WO2022127975A1 - Elektrische maschine - Google Patents

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WO2022127975A1
WO2022127975A1 PCT/DE2021/100924 DE2021100924W WO2022127975A1 WO 2022127975 A1 WO2022127975 A1 WO 2022127975A1 DE 2021100924 W DE2021100924 W DE 2021100924W WO 2022127975 A1 WO2022127975 A1 WO 2022127975A1
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WO
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stator
sleeve
opening
electrical machine
contact
Prior art date
Application number
PCT/DE2021/100924
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian Esly
Fabian Hartz
Adrian Matuszczyk
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H02K1/18—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
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/40—Structural association with grounding devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/024—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies with slots
    • H02K15/028—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies with slots for fastening to casing or support, respectively to shaft or hub

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine, comprising a rotor and a stator, the stator having a stator body with a plurality of stator teeth arranged distributed around the circumference and stator slots formed between the stator teeth, and with stator windings being arranged in the stator slots.
  • Electric motors are increasingly being used to drive motor vehicles in order to create alternatives to internal combustion engines that require fossil fuels.
  • Significant efforts have already been made to improve the suitability for everyday use of electric drives and also to be able to offer users the driving comfort they are accustomed to.
  • a stator for an electric motor having a stator core, the stator core having a plurality of stator laminations which are electrically insulated from one another and which are stacked in the axial direction in relation to a motor axis.
  • stator laminations of a laminated stator core In order to electrically conductively connect the individual stator laminations of a laminated stator core to one another, it is known, for example, to weld stator laminations to one another.
  • a sleeve which ensures electrical contact between the stator laminations can be pressed in via a press fit between an opening running axially in a laminated core.
  • a transition fit does not always ensure electrical contact between the sheet metal and the sleeve.
  • a press fit can occur during assembly undesired deformations of the rotor laminations.
  • one or more stator cores can deform radially, which leads to a corrugation within the stator core. This corrugation causes an undesired separation of the stator laminations connected to one another.
  • stator having a stator body with a large number of stator teeth arranged distributed around the circumference and stator slots formed between the stator teeth, and stator windings being arranged in the stator slots
  • stator body having a laminated stator core with a has an opening which extends in the axial direction through the stator body and into which a sleeve is inserted with a non-positive fit, through which a fastening means in particular passes
  • the stator laminated core having at least one element protruding into the opening and being elastically and/or plastically deformable during assembly of the sleeve in the opening
  • Has a contact section and/or the sleeve has at least one contact section which protrudes into the opening and is elastically and/or plastically deformable during assembly of the sleeve in the opening.
  • the elastically and/or plastically deformable contact sections can ensure that the electrical potential present at each individual stator lamination can be dissipated.
  • the plastically deformable contact sections between sleeve and laminated core can ensure that unwanted deformation of the stator laminations can be prevented during assembly by local and targeted plasticization in a defined area on the contact sections.
  • the non-positive connection between the sleeve and the stator laminations can be designed, for example, as a press fit such that preferably only the contact sections are elastically and/or plastically deformed, but not the sleeve and/or the stator laminations of the stator lamination stack.
  • the sleeve as such to allow a certain elastic deformation in the radial direction, for example through a suitable choice of material and cross-sectional design, while the contact sections themselves are plastically deformed.
  • Electrical machines are used to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa, and generally include a stationary part referred to as a stator, stand or armature and a part referred to as a rotor or runner and arranged movably relative to the stationary part.
  • a radial flux machine is characterized in that the magnetic field lines extend in the radial direction in the air gap formed between rotor and stator, while in the case of an axial flux machine the magnetic field lines extend in the axial direction in the air gap formed between rotor and stator.
  • the electrical machine is designed as a radial flow machine.
  • the electric machine is intended in particular for use within a drive train of a hybrid or all-electric motor vehicle.
  • the electrical machine is dimensioned in such a way that vehicle speeds of more than 50 km/h, preferably more than 80 km/h and in particular more than 100 km/h can be achieved.
