WO2018197133A1 - Segmented stator for an electric motor of the internal rotor type - Google Patents

Segmented stator for an electric motor of the internal rotor type Download PDF

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WO2018197133A1
WO2018197133A1 PCT/EP2018/057691 EP2018057691W WO2018197133A1 WO 2018197133 A1 WO2018197133 A1 WO 2018197133A1 EP 2018057691 W EP2018057691 W EP 2018057691W WO 2018197133 A1 WO2018197133 A1 WO 2018197133A1
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stator
radially
lamination
openings
recess
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PCT/EP2018/057691
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Inventor
Linus Eschenbeck
Matthias Weidner
Alexander Scheler
Andreas Geiger
Thorsten MÜLLER
Carl Schilling
Thomas Riedisser
Florian Pöhnlein
Florian Petrich
Ralph Guehrer
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14—Stator cores with salient poles
    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores
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    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/185—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to outer stators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/14—Casings; Enclosures; Supports
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/006—Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle

Definitions

  • the invention relates to a segmented stator for an internal-rotor electrical machine according to the preamble of claim 1 and an electric machine with such a stator according to claim 7.
  • a generic stator is disclosed in US 2015/0130311 A1 and comprises a plurality of stator segments, each of which has a circular segment-shaped yoke region with at least one stator tooth projecting radially inward from the yoke region.
  • the stator segments are joined together to form a ring-shaped laminated stator core, which is enclosed radially on the outside by an annular stator carrier.
  • a plurality of axial passage openings for insertion of fastening bolts are provided, wherein these passage openings are formed in separate sleeve-shaped elements which are fixed radially outward on the stator.
  • the stator can be arranged by means of fastening bolts on an end face on a support element, in particular on a housing.
  • the object of the invention is to provide a stator which makes better use of a given radial installation space.
  • an electric machine with such a stator is to be represented.
  • the proposal combines the advantage that for fixing the stator to a support member, such as a gearbox no separate Garring. Guide elements for the arrangement of the fastening bolts are required.
  • the elimination of separate recording or guide elements, it is possible to make the best possible use of a given radial space by the stator is performed with respect to the prior art according to US 2015/013031 1 A1 enlarged diameter laminated core.
  • a determined by the totality of the free tooth ends inner diameter of the laminated core can be increased.
  • the diameter of an air gap located between the stator and a rotor disposed radially inwardly can likewise be increased, which leads to an increase in the torque of a corresponding electric machine.
  • the radial installation space required for arranging the electrical machine can alternatively also be reduced.
  • the stator can be designed with advantage as a sheet metal part, wherein for its manufacture, for example, a tubular semi-finished product or rolled into a ring and welded with its ends metal strip can be used.
  • a tubular semi-finished product or rolled into a ring and welded with its ends metal strip can be used.
  • at least two are sufficient, but preferably at least three such through openings through which threaded bolts can be passed and screwed to a support element.
  • the stator for forming one of the passage openings may have a peripheral portion, which is curved radially outward with respect to an outer circumferential line of the stator lamination stack and protrudes therefrom.
  • Said peripheral portion can already be formed on an initially flat sheet metal strip or formed in a tubular starting material, for example by réelleschlagstkovn.
  • Stator laminated core at a yoke portion have a recess which is formed radially within the outer circumference of the stator laminated core and which may emanate in particular from this.
  • the stator can be designed with a circumferentially continuous cylindrical surface or have peripheral portions which are curved towards an outer circumferential line of the stator laminated core radially outward and projecting therefrom.
  • stator core Form stator core. In this area, the magnetic field lines of the stator are disturbed only slightly and in a tolerable with respect to the function of the electric machine dimensions.
  • the laminated core in the region of the recess may have an axially extending slot extending radially inward from an outer peripheral surface of a yoke region.
  • a slot is thus provided in the region of a stator tooth, which means that the recess for forming the passage opening can pass directly into a slot.
  • several such slots can be provided on the laminated stator core be, whereby the laminated stator core made of individual segments in the circumferential direction to a certain extent is elastically deformable and biased in the annular stator can be inserted.
  • a slot can be assigned to each stator tooth.
  • a bias can be generated by inserting a fastening bolt in a passage opening by a slot widened by a mounting bolt and the acting outer diameter of the laminated core relative to the stator is increased.
  • the stator has at least one annular cover plate resting against the end face of the stator carrier.
  • a cover plate may form on one of the end faces a contact region for a head of a fastening bolt and / or on the other end side of a ring-shaped contact area for planar contact of the stator to a contact surface of a support element.
  • the stator can extend axially on one or on both end faces as the enclosed by this
  • Stator laminated core so that there formed winding heads of a stator winding of the stator can be covered axially.
  • the cover plate arranged there may be axially angled with a disc portion and executed with a pipe section which can be supported there on the front side of the laminated core axially and in this way a distance portion for axially fixing screw heads of the mounting bolts on the stator and / or provides a spacer portion for fixing the stator to a support member.
  • an electric machine with a stator, which is designed according to one of the preceding claims, and wherein the electric machine has a rotor, which is mounted radially inside the stator.
  • the electric machine may be implemented as a permanent magnet synchronous machine, a reluctance machine, or any other known design.
  • Fig. 1 shows an electric machine in réelle meetingsrbauart, the stator by means of
  • Bolt is fixed to a transmission housing
  • FIG. 2 shows a partial view of the stator of FIG. 1 with stator segments, which are enclosed by a stator carrier and with a passage opening for threaded bolts;
  • FIG. 3 shows a partial view of the stator of FIGS. 1, 2 with cover plates provided on both sides of the stator carrier.
