkexcellent extending.
  • stator according to the figure 6 with a pressed-in or merely inserted split tube and each one arranged on the end faces 2a of the laminated core 2 end plates 4 with tube member fixed thereto, creates a gap 7 and a cavity 7, which by a filling material or Filling medium or potting material can be completed.
  • the slot slots 10 can be closed with a suitable filling medium.
  • the groove slots 10 lie between a inserted in a groove 3 cover slide 9, the laminated core 2 and the split tube 1 and thus form a cavity. In this cavity, no winding 1 1 is arranged, since the cover slide 9, which extend along the machine axis M in the grooves 3, block the machine axis M directed towards the outputs of the grooves 3 and thus hold the winding in the grooves 3.
  • the can 1 is supported by end shields 8, as shown in Figure 8, by the bearing plates 8 on the inner surface 1 b or the inner wall 1 b of the can 1 and preferably at the ends of the can 1 are arranged to additionally support the split tube 1 in the region of Wckelkexcellent 6.
  • a substantially fluid-tight seal of the interior area I, i. of the region in which the rotor (not shown here) is arranged, to an outer region A is made possible by an O-ring 12 arranged between the bearing plate 8 and the can 1.
  • This O-ring 12 is preferably located in a recess 13 of the bearing plate. 8
  • the reference symbol S here denotes the bridging length, which extends from the bearing area of the bearing plate 8 to the laminated core 2 parallel to the machine axis M.
  • the bridging length S in the embodiment of the electrical machine according to FIG. 8, has a substantially short length, as a result of which support of the can 1 by means of the bearing plates 8 arranged at the ends of the can 1 is sufficient.
  • the support of the can 1 by the end shields 8, as shown in Figure 6, no longer sufficient.
  • the wall thickness of the can 1 is preferably increased or increased in the areas of the winding heads 6, and thus to allow increased rigidity of the can 1 in this area.
  • the wall thickness of the can 1 can increase either in the radial direction inwardly, as shown in the left view of Figure 9 or in the radial direction to the outside, as shown in the right view of FIG.

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Abstract

The invention relates to a method for producing an electrical machine and to an electrical machine comprising a cylindrical stator which has a central stator bore running along the machine axis in addition to at least one winding, said winding having a plurality of winding sections or conductors distributed around a machine axis, each section or conductor being housed in slots of a cylindrical laminated core of the stator element that extend in parallel along the machine axis. A fibre-reinforced, substantially cylindrical can, some sections of which are thin-walled, is pressed into the stator bore substantially coaxially with the machine axis by means of an interference fit, in order to seal the stator in a fluid-tight manner in relation to a rotor element lying inside the stator bore.

Description

Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine und Maschine mit Faserspaltrohr  Method for producing an electric machine and machine with fiber splitting tube
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine mit einem zylinderförmigen Stator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie auf eine elektrische Maschine mit einem zylinderförmigen Stator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10. The present invention relates to a method for producing an electric machine with a cylindrical stator according to the preamble of claim 1 and to an electric machine having a cylindrical stator according to the preamble of claim 10.
Elektrische Maschinen, welche beispielsweise als elektrische Motoren, um elektrische Energie in mechanische Energie zu wandeln, oder als elektrische Generatoren, um mechanische Energie in elektrische Energie zu wandeln, betrieben werden können, sind aus dem allgemein bekannten Stand der Technik bekannt. Electric machines, which can be operated, for example, as electric motors to convert electrical energy into mechanical energy or as electrical generators to convert mechanical energy into electrical energy, are known from the well-known state of the art.
Diese elektrischen Maschinen, welche zudem in Synchron- oder Asynchronmaschinen bzw. in Gleichstrom-, Wechselstrom- oder Drehstrommaschinen unterschieden werden können, weisen vorzugsweise einen Stator bzw. ein Statorelement und einen Rotor bzw. ein Rotorelement auf. These electric machines, which can also be distinguished in synchronous or asynchronous machines or in DC, AC or three-phase machines, preferably have a stator or a stator element and a rotor or a rotor element.
Der Stator ist das feststehende, unbewegliche Teil der elektrischen Maschine und bei einigen Maschinen auch gleich das Gehäuse der elektrischen Maschine. Der Stator, welcher aus einer Vielzahl von Eisenblechen konstruiert ist, welche den Kern der Induktionsspulen bilden, kann entweder den Rotor vorzugsweise vollständig umgeben oder bevorzugt vollständig von dem Rotor umgeben werden. Der Rotor ist dagegen das rotierende Teil der Maschine, welcher alternativ auch als Läufer bezeichnet wird. The stator is the stationary, immovable part of the electric machine and in some machines also the housing of the electric machine. The stator, which is constructed of a plurality of iron sheets forming the core of the induction coils, may either completely surround the rotor or preferably be completely surrounded by the rotor. The rotor, on the other hand, is the rotating part of the machine, which is alternatively referred to as a rotor.
Es ist auch möglich, dass der Stator beispielsweise bei einem Gleichstrommotor aus einem Dauermagnet mit Polschuhen und bei einem Wechselstrommotor aus einem Elektromagne- ten besteht. Wird dann elektrische Energie durch diesen Elektromagneten geleitet, entsteht ein Magnetfeld im Stator.  It is also possible for the stator to consist, for example, of a permanent magnet with pole shoes in the case of a DC motor and of an electromagnetic motor in the case of an AC motor. Then, when electrical energy is passed through this electromagnet, a magnetic field is created in the stator.
Im Fall des Gleichstrommotors besteht der Rotor aus einer Spule mit Eisenkern und ist drehbar im Magnetfeld zwischen den Polschuhen des Stators gelagert. In the case of the DC motor, the rotor consists of a coil with iron core and is rotatably mounted in the magnetic field between the pole pieces of the stator.
Der Luftspalt einer elektrischen Maschine stellt einen magnetischen Wderstand dar. Dieser Widerstand ist umso höher, je größer der Luftspalt ist. Daher sollte dieser Luftspalt so klein wie möglich gehalten werden, um die Maschine nicht mehr als notwendig zu verschlechtern. Bei flüssigkeitsgekühlten elektrischen Maschinen wird zumeist noch ein Spaltrohr in diesen Luftspalt eingebracht, um eine Abdichtung zu erreichen. Ein Spaltrohr vergrößert jedoch den Luftspalt der Maschine. Um folglich die magnetischen Eigenschaften der Maschine so gering wie möglich negativ zu beeinflussen, ist es erforderlich die Wandstärke dieses Spaltrohres so gering wie möglich zu auszubilden. Beispielsweise werden derartige Spaltrohre vorzugsweise bei sogenannten Spaltrohrpumpen, d.h. Pumpenantrieben eingesetzt, welche zur Förderung von Flüssigkeiten dienen und bei denen dementsprechend der mit dem Fördermittel gefüllte Raum nach außen hin hermetisch abgedichtet sein muss. Diese Abdichtung wird mittels des Spaltrohres erreicht, welches zwischen dem Rotor, welcher beispielsweise mit dem Fördermittel umspült wird und dem Stator angeordnet ist, um ein Eindringen der Flüssigkeit in den Stator, welcher beispielsweise ein Blechpaket mit einer entsprechenden Wicklung aufweist, zu verhindern. Durch das den Rotor umfließende und unter Druck stehende Fördermittel wird das Spaltrohr mit einer radial nach außen gerichteten Druckkraft, d.h. einem Innendruck beaufschlagt, wodurch das Spaltrohr an den Stator gepresst wird und infolgedessen durch das Blechpaket des Stators gestützt wird. Demzufolge wird durch die gleichmäßig verteilte Innendruckbelastung und die durch den Stator ermöglichte umfängliche Stützfunktion als Gegendruck eine Deformierung des vorzugsweise sehr dünnwandigen Spaltrohres vermieden. Demnach wäre eine Nutzung dieses Spaltrohres beispielsweise im Fall eines flüssigkeitsge- kühlten Elektromotors nicht denkbar, wenn hierbei die Flüssigkeit nicht entlang des Rotors, sondern durch den Stator und im Speziellen durch die Hohlräume der Nuten geleitet wird, um die Wicklung des Stators zu kühlen. In diesem Fall würde das Spaltrohr mit einem in ra- dialer Richtung nach innen wirkenden Außendruck beaufschlagt werden, dem das Spaltrohr selbst kaum einen Gegendruck entgegenbringen kann. Auch befindet sich auf der Innenseite des Spaltrohres kein das Spaltrohr stützendes Element, welches den Gegendruck zu dem durch das Kühlmedium erzeugten Außendruck aufbringen könnte. D.h., dass das Spaltroh folglich eine deutlich niedrigere Außendruckbeständigkeit als eine Innendruckbeständigkeit, wie beispielsweise im Fall der Pumpe, aufweist. Das Spaltrohr würde sich demzufolge deformieren bzw. einbeulen und zumindest abschnittsweise den Rotor berühren. Durch diese Instabilität des dünnwandigen Spaltrohres würde der Rotor bei jeder Rotation an dem Spaltroh entlang schleifen, wodurch der Rotor, das Spaltrohr und letztlich die gesamte elektrische Maschine beschädigt werden würden. The air gap of an electric machine represents a magnetic heat resistance. This resistance is the higher, the larger the air gap. Therefore, this air gap should be kept as small as possible so as not to degrade the machine more than necessary. In liquid-cooled electrical machines, a split tube is usually introduced into this air gap in order to achieve a seal. However, a canned increases the air gap of the machine. Consequently, to negatively influence the magnetic properties of the machine as little as possible, it is necessary to make the wall thickness of this split tube as small as possible. For example, such split tubes are preferably used in so-called canned pumps, ie pump drives, which serve to convey liquids and in which accordingly the space filled with the conveyor must be hermetically sealed to the outside. This sealing is achieved by means of the can, which is arranged between the rotor, which is, for example, flushed with the conveyor and the stator, in order to prevent penetration of the liquid into the stator, which has, for example, a laminated core with a corresponding winding. By means of the conveying medium flowing around the rotor and under pressure, the gap tube is subjected to a radially outwardly directed pressure force, ie an internal pressure, whereby the gap tube is pressed against the stator and as a result is supported by the laminated core of the stator. Consequently, as a counterpressure, a deformation of the preferably very thin-walled split tube is avoided by the uniformly distributed internal pressure load and the circumferential support function made possible by the stator. Accordingly, use of this can, for example in the case of a liquid-cooled electric motor would not be conceivable if the liquid is not passed along the rotor, but through the stator and in particular through the cavities of the grooves to cool the winding of the stator. In this case, the split tube would be acted upon by an external pressure acting in a radial direction inward, to which the split tube itself can hardly counterpress. Also located on the inside of the can, no crevice supporting the element, which could apply the back pressure to the external pressure generated by the cooling medium. That is, the slit furnace thus has a significantly lower external pressure resistance than an internal pressure resistance such as in the case of the pump. The split tube would consequently deform or buckle and at least partially contact the rotor. As a result of this instability of the thin-walled split tube, the rotor would drag along the split tube during each rotation, which would damage the rotor, the split tube and ultimately the entire electrical machine.