  • the electric motor particularly preferably has an output of more than 30 kW, preferably more than 50 kW and in particular more than 70 kW.
  • the electrical machine provides speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, very particularly preferably greater than 12,500 rpm.
  • a rotor is the spinning (rotating) part of an electrical machine.
  • the stator of a radial flow machine is usually constructed cylindrically and generally consists of electrical laminations that are electrically insulated from one another and are constructed in layers and packaged to form laminated cores. This structure keeps the eddy currents in the stator caused by the stator field low. Distributed over the circumference, grooves or peripherally closed recesses are let into the electrical lamination running parallel to the rotor shaft and accommodate the stator winding or parts of the stator winding. Depending on the construction towards the surface, the slots can be closed with locking elements such as locking wedges or covers or the like in order to prevent the stator winding from being detached.
  • Stator teeth are components of the stator body that are designed as circumferentially spaced, tooth-like parts of the stator body that point radially inwards or radially outwards and between their free ends and a rotor body an air gap for the magnetic field is formed.
  • a laminated core or stator laminated core is understood to be a plurality of laminated individual laminations, which are generally produced from electrical steel sheet and are stacked and packaged one on top of the other to form a stack, the so-called laminated core. The individual laminations can then remain held together in the laminated core by gluing, welding or wedging or screwing or the like.
  • motor vehicles are land vehicles that are moved by machine power without being tied to railroad tracks.
  • a motor vehicle can be selected, for example, from the group of passenger cars (cars), trucks (lorries), mopeds, light motor vehicles, motorcycles, buses (COM) or tractors.
  • a hybrid electric vehicle also known as a hybrid electric vehicle (HEV) is an electric vehicle that is powered by at least one electric motor and another energy converter and draws energy from its electrical storage (battery) and additional fuel that is carried.
  • HEV hybrid electric vehicle
  • the drive train of a motor vehicle is understood to mean all components that generate the power for driving the motor vehicle in the motor vehicle and transmit it to the road via the vehicle wheels.
  • An electric final drive train of a motor vehicle includes an electric machine and a transmission, the electric machine and the transmission forming a structural unit.
  • the electric machine it would of course also be possible for the electric machine to have a motor housing and the transmission has a transmission housing, in which case the structural unit can then be effected by fixing the transmission in relation to the electric machine.
  • This structural unit is sometimes also referred to as the E-axis.
  • the electric machine according to the invention is used in a hybrid module.
  • a hybrid module structural and functional elements of a hybridized drive train can be spatially and/or structurally combined and preconfigured, so that a hybrid module can be integrated in a particularly simple manner into a drive train of a motor vehicle.
  • an electric motor and a clutch system in particular with a separating clutch for coupling the electric motor into and/or decoupling the electric motor from the drive train, can be present in a hybrid module.
  • a hybrid module can be divided into the following categories P0-P4 depending on the point of intervention of the electric motor in the drive train:
  • the electric motor is arranged in front of the internal combustion engine and is coupled to the internal combustion engine via a belt, for example. With this arrangement of the electric motor, it is also sometimes referred to as a belt starter generator (RSG),
  • RSG belt starter generator
  • the electric motor is arranged directly behind the internal combustion engine.
  • the electric motor can be arranged, for example, on the crankshaft in front of the starting clutch,
  • P2 the electric motor is located between a separating clutch, often referred to as a KO, and the starting clutch, but in front of the vehicle transmission in the drive train,
  • P3 the electric motor is arranged in the vehicle transmission and/or the transmission output shaft
  • P4 the electric motor is arranged on an existing or separate vehicle axle
  • the electric motor is arranged on or in the vehicle wheel, for example as a wheel hub motor.
  • the laminated core of the stator and/or the sleeve can have at least three contact sections. In this way, a statically defined position of the sleeve in the opening can be ensured, in which case the sleeve makes contact with the opening only via the contact sections. This can also simplify the insertion of the sleeve into the opening.
  • the contact sections can be arranged equidistantly over the circumference of the sleeve and/or the opening in the laminated core of the stator, which contributes to improved circumferential pressure distribution and more uniform plastic deformation of the contact sections.