  • FIG. 1 shows an electric machine 10, in particular a permanent-magnet synchronous machine of internal rotor construction, with a stator 12 and with a rotor 14 received in a radially inner receiving space and rotatably mounted there, which is fastened to a rotor shaft 14c by a rotor carrier 14b.
  • the stator 12 has to fix it on a here present as a transmission housing 16 support member 18 a total of three evenly distributed on the circumference axial through openings 20 through which fastening bolts 22, in particular bolts are passed and are bolted to the transmission housing 16.
  • the electric machine 10 is part of a drive train of an electric or hybrid vehicle not shown here and serves as a drive source for moving the vehicle.
  • the stator 12 is segmented in the circumferential direction and comprises a plurality of stator segments 13.
  • Each segment 13 has a circular segment-shaped yoke region 13a with at least one stator tooth 13b projecting radially inward from the yoke region 13a.
  • the individual stator segments 13 are joined together in a known manner by means of complementary positive locking profiles 13c, d provided thereon to form an annular stator core packet 24, which is enclosed radially on the outside by an annular stator carrier 26 designed here as a sheet metal part.
  • the stator teeth 13 b are equipped with single-tooth coils 28, which form a concentrated winding of the stator 12 in their entirety.
  • Each coil is fixed by means of two winding bodies 28b on the laminated core 24.
  • the magnetic field generated by the stator 12 by means of an energization of the coils 28 can cooperate with a magnetic field of the rotor 14, which for this purpose in the region of the outer peripheral surface carries a plurality of permanent magnets 14 a (FIG. 1).
  • the stator 12 has a plurality, in the present case three axial passage openings 20 for inserting the fastening bolts 22.
  • the passage openings 20 are formed radially between the laminated stator core 24 and the stator carrier 26.
  • the stator carrier 26 initially has a peripheral portion 26a which is curved radially outward relative to an outer circumference line 24a of the laminated stator core 24 and protrudes therefrom, ie forms a bulge 26b.
  • the stator lamination stack 24 at the same circumferential position or Umtangsposition as the bulge 26b on the yoke 13a a recess 24b, which is formed radially within the outer circumference of the circle 24a of the laminated stator core 24. It can further be seen that the laminated stator core 24 has, in the region of the recess 24b, an axially extending slot 24c extending radially inwardly from an outer circumferential surface of a yoke region 13a, the recess 24b merging into the slot 24c.
  • slots 24c are provided not only at the peripheral positions of the through-openings 20 but at all the stator teeth 13b, which also applies to the recesses 24b.
  • this design is not mandatory.
  • the laminated stator core 24 joined from individual segments 13 is elastically deformable in the circumferential direction and can be inserted prestressed into the annular stator support 26.
  • a bias by inserting a fastening bolt 22 are generated in a through-opening 20 by a slot 24c widened by the fastening bolt 22 and the acting outer diameter of the laminated core 24th is increased relative to the stator 24.
  • the stator 12 further has annular end cover plates 30, 32 resting on the stator support 26 on both end faces.
  • the cover plate 30 forms an abutment region for the heads 22 a of the fastening bolts 22 on the insertion side of the fastening bolts 22.
  • the arranged on the other end cover plate 32 forms a ring-shaped contact area for planar contact of the stator 12 on a contact surface 16a of the support member 18, so the transmission housing 16.
  • FIG. 3 shows a partial sectional view of the stator 12 outside one of the through openings 20.
  • the stator 12 is shown in mirror image in FIG.
  • the stator carrier 26 extends axially beyond the stator lamination stack 24 at the insertion side of the fastening bolts 22 so that winding heads 28a of the toothed coils 28 or the stator winding formed there are axially covered.
  • the cover plate 30 arranged there is axially angled with a radial section or disk section 30a and with a pipe section 30b, which is axially supported on the end face of the laminated core 24.
  • an axial spacer section 34 is provided for the axial fixing of the bolt head 22a, thereby reliably preventing the bolt zenkopf 22 a upon insertion of the fastening bolt 22 or an assembly tool an adjacent winding head 28 a during assembly of the stator 12 damaged.

Abstract

The invention relates to a segmented stator (12) for an electric motor of the internal rotor type, which comprises a plurality of stator segments (13) which in each case have a yoke region (13a) in the form of a circular segment having at least one stator tooth (13b) projecting radially inwards from the yoke region (13a), and wherein the stator segments (13) are joined together to form a circular stator lamination set (24) and are surrounded by an annular stator support (26). A plurality of axial through openings (20) are provided on the stator (12) for introduction of fastening bolts (22) for securing the stator (12) on a support element, wherein the through openings (20) are formed radially between the stator lamination set (24) and the stator support (26).

Description

Segmentierter Stator für eine elektrische Maschine in Innenläuferbauart  Segmented stator for an internal-rotor electrical machine
Die Erfindung betrifft einen segmentierten Stator für eine elektrische Maschine in Innenläuferbauart gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und eine elektrische Maschine mit einem solchen Stator gemäß Patentanspruch 7. The invention relates to a segmented stator for an internal-rotor electrical machine according to the preamble of claim 1 and an electric machine with such a stator according to claim 7.