Demnach ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine sowie eine elektrische Maschine mit einem Stator sowie einem Spaltrohr zur Verfügung zu stellen, welche den kritischen radial nach innen auf das Spaltrohr gerichteten Außendruck ausgleicht, um eine Deformierung eines Spaltrohres in einer flüssig- keitsgekühlten elektrischen Maschine zu vermeiden, ohne die Wandstärke des Spaltrohres zumindest im Bereich des Blechpaketes zu erhöhen. Accordingly, it is the object of the present invention to provide a method for producing an electrical machine as well as an electric machine with a stator and a can, which compensates for the critical external pressure directed radially inwards to the can, in order to deform a can liquid-cooled electrical machine without increasing the wall thickness of the can, at least in the area of the laminated core.
Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung mittels eines Verfahrens zum Herstellen einer elektrischen Maschine mit einem zylinderförmigen Stator gemäß dem Anspruch 1 und mittels einer elektrischen Maschine mit einem zylinderförmigen Stator gemäß dem Anspruch 10. This object is achieved by the present invention by means of a method for producing an electric machine with a cylindrical stator according to claim 1 and by means of an electric machine with a cylindrical stator according to claim 10.
Demnach wird ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine mit einem zylinderförmigen Stator, welcher eine zentrische und sich entlang der Maschinenachse erstreckende Statorbohrung sowie wenigstens eine Wcklung, welche eine Vielzahl um eine Maschinen- achse verteilte und jeweils in sich parallel entlang der Maschinenachse erstreckende Nuten eines zylinderförmigen Blechpaketes des Stators aufgenommene Wicklungsabschnitte oder Leiter aufweist, umfasst, beansprucht. Accordingly, a method for producing an electric machine with a cylindrical stator, which has a central and along the machine axis extending stator bore and at least one Wecklung, which is a plurality of machine axis distributed and each in parallel along the machine axis extending grooves of a cylindrical Laminated laminated core of the stator recorded winding sections or conductors, comprises, claimed.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein faserverstärktes, im Wesentlichen zy- linderförmiges und zumindest abschnittsweise dünnwandiges Spaltrohr im Wesentlichen zentrisch zu der Maschinenachse in die Statorbohrung des Stators mittels einer Übermaßpassung eingepresst, um den Stator gegenüber einem innerhalb der Statorbohrung liegenden Rotorelement fluiddicht abzudichten. Demnach weist der Stator ein Blechpaket mit einer entsprechend in den Nuten des Blechpaktes angeordneten Wicklung auf, wobei sich die Wickelköpfe der Wicklung aus dem Blechpaket erstrecken. Der im Wesentlichen zylinderförmige Stator umgibt weiterhin vorzugsweise den ebenfalls zylinderförmigen Rotor vorzugsweise vollständig, wobei zwischen Stator und Rotor ein Maschinenspalt bzw. ein Luftspalt gebildet wird. According to the method according to the invention, a fiber-reinforced, essentially cylindrical and at least partially thin-walled split tube substantially becomes pressed concentrically to the machine axis in the stator bore of the stator by means of an interference fit to seal the stator against a lying within the stator bore rotor element fluid-tight. Accordingly, the stator has a laminated core with a winding arranged correspondingly in the grooves of the sheet metal pact, the winding heads of the winding extending out of the laminated core. The essentially cylindrical stator preferably also completely surrounds the likewise cylindrical rotor, wherein a machine gap or an air gap is formed between the stator and the rotor.
Die elektrische Maschine kann beispielsweise als elektrischer Motor oder als elektrischer Generator betrieben werden, wobei der elektrische Motor beispielsweise als ein Wechselstrommotor oder als Gleichstrom- oder (Dreiphasen-) Drehstrommotor ausgebildet sein kann. The electric machine can be operated, for example, as an electric motor or as an electric generator, wherein the electric motor can be configured, for example, as an AC motor or as a DC or (three-phase) three-phase motor.
Des Weiteren wird ein faserverstärktes Spaltrohr, welches vorzugsweise aus faserverstärkten Kunststoffen hergestellt wird, derart in den Maschinenspalt zwischen dem Stator und dem Rotor eingebracht, dass das Spaltrohr aufgrund einer Übermaßpassung, d.h. einer Presspassung, zu dem Blechpaket des Stators in die Statorbohrung hineingepresst wird, so dass das Spaltrohr und der Stator bzw. die Statorbohrung zentrisch zueinander ausgerichtet sind. Furthermore, a fiber-reinforced can, which is preferably made of fiber-reinforced plastics, is inserted into the machine nip between the stator and the rotor such that the can is due to interference fit, i. a press fit, is pressed into the laminated core of the stator in the stator bore, so that the can and the stator or the stator bore are aligned centrally with each other.
Demnach ist die Maschinenachse, welche sich durch die Statorbohrung des Stators erstreckt, gleichzeitig die Drehachse, um welche sich der vorzugsweise zylindrische Rotor, der sich ebenfall entlang der Maschinenachse erstreckt, dreht. Accordingly, the machine axis, which extends through the stator bore of the stator, at the same time the axis of rotation about which rotates the preferably cylindrical rotor, which also extends along the machine axis.
Infolgedessen ist die Maschinenachse vorzugsweise die zentrische Mittellinie des Rotors, des Stators sowie des Spaltrohres. As a result, the machine axis is preferably the centric centerline of the rotor, the stator and the can.
Das Spaltrohr weist eine zumindest abschnittsweise dünne Wandung auf, um die magneti- sehen Eigenschaften der elektrischen Maschine so gering wie möglich negativ zu beeinflussen.  The split tube has an at least partially thin wall in order to negatively influence the magnetic properties of the electrical machine as negatively as possible.
Mittels dieses Spaltrohres bzw. auch Faserspaltrohres genannt, wird eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem sich drehenden und vorzugsweise trocken zu haltenden Rotor und dem Stator, welcher beispielsweise mittels eines vorzugsweise flüssigen Kühlmediums gekühlt wird, erzeugt. Demnach wird ein Übergang des Kühlmediums von dem Stator zu dem Rotor vermieden. By means of this split tube or also called fiber split tube, a fluid-tight seal between the rotating and preferably to be kept dry rotor and the stator, which is cooled, for example by means of a preferably liquid cooling medium is generated. Accordingly, a transition of the cooling medium from the stator to the rotor is avoided.
Bevorzugt werden/wird folglich das Blechpaket und/oder die Wicklung mittels eines flüssigen Kühlmittels, welches im Wesentlichen durch die Nuten des Blechpaketes und/oder durch separat angeordnete Kühlkanäle des Blechpaktes geleitet wird, gekühlt. Preference is / are consequently the laminated core and / or the coil by means of a liquid coolant, which is passed through the grooves of the laminated core and / or by separately arranged cooling channels of the sheet metal Pact, cooled.
Die separat angeordneten Kühlkanäle des Blechpaktes sind zudem vorzugsweise zur Leitung bzw. zur Führung bzw. zum Transport von Kühlmittelflüssigkeit bzw. einem Kühlmedium in das Blechpaket eingebracht. The separately arranged cooling channels of the sheet metal pact are also preferably introduced to the line or for guiding or transporting coolant liquid or a cooling medium in the laminated core.
Das Kühlmittel, welches z.B. durch die Wicklungen des Blechpaketes fließt, übt dabei beispielsweise zumindest abschnittsweise einen radial nach innen wirkenden Umfangsdruck bzw. Außendruck auf das Spaltrohr aus, welcher im Wesentlichen geringer ist als eine durch die Übermaßpassung verursachte zumindest abschnittsweise radial nach außen wirkende und durch die Druckspannung des Spaltrohres verursachte Druckkraft. The coolant, which is e.g. flows through the windings of the laminated core exerts, for example, at least partially a radially inwardly acting circumferential pressure or external pressure on the can, which is substantially less than a caused by the interference fit at least partially radially outwardly acting and caused by the compressive stress of the can compressive force.
D.h., dass eine Deformierung bzw. ein Beulen des dünnwandigen Spaltrohres aufgrund des durch die Kühlflüssigkeit entstehenden Außendrucks dadurch vermieden werden kann, dass das Spaltrohr unter Druck in die Statorbohrung des Stators hineingepresst wird. That is, deformation or buckling of the thin-walled split tube due to the external pressure generated by the cooling liquid can be avoided by pressing the split tube under pressure into the stator bore of the stator.
Mit diesem Pressverband von Spaltrohr und Stator wird das Spaltrohr folglich vor Beschädigungen und Deformationen zumindest solange geschützt, wie der durch das Kühlmittel auf das Spaltrohr wirkende Außendruck kleiner bzw. geringer ist, als die radiale Druckkraft, wel- che vorzugsweise durch die durch den Pressverband hervorgerufene Druckspannung erzeugt wird. With this interference fit of the can and the stator, the can is thus protected from damage and deformation at least as long as the external pressure acting on the can through the coolant is less or less than the radial compressive force, which is preferably caused by the interference caused by the interference fit Compressive stress is generated.
Das Spaltrohr und der Stator weisen üblicherweise sehr unterschiedliche Steifigkeiten auf, wobei das Spaltrohr zumeist relativ gering durch den Außendruck, verursacht durch das Kühlmittel, beansprucht wird und folglich vorzugsweise stetig sich in Kontakt mit dem Stator bzw. der Statorbohrung bzw. dem Blechpaket des Stators befindet. Solange dieser beschriebene Kontakt besteht, kann das Spaltrohr auch mit einem erhöhten Flüssigkeitsdruck beaufschlagt werden, ohne sich zu deformieren bzw. zu beulen. Die minimal mögliche Wandstärke des Spaltrohres ergibt sich hierbei zum einen aus der Forderung nach der Dichtigkeit gegen das Kühlmittel und zum anderen aus der The split tube and the stator usually have very different stiffnesses, wherein the split tube is usually relatively low by the external pressure, caused by the coolant, claimed and consequently preferably continuously in contact with the stator or the stator bore or the laminated core of the stator , As long as this contact described exists, the split tube can also be subjected to an increased liquid pressure without deforming or buckling. The minimum possible wall thickness of the split tube results here on the one hand from the requirement for the seal against the coolant and on the other hand from the
Montierbarkeit des Spaltrohres in die Statorbohrung, um eine ausreichende bzw. notwendige Vorspannung des Spaltrohres zu erreichen. Mountability of the can in the stator bore, in order to achieve a sufficient or necessary bias of the can.
Die Druckbeständigkeit des Spaltrohres gegen den von dem Kühlmittel verursachten Außendruck kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dadurch erreicht werden, indem zumindest abschnittsweise eine äußere Oberfläche des Spaltrohres und/oder eine Innenwand des Stators mit einem im Wesentlichen pastösen Klebstoff behandelt wird, bevor das Spalt- rohr im Wesentlichen zentrisch zu der Maschinenachse in die Statorbohrung des Stators eingepresst wird. The pressure resistance of the can with respect to the external pressure caused by the coolant can be achieved by at least partially treating an outer surface of the can and / or an inner wall of the stator with a substantially pasty adhesive before the can Essentially concentric with the machine axis is pressed into the stator bore of the stator.