  • the opening has a circular opening contour that is particularly easy to produce in terms of manufacturing technology.
  • a uniform plastic deformation of the contact sections with a circular opening contour can also be implemented particularly favorably in terms of assembly technology.
  • the contact section has a convex cross-sectional contour, which shows a particularly advantageous plastic deformation behavior.
  • the fastening means may be in the form of a screw, so that the stator or the electrical machine can be fixed to a housing in a detachable manner.
  • the contact section it can be advantageous for the contact section to extend in the axial direction over the entire axial length of the opening and/or the sleeve, so that electrical contact can be made with all the laminated rotor cores.
  • the contact section can also be advantageous for the contact section to be designed in one piece, in particular monolithically, with the sleeve and/or the laminated core of the stator.
  • Figure 1 shows an electrical machine in a perspective view
  • FIG. 2 shows an electrical machine in an axial section
  • FIG. 3 shows a detailed view of the laminated cores of the stator in an axial section
  • Figure 4 shows a sleeve in an isolated view in a perspective
  • FIG. 5 shows a detailed view of a laminated stator core in a cross-sectional representation
  • FIG. 6 shows a motor vehicle with a fully electric or hybridized drive train in a block diagram.
  • Figure 1 shows an electrical machine 1 with a rotor 2 and a stator 3.
  • the stator 3 has a stator body 4 with a large number of stator teeth 5 distributed around the circumference and stator slots 6 formed between the stator teeth 5, with stator windings 7 that can be supplied with current being arranged in the stator slots 6, which can be seen in particular from the combination of FIG. 2 and FIG.
  • the stator body 8 also includes a stator core 9 which is made up of a plurality of stator laminations and has an opening 10 which extends through the stator body 8 in the axial direction, which can be seen clearly in FIGS. 2-3.
  • a sleeve 11 is inserted in the opening 10 in a non-positive manner, in particular by means of a press fit, through which a fastening means 12 passes, which in the embodiment shown is designed as a fastening screw.
  • the stator 3 is fixed to the housing 8 by means of the fastening means 12 .
  • the individual stator laminations of the laminated stator core 9 are connected to the electrically conductive sleeve 11 over its axial extent and are also electrically conductively connected to the housing 8 and grounded via the electrically conductive fastening means 12 .
  • the sleeve 11 has at least one contact section 13 which protrudes into the opening 10 and can be plastically deformed during the assembly of the sleeve 11 in the opening 10 .
  • a groove 14 is arranged in each case on the opposite inner side of the sleeve 11 from the contact section 13 , the concave inner contour of which essentially corresponds to the convex outer contour of the contact section 13 of the sleeve 11 .
  • the laminated core 9 of the stator has at least one contact section 13 which protrudes into the opening 10 and can be plastically deformed during the assembly of the sleeve 11 in the opening 10, as is shown in FIG.
  • the laminated core 14 of the stator and/or the sleeve 11 preferably each have at least three contact sections 13.
  • the contact sections 13 are arranged equidistantly over the circumference of the sleeve 11 and/or the opening 10 in the laminated core 14 of the stator.
  • the contact section 13 has a convex cross-sectional contour, which can be seen clearly from FIGS. 4-5.
  • the contact section 13 extends in the axial direction over the entire axial length of the opening 10 and/or the sleeve 11 . This can be seen clearly from the example of the upper representation of sleeve 11 in FIG.
  • the contact sections 13 are formed in one piece, in particular monolithically, with the sleeve 11 and/or the laminated core 14 of the stator.
  • the opening 10 in the stator core has a circular opening contour and the sleeve has a corresponding cylindrical basic shape.
  • the contact sections 13 and the opening 10 of the stator core 9 are designed in such a way that a press fit can be formed between the components.
  • the contact sections 13 are designed in such a way that they can be plastically deformed when the sleeve 11 is inserted into the opening 10 . This prevents other areas of the sleeve 11 and/or of the stator core 9 surrounding the opening 10 from being plastically deformed unintentionally.