Ein gattungsgemäßer Stator geht aus der US 2015/0130311 A1 hervor und umfasst eine Mehrzahl von Statorsegmenten, welche jeweils einen kreissegmentförmigen Jochbereich mit zumindest einem von dem Jochbereich nach radial innen abstehenden Statorzahn aufweisen. Dabei sind die Statorsegmente zu einem ringkreisförmigen Statorblechpaket zusammengefügt, welches radial außen von einem ringförmigen Statorträger umschlossen ist. Zur Festlegung des Stators an einem Tragelement ist eine Mehrzahl von axialen Durchgriffsöffnungen zum Einführen von Befestigungsbolzen vorgesehen, wobei diese Durchgriffsöffnungen in separaten hülsenförmigen Elementen ausgebildet sind, welche radial außerhalb am Statorträger festgelegt werden. Auf diese Art und Weise kann der Stator mittels Befestigungsbolzen an einer Stirnseite an einem Tragelement, insbesondere an einem Gehäuse angeordnet werden. A generic stator is disclosed in US 2015/0130311 A1 and comprises a plurality of stator segments, each of which has a circular segment-shaped yoke region with at least one stator tooth projecting radially inward from the yoke region. In this case, the stator segments are joined together to form a ring-shaped laminated stator core, which is enclosed radially on the outside by an annular stator carrier. For fixing the stator to a support element, a plurality of axial passage openings for insertion of fastening bolts are provided, wherein these passage openings are formed in separate sleeve-shaped elements which are fixed radially outward on the stator. In this way, the stator can be arranged by means of fastening bolts on an end face on a support element, in particular on a housing.
Der erläuterte Aufbau bedingt, dass ein zur Anordnung einer elektrischen Maschine zur Verfügung stehender radialer Bauraum zu einem erheblichen Anteil allein für die Befestigungsanordnung des Stators vorgesehen ist und somit nicht mit funktionalen Komponenten der elektrischen Maschine belegt ist. The explained structure requires that a radial installation space available for the arrangement of an electrical machine is to a considerable extent provided solely for the mounting arrangement of the stator and is thus not occupied by functional components of the electrical machine.
Die Erfindung stellt sich davon ausgehend die Aufgabe, einen Stator bereit zu stellen, welcher einen vorgegebenen radialen Bauraum besser ausnutzt. Gemäß einem weiteren Aspekt der Aufgabe soll eine elektrische Maschine mit einem derartigen Stator dargestellt werden. On the basis of this, the object of the invention is to provide a stator which makes better use of a given radial installation space. According to a further aspect of the object, an electric machine with such a stator is to be represented.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Stator durch das im Kennzeichen von Patentanspruch 1 angegebene Merkmal gelöst. Gemäß der Erfindung ist demnach bei einem Stator der eingangs genannten Art vorgesehen, die Durchgriffsöffnungen radial zwischen dem Statorblechpaket und dem Statorträger auszubilden. The above object is achieved in a generic stator by the feature specified in the characterizing part of claim 1. According to the invention, it is therefore provided in a stator of the type mentioned above to form the through openings radially between the stator lamination and the stator.
Mit dem Vorschlag verbindet sich der Vorteil, dass zur Festlegung des Stators an einem Tragelement, beispielsweise einem Getriebegehäuse keine separaten Haltebzw. Führungselemente zur Anordnung der Befestigungsbolzen erforderlich sind. Durch den Entfall von separaten Aufnahme- bzw. Führungselementen ist es möglich, einen vorgegebenen radialen Bauraum bestmöglich auszunutzen, indem der Stator mit einem in Bezug auf den Stand der Technik gemäß der US 2015/013031 1 A1 im Durchmesser vergrößerten Blechpaket ausgeführt wird. Somit kann ein durch die Gesamtheit der freien Zahnenden bestimmter innerer Durchmesser des Blechpakets vergrößert werden. Dadurch kann gleichfalls der Durchmesser eines zwischen dem Stator und einem dazu radial innen angeordneten Rotor befindlichen Luftspalts vergrößert werden, was zu einer Steigerung des Drehmoments einer entsprechenden elektrischen Maschine führt. The proposal combines the advantage that for fixing the stator to a support member, such as a gearbox no separate Haltebzw. Guide elements for the arrangement of the fastening bolts are required. The elimination of separate recording or guide elements, it is possible to make the best possible use of a given radial space by the stator is performed with respect to the prior art according to US 2015/013031 1 A1 enlarged diameter laminated core. Thus, a determined by the totality of the free tooth ends inner diameter of the laminated core can be increased. As a result, the diameter of an air gap located between the stator and a rotor disposed radially inwardly can likewise be increased, which leads to an increase in the torque of a corresponding electric machine.
Im Weiteren kann durch die vorgeschlagene Lösung infolge einer radialen Aufweitung des Blechpakets somit auch der gegenseitige Umfangsabstand der Statorzähne vergrößert werden, so dass sich auch die jeweils zwischen den Zähnen ausgebildeten Nutzwischenräume vergrößern und eine dort befindliche Statorwicklung vergrößert werden kann. Das bedeutet, dass ein Wicklungsanteil, insbesondere ein Kupferanteil des Stators erhöht werden kann. Auf diese Weise kann also die Leistung der elektrischen Maschine innerhalb eines vorgegebenen Bauraums, also die Leistungsdichte merklich gesteigert werden. Furthermore, by the proposed solution as a result of a radial expansion of the laminated core thus also the mutual circumferential distance of the stator teeth can be increased, so that the respective formed between the teeth Nutzwischenräume enlarge and there located stator winding can be increased. This means that a winding proportion, in particular a copper content of the stator can be increased. In this way, therefore, the power of the electric machine within a given space, so the power density can be increased significantly.