Dadurch wird das Spaltrohr nicht nur in die Statorbohrung eingepresst, sondern auch mit dem Stator bzw. mit dem Blechpaket verklebt. Die Nuten des Stators, in welchen die Wick- lung und vorzugsweise die Kupferwicklung angeordnet ist, wird dabei nicht komplett verschlossen. Lediglich ein kleiner Teil des Klebstoffes, welcher durch das Einpressen des Spaltrohres in die Statorbohrung verdrängt wird, wird in die Nuten hineingeschoben. As a result, the can is not only pressed into the stator bore, but also bonded to the stator or to the laminated core. The slots of the stator, in which the winding and preferably the copper winding is arranged, are not completely closed. Only a small part of the adhesive, which is displaced by the press-fitting of the can into the stator bore, is pushed into the grooves.
Eine derartige zusätzliche kraftschlüssige Verbindung kann beispielsweise auch von Nutzen sein, wenn die radiale erforderliche Vorspannung des Spaltrohres zur Kompensation des Außendruckes allein nicht mehr ausreicht, weil beispielsweise die Grenze der zulässigen Spannung im Spaltrohr überschritten wird. Such an additional non-positive connection can also be useful, for example, if the radial required preload of the can to compensate for the external pressure alone is no longer sufficient, because, for example, the limit of the permissible voltage in the can is exceeded.
Dies tritt beispielsweise vor allem bei elektrischen Maschinen ab einen definierten Durchmesser, d.h. folglich bei größer dimensionierten elektrischen Maschinen, wie z.B. einem Tur- bogenerator auf, bei denen das Spaltrohr folglich auch eine dickere Wandung aufweist, als bei den oben beschriebenen kleiner dimensionierten elektrischen Maschinen, wie beispielsweise einem elektrischen Antriebsmotor eines Pkws, da sich der Luftspalt bzw. der Maschinenspalt zwischen dem Rotor und dem Stator auch bei größer dimensionierten elektrischen Maschinen nicht vergrößern soll.  This occurs, for example, above all in electrical machines from a defined diameter, i. consequently, for larger sized electrical machines, such as e.g. a tur- bogenerator, in which the can thus also has a thicker wall than in the above-described smaller sized electric machines, such as an electric drive motor of a passenger car, as the air gap or the machine gap between the rotor and the stator also should not increase in larger sized electrical machines.
Infolgedessen weist das dickwandige Spaltrohr eine festere und folglich schlechter einpressbare Wandung auf, so dass das dickwandige Spaltrohr keine entsprechende Übermaßpassung mit der Statorbohrung mehr aufweisen kann, bei welcher eine ausreichende Vorspannung zwischen Spaltrohr und Stator ermöglich wird. Das Spaltrohr wird folglich in die Statorbohrung beispielsweise lediglich als Übergangspassung ausgebildet, eingepresst. Infolgedessen kann eine zusätzliche Verklebung dieses Spaltrohres mit dem Blechpaket zu der erforderlichen Steifigkeit des Spaltrohres führen, um ein Beulen des Spaltrohres aufgrund durch Kühlmittel entstehender Druckkräfte zu vermei- den. As a result, the thick-walled split tube has a firmer and consequently less pressable wall, so that the thick-walled split tube can no longer have a corresponding interference fit with the stator bore, in which sufficient preload between the split tube and the stator is made possible. The split tube is thus formed in the stator bore, for example, only as a transition fit, pressed. As a result, an additional bonding of this can with the laminated core can lead to the required rigidity of the can, in order to avoid bulging of the can due to pressure forces arising from the coolant.
Eine weitere Möglichkeit, um eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise aufgrund der oben genannten Faktoren, zwischen dem Spaltrohr und dem Stator herzustellen, ist der Verguss des Spaltrohres, welcher zusätzlich zum Einpressen und/oder Einkleben des Spaltrohres durchgeführt werden kann. Another way to produce an additional frictional connection, for example due to the factors mentioned above, between the can and the stator, is the potting of the can, which can be performed in addition to pressing and / or gluing the can.
Dazu wird in einer bevorzugten Ausführungsform vor dem Einpressen des Spaltrohres jeweils an den Stirnseiten des zylinderförmigen Stators eine sich im Wesentlichen parallel zu den Stirnseiten erstreckende und im Wesentlichen zentrisch mit der Maschinenachse gela- gerte ringförmige Endscheibe mit dem Blechpaket verbunden, welche gleichmäßig um die Maschinenachse verteilte und sich von der Maschinenachse radial nach außen erstreckende Aussparungen aufweist, durch welche die Wicklung ebenso geführt wird, wie durch die Nuten des Blechpaketes und an welcher Endscheibe jeweils ein zentrisch zu der Maschinenachse ausgerichtetes Rohrelement zur Wckelkopfabschottung angeordnet wird. For this purpose, in a preferred embodiment, prior to the press-fitting of the can, an end plate extending substantially parallel to the end faces and substantially centrally mounted with the machine axis annular end disk is connected to the laminated core, which evenly distributed around the machine axis and has radially outwardly extending recesses from the machine axis, through which the winding is guided as well as through the grooves of the laminated core and at which end plate in each case a centrally aligned to the machine axis pipe element is arranged for Wckelkopfabschottung.
Das Rohrelement, welches auch als Wckelkopfabschottung bezeichnet werden kann, wird dabei in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform im Wesentlichen biegesteif in Richtung der Maschinenachse und/oder im Wesentlichen unbeweglich entlang der Maschinenachse und/oder verdrehsteif um die Maschinenachse im Bereich einer zentrischen Bohrung der Endscheibe angeordnet. The tubular element, which can also be referred to as Wckelkopfabschottung, is arranged in a further preferred embodiment substantially rigid in the direction of the machine axis and / or substantially immovable along the machine axis and / or torsionally rigid about the machine axis in the region of a central bore of the end plate.
Demnach sind die Endscheiben vorzugsweise ringförmige Elemente, welche eine zentrische Bohrung aufweisen, deren Durchmesser im Wesentlichen dem Durchmesser der Accordingly, the end plates are preferably annular elements which have a central bore whose diameter is substantially equal to the diameter of the
Statorbohrung entspricht. Stator bore corresponds.
Vorzugsweise weist die zentrische Bohrung der Endscheibe jedoch einen größeren Durchmesser, als den Statorbohrungsdurchmesser auf. Preferably, however, the central bore of the end plate has a larger diameter than the Statorbohrungsdurchmesser.
Des Weiteren ist der Außendurchmesser der Endscheiben im Wesentlichen gleich groß be- züglich dem Außendurchmesser des Stators bzw. des Blechpaketes des Stators, so dass die Endscheiben an die Stirnseiten des Stators bzw. dem Blechpaketes des Stators angeordnet werden können, ohne eine Erhebung oder Vertiefung zum Außendurchmesser des Stators zu bilden. Die Aussparungen der Endscheiben, welche sich dementsprechend von der zentrischen Bohrung der Endscheibe radial nach außen erstrecken, weisen im Wesentlichen die gleiche Form auf, wie die in einem orthogonal zu Maschinenachse verlaufenden Querschnitt betrachteten Nuten des Blechpaketes. Infolgedessen bilden die Aussparungen beim Anordnen der Endscheiben an die Stirnseiten des Blechpaketes eine sich entlang der Maschinenachse erstreckende Verlängerung der Nuten. Furthermore, the outer diameter of the end disks is substantially the same size with respect to the outer diameter of the stator or the laminated core of the stator, so that the Endscheiben can be arranged on the end faces of the stator or the laminated core of the stator without forming a protrusion or depression to the outer diameter of the stator. The recesses of the end disks, which accordingly extend radially outwardly from the central bore of the end disk, have substantially the same shape as the grooves of the laminated core which are viewed in a cross section extending orthogonally to the machine axis. As a result, the recesses in arranging the end plates on the end faces of the laminated core form an extension of the grooves extending along the machine axis.
Demnach werden vorzugsweise zuerst die Endscheiben an die Stirnseiten des Blechpaketes beispielsweise mittels einer Schweißverbindung angeordnet, bevor die Wicklung in die Nuten und folglich auch in die Aussparungen der Endscheiben gelegt wird, wobei sich die Wckel- köpfe folglich nicht nur außerhalb des Blechpaketes, sondern somit auch außerhalb derAccordingly, the end plates are preferably first arranged on the end faces of the laminated core, for example by means of a welded connection, before the winding is placed in the grooves and consequently also in the recesses of the end plates, the heads consequently not only outside the laminated core, but thus also except for
Endscheiben befinden und sich folglich regelrecht von den Endscheiben, parallel zu der Maschinenachse, weg erstrecken. Endscheiben are and therefore literally from the end plates, parallel to the machine axis, extend away.
Die Endscheiben können jedoch nicht nur mittels eines Verbindungsschweißverfahrens, wie beispielsweise dem Schutzgasschweißen, dem Wderstandsschweißen, dem Kaltpressschweißen, dem Reibschweißen, dem Laserstrahlschweißen, oder dem Elektronenstrahl- schweißen, sondern auch über Lötverbindungen oder mittels umformtechnischer Fügeverfahren, wie beispielsweise über Blind- und/oder Stanznieten miteinander verbunden werden. Zudem ist es denkbar, dass die Endscheiben auch mittels eines Klebstoffes oder über bekannte Schraub- oder Stiftverbindungen an die Stirnseiten des Blechpaketes angeordnet werden. However, the end plates can not only by means of a joint welding process, such as inert gas welding, resistance welding, cold pressure welding, friction welding, laser beam welding, or electron beam welding, but also via solder joints or by forming joining processes, such as blind and / or Punch rivets are interconnected. In addition, it is conceivable that the end plates are also arranged by means of an adhesive or by known screw or pin connections to the end faces of the laminated core.
Nachdem die Wcklung in den Stator bzw. in die Nuten des Blechpaketes sowie in die Aus- sparungen der Endscheiben eingefügt wurde, werden an jeder Endscheibe ein Rohrelement angeordnet, welches sich in entlang der Maschinenachse erstreckt und zentrisch zu der Maschinenachse ausgerichtet ist. Dieses Rohrelement dient der Abschottung der Wickelköpfe, wenn in einer bevorzugten Ausführungsform ein zwischen dem Spaltrohr und dem Rohrelement verbleibender Spalt mit einem Füllmaterial aufgefüllt wird. Demnach verbindet sich die äußere Oberfläche des Spaltrohres im Bereich der Wckelköpfe mit der inneren Oberfläche des Rohrelementes bzw. der Wckelkopfabschottung über eine entsprechende Füllmasse, welche vorzugsweise aus Polyurethan (PU) besteht. After the washer has been inserted into the stator or into the grooves of the laminated core and into the recesses of the end disks, a tubular element is arranged on each end disk, which extends in the machine axis and is aligned centrally with the machine axis. This tube element is used to foreclose the winding heads, if in a preferred embodiment, a gap remaining between the gap tube and the tube element is filled up with a filling material. Accordingly, the outer surface of the can connects in the region of Wckelköpfe with the inner surface of the tube element or the Wckelkopfabschottung via a corresponding filling compound, which preferably consists of polyurethane (PU).