  • the contact sections 13 thus represent a kind of “sacrificial contour” for plastic deformation of the sleeve 11 and/or the opening 10.
  • the electrical machine 1 is intended in particular for use in an all-electric or hybridized drive train 15 of a motor vehicle 16, as is shown in FIG. 6 by way of example.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1), umfassend einen Rotor (2) und einen Stator (3), wobei der Stator (3) einen Statorkörper (4) mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne (5) und zwischen den Statorzähnen (5) gebildeten Statornuten (6) aufweist, und wobei in den Statornuten (6) Statorwicklungen (7) angeordnet sind, wobei der Statorkörper (4) ein Statorblechpaket (9) mit einer sich in axialer Richtung durch den Statorkörper (8) erstreckenden Öffnung (10) aufweist, in welche eine Hülse (11 ) kraftschlüssig eingesetzt ist, die insbesondere von einem Befestigungsmittel (12) durchgriffen wird, wobei das Statorblechpaket (9) wenigsten einen in die Öffnung (10) hereinragenden und während der Montage der Hülse (11 ) in der Öffnung (10) elastisch und/oder plastisch verformbaren Kontaktabschnitt (13) aufweist und/oder die Hülse (11 ) wenigstens einen in die Öffnung (10) hereinragenden und während der Montage der Hülse (11) in der Öffnung (10) elastisch und/oder plastisch verformbaren Kontaktabschnitt (13) aufweist.

Description

Elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, umfassend einen Rotor und einen Stator wobei der Stator einen Statorkörper mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne und zwischen den Statorzähnen gebildeten Statornuten aufweist, und wobei in den Statornuten Statorwicklungen angeordnet sind.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Aus der DE 10 2018 117 463 A1 ist ein Stator für einen Elektromotor bekannt, mit einem Statorkern, wobei der Statorkern eine Mehrzahl von elektrisch zueinander isolierten Statorblechen aufweist, die in axialer Richtung in Bezug auf eine Motorachse gestapelt sind.
Bei einem derartig ausgebildeten, ein Statorblechpaket umfassenden entstehen durch elektromagnetische Felder unterschiedliche Potentiale in den einzelnen Statorblechen. Daher müssen derartige Komponenten einer elektrischen Maschine in einer Hochvoltumgebung zum Schutz gegen elektrischen Schlag "geerdet" sein.
Um die einzelnen Statorbleche eines Statorblechpakets elektrisch leitend miteinander zu verbinden, ist es beispielsweise bekannt, Statorbleche miteinander zu verschweißen. Alternativ hierzu kann über eine Presspassung zwischen einer durch eine axial verlaufende Öffnung in einem Blechpaket eine Hülse eingepresst sein, die zwischen den Statorbblechen einen elektrischen Kontakt sicherstellt.
Jedoch ist mit einer Übergangspassung nicht immer der elektrische Kontakt zwischen Blech und Hülse sichergestellt. Eine Presspassung hingegen kann bei der Montage zu unerwünschten Verformungen der Rotorbleche führen. Hier kann während der Montage der Hülse in die korrespondierende Öffnung des Statorblechpakets mittels einer Presspassung dazu kommen, dass sich eine oder mehrere Statorbleche radial verformen, was zu einer Wellung innerhalb des Statorblechs führt. Diese Wellung bewirkt ein unerwünschtes Trennen der miteinander verbundenen Statorbleche.
Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es somit die Aufgabe des Erfindungsgegenstandes, eine elektrische Maschine bereitzustellen, die eine hinsichtlich ihrer Betriebssicherheit und Montagefreundlichkeit verbesserte Erdung des Statorblechpakets aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektrische Maschine einen Rotor und einen Stator wobei der Stator einen Statorkörper mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne und zwischen den Statorzähnen gebildeten Statornuten aufweist, und wobei in den Statornuten Statorwicklungen angeordnet sind, wobei der Statorkörper ein Statorblechpaket mit einer sich in axialer Richtung durch den Statorkörper erstreckenden Öffnung aufweist, in welche eine Hülse kraftschlüssig eingesetzt ist, die insbesondere von einem Befestigungsmittel durchgriffen wird, wobei das Statorblechpaket wenigsten einen in die Öffnung hereinragenden und während der Montage der Hülse in der Öffnung elastisch und/oder plastisch verformbaren Kontaktabschnitt aufweist und/oder die Hülse wenigstens einen in die Öffnung hereinragenden und während der Montage der Hülse in der Öffnung elastisch und/oder plastisch verformbaren Kontaktabschnitt aufweist.