In anderer Hinsicht kann alternativ auch der zur Anordnung der elektrischen Maschine erforderliche radiale Bauraum verringert werden. In other respects, the radial installation space required for arranging the electrical machine can alternatively also be reduced.
Der Statorträger kann mit Vorteil als Blechteil ausgeführt sein, wobei zu dessen Fertigung beispielsweise ein rohrförmiges Halbzeug oder ein zu einem Ring gerollter und mit dessen Enden verschweißter Blechstreifen Verwendung finden kann. Zur sicheren Festlegung des Stators genügen zumindest zwei, vorzugsweise jedoch mindestens drei solcher Durchgriffsöffnungen, durch welche Schraubbolzen hindurchgeführt und mit einem Tragelement verschraubt werden können. The stator can be designed with advantage as a sheet metal part, wherein for its manufacture, for example, a tubular semi-finished product or rolled into a ring and welded with its ends metal strip can be used. For secure fixing of the stator, at least two are sufficient, but preferably at least three such through openings through which threaded bolts can be passed and screwed to a support element.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie der Figurenbeschreibung entnehmbar. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be taken from the dependent claims and the description of the figures.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Statorträger zur Ausbildung einer der Durchgriffsöffnungen einen Umfangsabschnitt aufweisen, welcher gegenüber einer äußeren Kreisumfangslinie des Statorblechpakets nach radial außen gewölbt ist und von diesem absteht. Der besagte Umfangsabschnitt kann bereits an einen zunächst ebenen Blechstreifen angeformt oder bei einem rohrförmigen Ausgangsmaterial zum Beispiel durch Innenschlagstempeln ausgebildet werden. According to an advantageous embodiment, the stator for forming one of the passage openings may have a peripheral portion, which is curved radially outward with respect to an outer circumferential line of the stator lamination stack and protrudes therefrom. Said peripheral portion can already be formed on an initially flat sheet metal strip or formed in a tubular starting material, for example by Innenschlagstempeln.
Mit weiterem Vorteil kann zur Ausbildung einer der Durchgriffsöffnungen das With further advantage, the formation of one of the through openings the
Statorblechpaket an einem Jochbereich eine Ausnehmung aufweisen, welche radial innerhalb der äußeren Kreisumfangslinie des Statorblechpakets ausgebildet ist und welche insbesondere von dieser ausgehen kann. In diesem Fall kann der Statorträger mit einer in Umfangsrichtung durchgängigen Zylinderfläche ausgeführt sein oder Umfangsabschnitte aufweisen, welche gegenüber einer äußeren Kreisumfangslinie des Statorblechpakets nach radial außen gewölbt sind und von diesem abstehen. Stator laminated core at a yoke portion have a recess which is formed radially within the outer circumference of the stator laminated core and which may emanate in particular from this. In this case, the stator can be designed with a circumferentially continuous cylindrical surface or have peripheral portions which are curved towards an outer circumferential line of the stator laminated core radially outward and projecting therefrom.
In diesem Zusammenhang hat es sich weiter als vorteilhaft erwiesen, die Ausnehmung und einen Statorzahn im Wesentlichen auf derselben Umfangslage am In this context, it has also proved to be advantageous, the recess and a stator tooth substantially on the same circumferential position on
Statorblechpaket auszubilden. In diesem Bereich werden die magnetischen Feldlinien des Stators nur geringfügig und in einem hinsichtlich der Funktion der elektrischen Maschine tolerierbaren Maße gestört. Form stator core. In this area, the magnetic field lines of the stator are disturbed only slightly and in a tolerable with respect to the function of the electric machine dimensions.
Mit noch weiterer vorteilhafter Wirkung kann das Blechpaket im Bereich der Ausnehmung einen axial verlaufenden und sich von einer äußeren Umfangsfläche eines Jochbereichs nach radial innen erstreckenden Schlitz aufweisen. Ein solcher Schlitz ist somit im Bereich eines Statorzahns vorgesehen, was bedeutet, dass die Ausnehmung zur Ausbildung der Durchgriffsöffnung unmittelbar in einen Schlitz übergehen kann. Mit Vorteil können am Statorblechpaket mehrere solcher Schlitze vorgesehen sein, wodurch das aus Einzelsegmenten gefügte Statorblechpaket in Umfangsrich- tung in einem gewissen Maße elastisch verformbar ist und vorgespannt in den ringförmigen Statorträger eingefügt werden kann. Insbesondere kann jedem Statorzahn ein Schlitz zugeordnet sein. With still further advantageous effect, the laminated core in the region of the recess may have an axially extending slot extending radially inward from an outer peripheral surface of a yoke region. Such a slot is thus provided in the region of a stator tooth, which means that the recess for forming the passage opening can pass directly into a slot. Advantageously, several such slots can be provided on the laminated stator core be, whereby the laminated stator core made of individual segments in the circumferential direction to a certain extent is elastically deformable and biased in the annular stator can be inserted. In particular, a slot can be assigned to each stator tooth.