Es ist zudem jedoch denkbar, dass die Füllmasse bzw. das Füllmaterial beispielsweise auch aus Polyethylen (PE), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylacetat (PVA), Moosgummi oder auch aus Chloropren-Kautschuk besteht. However, it is also conceivable that the filling material or the filling material, for example, from polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), polyvinyl acetate (PVA), sponge rubber or chloroprene rubber.
Demnach ermöglicht das Rohrelement eine ausreichende Abschottung der Wckelköpfe gegenüber der Füllmasse und stellt gleichzeitig ein Gegenelement dar, um die Füllmasse zwi- sehen dem Spaltrohr und dem Rohrelement anzuordnen, um eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Spaltrohr und dem Stator bzw. dem Blechpaket zu ermöglichen. Accordingly, the tube element allows sufficient foreclosure of Wckelköpfe compared to the filling material and at the same time represents a counter element to see the filling between the split tube and the pipe element to allow an additional frictional connection between the can and the stator or the laminated core.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Füllmasse bzw. das Füllmaterial nicht nur in den Spalt zwischen dem Spaltrohr und dem Rohrelement angeordnet, sondern auch zusätzlich in die zwischen den Nuten des Blechpaketes eingeführten Deckschiebern und dem Spaltrohr verbliebenen Hohlräume eingegossen, um eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Spaltrohr und dem Blechpaket zu ermöglichen. In a further preferred embodiment, the filling compound or the filling material is not only arranged in the gap between the can and the tubular element, but also additionally poured into the inserted between the grooves of the laminated core cover slide and the gap tube cavities to an additional frictional connection between to allow the can and the laminated core.
Die Deckschieber, welche sich im Wesentlichen parallel zu der Maschinenachse erstrecken, werden vorzugsweise in jede Nut zum Verschließen der Nuten in Richtung der Maschinenachse eingebracht. The cover slides, which extend substantially parallel to the machine axis, are preferably introduced into each groove for closing the grooves in the direction of the machine axis.
Damit entsteht folglich ein Spalt bzw. ein Hohlraum zwischen den Deckschiebern, dem Blechpaket und dem Spaltrohr, welcher mittels des Füllmaterials ausgegossen wird. Da in diesem Fall keine Kühlung der Wcklung mittels einer geeigneten Kühlflüssigkeit über die Nuten des Blechpaketes mehr erfolgen kann, weist das Blechpaket bevorzugt separate Kühlkanäle auf, welche sich vorzugsweise gleichmäßig voneinander beabstandet um die Maschinenachse verteilen und sich entlang der Maschinenachse erstrecken. Das Blechpaket kann auch mehrere Reihen von in radialer Richtung betrachtet hintereinander angeordneten Kühlkanälen aufweisen, wobei die Kühlkanäle dabei vorzugsweise versetzt zueinander angeordnet sind. Thus, there is a gap or a cavity between the cover slides, the laminated core and the can, which is poured by means of the filling material. Since cooling of the washer by means of a suitable cooling liquid can no longer take place via the grooves of the laminated core, the laminated core preferably has separate cooling channels which are preferably distributed uniformly around the machine axis and extend along the machine axis. The laminated core may also have a plurality of rows of cooling channels arranged one behind the other as viewed in the radial direction, wherein the cooling channels are preferably arranged offset from one another.
Es ist auch denkbar, dass die Kühlkanäle unsystematisch um die Maschinenachse verteilt sind. It is also conceivable that the cooling channels are distributed unsystematically around the machine axis.
Bei einigen Ausführungsformen sind die Kühlkanäle beispielsweise in radialer Richtung von der Maschinenachse aus betrachtet hinter den Nuten angeordnet. Bei anderen Ausführungsformen ist es möglich, dass die Kühlkanäle in radialer Richtung betrachtet zwischen den Nuten des Blechpaketes, d.h. in den sogenannten Zähnen des Blechpaketes angeordnet sind. For example, in some embodiments, the cooling channels are located behind the grooves in a radial direction as viewed from the machine axis. In other embodiments, it is possible that the cooling channels viewed in the radial direction between the grooves of the laminated core, i. are arranged in the so-called teeth of the laminated core.
Demzufolge weisen auch die Endscheiben Bohrungen auf, deren Lage der Anordnung der Kühlkanäle in dem Blechpaket entspricht, da diese Bohrungen vorzugsweise die Eingänge zu den Kühlkanälen über die Endscheiben bilden. Consequently, the end disks also have holes whose position corresponds to the arrangement of the cooling channels in the laminated core, since these bores preferably form the inputs to the cooling channels via the end disks.
Beispielsweise kann in den Bereichen außerhalb des Stators, d.h. in den Bereichen der Wickelköpfe die Stützwirkung durch die Vorspannung und/oder Verklebung des Spaltrohres und/oder durch das Ausfüllen der Spalten und Hohlräume mit Füllmaterial, d.h. durch den Formschluss mit den Nuten, dennoch nicht ausreichend gegeben sein. For example, in the areas outside the stator, i. in the areas of the winding heads, the supporting effect by the bias and / or adhesion of the can and / or by filling the gaps and voids with filler, i. be given by the positive connection with the grooves, yet not sufficient.
In diesem Fall ist es möglich, dass das Spaltrohr in den Bereichen der Wckelköpfe durch an einer inneren Oberfläche des Spaltrohres angeordnete Lagerschilde abgestützt wird. In this case, it is possible that the split tube is supported in the areas of Wckelköpfe by arranged on an inner surface of the split tube end shields.
Es ist jedoch anzumerken, dass vorzugsweise bei der Kombination aus Spaltrohr und zusätzlichem Verguss mittels eines Füllmittels automatisch eine höhere Festigkeit des Spaltrohres zudem durch die im Bereich der Wickelköpfe angebrachten und mitvergossenen Rohrelemente gegeben ist. It should be noted, however, that in the case of the combination of can and additional casting by means of a filler, a higher strength of the can is moreover automatically given by the tube elements attached and molded in the area of the end turns.
Durch die oben aufgeführten Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine mit einem vorzugsweise dünnwandigen Spaltrohr wird die Herstellung der elektrischen Maschine im Vergleich zu den bisher aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannten Verfahren erheblich vereinfacht und folglich kostengünstiger. Zudem wird eine elektrische Maschine mit einem zylinderförmigen Stator mit wenigstens einer Wicklung, welche eine Vielzahl um die Maschinenachse verteilte und jeweils in sich parallel entlang der Maschinenachse erstreckende Nuten eines zylinderförmigen Blechpaketes des Statorelementes aufgenommene Wicklungsabschnitte oder Leiter aufweist, bean- sprucht. By the above-mentioned method for producing an electrical machine with a preferably thin-walled split tube, the production of the electric machine compared to the previously known from the general state of the art process is considerably simplified and therefore more cost-effective. In addition, an electric machine with a cylindrical stator with at least one winding, which has a multiplicity of winding sections or conductors distributed around the machine axis and in each case extending in parallel along the machine axis extending grooves of a cylindrical laminated core of the stator.
Dabei weist der Stator der erfindungsgemäßen Maschine eine im Wesentlichen zentrische und sich entlang der Maschinenachse erstreckende Statorbohrung auf, in welcher ein faserverstärktes und im Wesentlichen zylinderförmiges und zumindest abschnittsweise dünnwan- diges Spaltrohr mittels Übermaßpassung eingepresst ist, um eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem Stator und einem innerhalb der Statorbohrung liegendem Rotorelement zu ermöglichen. In this case, the stator of the machine according to the invention has a substantially centric and along the machine axis extending stator bore, in which a fiber-reinforced and substantially cylindrical and at least partially thin-walled canned tube is pressed by interference fit to a fluid-tight seal between the stator and inside allow the stator bore lying rotor element.
Die erfindungsgemäße Maschine ist beispielsweise ein Wechselstrommotor, dessen Stator ein Blechpaket mit sich in dem Blechpaket entlang der Maschinenachse und radial nach außen erstreckenden Nuten sowie eine in den Nuten verlaufende Wcklung aufweist. The machine according to the invention is, for example, an AC motor, the stator of which has a laminated core with grooves extending in the laminated core along the machine axis and radially outward grooves, and a washer running in the grooves.
Es ist jedoch auch denkbar, dass die erfindungsgemäße elektrische Maschine eine Gleichstrom- oder Drehstrommaschine bzw. eine Synchron- oder Asynchronmaschine ist, welche als Motor oder als Generator betrieben werden kann. However, it is also conceivable that the electric machine according to the invention is a DC or three-phase machine or a synchronous or asynchronous machine, which can be operated as a motor or as a generator.
Die Maschinenachse ist gleichzeitig vorzugsweise die Drehachse des Rotors bzw. des Rotorelementes, um welche sich der zylinderförmige Rotor dreht und folglich die zentrische Mittellinie, welche sich durch die Statorbohrung erstreckt. At the same time, the machine axis is preferably the axis of rotation of the rotor or of the rotor element about which the cylindrical rotor rotates, and consequently the center centric line which extends through the stator bore.
Die äußere Oberfläche des dünnwandigen Spaltrohrs und/oder die innere Oberfläche der Statorbohrung bzw. des Stators bzw. des Blechpaketes sind/ist in einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Klebstoff überzogen, welcher sich folglich nach dem Einpressen des Spaltrohres in die Statorbohrung teilweise in die Nuten des Blechpaktes verdrängen lässt. Durch diese zusätzliche Klebeverbindung kann eine erhöhte formschlüssige Verbindung zwischen dem Stator bzw. dem Blechpaket und dem Spaltrohr erreicht werden. The outer surface of the thin-walled split tube and / or the inner surface of the stator bore or the stator or the laminated core are / is coated in a preferred embodiment with an adhesive, which consequently after pressing the can into the stator bore partially into the grooves of the Can displace Blechpaktes. Through this additional adhesive connection, an increased positive connection between the stator or the laminated core and the split tube can be achieved.