Durch die elastisch und/oder plastisch verformbaren Kontaktabschnitte kann sichergestellt werden, dass an jedem einzelnen Statorblech das dort anliegende elektrische Potential abgeführt werden kann. Insbesondere die plastisch verformbaren Kontaktabschnitte zwischen Hülse und Blechpaket können sicherzustellen, dass während der Montage durch lokale und gezielte Plastifizierung in einem definierten Bereich an den Kontaktabschnitten ungewünschte Verformung der an den Statorblechen verhindert werden können. Somit werden bei der Herstellung der Presspassung zwischen der Hülse und der Öffnung des Statorblechpakets lediglich die Kontaktabschnitte verformt, welche so eine gesicherte elektrische Kontaktierung der einzelnen Statorbleche realisieren.
Die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Hülse und den Statorblechen kann beispielsweise als Presspassung so ausgestaltet sein, dass bevorzugt lediglich die Kontaktabschnitte elastisch und/oder plastisch verformt werden, jedoch nicht die Hülse und/oder die Statorbleche des Statorblechpakets.
Es ist grundsätzlich auch möglich, dass die Hülse als solches eine gewisse elastische Verformung in radialer Richtung erlaubt, beispielsweise durch eine geeignete Matenalauswahl und Querschnittsausgestaltung, während die Kontaktabschnitte selbst plastisch verformt werden.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Elektrische Maschinen dienen zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfassen in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil.
Im Falle von als Rotationsmaschinen ausgebildeten elektrischen Maschinen wird insbesondere zwischen Radialflussmaschinen und Axialflussmaschinen unterschieden. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken, während im Falle einer Axialflussmaschine sich die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator gebildeten Luftspalt in axialer Richtung erstrecken.
Im Zusammenhang mit der Erfindung ist es bevorzugt, dass die elektrische Maschine als Radialflussmaschine ausgebildet ist. Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen.
Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/rnin, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/rnin, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/rnin bereitstellt.
Ein Rotor ist der sich drehende (rotierende) Teil einer elektrischen Maschine.
Der Stator einer Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch aufgebaut und besteht in der Regel aus gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen. Durch diesen Aufbau werden die durch das Statorfeld verursachten Wirbelströme im Stator geringgehalten. Über den Umfang verteilt, sind in das Elektroblech parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnet Nuten oder umfänglich geschlossene Ausnehmungen eingelassen, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen. In Abhängigkeit von der Konstruktion zur Oberfläche hin können die Nuten mit Verschlusselementen, wie Verschlusskeilen oder Deckeln oder dergleichen verschlossen sein, um ein Herauslösen der Statorwicklung zu verhindern.
Als Statorzähne werden Bestanteile des Statorkörpers bezeichnet, die als umfänglich beabstandete, zahnartig radial nach innen oder radial nach außen gerichtete Teile des Statorkörpers ausgebildet sind und zwischen deren freien Enden und einem Rotorkörper ein Luftspalt für das Magnetfeld gebildet ist. Als Blechpaket bzw. Statorblechpaket werden eine Mehrzahl von in der Regel aus Elektroblech hergestellten laminierten Einzelblechen verstanden, die übereinander zu einem Stapel, dem sog. Blechpaket geschichtet und paketiert sind. Die Einzelbleche können dann in dem Blechpaket durch Verklebung, Verschweißung oder Verkeilen oder Verschraubung oder dergleichen zusammengehalten bleiben.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in einem vollelektrischen oder hybridisierten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen. Ein Hybridelektrokraftfahrzeug, auch als Hybrid Electric Vehicle (HEV) bezeichnet, ist ein Elektrofahrzeug, das von mindestens einem Elektromotor sowie einem weiteren Energiewandler angetrieben wird und Energie sowohl aus seinem elektrischen Speicher (Akku) als auch einem zusätzlich mitgeführten Kraftstoff bezieht.