Andererseits kann insbesondere bei Fehlen einer derartigen Vorspannung zur Erzielung eines festen Sitzes im Statorträger eine Vorspannung durch das Einfügen eines Befestigungsbolzens in eine Durchgriffsöffnung erzeugt werden, indem ein Schlitz durch einen Befestigungsbolzen aufgeweitet und der wirkende Außendurchmesser des Blechpakets gegenüber dem Statorträger vergrößert wird. On the other hand, especially in the absence of such a bias to achieve a tight fit in the stator support a bias can be generated by inserting a fastening bolt in a passage opening by a slot widened by a mounting bolt and the acting outer diameter of the laminated core relative to the stator is increased.
Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Stator zumindest ein stirnseitig an dem Statorträger anliegendes kreisringförmiges Deckblech aufweist. Ein solches Deckblech kann an einer der Stirnseiten einen Anlagebereich für einen Kopf eines Befestigungsbolzens oder/und an der anderen Stirnseite einen ringkreisförmigen Anlagebereich zur flächigen Anlage des Stators an einer Anlagefläche eines Tragelements ausbilden. Der Statorträger kann sich an einer oder auch an beiden Stirnseiten axial weiter erstrecken als das von diesem umschlossene According to a further development, it can be provided that the stator has at least one annular cover plate resting against the end face of the stator carrier. Such a cover plate may form on one of the end faces a contact region for a head of a fastening bolt and / or on the other end side of a ring-shaped contact area for planar contact of the stator to a contact surface of a support element. The stator can extend axially on one or on both end faces as the enclosed by this
Statorblechpaket, so dass auch dort ausgebildete Wickelköpfe einer Statorwicklung von dem Statorträger axial überdeckt werden können. Stator laminated core, so that there formed winding heads of a stator winding of the stator can be covered axially.
Im Falle einer solchen Überdeckung kann das dort angeordnete Deckblech axial abgewinkelt mit einem Scheibenabschnitt und mit einem Rohrabschnitt ausgeführt sein, welcher sich an dort an der Stirnseite des Blechpakets axial abstützen kann und auf diese Weise einen Distanzabschnitt zur axialen Festlegung von Schraubköpfen der Befestigungsbolzen am Stator und/oder einen Distanzabschnitt zur Festlegung des Stators an einem Tragelement bereitstellt. Somit kann im ersten Fall verhindert werden, dass bei der Montage des Stators die Bolzenköpfe oder ein Montagewerkzeug eine benachbarte Spule beschädigen und im zweiten Fall kann sicher verhindert werden, dass der zum Tragelement benachbarte Wickelkopf bei der Montage des Stators beschädigt wird. Gemäß einem weiteren Aspekt wird die eingangs gestellte Aufgabe durch eine elektrische Maschine mit einem Stator gelöst, welcher nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist und wobei die elektrische Maschine einen radial innerhalb des Stators drehbar gelagerten Rotor aufweist. Die elektrische Maschine kann beispielsweise als eine permanenterregte Synchronmaschine, eine Reluktanzmaschine oder in irgendeiner anderen bekannten Bauform ausgeführt werden. In the case of such coverage, the cover plate arranged there may be axially angled with a disc portion and executed with a pipe section which can be supported there on the front side of the laminated core axially and in this way a distance portion for axially fixing screw heads of the mounting bolts on the stator and / or provides a spacer portion for fixing the stator to a support member. Thus, it can be prevented in the first case that damage during assembly of the stator, the bolt heads or a mounting tool an adjacent coil and in the second case can be reliably prevented that the winding element adjacent to the supporting element is damaged during assembly of the stator. According to a further aspect, the object stated at the outset is achieved by an electric machine with a stator, which is designed according to one of the preceding claims, and wherein the electric machine has a rotor, which is mounted radially inside the stator. For example, the electric machine may be implemented as a permanent magnet synchronous machine, a reluctance machine, or any other known design.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Figuren dargestellten Ausführungsform beispielhaft erläutert. The invention will be explained by way of example with reference to an embodiment shown in the figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine elektrische Maschine in Innenläuferbauart, deren Stator mittels  Fig. 1 shows an electric machine in Innenläuferbauart, the stator by means of
Schraubbolzen an einem Getriebegehäuse festgelegt ist;  Bolt is fixed to a transmission housing;
Fig. 2 eine Teildarstellung des Stators von Fig. 1 mit Statorsegmenten, welche von einem Statorträger umschlossen sind und mit einer Durchgriffsöffnung für Schraubbolzen;  2 shows a partial view of the stator of FIG. 1 with stator segments, which are enclosed by a stator carrier and with a passage opening for threaded bolts;
Fig. 3 eine Teildarstellung des Stators der Fig. 1 , 2 mit beidseitig am Statorträger vorgesehenen Deckblechen.  3 shows a partial view of the stator of FIGS. 1, 2 with cover plates provided on both sides of the stator carrier.