Das Spaltrohr weist vorzugsweise eine sich entlang der Maschinenachse erstreckende Länge auf, welche im Wesentlichen länger ist als eine sich entlang der Maschinenachse erstre- ckende Länge des Blechpaketes. Damit erstreckt sich das Spaltrohr bevorzugt nicht nur innerhalb des Blechpaketes, sondern auch außerhalb im Bereich der Wickelköpfe. The gap tube preferably has a length extending along the machine axis, which length is substantially longer than a length of the laminated core extending along the machine axis. Thus, the split tube preferably extends not only within the laminated core, but also outside in the field of winding heads.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Stator an den Stirnseiten zusätz- lieh parallel zu den Stirnseiten erstreckende Endscheiben auf, an denen im Bereich einer um die Maschinenachse verlaufenden Statorbohrung des Stators jeweils ein im Wesentlichen mit der Maschinenachse zentriertes und im Wesentlichen orthogonal zu der Endscheibe ausgerichtetes und sich von dem Statorelement wegstreckendes Rohrelement zur Wckel- kopfabschottung angeordnet ist. In a further preferred embodiment, the stator has on the end sides additionally borrowed parallel to the end faces extending end plates on which in the region of a running around the machine axis stator bore of the stator in each case a substantially centered with the machine axis and aligned substantially orthogonal to the end plate and the pipe element extending away from the stator element is arranged to form a wedge head bulkhead.
Die Anordnung und Ausführung bzw. Ausbildung der Endscheiben entspricht der oben bereits beschriebenen Anordnung und Ausführung der Endscheiben. The arrangement and design or training of the end plates corresponds to the above-described arrangement and design of the end plates.
Zudem wird angemerkt, dass die Endscheiben sich im Wesentlichen von der zentrischen Bohrung radial nach innen erstreckende und im Wesentlichen um die Maschinenachse ver- teilte Vorsprünge aufweisen, welche in Ausnehmungen oder eine im Wesentlichen in Um- fangsrichtung des Rohrelementes verlaufende und vorzugsweise durchgängige Nut des Rohrelementes, welche sich vorzugsweise von der äußeren Oberfläche des Rohrelementes radial nach innen erstrecken bzw. erstreckt, eingreifen, um das Rohrelement im Wesentlichen biegesteif bezüglich der Endscheibe sowie unbeweglich entlang der Maschinenachse und zudem beispielsweise auch verdrehsteif gegenüber der Endscheibe mit der Endscheibe zu arretieren. In addition, it is noted that the end disks essentially have projections which extend radially inwardly from the central bore and are distributed essentially around the machine axis, which projections are in recesses or a groove of the pipe element extending essentially in the circumferential direction of the pipe element and preferably continuous which preferably extends radially inwardly from the outer surface of the tubular element, engage to substantially rigidly lock the tubular element with respect to the end plate and immovably along the machine axis and also, for example, torsionally rigid with the end plate with respect to the end plate.
Die Anzahl und die Anordnung der um die Maschinenachse verteilt angeordneten Vorsprünge und/oder der dementsprechenden Ausnehmungen ist nicht festgelegt und kann je nach konstruktiver bzw. dimensionaler Auslegung der Endscheiben bzw. des Rohrelementes variabel gestaltet werden. The number and arrangement of the machine axis distributed around the projections and / or the corresponding recesses is not fixed and can be made variable depending on the constructive or dimensional design of the end plates or the tubular element.
Das Spaltrohr wird vorzugsweise im Bereich der Wckelköpfe von Lagerschilden gestützt, welche sich an der inneren Oberfläche bzw. an der Innenseite des Spaltrohres anordnen. The split tube is preferably supported in the region of Wckelköpfe of end shields, which are arranged on the inner surface or on the inside of the can.
Die Lagerschilde sind demzufolge vorzugsweise ein Bestandteil der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Spaltrohr in den Bereichen der Wickelköpfe zumindest einen Abschnitt mit einer größeren Wandstärke auf, als in den Bereichen des Blechpaketes. Dies ist bedingt durch eine kritische Überbrückungslänge zwischen den Lagerschilden bzw. zwischen den Lagerschilden und dem in dem Blechpaket befindlichen Spaltrohrbereich, bei welcher die Abstützung des Spaltrohres durch die Lagerschilde nicht mehr ausreichend gegeben ist. Folglich reduziert bzw. verhindert eine Erhöhung der Wandstärke des Spaltrohres in dem Bereich der Wickel köpfe ein Verformen bzw. Deformieren des Spaltrohres bzw. der Spaltrohrenden im Bereich der Wickelköpfe. The end shields are therefore preferably a part of the electric machine according to the invention. In a further preferred embodiment, the can has at least one section with a greater wall thickness in the areas of the winding heads than in the areas of the laminated core. This is due to a critical bridging length between the end shields or between the end shields and the canned area located in the laminated core, in which the support of the can through the end shields is no longer sufficient. Consequently, reducing or preventing an increase in the wall thickness of the can in the region of the winding heads deforming or deforming the can or the can ends in the winding heads.
Die Erhöhung der Wandstärke kann dabei beispielsweise radial nach innen oder auch radial nach außen erfolgen. Es ist auf jeden Fall die Montierbarkeit des Rotors bei der Wandstärkenerhöhung zu gewährleisten bzw. zu beachten. The increase in the wall thickness can be done, for example, radially inward or radially outward. It is in any case to ensure the assembly of the rotor in the wall thickness increase or to observe.
Zudem oder auch alternativ dazu kann die Überbrückungslänge durch ein weiteres Hineinreichen der Lagerschilde, bis beispielsweise sogar in die Nähe oder in den Bereich des Blechpaketes, verringert werden, wobei jedoch auf die Vermeidung von Wrbelströmen in den Lagerschilden geachtet werden muss. In addition or as an alternative, the bridging length can be reduced by further insertion of the end shields, for example even into the vicinity of or in the region of the laminated core, but care must be taken to avoid the flow of wrinkles in the end shields.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft ein zylinder- förmiger Stator mit in der Statorbohrung eingepresstem faserverstärktem Spaltrohr dargestellt wird. Further advantages, objects and characteristics of the present invention will be explained with reference to the following description of the appended drawing, in which an example of a cylindrical stator is shown with fiber-reinforced can pressed into the stator bore.
Komponenten, welche in den Figuren wenigstens im Wesentlichen hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmen, können hierbei mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sein, wobei diese Komponenten nicht in allen Figuren gekennzeichnet und erläutert sein müssen.  Components which at least substantially coincide in the figures with respect to their function may in this case be identified by the same reference symbols, these components not having to be identified and explained in all figures.
In den Figuren zeigen: In the figures show:
Fig.1a eine Prinzipskizze eines Spaltrohres mit darauf wirkendem Außendruck; Fig.1 b eine Prinzipskizze eines deformierten Spaltrohres mit darauf wirkendem Außendruck; 1a shows a schematic diagram of a can with an external pressure acting thereon; 1 b is a schematic diagram of a deformed split tube with external pressure acting thereon;
Fig.2 eine Prinzipskizze eines Ausschnittes eines Blechpakets des Stators mit ein- gepresstem Spaltrohr; 2 is a schematic diagram of a detail of a laminated core of the stator with a pressed-in can;
Fig.3 ein Verspannungsdiagramm der ungekühlten und damit nicht durch Kühlflüssigkeit unter Druck stehenden, d.h. drucklosen elektrischen Maschine; Fig.4 ein Verspannungsdiagramm der gekühlten und damit durch die Kühlflüssigkeit mit Druck beaufschlagten, d.h. unter Druck stehenden elektrischen Maschine; Fig. 3 is a tension diagram of the uncooled and thus not pressurized by cooling fluid, i. pressureless electrical machine; Figure 4 is a tension diagram of the cooled and thus pressurized by the cooling liquid, i. pressurized electric machine;
Fig.5 eine Prinzipskizze eines Ausschnittes eines Blechpaketes des Stators mit verklebtem Spaltrohr; 5 is a schematic diagram of a section of a laminated core of the stator with glued split tube;
Fig.6 eine Prinzipskizze eines Ausschnittes eines Blechpaketes des Stators mit 6 is a schematic diagram of a section of a laminated core of the stator
Spaltrohr, Endscheibe und Rohrelement;  Canned tube, end plate and tube element;
Fig.7 eine Prinzipskizze eines Ausschnittes eines Blechpaketes des Stators mit A principle sketch of a section of a laminated core of the stator with
Spaltrohr und Füllmaterial;  Canned and filling material;
Fig.8 eine Prinzipskizze eines Ausschnittes eines Blechpaketes des Stators mit auf 8 is a schematic diagram of a section of a laminated core of the stator with on
Lagerschilden gelagertem Spaltrohr; und Fig.9 eine Prinzipskizze eines Ausschnittes eines Blechpaketes des Stators mit auf  Bearing shields stored split tube; and FIG. 9 shows a schematic diagram of a section of a laminated core of the stator with
Lagerschilden gelagertem Spaltrohr, dessen Endabschnitte eine vergrößerte Wandstärke aufweisen.  Bearing stored canned pipe whose end portions have an increased wall thickness.
Fig.1a zeigt eine Prinzipskizze eines Spaltrohres 1 mit darauf wirkendem Außendruck paUßen, welcher bei einem in eine Statorbohrung (hier nicht gezeigt) eingelegtem Spaltrohr 1 gleichmäßig in Umfangsrichtung um das Spaltrohr 1 verteilt in radialer Richtung nach innen auf das Spaltrohr 1 einwirkt. Ist das Spaltrohr 1 wie in den Figuren 1a und 1 b gezeigt nicht in eine Statorbohrung eingepresst, hat das Spaltrohr 1 keine zusätzlichen Kräfte, als die aus der Materialbeschaffenheit bzw. der Steifigkeit des Spaltrohres 1 resultierenden Kräfte dem Außendruck paUßen entgegen zu setzen. Bei andauerndem bzw. sich erhöhendem Außendruck paUßen kann die dem Außendruck paUßen gegengerichtete Druckkraft des Spaltrohres 1 , welche das Spaltrohr aufgrund seiner Steifigkeit aufbringt, diesen Außendruck paUßen nicht mehr kompensieren und das Spaltrohr 1 beginnt sich zu deformieren bzw. zu beulen, wie es in Fig.1 b gezeigt wird. 1a shows a schematic diagram of a split tube 1 with external pressure acting on it, which acts uniformly in the radial direction towards the can 1 in a gap tube 1 inserted uniformly in the circumferential direction around the can 1 in a stator bore (not shown here). If the can 1 as shown in Figures 1a and 1b shown not pressed into a stator, the can 1 has no additional forces, as resulting from the material properties and the stiffness of the can 1 forces the external pressure p aU SEN to oppose. With continuous or increasing external pressure p ud can Shen the external pressure p auUn counteracting pressure force of the can 1, which applies the can because of its stiffness, this external pressure p uS Shen no longer compensate and the can 1 begins to deform or to bumps, as shown in Figure 1 b.
Dieser Außendruck wird beispielsweise durch eine Kühlflüssigkeit verursacht, welche durch die Nuten des Blechpakets (hier nicht gezeigt) beispielsweise zur Kühlung der Wicklung und/oder zum Transport der Kühlflüssigkeit geleitet wird und folglich auf die äußere Oberfläche 1a des Spaltrohres 1 auftrifft. This external pressure is caused for example by a cooling liquid, which is passed through the grooves of the laminated core (not shown here), for example, for cooling the winding and / or for transporting the cooling liquid and thus impinges on the outer surface 1a of the can 1.