Im Sinne dieser Anmeldung werden unter dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug die Leistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs generieren und über die Fahrzeugräder bis auf die Straße übertragen.
Es ist ferner bevorzugt, dass die erfindungsgemäße elektrische Maschine in einem elektrischen Achsantriebsstrang verwendet wird. Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine und ein Getriebe, wobei die elektrische Maschine und das Getriebe eine bauliche Einheit bilden.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine und das Getriebe in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung des Getriebes gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist.
Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.
Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die erfindungsgemäße elektrische Maschine in einem Hybridmodul verwendet wird. In einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können ein Elektromotor und ein Kupplungssystem, insbesondere mit einer Trennkupplung zum Einkuppeln des Elektromotors in und/oder Auskuppeln des Elektromotors aus dem Antriebsstrang, in einem Hybridmodul vorhanden sein.
Ein Hybridmodul kann je nach Eingriffspunkt des Elektromotors in den Antriebsstrang in die folgenden Kategorien P0-P4 eingeteilt werden:
PO: der Elektromotor ist vor der Brennkraftmaschine angeordnet und beispielsweise über einen Riemen mit der Brennkraftmaschine gekoppelt. Bei dieser Anordnung des Elektromotors wird dieser auch gelegentlich als Riemenstartergenerator (RSG) bezeichnet,
P1 : der Elektromotor ist direkt hinter der Brennkraftmaschine angeordnet. Die Anordnung des Elektromotors kann beispielsweise kurbelwellenfest vor der Anfahrkupplung erfolgen,
P2: der Elektromotor ist zwischen einer häufig als KO bezeichneten Trennkupplung und der Anfahrkupplung aber vor dem Fahrzeuggetriebe im Antriebsstrang angeordnet,
P3: der Elektromotor ist im Fahrzeuggetriebe und/oder der Getriebeausgangswelle angeordnet, P4: der Elektromotor ist an einer bestehenden oder separaten Fahrzeugachse angeordnet und
P5: der Elektromotor ist am oder im Fahrzeugrad angeordnet, beispielsweise als Radnabenmotor.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass das Statorblechpaket und/oder die Hülse jeweils wenigstens drei Kontaktabschnitte aufweist. Hierdurch kann eine statisch definierte Position der Hülse in der Öffnung sichergestellt werden, bei der die Hülse lediglich über die Kontaktabschnitte die Öffnung kontaktiert. Hierdurch kann auch das Einsetzen der Hülse in die Öffnung vereinfacht werden.
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass die Kontaktabschnitte äquidistant über den Umfang der Hülse und/oder der Öffnung im Statorblechpaket angeordnet sind, was zu einer verbesserten umfänglichen Druckverteilung und gleichmäßigeren plastischen Verformung der Kontaktabschnitte beiträgt.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die Öffnung eine kreisrunde Öffnungskontur aufweist, die fertigungstechnisch besonders einfach herstellbar ist. Auch lässt sich eine gleichmäßige plastische Verformung der Kontaktabschnitte bei einer kreisrunden Öffnungskontur montagetechnisch besonders günstig realisieren.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass der Kontaktabschnitt eine konvexe Querschnittskontur aufweist, die ein besonders vorteilhaftes plastisches Verformungsverhalten zeigt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass das Befestigungsmittel als Schraube ausgebildet ist, so dass der Stator bzw. die elektrische Maschine lösbar an einem Gehäuse fixiert werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Kontaktabschnitt sich in axialer Richtung über die gesamte axiale Länge der Öffnung und/oder der Hülse erstreckt, so dass eine elektrische Kontaktierung alle Rotorblechpakete realisiert werden kann.