Fig. 1 zeigt eine elektrische Maschine 10, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine in Innenläuferbauart mit einem Stator 12 und mit einem in einem radial inneren Aufnahmeraum aufgenommenen und dort drehbar gelagerten Rotor 14, welcher mit einem Rotorträger 14b an einer Rotorwelle 14c befestigt ist . Der Stator 12 weist zu dessen Festlegung an einem hier als Getriebegehäuse 16 vorliegenden Tragelement 18 insgesamt drei gleichmäßig an dessen Umfang verteilte axiale Durchgriffsöffnungen 20 auf, durch welche Befestigungsbolzen 22, insbesondere Schraubbolzen hindurchgeführt sind und mit dem Getriebegehäuse 16 verschraubt sind. Die elektrische Maschine 10 ist Bestandteil eines Antriebsstranges eines hier nicht weiter dargestellten Elektro- oder Hybridfahrzeugs und dient als Antriebsquelle zum Fortbewegen des Fahrzeugs. 1 shows an electric machine 10, in particular a permanent-magnet synchronous machine of internal rotor construction, with a stator 12 and with a rotor 14 received in a radially inner receiving space and rotatably mounted there, which is fastened to a rotor shaft 14c by a rotor carrier 14b. The stator 12 has to fix it on a here present as a transmission housing 16 support member 18 a total of three evenly distributed on the circumference axial through openings 20 through which fastening bolts 22, in particular bolts are passed and are bolted to the transmission housing 16. The electric machine 10 is part of a drive train of an electric or hybrid vehicle not shown here and serves as a drive source for moving the vehicle.
Wie insbesondere in Fig. 2 erkennbar, ist der Stator 12 in Umfangsrichtung segmentiert ausgeführt und umfasst eine Mehrzahl von Statorsegmenten 13. Jedes Stator- segment 13 weist jeweils einen kreissegmentförmigen Jochbereich 13a mit zumindest einem von dem Jochbereich 13a nach radial innen abstehenden Statorzahn 13b auf. Die einzelnen Statorsegmente 13 sind in bekannter Art und Weise mittels an diesen vorgesehenen komplementären Formschlußprofilen 13c, d zu einem ringkreisförmigen Statorblechpaket 24 zusammengefügt, welches radial außen von einem ringförmigen, hier als Blechteil ausgebildeten Statorträger 26 umschlossen ist. Im Weiteren sind die Statorzähne 13b mit Einzelzahnspulen 28 bestückt, welche in deren Gesamtheit eine konzentrierte Wicklung des Stators 12 ausbilden. Dabei ist jede Spule mittels zwei Wickelkörpern 28b an dem Blechpaket 24 festgelegt. Das vom Stator 12 mittels einer Bestromung der Spulen 28 erzeugte Magnetfeld kann mit einem Magnetfeld des Rotors 14 zusammenwirken, welcher zu diesem Zweck im Bereich von dessen Außenumfangsfläche eine Mehrzahl von Permanentmagneten 14a trägt (Fig. 1 ). As can be seen in particular in FIG. 2, the stator 12 is segmented in the circumferential direction and comprises a plurality of stator segments 13. Each segment 13 has a circular segment-shaped yoke region 13a with at least one stator tooth 13b projecting radially inward from the yoke region 13a. The individual stator segments 13 are joined together in a known manner by means of complementary positive locking profiles 13c, d provided thereon to form an annular stator core packet 24, which is enclosed radially on the outside by an annular stator carrier 26 designed here as a sheet metal part. In addition, the stator teeth 13 b are equipped with single-tooth coils 28, which form a concentrated winding of the stator 12 in their entirety. Each coil is fixed by means of two winding bodies 28b on the laminated core 24. The magnetic field generated by the stator 12 by means of an energization of the coils 28 can cooperate with a magnetic field of the rotor 14, which for this purpose in the region of the outer peripheral surface carries a plurality of permanent magnets 14 a (FIG. 1).
Wie bereits vorstehend erwähnt, weist der Stator 12 eine Mehrzahl, vorliegend drei axiale Durchgriffsöffnungen 20 zum Einführen der Befestigungsbolzen 22 auf. Wie besonders gut in Fig. 2 erkennbar, sind die Durchgriffsöffnungen 20 radial zwischen dem Statorblechpaket 24 und dem Statorträger 26 ausgebildet. As already mentioned above, the stator 12 has a plurality, in the present case three axial passage openings 20 for inserting the fastening bolts 22. As can be seen particularly well in FIG. 2, the passage openings 20 are formed radially between the laminated stator core 24 and the stator carrier 26.
Zur Ausbildung einer Durchgriffsöffnung 20 weist der Statorträger 26 zunächst einen Umfangsabschnitt 26a auf, welcher gegenüber einer äußeren Kreisumfangslinie 24a des Statorblechpakets 24 nach radial außen gewölbt ist und von diesem absteht, also eine Auswölbung 26b bildet. To form a passage opening 20, the stator carrier 26 initially has a peripheral portion 26a which is curved radially outward relative to an outer circumference line 24a of the laminated stator core 24 and protrudes therefrom, ie forms a bulge 26b.