Würde dagegen das Spaltrohr 1 mit einer Druckkraft beaufschlagt werden, welche an der inneren Oberfläche 1 b des Spaltrohres 1 angreift und folglich radial nach außen gerichtet ist, würde sich das Spaltrohr 1 aufgrund seiner Lage in der Statorbohrung (hier nicht gezeigt) nicht deformieren, da das Spaltrohr 1 mit seiner äußeren Oberfläche 1a an dem Blechpaket (hier nicht gezeigt) anliegen würde, welches das Spaltrohr 1 folglich abstützt, indem ausreichende Gegenkräfte durch die Berührung mit dem Blechpaket dem Innendruck entgegengesetzt werden können. Dies ist beispielsweise bei einem Pumpenantrieb der Fall, bei welchem die zu fördernde Flüssigkeit den Rotor umspült und einen radial nach außen gerichteten Innendruck auf das Spaltrohr ausübt. If, on the other hand, the can 1 were subjected to a compressive force acting on the inner surface 1b of the can 1 and consequently directed radially outward, the can 1 would not deform due to its location in the stator bore (not shown here) the gap tube 1 with its outer surface 1a on the laminated core (not shown here) would rest, which consequently supports the split tube 1 by sufficient counterforce forces can be opposed to the internal pressure by the contact with the laminated core. This is the case, for example, in the case of a pump drive, in which the liquid to be conveyed flows around the rotor and exerts a radially outwardly directed internal pressure on the split tube.
In der Fig.2 ist eine Prinzipskizze eines Ausschnittes eines Blechpakets 2 des Stators mit eingepresstem Spaltrohr 1 dargestellt. Das Blechpaket 2 weist eine Vielzahl von sich in Um- fangsrichtung um die Maschinenachse M verteilte und von der Maschinenachse M radial nach außen erstreckende sowie entlang der Maschinenachse M verlaufende Nuten 3 auf, in welchen die Wcklung (hier nicht gezeigt) bzw. die Kupferwicklung eingebracht wird. 2 shows a schematic diagram of a detail of a laminated core 2 of the stator with pressed-in can 1. The laminated core 2 has a multiplicity of grooves 3 distributed in the circumferential direction around the machine axis M and extending radially outward from the machine axis M and along the machine axis M, into which groove (not shown here) or the copper winding is introduced becomes.
Gemäß der Fig.2 ist das Spaltrohr 1 in die Statorbohrung des Blechpaketes 2 mittels einer Übermaßpassung, d.h. einer Presspassung eingepresst. Demzufolge entstehen durch diesen Pressverband in dem Spaltrohr 1 entsprechende Kräfte Fg (Druckkräfte bzw. Druck- kraft), nämlich durch die radiale Druckspannung im Spaltrohr, welche die durch das Kühlmittel entstehenden Kräfte Fp, nämlich den Außendruck bzw. die Außendruckkraft, kompensieren. According to FIG. 2, the can 1 is inserted into the stator bore of the laminated core 2 by means of an interference fit, i. Pressed a press fit. As a result, corresponding forces Fg (compressive forces or compressive force) are produced by this interference fit in the can 1, namely by the radial compressive stress in the can, which compensate for the forces Fp, namely the external pressure and the external pressure, respectively.
D.h., dass durch diesen Pressverband von Spaltrohr 1 und Blechpaket 2 das Spaltrohr 1 durch das Blechpaket 2 gestützt wird. Vorzugsweise ist diese Abstützung des Spaltrohres 1 gegen das Blechpaket 2 wirksam, solange der Außendruck, d.h. die im Bereich der Nuten 3 radial nach innen wirkenden Kräfte Fp des Kühlmittels kleiner sind, als die Kräfte Fg, d.h. die radiale Druckspannung des Spaltrohres. Fig.3 zeigt ein Verspannungsdiagramm der ungekühlten und damit nicht durch Kühlflüssigkeit unter Druck stehenden, d.h. drucklosen elektrischen Maschine, d.h. den Zustand der Vorspannung des in die Statorbohrung eingepressten Spaltrohres bevor die gesamte elektrische Maschine und vorzugsweise das Blechpaket mit Kühlmittel beaufschlagt werden, wobei das Kühlmittel bevorzugt durch die Nuten des Blechpaketes und/oder durch zusätzliche Kühlkanäle des Blechpaketes geführt wird. This means that the can 1 is supported by the laminated core 2 through this interference fit of the can 1 and the laminated core 2. Preferably, this support of the can 1 effective against the laminated core 2 as long as the external pressure, ie the forces acting in the region of the grooves 3 radially inward Fp of the coolant are smaller than the forces Fg, ie the radial compressive stress of the can. 3 shows a bracing diagram of the uncooled and thus not pressurized by cooling liquid, ie pressureless electrical machine, ie the state of bias of the pressed into the stator bore gap before the entire electrical machine and preferably the laminated core are acted upon with coolant, wherein the coolant is preferably performed by the grooves of the laminated core and / or by additional cooling channels of the laminated core.
Auf der X-Achse des Diagramms ist die Längenänderung f bzw. die Durchmesseränderung f des Spaltrohres fspaitrohr sowie des Stators fStator bzw. Blechpaketes fStator aufgetragen, wobei auf der Y-Achse der Druck p und in diesem Fall der Fügedruck pAußen, Ruhe aufgetragen ist. On the X-axis of the diagram, the change in length f or the change in diameter f of the split tube fspaitrohr and the stator f Stato r or laminated core f S t a tor is applied, wherein on the Y-axis, the pressure p and in this case the joining pressure p Au SEN, quiet is applied.
Wird folglich das Spaltrohr in die Statorbohrung des Blechpaketes bzw. des Stators einge- presst, erhöht sich der Fügedruck p des Spaltrohres, während gleichzeitig das Spaltrohr, wie durch das Bezugszeichen fspaitrohr verdeutlicht, kontinuierlich zusammengedrückt bzw. gestaucht wird. Zur gleichen Zeit, also während des Einpressens des Spaltrohres in die Statorbohrung, wird der Stator bzw. das Blechpaket kontinuierlich gedehnt, dies wird durch das Bezugszeichen fStator dargestellt. Consequently, if the can is pressed into the stator bore of the laminated core or of the stator, the joining pressure p of the can increases, while at the same time the can, as illustrated by the reference symbol fspaitrohr , is continuously compressed or compressed. At the same time, that is during the pressing of the split tube into the stator, the stator or the sheet metal package is continuously stretched, this is indicated by the reference numeral tator f S.
Nachdem das Spaltrohr dann in die Statorbohrung des Stators eingepresst wurde, liegt aufgrund des vorherrschenden Pressverbandes ein definierter Fügedruck PAußen, Ruhe vor. After the split tube was then pressed into the stator bore of the stator, is due to the prevailing interference fit a defined joining pressure PAußen, rest before .
Wird nun ein Außendruck PKühimittei durch beispielsweise durch die Nuten des Blechpaketes fließendes Kühlmittel auf das Spaltrohr aufgebracht, so nimmt, wie in dem Verspannungsdiagramm der Fig.4 dargestellt, der im Ruhezustand existierende Fügedruck PAußen, Ruhe zwischen dem Stator bzw. dem Blechpaket und dem Spaltrohr entsprechend der Steifigkeit von Stator und Spaltrohr ab und es verbleibt ein im Betrieb der elektrischen Maschine existierender FÜgedrUCk pAußen, Betrieb- If now an external pressure PKühimittei applied by, for example, through the grooves of the laminated core coolant to the can, so takes, as shown in the tension diagram of Figure 4, the existing at rest joining pressure PAußen, rest between the stator or the laminated core and the can according to the rigidity of the stator and the gap tube, and there remains a p during operation of the electrical machine of existing SEN joining pressure Au, Operation-
Der Fügedruck pAußen, Betrieb ist jedoch ausreichend, um eine Deformierung bzw. ein Beulen des Spaltrohres während des Betriebes der elektrischen Maschine zu vermeiden. Voraus- setzung dafür ist jedoch eine ausreichende Vorspannung, d.h. ein ausreichender Fügedruck PAußen, Ruhe beim Einpressen des Spaltrohres in die Statorbohrung. The joining pressure p Au Shen, operation is sufficient, however, to prevent deformation or buckling of the can during the operation of the electric machine. Ahead- However, for this there is a sufficient preload, ie a sufficient joining pressure PAußen, rest when pressing the can into the stator bore.
In der Fig.5 ist eine Prinzipskizze eines Ausschnittes eines Blechpaketes 2 des Stators mit einem verklebten Spaltrohr 1 dargestellt, wobei das Spaltrohr 1 in dieser Ausführungsform in die Statorbohrung des Blechpaketes 1 bzw. des Stators mittels Presspassung eingepresst ist oder mittels beispielsweise einer Übergangspassung in die Statorbohrung eingeschoben wurde. Das Spaltrohr 1 weist hierbei jedoch bei beiden Varianten eine auf der äußeren Oberfläche5 is a schematic diagram of a section of a laminated core 2 of the stator is shown with a bonded can 1, wherein the can 1 is pressed in this embodiment in the stator bore of the laminated core 1 and the stator by means of interference fit or by means of, for example, a transitional fit in the Stator bore was inserted. In this case, however, the can 1 has one on the outer surface in both variants
1 a aufgebrachte Klebeschicht aus vorzugsweise einem Klebstoff auf. Dieser Klebstoff kann dabei entweder nur teilweise auf der äußeren Oberfläche 1 a aufgetragen sein oder andererseits die gesamte äußere Oberfläche 1 a bedecken. Es ist zudem denkbar, dass zusätzlich oder auch alternativ dazu die Innenwand 2a der1 a applied adhesive layer of preferably an adhesive. This adhesive may be either only partially applied to the outer surface 1 a or on the other hand cover the entire outer surface 1 a. It is also conceivable that additionally or alternatively, the inner wall 2a of the
Statorbohrung bzw. des Blechpaketes 2 und vorzugsweise die Innenwandbereiche zwischen den Nuten 3 des Blechpaketes 2 mit einem Klebstoff bedeckt sind, bevor das Spaltrohr 1 in die Statorbohrung eingebracht wird. Es ist zudem denkbar, dass zusätzlich oder alternativ dazu nach dem Einbringen des Spaltrohres 1 in die Statorbohrung des Blechpaketes 2 ein Klebstoff in die Nuten 3 des Blechpaketes 2 eingebracht wird, welcher die äußere Oberfläche 1 a des Spaltrohres 1 mit den Nuten 3 und vorzugsweise mit dem in Richtung der Maschinenachse M geöffneten Bereich der Nuten 3 verbindet. Statorbohrung or the laminated core 2 and preferably the inner wall areas between the grooves 3 of the laminated core 2 are covered with an adhesive before the split tube 1 is introduced into the stator bore. It is also conceivable that additionally or alternatively, after the introduction of the can 1 in the stator bore of the laminated core 2, an adhesive is introduced into the grooves 3 of the laminated core 2, which the outer surface 1 a of the can 1 with the grooves 3 and preferably with the open in the direction of the machine axis M region of the grooves 3 connects.