Es kann aus fertigungstechnischen Erwägungen des Weiteren vorteilhaft sein, dass der Kontaktabschnitt einstückig, insbesondere monolithisch, mit der Hülse und/oder dem Statorblechpaket ausgebildet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden.
Es zeigen:
Figur 1 eine elektrische Maschine in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 2 eine elektrische Maschine in einer Axialschnittansicht,
Figur 3 eine Detailansicht der Statorblechpakete in einer Axialschnittdarstellung,
Figur 4 eine Hülse in einer freigestellten Ansicht in einer perspektivischen und
Aufsicht-Darstellung,
Figur 5 eine Detailansicht eines Statorblechpakets in einer Querschnittsdarstellung, und Figur 6 ein Kraftfahrzeug mit einem vollelektrischen oder hybridisierten Antriebsstrang in einer Blockschaltdarstellung.
Die Figur 1 zeigt eine elektrische Maschine 1 mit einem Rotor 2 und einem Stator 3.
Der Stator 3 besitzt einen Statorkörper 4 mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne 5 und zwischen den Statorzähnen 5 gebildeten Statornuten 6, wobei in den Statornuten 6 bestrombare Statorwicklungen 7 angeordnet sind, was insbesondere aus der Zusammenschau von Figur 2 und Figur 5 ersichtlich wird.
Der Statorkörper 8 umfasst ferner ein aus einer Mehrzahl von Statorblechen packe- tiertes Statorblechpaket 9 mit einer sich in axialer Richtung durch den Statorkörper 8 erstreckenden Öffnung 10, was gut aus den Figuren 2-3 hervorgeht. In der Öffnung 10 ist eine Hülse 11 kraftschlüssig, insbesondere mittels einer Presspassung, eingesetzt, die von einem Befestigungsmittel 12 durchgriffen wird, dass in der gezeigten Ausführung als Befestigungsschraube ausgeführt ist. Mittels des Befestigungsmittels 12 ist der Stator 3 an dem Gehäuse 8 fixiert.
Die einzelnen Statorbleche des Statorblechpakets 9 sind über dessen axiale Erstreckung mit der elektrisch leitfähigen Hülse 11 verbunden und weiter über das elektrisch leitfähige Befestigungsmittel 12 mit dem Gehäuse 8 elektrisch leitend verbunden und geerdet.
In einer ersten Ausführungsform, die in der Figur 4 gezeigt ist, weist die Hülse 11 wenigstens einen in die Öffnung 10 hereinragenden und während der Montage der Hülse 11 in der Öffnung 10 plastisch verformbaren Kontaktabschnitt 13 auf. Dem Kontaktabschnitt 13 ist jeweils auf der gegenüberliegenden Innenseite der Hülse 11 eine Nut 14 angeordnet, deren konkave Innenkontur im Wesentlichen der konvexen Außenkontur des Kontaktabschnitts 13 der Hülse 11 entspricht.
In einer ergänzenden oder alternativen Ausführung kann auch vorgesehen sein, dass das Statorblechpaket 9 wenigsten einen in die Öffnung 10 hereinragenden und während der Montage der Hülse 11 in der Öffnung 10 plastisch verformbaren Kontaktabschnitt 13 aufweist, so wie es in der Figur 5 gezeigt ist.
Wie in den Ausführungsalternativen der Figuren 4-5 gezeigt, weisen Statorblechpaket 14 und/oder die Hülse 11 bevorzugt jeweils wenigstens drei Kontaktabschnitte 13 auf. Die Kontaktabschnitte 13 sind in den gezeigten Ausführungsvarianten äquidistant über den Umfang der Hülse 11 und/oder der Öffnung 10 im Statorblechpaket 14 angeordnet. Der Kontaktabschnitt 13 hat konvexe Querschnittskontur, was gut anhand der Figuren 4-5 erkennbar ist., Der Kontaktabschnitt 13 erstreckt sich in axialer Richtung über die gesamte axiale Länge der Öffnung 10 und/oder der Hülse 11 . Man erkennt dies gut am Beispiel der oberen Darstellung der Hülse 11 in der Figur 4 . Die Kontaktabschnitte 13 sind einstückig, insbesondere monolithisch, mit der Hülse 11 und/oder dem Statorblechpaket 14 ausgebildet.