Im Weiteren weist zur Ausbildung der Durchgriffsöffnungen 20 das Statorblechpaket 24 an derselben Umfangslage bzw. Umtangsposition wie die Auswölbung 26b am Jochbereich 13a eine Ausnehmung 24b auf, welche radial innerhalb der äußeren Kreisumfangslinie 24a des Statorblechpakets 24 ausgebildet ist. Es ist weiter erkennbar, dass das Statorblechpaket 24 im Bereich der Ausnehmung 24b einen axial verlaufenden und sich von einer äußeren Umfangsfläche eines Jochbereichs 13a nach radial innen erstreckenden Schlitz 24c aufweist, wobei die Ausnehmung 24b in den Schlitz 24c übergeht. Im erläuterten Ausführungsbeispiel sind solche Schlitze 24c nicht nur an den Um- fangspositionen der Durchgriffsöffnungen 20 sondern an allen Statorzähnen 13b vorgesehen, was ebenso für die Ausnehmungen 24b gilt. Diese Ausführung ist jedoch nicht zwingend. Durch das Vorsehen von Schlitzen 24c ist das aus Einzelsegmenten 13 gefügte Statorblechpaket 24 in Umfangsrichtung elastisch verformbar und kann vorgespannt in den ringförmigen Statorträger 26 eingefügt werden kann. Andererseits kann insbesondere bei Fehlen einer derartigen Vorspannung zur Erzielung eines festen Sitzes des Blechpakets 24 im Statorträger 26 eine Vorspannung durch das Einfügen eines Befestigungsbolzens 22 in eine Durchgriffsöffnung 20 erzeugt werden, indem ein Schlitz 24c durch den Befestigungsbolzen 22 aufgeweitet und der wirkende Außendurchmesser des Blechpakets 24 gegenüber dem Statorträger 24 vergrößert wird. In addition, to form the passage openings 20, the stator lamination stack 24 at the same circumferential position or Umtangsposition as the bulge 26b on the yoke 13a a recess 24b, which is formed radially within the outer circumference of the circle 24a of the laminated stator core 24. It can further be seen that the laminated stator core 24 has, in the region of the recess 24b, an axially extending slot 24c extending radially inwardly from an outer circumferential surface of a yoke region 13a, the recess 24b merging into the slot 24c. In the illustrated embodiment, such slots 24c are provided not only at the peripheral positions of the through-openings 20 but at all the stator teeth 13b, which also applies to the recesses 24b. However, this design is not mandatory. By providing slots 24c, the laminated stator core 24 joined from individual segments 13 is elastically deformable in the circumferential direction and can be inserted prestressed into the annular stator support 26. On the other hand, in particular in the absence of such a bias to achieve a tight fit of the laminated core 24 in the stator 26, a bias by inserting a fastening bolt 22 are generated in a through-opening 20 by a slot 24c widened by the fastening bolt 22 and the acting outer diameter of the laminated core 24th is increased relative to the stator 24.
Der Stator 12 weist im Weiteren an beiden Stirnseiten an dem Statorträger 26 anliegende kreisringförmige Deckbleche 30, 32 auf. The stator 12 further has annular end cover plates 30, 32 resting on the stator support 26 on both end faces.
Mit Blick auf Fig. 1 bildet das Deckblech 30 an der Einführseite der Befestigungsbolzen 22 einen Anlagebereich für die Köpfe 22a der Befestigungsbolzen 22 aus. Das an der anderen Stirnseite angeordnete Deckblech 32 bildet einen ringkreisförmigen Anlagebereich zur flächigen Anlage des Stators 12 an einer Anlagefläche 16a des Tragelements 18, also des Getriebegehäuses 16 aus. With reference to FIG. 1, the cover plate 30 forms an abutment region for the heads 22 a of the fastening bolts 22 on the insertion side of the fastening bolts 22. The arranged on the other end cover plate 32 forms a ring-shaped contact area for planar contact of the stator 12 on a contact surface 16a of the support member 18, so the transmission housing 16.
Fig. 3 zeigt eine teilweise Schnittdarstellung des Stators 12 außerhalb einer der Durchgriffsöffnungen 20. Gegenüber Fig.1 ist der Stator 12 in Fig. 3 spiegelbildlich gezeigt. Wie dort und auch in Fig. 1 zu sehen, erstreckt sich der Statorträger 26 an der Einführseite der Befestigungsbolzen 22 axial über das Statorblechpaket 24 hinaus, so dass dort ausgebildete Wickelköpfe 28a der Zahnspulen 28 bzw. der Statorwicklung axial überdeckt werden. Das dort angeordnete Deckblech 30 ist axial abgewinkelt mit einem Radialabschnitt bzw. Scheibenabschnitt 30a und mit einem Rohrabschnitt 30b ausgeführt, welcher sich an der Stirnseite des Blechpakets 24 axial abstützt. Auf diese Weise wird ein axialer Distanzabschnitt 34 zur axialen Festlegung des Bolzenkopfes 22a bereitgestellt, wodurch sicher verhindert wird, dass der Bol- zenkopf 22a beim Einführen des Befestigungsbolzens 22 oder ein Montagewerkzeug einen benachbarten Wickelkopf 28a bei der Montage des Stators 12 beschädigt. FIG. 3 shows a partial sectional view of the stator 12 outside one of the through openings 20. Compared to FIG. 1, the stator 12 is shown in mirror image in FIG. As can be seen there and also in FIG. 1, the stator carrier 26 extends axially beyond the stator lamination stack 24 at the insertion side of the fastening bolts 22 so that winding heads 28a of the toothed coils 28 or the stator winding formed there are axially covered. The cover plate 30 arranged there is axially angled with a radial section or disk section 30a and with a pipe section 30b, which is axially supported on the end face of the laminated core 24. In this way, an axial spacer section 34 is provided for the axial fixing of the bolt head 22a, thereby reliably preventing the bolt zenkopf 22 a upon insertion of the fastening bolt 22 or an assembly tool an adjacent winding head 28 a during assembly of the stator 12 damaged.