Durch eine Verklebung des Spaltrohres 1 mit dem Blechpaket 2 wird eine (zusätzliche) kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Spaltrohr 1 und dem Blechpaket 2 erzielt. By gluing the can 1 with the laminated core 2, an (additional) non-positive connection between the can 1 and the laminated core 2 is achieved.
Reicht beispielsweise die radiale erforderliche Vorspannung zur Kompensation des Außen- drucks nicht mehr aus oder soll das Spaltrohr 1 zusätzlich kraftschlüssig mit dem BlechpaketFor example, is the radial required preload no longer sufficient to compensate for the external pressure, or should the canned tube 1 additionally frictionally with the laminated core
2 verbunden werden, kann, wie in Fig.6 gezeigt, das Blechpaket 2 an jeder seiner Stirnseiten 2a eine Endscheibe 4 mit einem an der Endscheibe 4 angeordnetem Rohrelement 5 aufweisen. Die ringförmige Endscheibe 4 erstreckt sich dabei parallel zu der Stirnseite 2a des Blechpaketes 2 und ist vorzugsweise mit dem Blechpaket 2 verschweißt. Jede Endscheibe weist eine zentrische Durchgangsbohrung auf, von welcher sich Vorsprünge 4a radial nach innen erstrecken, welche vorzugsweise in Umfangsrichtung um die Maschinenachse M gleichmä- ßig verteilt angeordnet sind. In bzw. an dieser zentrischen Bohrung der Endscheibe 4 ist ein Rohrelement 5 vorzugsweise derart angeordnet, dass die Vorsprünge 4a der Endscheibe 4 in Ausnehmungen 5a bzw. eine umlaufende Nut 5a des Rohrelementes 5, welche sich von der äußeren Oberfläche 5b radial nach innen erstrecken bzw. erstreckt, eingreifen. Dadurch wird das Rohrelement 5 vorzugsweise biegesteif und/oder verdrehsteif zu der Endscheibe 4 sowie vorteilhaft unbeweglich entlang der Maschinenachse M mit der Endscheibe 4 verbunden. 2, the laminated core 2, as shown in FIG. 6, may have an end plate 4 with a tube element 5 arranged on the end plate 4 on each of its end faces 2a. The annular end plate 4 extends parallel to the end face 2a of the laminated core 2 and is preferably welded to the laminated core 2. Each end disk has a central through-bore, from which projections 4a extend radially inwards, which are preferably distributed uniformly in the circumferential direction about the machine axis M. In or on this central bore of the end plate 4, a tubular element 5 is preferably arranged such that the projections 4 a of the end plate 4 in recesses 5 a or a circumferential groove 5 a of the tubular element 5, which extend from the outer surface 5 b radially inward or extends, intervene. As a result, the tubular element 5 is preferably connected rigidly and / or rotationally rigidly to the end disk 4 and advantageously immovably along the machine axis M to the end disk 4.
Das Rohrelement 5 dient hierbei zur Abschottung der Wickelköpfe 6, welche sich parallel zur Maschinenachse M aus dem Blechpaket 2 bzw. den Nuten (hier nicht gezeigt) des Blechpa- ketes 2 und folglich auch aus der Endscheibe 4 heraus erstrecken. The tubular element 5 in this case serves to seal off the winding heads 6, which extend parallel to the machine axis M from the laminated core 2 or the grooves (not shown here) of the Blechpa- ketes 2 and consequently also from the end plate 4 out.
Demnach ist die parallel zur Maschinenachse M verlaufende Länge des Rohrelementes 5 zumindest genauso lang und vorzugsweise sogar länger als die Länge der sich parallel zu der Maschinenachse M erstreckenden Wckelköpfe. Accordingly, the parallel to the machine axis M extending length of the tubular element 5 is at least as long and preferably even longer than the length of parallel to the machine axis M Wckelköpfe extending.
Bei einem Aufbau des Stators gemäß der Figur 6 mit einem eingepressten oder lediglich eingeschobenen Spaltrohr und jeweils einer an den Stirnseiten 2a des Blechpaketes 2 angeordneten Endscheiben 4 mit daran fixiertem Rohrelement, entsteht ein Spalt 7 bzw. ein Hohlraum 7, welcher durch ein Füllmaterial bzw. Füllmedium bzw. Vergussmaterial ausgefüllt werden kann. In a structure of the stator according to the figure 6 with a pressed-in or merely inserted split tube and each one arranged on the end faces 2a of the laminated core 2 end plates 4 with tube member fixed thereto, creates a gap 7 and a cavity 7, which by a filling material or Filling medium or potting material can be completed.
Durch dieses Ausfüllen des Spaltes 7 wird eine zusätzliche Stabilität zwischen dem Spaltrohr 1 und dem Blechpaket 2 bzw. dem Stator erreicht. Zudem ist in der Fig.6 ein Teil eines Lagerschildes 8 gezeigt, an welchem das Spaltrohr 1 zudem aufliegen kann. Die Funktion sowie die Anordnung der Lagerschilde in der elektrischen Maschine werden jedoch in den Figuren 8 und 9 noch näher erläutert. Zusätzlich oder alternativ zu dem oben beschriebenen Ausfüllen des Spaltes 7 zwischen dem Spaltrohr 1 und dem Rohrelement 5 können auch die Nutenspalten 10, wie in der Fig. 7 gezeigt, mit einem entsprechenden Füllmedium verschlossen werden. Die Nutenspalten 10 liegen zwischen einem in einer Nut 3 eingeführten Deckschieber 9, dem Blechpaket 2 und dem Spaltrohr 1 und bilden folglich einen Hohlraum. In diesem Hohlraum ist keine Wicklung 1 1 angeordnet, da die Deckschieber 9, welche sich entlang der Maschinenachse M in den Nuten 3 erstrecken, die zu der Maschinenachse M hin gerichteten Ausgänge der Nuten 3 versperren und folglich die Wicklung in den Nuten 3 halten. Through this filling of the gap 7, an additional stability between the can 1 and the laminated core 2 or the stator is achieved. In addition, a part of a bearing plate 8 is shown in Figure 6, on which the split tube 1 can also rest. However, the function and the arrangement of the end shields in the electric machine are explained in more detail in Figures 8 and 9. In addition or as an alternative to the above-described filling of the gap 7 between the can 1 and the tubular element 5, the slot slots 10, as shown in FIG. 7, can be closed with a suitable filling medium. The groove slots 10 lie between a inserted in a groove 3 cover slide 9, the laminated core 2 and the split tube 1 and thus form a cavity. In this cavity, no winding 1 1 is arranged, since the cover slide 9, which extend along the machine axis M in the grooves 3, block the machine axis M directed towards the outputs of the grooves 3 and thus hold the winding in the grooves 3.
In den Bereichen der Wickelköpfe kann die Stützwirkung trotz der oben beschriebenen kraftschlüssigen Verbindungen nicht mehr ausreichend gegeben sein. In diesem Fall wird das Spaltrohr 1 durch Lagerschilde 8, wie in der Fig.8 dargestellt, gestützt, indem die Lagerschilde 8 an der inneren Oberfläche 1 b bzw. der Innenwand 1 b des Spaltrohres 1 und vorzugs- weise an den Enden des Spaltrohres 1 angeordnet werden, um das Spaltrohr 1 in dem Bereich der Wckelköpfe 6 zusätzlich zu stützen. In the areas of the winding heads, the supporting effect, despite the force-locking connections described above, may no longer be sufficient. In this case, the can 1 is supported by end shields 8, as shown in Figure 8, by the bearing plates 8 on the inner surface 1 b or the inner wall 1 b of the can 1 and preferably at the ends of the can 1 are arranged to additionally support the split tube 1 in the region of Wckelköpfe 6.
Eine im Wesentlichen fluiddichte Abdichtung des Innenbereiches I, d.h. des Bereiches in welchem der Rotor (hier nicht gezeigt) angeordnet ist, zu einem Außenbereich A wird durch einen zwischen dem Lagerschild 8 und dem Spaltrohr 1 angeordnetem O-Ring 12 ermöglicht. Dieser O-Ring 12 liegt dabei vorzugsweise in einer Aussparung 13 des Lagerschildes 8. A substantially fluid-tight seal of the interior area I, i. of the region in which the rotor (not shown here) is arranged, to an outer region A is made possible by an O-ring 12 arranged between the bearing plate 8 and the can 1. This O-ring 12 is preferably located in a recess 13 of the bearing plate. 8
Mit dem Bezugszeichen S ist hierbei die Überbrückungslänge, welche sich von dem Aufla- gebereich des Lagerschildes 8 bis zum Blechpaket 2 parallel zu der Maschinenachse M erstreckt, bezeichnet. The reference symbol S here denotes the bridging length, which extends from the bearing area of the bearing plate 8 to the laminated core 2 parallel to the machine axis M.
Die Überbrückungslänge S weist in der Ausführungsform der elektrischen Maschine gemäß der Fig.8 eine im Wesentlichen kurze Länge auf, wodurch ein Abstützen des Spaltrohres 1 durch die an den Enden des Spaltrohres 1 angeordneten Lagerschilde 8 ausreicht. The bridging length S, in the embodiment of the electrical machine according to FIG. 8, has a substantially short length, as a result of which support of the can 1 by means of the bearing plates 8 arranged at the ends of the can 1 is sufficient.
Jedoch ist ab einer kritischen Überbrückungslänge S, vorzugsweise bei groß dimensionierten elektrischen Maschinen, die Abstützung des Spaltrohres 1 durch die Lagerschilde 8, wie in Fig.6 gezeigt, nicht mehr ausreichend. In diesem Fall wird, wie in Fig.9 gezeigt, die Wandstärke des Spaltrohres 1 vorzugsweise in den Bereichen der Wickelköpfe 6 vergrößert bzw. verstärkt bzw. erhöht, um folglich eine erhöhte Steifigkeit des Spaltrohres 1 in diesem Bereich zu ermöglichen. However, starting at a critical bridging length S, preferably for large-dimensioned electrical machines, the support of the can 1 by the end shields 8, as shown in Figure 6, no longer sufficient. In this case, as shown in Figure 9, the wall thickness of the can 1 is preferably increased or increased in the areas of the winding heads 6, and thus to allow increased rigidity of the can 1 in this area.
Unter der Berücksichtigung der Montierbarkeit des Rotors kann sich die Wandstärke des Spaltrohres 1 entweder in radialer Richtung nach innen erhöhen, wie in der linken Ansicht der Fig.9 gezeigt oder in radialer Richtung nach außen, wie in der rechten Ansicht der Fig. 9 gezeigt. Taking into account the mountability of the rotor, the wall thickness of the can 1 can increase either in the radial direction inwardly, as shown in the left view of Figure 9 or in the radial direction to the outside, as shown in the right view of FIG.