Die Öffnung 10 im Statorblechpaket besitzt eine kreisrunde Öffnungskontur und die Hülse weist eine hierzu korrespondierende zylinderförmige Grundform auf. Die Kontaktabschnitte 13 und die Öffnung 10 des Statorblechpakets 9 sind so ausgeführt, dass eine Presspassung zwischen den Bauteilen ausgebildet werden kann. Dabei sind die Kontaktabschnitte 13 so ausgebildet, dass diese plastisch verformbar sind, wenn die Hülse 11 in die Öffnung 10 eingesetzt wird. Hierdurch wird verhindert, dass andere Bereiche der Hülse 11 und/oder des die Öffnung 10 umgebenden Statorblechpakets 9 ungewollt plastisch verformt werden. Die Kontaktabschnitte 13 stellen somit eine Art „Opferkontur“ für eine plastische Verformung der Hülse 11 und/ oder der Öffnung 10 dar.
Die elektrische Maschine 1 ist insbesondere für eine Verwendung in einem vollelektrischen oder hybridisierten Antriebsstrangs 15 eines Kraftfahrzeugs 16 vorgesehen, wie es beispielhaft in der Figur 6 wiedergegeben ist.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definie- ren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezuqszeichenliste Elektrische Maschine Rotor Stator Statorkörper Statorzähne Statornuten Statorwicklungen Gehäuse Statorblechpaket Öffnung Hülse Befestigungsmittel Kontaktabschnitt Nut Antriebsstrang Kraftfahrzeug

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Maschine (1 ), umfassend einen Rotor (2) und einen Stator (3), wobei der Stator (3) einen Statorkörper (4) mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne (5) und zwischen den Statorzähnen (5) gebildeten Statornuten (6) aufweist, und wobei in den Statornuten (6) Statorwicklungen (7) angeordnet sind, wobei der Statorkörper (4) ein Statorblechpaket (9) mit einer sich in axialer Richtung durch den Statorkörper (8) erstreckenden Öffnung (10) aufweist, in welche eine Hülse (11 ) kraftschlüssig eingesetzt ist, die insbesondere von einem Befestigungsmittel (12) durchgriffen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorblechpaket (9) wenigsten einen in die Öffnung (10) hereinragenden und während der Montage der Hülse (11 ) in der Öffnung (10) elastisch und/oder plastisch verformbaren Kontaktabschnitt
(13) aufweist und/oder die Hülse (11 ) wenigstens einen in die Öffnung (10) hereinragenden und während der Montage der Hülse (11 ) in der Öffnung (10) elastisch und/oder plastisch verformbaren Kontaktabschnitt (13) aufweist.
2. Elektrische Maschine (1 ), nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Statorblechpaket (14) und/oder die Hülse (11 ) jeweils wenigstens drei Kontaktabschnitte (13) aufweist.
3. Elektrische Maschine (1 ), nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktabschnitte (13) äquidistant über den Umfang der Hülse (11 ) und/oder der Öffnung (10) im Statorblechpaket (14) angeordnet sind.
4. Elektrische Maschine (1 ), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (10) eine kreisrunde Öffnungskontur aufweist
5. Elektrische Maschine (1 ), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (13) eine konvexe Querschnittskontur aufweist.
6. Elektrische Maschine (1 ), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (12) als Schraube ausgebildet ist. 7. Elektrische Maschine (1 ), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (13) sich in axialer Richtung über die gesamte axiale Länge der Öffnung (10) und/oder der Hülse (11 ) erstreckt.
8. Elektrische Maschine (1 ), nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktabschnitt (13) einstückig, insbesondere monolithisch, mit der Hülse (11 ) und/oder dem Statorblechpaket (9) ausgebildet ist.
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