elektrische Maschine Stator electric machine stator
Statorsegmenta Jochbereich Stator segmenta yoke area
b Statorzahnb Stator tooth
c, d Formschlußprofil c, d positive locking profile
Rotor rotor
a Permanentmagnetb Rotorträgera Permanentmagnetb rotor carrier
c Rotorwelle c rotor shaft
Getriebegehäusea Anlagefläche  Getriebegehause a contact surface
Tragelement  supporting member
Durchgriffsöffnung Befestigungsbolzena Bolzenkopf  Pass-through opening fastening bolta bolt head
Statorblechpaketa äußere Kreisumfangslinieb Ausnehmung Statorblechpaketa outer Kreisumfangslinieb recess
c Schlitz c slot
Statorträger stator
a Umfangsabschnittb Auswölbung a peripheral section b bulge
Zahnspule tooth coil
a Wickelkopfa winding head
b Wickelkörper b bobbin
Deckblech cover sheet
a Scheibenabschnittb Rohrabschnitt a Scheibenabschnittb pipe section
Deckblech  cover sheet
Distanzabschnitt  Distance section

Claims

Patentansprüche claims
1. Segmentierter Stator (12) für eine elektrische Maschine (10) in Innenläuferbauart, umfassend A segmented stator (12) for an internal-rotor type electric machine (10) comprising
- eine Mehrzahl von Statorsegmenten (13), welche jeweils einen kreissegmentför- migen Jochbereich (13a) mit zumindest einem von dem Jochbereich (13a) nach radial innen abstehenden Statorzahn (13b) aufweisen, wobei  - A plurality of stator segments (13), each having a kreissegmentför-migen yoke region (13a) with at least one of the yoke region (13a) radially inwardly projecting stator tooth (13b), wherein
- die Statorsegmente (13) zu einem ringkreisförmigen Statorblechpaket (24) zusammengefügt sind und wobei  - The stator segments (13) are joined together to form a circular annular stator lamination (24) and wherein
- das Statorblechpaket (24) radial außen von einem ringförmigen Statorträger (26) umschlossen ist, wobei  - The stator lamination (24) is enclosed radially on the outside by an annular stator support (26), wherein
- der Stator (12) eine Mehrzahl von axialen Durchgriffsöffnungen (20) zum Einführen von Befestigungsbolzen (22) zur Festlegung des Stators (12) an einem Tragelement (18) aufweist,  - The stator (12) has a plurality of axial passage openings (20) for inserting fastening bolts (22) for fixing the stator (12) on a support element (18),
dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgriffsöffnungen (20) radial zwischen dem Statorblechpaket (24) und dem Statorträger (26) ausgebildet sind. characterized in that the passage openings (20) are formed radially between the stator lamination stack (24) and the stator carrier (26).
2. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung einer der Durchgriffsöffnungen (20) der Statorträger (26) einen Umfangsabschnitt (26a) aufweist, welcher gegenüber einer äußeren Kreisumfangslinie (24a) des Statorblechpakets (24) nach radial außen gewölbt ist und von diesem absteht. 2. Stator according to claim 1, characterized in that for the formation of one of the through openings (20) of the stator (26) has a peripheral portion (26 a), which against an outer circumference line (24 a) of the stator lamination (24) is curved radially outwards and protrudes from this.
3. Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung einer der Durchgriffsöffnungen (20) das Statorblechpaket (24) an einem Jochbereich (13a) eine Ausnehmung (24b) aufweist, welche radial innerhalb der äußeren Kreisumfangslinie (24a) des Statorblechpakets (24) ausgebildet ist. 3. Stator according to claim 1 or 2, characterized in that for forming one of the through openings (20) the stator lamination (24) at a yoke portion (13 a) has a recess (24 b) which radially within the outer circumference line (24 a) of the stator lamination (24) is formed.
4. Stator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (24b) und ein Statorzahn (13b) im Wesentlichen dieselbe Umfangslage am Statorblechpaket (24) aufweisen. 4. Stator according to claim 3, characterized in that the recess (24b) and a stator tooth (13b) have substantially the same circumferential position on the stator lamination stack (24).
5. Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorblechpaket (24) im Bereich der Ausnehmung (24b) einen axial verlaufenden und sich von einer äußeren Umfangsfläche eines Jochbereichs (13a) nach radial innen erstreckenden Schlitz (24c) aufweist. 5. Stator according to claim 4, characterized in that the laminated stator core (24) in the region of the recess (24b) has an axially extending and from an outer peripheral surface of a yoke portion (13a) radially inwardly extending slot (24c).
6. Stator nach einem der Ansprüche 1 -5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (12) zumindest ein stirnseitig an dem Statorträger (26) anliegendes kreisringförmiges Deckblech (30, 32) aufweist. 6. Stator according to one of claims 1 -5, characterized in that the stator (12) has at least one end face on the stator support (26) adjacent annular cover plate (30, 32).
7. Stator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Deckblech (30) axial abgewinkelt mit einem Scheibenabschnitt (30a) und mit einem Rohrabschnitt (30b) ausgeführt ist, welcher sich an einer Stirnseite des Statorblechpakets (24) axial abstützt und einen axialen Distanzabschnitt (34) bereitstellt. 7. Stator according to claim 6, characterized in that a cover plate (30) axially angled with a disc portion (30 a) and with a pipe section (30 b) is executed, which is axially supported on an end face of the stator lamination (24) and an axial distance section (34).
8. Elektrische Maschine mit einem Stator (12), welcher nach einem der Ansprüche 1 - 7 ausgebildet ist und mit einem radial innerhalb des Stators (12) drehbar gelagerten Rotor (14). 8. Electrical machine with a stator (12) which is designed according to one of claims 1-7 and with a radially inside the stator (12) rotatably mounted rotor (14).
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