Die Anmelderin behält sich vor sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. The Applicant reserves the right to claim all features disclosed in the application documents as essential to the invention, provided that they are novel individually or in combination with respect to the prior art.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Spaltrohr 1 can
1 a äußere Oberfläche  1 a outer surface
1 b innere Oberfläche  1 b inner surface
2 Blechpaket  2 laminated core
2a Stirnseite  2a front side
3 Nut  3 groove
4 Endscheibe  4 end plate
4a Vorsprung  4a projection
5 Rohrelement  5 pipe element
5a Ausnehmung  5a recess
5b äußere Oberfläche  5b outer surface
6 Wickelkopf  6 winding head
7 Spalt  7 gap
8 Lagerschild  8 bearing plate
9 Deckschieber  9 cover slide
10 Nutenspalt  10 groove gap
1 1 Wicklung  1 1 winding
12 O-Ring  12 o-ring
13 Aussparung A Außenbereich 13 recess A outdoor area
f Längenänderung f change in length
fspaitrohr Stauchung des Spaltrohres fspaitrohr Upset of the can
fstator Dehnung des Stators fstator elongation of the stator
I Innenbereich I indoor area
M Maschinenachse  M machine axis
P Druck  P pressure
PFügedmck, Betrieb Fügedruck des Pressverbandes bei flüssigkeitsgekühltem Stator PFügedmck, operation Joining pressure of the interference fit with liquid-cooled stator
PFügedmck, Ruhe Fügedruck des Pressverbandes bei eingepresstem Spaltrohr ohne PFügedmck, Ruhe Joining pressure of the press fit with pressed-in can without
Kühlung des Stators  Cooling of the stator
PKühimedium Druck des Kühlmittels  PKühimedium pressure of the coolant

Claims

Patentansprüche claims
Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine mit einem zylinderförmigen Stator, welcher eine zentrische und sich entlang der Maschinenachse erstreckende Statorbohrung sowie wenigstens eine Wicklung (11), welche eine Vielzahl um eine Maschinenachse (M) verteilte und jeweils in sich parallel entlang der Maschinenachse (M) erstreckende Nuten (3) eines zylinderförmigen Blechpaketes (2) des Stators aufgenommene Wicklungsabschnitte oder Leiter aufweist, umfasst, Method for producing an electric machine having a cylindrical stator which has a central stator bore extending along the machine axis and at least one winding (11) which distributes a plurality around a machine axis (M) and in each case parallel to one another along the machine axis (M) extending grooves (3) of a cylindrical laminated core (2) of the stator has recorded winding sections or conductor comprises,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein faserverstärktes, im Wesentlichen zylinderförmiges und zumindest abschnittsweise dünnwandiges Spaltrohr (1) im Wesentlichen zentrisch zu der Maschinenachse (M) in die Statorbohrung des Stators mittels einer Übermaßpassung eingepresst wird, um den Stator gegenüber einem innerhalb der Statorbohrung liegenden Rotorelement (5) fluiddicht abzudichten. a fiber-reinforced, substantially cylindrical and at least partially thin-walled split tube (1) is pressed into the stator bore of the stator by means of an interference fit substantially centric to the machine axis (M) in order to seal the stator fluid-tight with respect to a rotor element (5) located inside the stator bore.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , Method according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
zumindest abschnittsweise eine äußere Oberfläche (1a) des Spaltrohres (1) und/oder eine Innenwand des Stators mit einem im Wesentlichen pastösen Klebstoff behandelt wird, bevor das Spaltrohr (1) im Wesentlichen zentrisch zu der Maschinenachse (M) in die Statorbohrung des Stators eingepresst wird. at least in sections, an outer surface (1a) of the can (1) and / or an inner wall of the stator is treated with a substantially pasty adhesive before the can (1) is pressed into the stator bore of the stator essentially centrically to the machine axis (M) becomes.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, Method according to one of claims 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
vor dem Einpressen des Spaltrohres (1) jeweils an Stirnseiten des zylinderförmigen Stators eine sich im Wesentlichen parallel zu den Stirnseiten erstreckende und im Wesentlichen zentrisch mit der Maschinenachse (M) gelagerte ringförmige Endscheibe (4) mit dem Blechpaket verbunden wird, welche gleichmäßig um die Maschinenachse (M) verteilte und sich von der Maschinenachse (M) radial nach außen erstreckende Aussparungen aufweist, durch welche die Wicklung ebenso geführt wird, wie durch die Nuten (3) des Blechpaketes (2) und an welcher Endscheibe (4) jeweils ein zentrisch zu der Maschinenachse (M) ausgerichtetes Rohrelement (5) zur Wickelkopfabschottung angeordnet wird. before the press-fit of the can (1) on end faces of the cylindrical stator is a substantially parallel to the end faces extending and substantially centrally with the machine axis (M) mounted annular end plate (4) is connected to the laminated core, which evenly around the machine axis (M) distributed and extending from the machine axis (M) radially outwardly extending recesses through which the winding is guided as well as by the grooves (3) of the laminated core (2) and at which end plate (4) in each case a centrally to the machine axis (M) aligned pipe element (5) is arranged to the winding head bulkhead.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, 4. The method according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Rohrelement (5) im Wesentlichen biegesteif in Richtung der Maschinenachse (M) und/oder im Wesentlichen unbeweglich entlang der Maschinenachse (M) im Bereich einer zentrischen Bohrung der Endscheibe (4) angeordnet wird.  the tubular element (5) is arranged substantially rigidly in the direction of the machine axis (M) and / or substantially immovably along the machine axis (M) in the region of a central bore of the end plate (4).
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, 5. The method according to any one of claims 3 or 4,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
ein zwischen dem Spaltrohr (1) und dem Rohrelement (5)verbleibender Spalt mit einem Füllmaterial aufgefüllt wird.  a gap remaining between the split tube (1) and the tube element (5) is filled up with a filling material.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, 6. The method according to any one of claims 3 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
ein Füllmaterial in die zwischen den Nuten (3) des Blechpaketes (2) eingeführten Deckschiebern (9) und dem Spaltrohr (1) verbliebenen Hohlräume eingegossen wird, um eine zusätzliche kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Spaltrohr (1) und dem Blechpaket (2) zu ermöglichen.  a filling material is poured into the cavities remaining between the grooves (3) of the laminated core (2) and the can (1), in order to allow an additional frictional connection between the can (1) and the laminated core (2) ,
7. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, 7. Method according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Blechpaket (2) und/oder die Wicklung (11) mittels eines flüssigen Kühlmittels, welches im Wesentlichen durch die Nuten (3) des Blechpaketes (2) und/oder durch separat angeordnete Kühlkanale des Blechpaktes (2) geleitet wird, gekühlt werden/wird.  the laminated core (2) and / or the winding (11) are cooled by means of a liquid coolant, which is passed essentially through the grooves (3) of the laminated core (2) and / or through separately arranged cooling channels of the sheet metal pact (2) / becomes.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, 8. The method according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Kühlmittel zumindest abschnittsweise einen radial nach innen wirkenden Umfangsdruck auf das Spaltrohr (1) ausübt, welcher im Wesentlichen geringer ist als eine durch die Übermaßpassung verursachte zumindest abschnittsweise radial nach außen wirkende und durch die Druckspannung des Spaltrohres verursachte Druckkraft. the coolant at least partially exerts a radially inwardly acting peripheral pressure on the can (1), which is substantially less than a caused by the interference fit at least partially radially to externally acting and caused by the compressive stress of the can.
9. Verfahren gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,  9. Method according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Spaltrohr (1) in den Bereichen der Wickel köpfe (6) durch an einer inneren Oberfläche des Spaltrohres (1b) angeordnete Lagerschilde (8) abgestützt wird.  the split tube (1) in the areas of the winding heads (6) by on an inner surface of the can (1b) arranged bearing plates (8) is supported.
10. Elektrische Maschine mit einem zylinderförmigen Stator mit wenigstens einer Wicklung (11), welche eine Vielzahl um die Maschinenachse verteilte und jeweils in sich parallel entlang der Maschinenachse erstreckende Nuten (3) eines zylinderförmigen Blechpaketes (2) des Statorelementes aufgenommene Wcklungsabschnitte oder Leiter aufweist, 10. Electrical machine having a cylindrical stator with at least one winding (11), which has a plurality distributed around the machine axis and each extending in parallel along the machine axis extending grooves (3) of a cylindrical laminated core (2) of the stator element Wcklungsabschnitte or ladder,
und wobei der Stator eine im Wesentlichen zentrische und sich entlang der Maschinenachse (M) erstreckende Statorbohrung aufweist, in welcher ein faserverstärktes und im Wesentlichen zylinderförmiges und zumindest abschnittsweise dünnwandiges Spaltrohr (1) mittels Übermaßpassung eingepresst ist, um eine fluiddichte Abdichtung zwischen dem Stator und einem innerhalb der Statorbohrung liegendem Rotorelement (5) zu ermöglichen.  and wherein the stator has a substantially centric and along the machine axis (M) extending stator bore, in which a fiber-reinforced and substantially cylindrical and at least partially thin-walled split tube (1) is press-fitted by interference fit to a fluid-tight seal between the stator and a to allow within the stator bore lying rotor element (5).
11. Maschine gemäß Anspruch 0, 11. Machine according to claim 0,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Spaltrohr (1) eine sich entlang der Maschinenachse (M) erstreckende Länge aufweist, welche im Wesentlichen länger ist als eine sich entlang der Maschinenachse (M) erstreckende Länge des Blechpaketes (2).  the split tube (1) has a length extending along the machine axis (M) which is substantially longer than a length of the laminated core (2) extending along the machine axis (M).
12. Maschine gemäß einem der Ansprüche 0 oder 11, 12. Machine according to one of claims 0 or 11,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Stator an Stirnseiten zusätzlich parallel zu den Stirnseiten erstreckende Endscheiben (4) aufweist, an denen im Bereich einer um die Maschinenachse (M) verlau- fenden Statorbohrung des Stators jeweils ein im Wesentlichen mit der Maschinenachse (M) zentriertes und im Wesentlichen orthogonal zu der Endscheibe (4) ausgerichtetes und sich von dem Statorelement wegstreckendes Rohrelement (5) zur Wickelkopfabschottung angeordnet ist.  the stator additionally has end disks (4) extending at the end sides parallel to the end faces, against which in the region of a stator bore of the stator extending around the machine axis (M) one respectively substantially centered with the machine axis (M) and substantially orthogonal to the End plate (4) aligned and extending away from the stator element tube element (5) is arranged to the winding head bulkhead.
13. Maschine gemäß einem der Ansprüche 0 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass 13. Machine according to one of claims 0 to 12, characterized in that
das Spaltrohr (1) in den Bereichen der Wickel köpfe (6) zumindest einen Abschnitt mit einer größeren Wandstärke aufweist, als in den Bereichen des Blechpaketes (2). the can (1) in the areas of the winding heads (6) has at least one section with a greater wall thickness, as in the areas of the laminated core (2).
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